Yokogawa 와류유량계(Vortex Flowmeter)의 역사
요꼬가와는 1969년 세계 최초로 와류 유량계(Vortex Flowmeter)를 출시하였습니다.
50년이 넘는 기간 동안, 요꼬가와 와류 유량계는 장기 안정성과 높은 정밀도로 고객의 생산성 향상에 기여해 왔습니다. 50만 대 이상의 판매 실적은 와류유량계 시리즈의 신뢰성을 입증합니다. 또한 2022년에는 최신 시리즈인 VY시리즈 와류 유량계를 새롭게 선보였습니다.
요꼬가와의 와류유량계 역사는 1969년 플레어 스택용 삽입형 유량계를 출시하면서 시작되었습니다.
1979년에는 범용 와류 유량계를, 1981년에는 기본 감지 구조를 갖춘 YEWFLO*C를 선보였습니다. 이어 1992년에는 우수한 노이즈 내성을 가진 YEWFLO*E를 출시하였으며, 이 구조는 최신 VY시리즈로 발전하였습니다. 2000년에는 요꼬가와 독자적인 디지털 신호 처리 기술 SSP를 적용한 digitalYEWFLO 시리즈를 출시하였습니다. 이 시리즈는 자동 노이즈 제거 기능과 진단 기능을 탑재하여 와류 유량계의 새로운 장을 열었습니다. 또한 고객의 다양한 요구와 적용 분야를 충족하기 위해 YEWFLO 시리즈는 꾸준히 진화해왔습니다. 2002년에는 단일 기기만으로 포화 증기 유량 계산이 가능한 내장 온도 센서 타입을 출시하였습니다. 2006년에는 스마트 배관용 Reduced Bore 타입을, 2012년에는 대구경 모델(최대 400mm)을 선보였습니다. 이러한 사양은 최신 VY시리즈 와류유량계에도 물론 적용되어 있습니다.
그리고 2022년, 요꼬가와는 최신 VY시리즈를 출시하며 와류유량계의 역사를 이어가고 있습니다.
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와류 유량계 VY
Yokogawa 최신 와류 유량계
(DY 후속 모델)
Details
와류 유량계 - 작동 원리
와류 유량계는 폰 카르만 효과를 이용하여 유체 또는 기체의 유량을 측정합니다.
폰 카르만 효과란 무엇일까요?
20세기 초, 헝가리계 미국인 수학자이자 물리학자인 시어도어 폰 카르만은 유체 또는 기체가 뭉툭한 물체를 수직으로 통과할 때 물체의 양쪽에 교대로 와류가 생성된다는 것을 발견했습니다.
이러한 와류의 경로를 폰 카르만 스트리트라고 합니다.
폰 카르만은 이러한 와류의 주파수를 측정하면 와류를 생성하는 유속에 비례한다는 것을 발견했습니다. 이 주파수를 카르만 와류 주파수라고 합니다. 주파수와 유속의 관계는 다음 공식으로 수학적으로 표현할 수 있습니다.
방정식에서 주파수가 속도에 비례함을 알 수 있습니다. 주파수(f)를 측정하고, 스트로할 수(St)와 쉐더 바 너비(d)를 알면 v(속도)를 구할 수 있습니다.
와류의 주파수는 어떻게 측정합니까?
와류가 형성되어 쉐더 바(강체)를 통과할 때, 유체의 나머지 부분에 비해 저압이 생성됩니다. 이 저압은 쉐더 바 양단에 차압(dp)을 발생시킵니다. dp의 고압 측은 저압 방향으로 쉐더 바에 응력을 가합니다. 와류가 좌우로 이동함에 따라 저압 측의 위치가 바뀌면서 작용하는 힘의 방향이 바뀌어 쉐더 바가 진동합니다. 이 진동은 카르만 와류 주파수와 같습니다.
시중에는 진동을 측정하는 여러 가지 방법이 있습니다. 다이어프램 또는 정전 용량 센서가 가장 일반적인 두 가지 방법이지만, 가장 좋은 방법은 압전 결정 센서를 사용하는 것입니다. 이 센서는 압축될 때 유량계 전자 장치로 보낼 수 있는 전기 신호를 생성합니다. 이제 카르멘 와류 주파수가 측정되었으므로(St와 d를 알고 있으므로), 유량계 전자 장치는 간단한 계산을 통해 파이프를 통한 체적 유량을 결정할 수 있습니다.
와류 유량계를 사용하면 어떤 이점이 있습니까?
- 높은 정확도
와류 유량계의 정확도는 액체와 기체 모두에 대해 지시값의 ±1%(펄스 출력)이며 오리피스 유량계보다 높습니다. 액체의 경우 유체의 종류와 조건에 따라 ±0.75%의 정확도를 사용할 수 있습니다.
- 넓은 측정 범위
측정 범위는 측정 가능한 범위의 최대값과 최소값의 비율로 정의됩니다. 넓은 측정 범위 덕분에 와류 유량계는 측정 지점이 크게 변동할 수 있는 공정에서도 작동할 수 있습니다.
- 출력은 유량에 비례합니다
출력이 유량(유속)에 직접 비례하므로 제곱근 계산이 필요하지 않지만, 오리피스 유량계는 제곱근 계산이 필요합니다.
- 영점 변동 없음
센서에서 주파수가 출력되므로 영점 변동이 발생하지 않습니다.
- 최소 압력 손실
와류 유량계의 파이프에는 와류 발생기만 설치되므로, 오리피스 플레이트가 있는 유량계에 비해 유동 배관의 작은 제한으로 인한 유체 압력 손실이 작습니다.
자료실
- Fieldbus technology introduced to realize predictive and preventive maintenance.
- ISAE to improve the reliability of diagnosis and parameter setting, utilizing data collected by PRM.
- Yokogawa's integrated solution contributed to reliable and efficient operation.
- All the instrument information is fully integrated with the instrument management system.
Progress in digital signal processing and network technologies has enabled advanced functions which cannot be achieved by traditional field devices with 4-20 mA signal, to be implemented on field devices. Standardization of international fieldbus specifications, notably the FOUNDATION™ Fieldbus, has enabled users to build optimum field networks comprised of freely chosen field devices from various device vendors.
The operating principle of the vortex flow meters YEWFLO series, which first became commercially available in 1979, is based on the phenomenon in which the frequency of a Kàrmàn vortex train that occurs from a vortex shedder placed in a fluid flow, is proportional to the speed of that flow.
This article concisely explains measurement principles of vortex flowmeters and the objects they measure.
Unbalanced velocity distribution and fluid turbulence in a pipe disturb Karman Vortices and affect the accuracy of flow measurement. Therefore, straight pipe lengths are needed. This article shows the reasons why straight pipe lengths are necessary, using flow simulation and VY Series Vortex Flowmeters as examples.
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