흐름 미터 선택에 대한 포괄적 인 가이드

I. 선정 일반 지침 — 다섯 가지 핵심 차원

유량계 선정은 체계적인 과정이며, 단순히 가격이나 단일 매개변수에만 집중할 수 없습니다. 선정에는 다음 다섯 가지 차원에 대한 포괄적인 평가가 필요하며, 이 중 어느 것도 간과할 수 없습니다.

1. 매체 특성 — 측정 대상은 무엇입니까? 전도성이 있습니까? 점도는 어떻습니까? 부식성이 있습니까?
2. 운전 매개변수 — 온도, 압력 및 유량 범위는 어떻게 됩니까?
3. 설치 환경 — 충분한 직선 배관 구간이 있습니까? 진동이나 전자기 간섭이 있습니까? 방폭 기능이 필요합니까?
4. 성능 요구 사항 — 어느 정도의 정확도가 필요합니까? 턴다운 비율이 충분합니까? 체적 유량 또는 질량 유량을 측정합니까?
5. 경제적 요인 — 초기 구매 비용, 설치 비용, 운전 및 유지보수 에너지 소비, 서비스 수명을 고려해야 합니다.

참고 표준: HG/T 20507-2014 "자동화 계기 선정 및 설계 규정" 및 SH/T 3104-2013 "석유화학 계기 설치 설계 규정".

II. 매체 유형에 따른 선정 — 가장 직접적인 선정 경로

1. 액체 매체

(1) 전도성 액체 (물, 산/알칼리 용액, 광물 슬러리, 진흙, 펄프)

전자기 유량계가 주요 선택입니다. 패러데이 전자기 유도 법칙에 따라 최대 ±0.5%의 정확도와 최대 100:1의 턴다운 비율을 제공합니다. 흐름을 방해하는 요소가 없고 압력 손실이 없는 직선형 설계를 특징으로 하며, DN15에서 DN3000까지의 크기 범위를 포함합니다. 그러나 매체는 5 μS/cm 이상의 전도성을 가져야 하며, 배관은 완전히 채워져 있어야 합니다. 매체에 상당한 기포가 있으면 측정 변동이 발생할 수 있습니다.

전자기 유량계는 순수한 물이나 탈이온수(전도성이 매우 낮음)에는 적합하지 않습니다. 대신 초음파 유량계를 사용해야 합니다.

고체 입자가 포함된 슬러리 또는 광물 슬러리의 경우, 전자기 유량계의 직선형 센서 설계는 막힘을 방지합니다. 내마모성 고무 또는 세라믹 라이너가 사용됩니다. (2) 비전도성 액체 (석유, 디젤, 순수 벤젠 등) — 깨끗하고 점도가 낮은 오일: 터빈 유량계는 높은 정확도(0.5%–1.0%)와 빠른 응답 속도를 제공하며, 턴다운 비율은 10:1 이상입니다. 이는 거래량 측정 및 정제유 적재에 적합합니다. 매체는 깨끗하고 불순물 및 기포가 없어야 하며, 입자 크기가 0.1mm 미만으로 여과되어야 합니다.현탁 입자 또는 기포가 포함된 액체: 초음파 유량계는 전도성에 제한이 없습니다. 클램프 온 모델은 비접촉 측정이 가능하여 공정 중단 없이 설치가 가능하며 대구경 배관에 적합합니다.

기포/가스 함량이 높은 액체: 초음파 유량계는 가스를 포함한 유체를 정확하게 측정할 수 있으므로 선호되는 선택입니다.

고점도 매체 (중유, 윤활유, 글리세린 등): 용적식 유량계 (타원형 기어, 트윈 로터) 또는 코리올리 질량 유량계. 용적식 유량계는 높은 정확도(0.2%–0.5%)를 제공하며 점도 변화에 영향을 받지 않습니다. 코리올리 유량계는 훨씬 더 높은 정확도(0.1%–0.2%)를 제공하지만 구매 비용이 가장 높습니다. 특정 모델의 용적식 나사 유량계는 40,000 cSt까지의 점도를 처리할 수 있습니다.

(3) 부식성이 강한 매체: 라이너 및 전극 재료의 선택이 중요합니다. 전자기 유량계 라이너는 PTFE (폴리테트라플루오로에틸렌, 내열성 ≤180°C), PFA, F46 또는 세라믹으로 만들 수 있습니다. 전극은 Hastelloy C276, 티타늄, 탄탈럼, 백금-이리듐 합금 등으로 만들 수 있습니다.

재료 선택 지침:

98% 농축 황산: Hastelloy C-276 또는 탄탈럼으로 만든 전극.

• 31% 염산: 전극은 탄탈럼으로 만들어야 합니다. Hastelloy를 사용하지 마십시오.
• >30% NaOH (60°C 이상): 316L 스테인리스강 또는 Hastelloy C276 사용. PTFE 라이너.
• 또는, 클램프 온 초음파 유량계를 사용할 수 있습니다. 이는 완전히 비접촉 측정을 제공하여 근원에서 부식 위험을 제거합니다. (4) 고점도 매체

용적식 유량계 (타원형 기어/트윈 로터) 및 코리올리 질량 유량계가 주요 선택입니다. 용적식 유량계는 높은 정확도(0.2%–0.5%)를 제공하며 점도 변화에 둔감합니다. 그러나 깨끗한 매체가 필요하며 단단한 입자의 존재를 엄격히 금지합니다. 터빈 또는 와류 유량계는 점도가 매우 높은 유체의 경우 피해야 합니다. 점도가 증가하면 유속 프로파일이 왜곡되어 측정 오류가 발생할 수 있습니다.

(5) 고체 입자가 포함된 매체의 경우, 전자기 유량계 (막힘 방지를 위한 직선형 센서 설계 사용), 도플러 초음파 유량계 (매체 내 직경 ≥100 μm의 산란 입자 필요), 타겟 유량계 (입자가 포함된 고점도 유체에 적합)가 있습니다. 또한 유량계 상류에 필터를 설치하고 정기적으로 청소하여 막힘을 방지하는 것이 좋습니다.

2. 기체 매체

(1) 깨끗한 가스 (공기, 질소, 천연가스)

직접 질량 유량 측정을 위해: 열 가스 질량 유량계가 적합합니다. 온도 또는 압력 보상이 필요 없으며 높은 턴다운 비율을 제공하고 질량 유량 신호를 직접 출력하지만 습도와 먼지에 민감합니다.

대구경 배관: 초음파 가스 유량계 또는 차압식 (예: 오리피스 플레이트, 저렴하고 표준화됨).

저압 가스 시스템: 에너지 손실을 최소화하기 위해 벤츄리관 또는 저손실 노즐이 선호됩니다. 와류 유량계도 적합하며 최대 15:1의 턴다운 비율을 제공합니다.

(2) 오염된 가스 (연소 가스, 바이오 가스, 먼지 포함 가스)

세그멘탈 오리피스 플레이트 (표준 오리피스 플레이트의 변형으로, 오염된 매체가 통과할 수 있도록 상단에 세그멘탈 컷아웃이 있어 축적을 줄임) 또는 자체 세척 기능이 있는 차압 유량계가 주요 선택입니다. 먼지 함량이 높은 경우, 스크레이퍼 또는 고주파 진동과 같은 기능이 있는 열 유량계를 선택해야 합니다.

3. 증기 매체

와류 유량계는 증기 측정의 주요 선택입니다. 고온 저항성 (최대 350°C)과 넓은 턴다운 비율을 특징으로 하지만 온도 및 압력 보상 모듈이 필요합니다. 포화 증기의 온도와 압력은 강하게 상관 관계가 있으므로 온도 및 압력 보상이 필요합니다. 과열 증기의 경우 더 높은 온도 및 압력 등급을 가진 모델을 선택해야 합니다.

소형에서 중형 직경 (DN15–DN300): 와류 유량계 (높은 비용 효율성).

• 대형 직경: 차압식 (V-콘 또는 오리피스 플레이트) (비용 제어).
• 고정밀 요구 사항: 차압식 V-콘 유량계 (낮은 압력 손실; 고온 및 고압에 강함).
• 4. 특수 매체 및 운전 조건

다상 유체 (석유, 가스 및 물의 혼합물)

다상 유량계는 일반적으로 여러 기술 (상 분율 측정 및 속도 측정 등)을 통합하며 특수 설계 및 보정이 필요합니다. 표준 단상 유량계는 여러 구성 요소를 동시에 측정할 수 없습니다.

비뉴턴 유체 (슬러리, 콜로이드, 에멀젼)

점도는 전단율에 따라 달라집니다. 적응형 측정 알고리즘이 있는 스마트 유량계 또는 용적식 유량계 (유체 유변학적 특성에 상대적으로 덜 영향을 받음)를 사용하는 것이 좋습니다.

맥동 유량

와류 유량계는 맥동 유량에서 제한적인 적용 이력이 있으며 오류가 발생하기 쉽습니다. 코리올리 질량 유량계와 같이 응답 속도가 빠르고 맥동 제거 기능이 강한 유량계를 선택하거나 배관에 버퍼 탱크 또는 맥동 댐퍼를 설치하는 것이 좋습니다.

III. 운전 환경에 따른 선정

1. 고온 환경

와류 유량계: 표준 모델은 최대 280°C–350°C까지 견딜 수 있으며, 고온 가스/증기 측정에 탁월한 선택입니다.

• 고온 전자기 유량계: 특정 특수 모델은 최대 180°C까지 견딜 수 있습니다.
• 고온 초음파 유량계: 고온 프로브는 180°C까지 견딜 수 있습니다.
• 모노블록 단조 코리올리 유량계: 최대 280°C의 온도와 최대 42 MPa의 압력을 견딜 수 있으며, 극한의 고온 및 고압 시나리오에 적합합니다.
• 선정 기준: 최대 온도 등급은 실제 운전 온도보다 10%–20% 초과해야 합니다. 고온 응용 분야의 경우 씰의 내열성도 고려해야 합니다.

2. 저온 환경 (예: -40°C 미만, 액체 질소 등): 단열재가 장착된 특수 저온 모델을 선택하십시오.

결정화되기 쉬운 매체 (예: 저온에서 결정화되는 NaOH 용액): 매끄러운 내부와 데드 존이 없는 유량계를 선택하십시오. 예: 전자기 유량계 또는 가변 면적 (로타미터) 유량계.3. 고진동 환경

와류 유량계는 진동에 매우 민감합니다. 고진동 시나리오에서는 특수 내진동 모델 (진동 허용 오차 ≤ 5g)을 선택하십시오.

차압 유량계는 와류 유량계보다 더 나은 내진동성을 제공합니다.

• 코리올리 질량 유량계는 본질적으로 진동에 둔감합니다.
• 진동에 민감한 유량계를 펌프 출구 근처에 설치하지 않거나 지지대를 강화하여 진동 전달을 최소화하십시오.
• 4. 강한 전자기 간섭 환경
• 차폐된 전극이 있는 전자기 유량계를 선택하거나 자기 필터를 설치하십시오.

계측용 차폐 케이블을 사용하고, 단일 지점 접지를 보장하며, 강한 간섭을 유발하는 케이블 번들에서 멀리 라우팅하십시오.

• 가변 주파수 드라이브 (VFD) 및 고출력 모터에서 멀리 설치하십시오.
• 5. 방폭 지역
• 방폭 등급 선택 규칙:

내압 방폭 (Ex d II CT6): 가장 일반적이며, 가연성/폭발성 가스가 있는 Zone 1 및 Zone 2 지역에 적합합니다. 하우징은 주변 대기를 점화시키지 않고 내부 폭발을 견딥니다. 화학 공장, 석유 저장소 및 가스 시설에 선호됩니다.

본질 안전 방폭 (Ex ia II CT6): Zone 0, Zone 1 및 Zone 2에 적합합니다. 회로 자체는 스파크를 생성하지 않으며 안전 장벽이 필요합니다. 가장 높은 수준의 안전을 제공하지만 비용이 더 많이 듭니다. 또한 식품 및 제약 산업에는 위생 요구 사항 (3A 또는 FDA 인증 등)이 있으며, 거래량 측정 응용 분야에는 SIL (안전 무결성 수준) 인증이 필요할 수 있습니다.

• IV. 성능 요구 사항에 따른 선정
• 1. 정확도 등급 일치

다양한 응용 분야에는 다양한 정확도 요구 사항이 있습니다. 잘못된 선택은 요구 사항을 충족하지 못하거나 불필요한 비용을 초래할 수 있습니다 (더 높은 정확도는 더 높은 가격을 의미하므로).

거래량 측정 (천연가스, 정제 석유 제품): ±0.2% ~ ±0.5%. 코리올리 질량 유량계 (0.1%–0.2%), 터빈 유량계 또는 고정밀 용적식 유량계를 우선적으로 고려하십시오.

공정 제어 (화학 반응기 공급/배칭): ±1% ~ ±2%. 전자기 유량계 (0.5% 등급) 또는 와류 유량계 (1.0% 등급)가 적합합니다.

• 일반 모니터링 (순환수, 공기 흐름): ±2% ~ ±5%. 저렴한 솔루션인 차압계 또는 가변 면적 (로타미터) 유량계로 충분합니다.
• 중요 참고: 제품 사양을 검토할 때 "전체 스케일 오차 (%FS)"와 "측정값의 백분율 오차 (%RD)"를 구분하십시오. 명시된 1% 오차의 경우, "측정값의 백분율" 사양은 낮은 유량에서 더 높은 정확도를 제공합니다.
• 2. 턴다운 비율

턴다운 비율 = 최대 측정 가능 유량 ÷ 최소 측정 가능 유량. 이는 유량계의 넓은 유량 범위에서의 적응성을 나타냅니다. 이상적으로는 운전 유량이 유량계 범위의 30%–80% 내에 있어야 하며, 범위의 상한은 실제 최대 유량의 1.2 ~ 1.3배로 설정해야 합니다. 다양한 유량계 유형의 턴다운 비율 참고:

전자기 유량계: 100:1 ~ 200:1

초음파 유량계: 100:1 (고품질 장치의 경우 최대 200:1)

• 와류 유량계: 10:1 ~ 15:1
• 터빈 유량계: 10:1 ~ 30:1
• 코리올리 질량 유량계: 매우 높음
• 차압 유량계: 3:1 ~ 10:1
• 3. 압력 손실 고려 사항
• 고에너지 소비 시나리오 (장기 운전 필요)의 경우: 가능한 한 스로틀링 유형 유량계 (오리피스 플레이트가 가장 높은 압력 손실을 가짐)를 피하십시오. 0 또는 낮은 압력 손실 솔루션을 우선적으로 고려하십시오:

0 압력 손실: 전자기 유량계 (0 kPa)

매우 낮은 압력 손실 (약 5 kPa): 초음파 유량계

• 낮은 압력 손실: 벤츄리관, 노즐, 코리올리 질량 유량계 (약 80 kPa)
• 중간에서 높은 압력 손실 (약 35 kPa): 와류 유량계
• 높은 압력 손실: 표준 오리피스 플레이트
• 장기 운전 시, 영구적인 압력 손실로 인한 펌핑 에너지 비용 (전기 요금)은 유량계 자체의 구매 가격을 초과할 수 있습니다. 따라서 에너지 민감 응용 분야의 총 비용 계산에는 압력 손실을 고려해야 합니다.
• V. 설치 조건에 따른 선정

1. 직선 배관 구간 요구 사항

유량계 유형

상류 직선 배관 구간

전자기 유량계: 수평 설치. 배관은 유체로 완전히 채워져야 합니다. 수직 설치의 경우, 유체는 하향으로 흐르고 전극은 수평을 유지해야 합니다.

와류 유량계: 수평 또는 수직 설치 가능. 수직 설치의 경우, 유체는 하향으로 흘러야 합니다.

• 코리올리 질량 유량계: 수평 또는 수직 설치 가능. 그러나 액체 측정의 경우, 기포 축적을 방지하기 위해 상향 흐름 방향이 권장됩니다.
• 열 가스 유량계: 응축수 축적을 방지하기 위해 수평으로 설치해야 합니다.
• 3. 대구경 배관: DN500보다 큰 배관의 경우, 표준 인라인 (스풀 피스) 유량계는 매우 비쌉니다.
• 삽입형 유량계: 훨씬 저렴한 비용. 설치 시 배관 절단이 필요 없습니다.

클램프 온 초음파 유량계: 비접촉 설치로 공정 중단 불필요. DN50에서 DN2000까지 포함합니다.

• 내부 벤츄리관: 차압 기반 솔루션 중에서 대구경에 적합한 옵션입니다.
• 4. 밀폐된 공간: 클램프 온 초음파 유량계 또는 삽입형 유량계는 거의 추가 공간을 차지하지 않아 가장 유연합니다.
• VI. 비용 및 비용 효율성 고려 사항

유량계 유형별 비용 참조 가격 범위

저가 (수천 위안): 가변 면적 (로타미터) 유량계, 차압 오리피스 플레이트 어셈블리, 개수로 유량계.

중간 (수천 위안 중반): 와류 유량계, 터빈 유량계, 타겟 유량계.

• 중고가 (수만 위안): 전자기 유량계, 인라인 초음파 유량계, 열 가스 질량 유량계.
• 최고가 (수만 위안 이상): 코리올리 질량 유량계, 용적식 유량계, 다상 유량계.
• 참조 벤치마크: DN50 전자기 유량계는 약 2,100위안/개, 와류 유량계는 약 8,000위안/개, 고급 전자기 유량계는 12,000위안/개까지 도달할 수 있습니다.
• 총 소유 비용 (TCO)

구매 가격만으로 선정해서는 안 됩니다. 초기 구매 비용, 설치 비용, 장기 운전 에너지 소비 (압력 손실로 인한 전기 요금), 유지보수/보정 비용 및 예상 서비스 수명을 포괄적으로 고려해야 합니다. 전자기 및 초음파 유량계는 압력 손실이 거의 없으며, 장기 운전 중 상당한 에너지 절약을 제공하고 연간 O&M 비용이 낮아 장기 사용에 적합합니다.

VII. 빠른 선정 참조 표

운전 조건/매체

매체 유형

VIII. 4단계 선정 방법 — 실용 가이드

1단계: 운전 매개변수 나열

배관 크기, 매체 이름, 부식성 수준, 점도 범위, 온도 한계 (최소/최대), 압력, 유량 (최소/정상/최대), 위험 지역 분류, 보호 요구 사항 (표준으로 IP65 이상), 배관 내 기포 또는 고체 입자 존재 여부.

2단계: 매체 유형에 따라 부적합한 기술 제거

예: 매체가 순수한 물인 경우 → 전자기 유량계 제거 (전도성 부족); 매체에 상당한 기포가 포함된 경우 → 터빈 및 와류 유량계 제거 (기포로 인해 심각한 오류 발생); 초음파 유량계 우선 고려.

3단계: 2-3가지 적합한 기술에 대한 상세 비교 수행

주요 확인 사항: 압력 손실, 턴다운 비율, 직선 배관 구간 요구 사항, 재료 호환성, 고온/고압 내성, 현장 전자기 간섭 및 진동 조건.

4단계: 최종 구성 확인 및 주문

배관 크기, 연결 유형, 정확도 등급, 출력 신호 유형 (4–20mA, 펄스 또는 Modbus), 방폭/보호 등급, 라이너/전극 재료 결정. 공급업체 엔지니어와 응용 분야 세부 정보 확인.

선정 과정에서 불확실한 점이 있는 경우, 최소 세 공급업체에 매개변수 목록을 보내 기술 검증 및 가격 비교를 수행하여 정확한 선정과 최적의 투자를 보장하는 것이 좋습니다.