KR101025877B1 - 이동식 노즐 유량 측정장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 이동식 노즐 유량 측정장치에 관한 것으로, 이는 물의 공급을 개폐하는 메인 밸브가 구비된 저장공급 탱크와; 메인 밸브에서 공급된 물을 가압하는 펌프와; 일측은 펌프와 연결되고 타측은 서브 밸브가 구비되어 있는 공급관과; 공급관과 연결되며, 조절밸브와 유량계, 압력계 및 노즐 연결호스가 결합되는 컨넥터를 구비한 유량 측정라인과; 공급관과 연결되며, 에어 조절밸브와 에어 압력계, 공급된 에어를 일정하게 유지하는 에어 레귤레이터 및 노즐 연결호스와 결합되는 에어 컨넥터를 구비한 에어 공급라인과; 저장공급 탱크로 회수하도록 리턴 밸브가 구비되어 있는 리턴유로; 및 상측에 지지판넬이 수직으로 설치되고, 메인 밸브 및 펌프가 연결된 저장공급 탱크를 지지 고정하도록 구성되는 지지대를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면 발전, 정유, 화학 등의 산업분야에서 사용되는 노즐의 분사 유량을 설비 현장에서 손쉽게 측정할 수 있게 됨으로써, 노즐 내부 결함 또는 변형 유무 및 개별 노즐에 대한 분사특성을 확인, 관리할 수 있게 되며, 정비 시간의 단축 및 정비의 신뢰도를 높일 수 있는 효과가 있게 된다.
발전소, 노즐, 연료노즐, 유량 측정장치

Description

이동식 노즐 유량 측정장치{Portable Flow Measuring Apparatus of Nozzle}
본 발명은 이동식 노즐 유량 측정장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 발전, 정유, 화학 등의 산업분야에서 사용되는 노즐의 분사 유량을 설비 현장에서 손쉽게 측정할 수 있고, 노즐 내부 결함 또는 변형 유무 및 개별 노즐에 대한 분사특성을 확인, 관리할 수 있으며, 정비 시간의 단축 및 정비의 신뢰도를 높일 수 있는 이동식 노즐 유량 측정장치에 관한 것이다.
일반적으로 발전, 정유, 화학, 수처리 등의 다양한 산업 시설에서는 작동 유체를 분사하는 노즐이 사용되고 있다.
특히 화력 발전이나 복합 발전 방식 등에 이용되는 증기 터빈이나 가스 터빈과 같은 터빈 설비는 작동 증기나 가스를 이용한 열역학적 싸이클에서 작동 매체의 열에너지를 기계적 에너지로 변환하여 발전기를 회전시킴으로써 전기를 생성하는 설비로서, 연료나 공기의 공급장치에 다양한 노즐이 필수적으로 이용되고 있다.
증기 터빈은 고압 증기가 가진 열에너지를 기계적 에너지로 바꾸는 기관을 말하며, 작동 원리는 보일러에서 만들어진 고온 고압의 증기를 노즐이나 고정 날개에서 분출 팽창시킴으로써 증기 흐름을 가속시켜, 회전 날개에 부딪히도록 하면 그 반동으로 회전 날개가 회전하며 발생되는 회전력을 궁극적으로 전기적 에너지로 변환하게 된다.
이에 비하여 가스 터빈은 증기 대신에 연소 가스를 이용하게 되며, 연료의 연소 가스를 이용하여 전기를 생산하는 발전설비이다.
발전소용 가스 터빈은 천연가스와 경유를 사용하는 겸용 설비로서 경유와 같은 액체연료 연소시 압축용 공기를 사용하게 되는데, 이때 이 압축용 공기는 액체연료 입자를 고속 분무시키는 노즐을 통해 소립자로 무화시켜 연소실 내에서 완전 연소가 이루어지도록 도와준다.
반면에 천연가스 연소시에는 공기를 액체연료 통로로 공급하여 화염의 안정과 역화를 방지하며, 공기 유입부로 대기를 흡입하여 압축기로 압축하고 연소실에서 천연가스 또는 경유와 공기를 혼합, 연소하여 이때 발생한 연소 가스로 가스 터빈을 구동시켜 발전이 이루어지도록 되어 있다.
이와 같은 가스 터빈은 크게 공기 압축기와 연소기 및 터빈으로 구성되는데, 별도의 동력원에 의해 기동되는 압축기에서 고압으로 압축된 공기가 연소실로 들어가면 연소실에서 연료가 분사되며 점화되고, 이때 발생하는 고압의 연소 가스를 터빈의 날개에 부딪히도록 하여 그 반동으로 회전 날개가 회전하면서 발생하는 회전력을 이용하여 전기적 에너지로 변환하게 된다.
이러한 발전소의 가스 터빈에 있어서, 연소실에는 연료를 분사하는 연료 노즐과 질소산화물의 발생을 저감시키는 물분사 노즐이 설치되는데, 가스 터빈을 일정 시간 동안 운전하게 되면 가스 터빈의 가동으로 인해 발생하는 연소 가스나 유입되는 압축용 공기의 이물질 등에 의해 노즐의 유로가 축소되거나 막히게 되어 노즐의 연료 분사량이 줄어들게 되는 문제점이 있었다.
또한, 정기적으로 가스 터빈의 연료 노즐의 정상 작동 상태를 점검하는 경우에도 별도의 시험 장비가 없어서 단순히 육안으로만 점검하거나, 노즐 공급밸브의 파이프에서 일정 시간 동안 작동 유체를 추출한 양을 용기에 담아 측정하고 있어서, 측정 오차가 심해지는 문제점이 있었다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 착안된 것으로, 발전, 정유, 화학 등의 산업분야에서 사용되는 노즐의 분사 유량을 설비 현장에서 손쉽게 측정할 수 있게 됨으로써, 노즐 내부 결함 또는 변형 유무 및 개별 노즐에 대한 분사특성을 확인, 관리할 수 있게 되며, 정비 시간의 단축 및 정비의 신뢰도를 높일 수 있는 이동식 노즐 유량 측정장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 이동식 노즐 유량 측정장치는, 노즐의 분사 유량을 측정하기 위해 물의 공급을 개폐하는 메인 밸브가 구비되어 있고, 회수되는 물을 저장 및 공급하는 저장공급 탱크; 상기 저장공급 탱크의 메인 밸브에서 공급된 물을 가압하는 펌프; 일측은 상기 펌프와 연결되고 타측은 가압된 물의 공급을 개폐하는 서브 밸브가 구비되어 있는 공급관; 상기 공급관과 연결되며, 테스트시 상기 노즐로 공급할 물의 유량을 조절하는 조절밸브와 공급된 유량을 측정하는 유량계, 공급되는 물의 압력을 측정하는 압력계 및 노즐 연결호스가 결합되는 컨넥터를 구비하는 유량 측정라인; 상기 공급관과 연결되며, 테스트시 상기 노즐로 공급할 에어의 유량을 조절하는 에어 조절밸브와 공급되는 에어의 압력을 측정하는 에어 압력계, 공급된 에어의 유속과 압력을 일정하게 유지하는 에어 레귤레이터 및 노즐 연결호스와 결합되는 에어 컨넥터를 구비하는 에어 공급라인; 유량측정 후 상기 유량 측정라인에 남은 물을 상기 저장공급 탱크로 회수하도록 리턴 밸브가 구비되어 있는 리턴유로; 및 상측에 상기 리턴유로와 상기 유량 측정라인, 상기 에어 공급라인 및 상기 공급관이 설치되어 지지되는 지지판넬이 수직으로 설치되고, 상기 메인 밸브 및 상기 펌프가 연결된 상기 저장공급 탱크를 지지 고정하도록 장방형의 프레임으로 구성되는 지지대를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 발전, 정유, 화학 등의 산업분야에서 사용되는 노즐의 분사 유량을 설비 현장에서 손쉽게 측정할 수 있게 되고, 노즐 내부 결함 또는 변형 유무 및 개별 노즐에 대한 분사특성을 확인, 관리할 수 있게 되며, 정비 시간의 단축 및 정비의 신뢰도를 높일 수 있는 효과가 있게 된다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명에 의한 이동식 노즐 유량 측정장치의 개략적인 구성을 나타내는 정면도이고, 도 2는 본 발명에 의한 이동식 노즐 유량 측정장치의 측면도이며, 도 3은 본 발명에 의한 이동식 노즐 유량 측정장치의 유로를 간략하게 나타내는 도면이다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 이동식 노즐 유량 측정장치(100)는 노즐(190)의 분사 유량을 측정하기 위해 물의 공급을 개폐하는 메인 밸브(130)가 구비되어 있고, 회수되는 물을 저장 및 공급하는 저장공급 탱크(120)와; 이 저장공급 탱크(120)의 메인 밸브(130)에서 공급된 물을 가압하는 펌프(140)와; 일측은 펌프(140)와 연결되고 타측은 가압된 물의 공급을 개폐하는 서브 밸브(155)가 구비되어 있는 공급관(150)과; 이 공급관(150)과 연결되며, 테스트시 노즐(190)로 공급할 물의 유량을 조절하는 조절밸브(173)와 공급된 유량을 측정하는 유량계(175), 공급되는 물의 압력을 측정하는 압력계(177) 및 노즐 연결호스(195)가 결합되는 컨넥터(179)가 구비되어 있는 유량 측정라인(170)과; 유량측정 후 유량 측정라인(170)에 남은 물을 저장공급 탱크(120)로 회수하도록 리턴 밸브(165)가 구비되어 있는 리턴유로(160); 및 상측에 리턴유로(160)와 유량 측정라인(170) 및 상기 공급관(150) 등이 설치되어 지지되는 지지판넬(111)이 수직으로 설치되고, 메인 밸브(130) 및 펌프(140)가 연결된 저장공급 탱크(120)를 지지 고정하도록 장방형의 프레임으로 구성되는 지지대(110)를 포함하여 구성된다.
노즐의 유량 측정에 사용되는 작동 유체는 안전성과 경제성을 감안하여 물이나 공기가 이용되는데, 액체연료 분사노즐의 경우에는 주로 물을 작동 유체로 이용하게 되고 기체연료 분사노즐의 경우에는 공기를 작동 유체로 이용하게 된다.
액체연료 분사노즐의 유량측정에 이용되는 물은 저장공급 탱크(120)에 저장되어 공급 및 회수되는데, 저장공급 탱크(120)에는 하측에 물의 공급을 개폐하는 메인 밸브(130)가 구비되어 있어서, 유량 측정장치 전체에 물을 공급하거나 차단하게 되어 있다.
메인 밸브(130)의 일측에 연결된 펌프(140)는 저장공급 탱크(120)의 메인 밸브(130)에서 공급된 물을 가압하여 공급관(150)으로 송출하게 되고, 공급관(150)은 일측이 펌프(140)와 연결되고 타측은 가압된 물의 공급을 개폐하는 서브 밸브(155)가 구비되어 있어서, 서브 밸브(155)의 개폐를 통해 최종적으로 테스트할 유량 측정라인(170)으로 물을 송출하게 된다.
공급관(150)과 연결되어 있는 유량 측정라인(170)은 테스트할 노즐(190)과 연결되어 저장공급 탱크(120)로부터 송출되어 이송된 물이 노즐(190)에서 실제로 분사되는 유량을 측정하여 노즐(190)의 정상 상태 여부를 확인할 수 있게 된다.
이러한 유량 측정라인(170)은 테스트시 노즐(190)로 공급할 물의 유량을 조절하는 조절밸브(173)와, 공급된 유량을 측정하는 유량계(175), 공급되는 물의 압력을 측정하는 압력계(177), 노즐 연결호스(195)가 결합되는 컨넥터(179), 이들을 연결하는 배관(171) 등으로 구성되어 있다.
또한, 이에 추가로, 공급관(150)과 연결되어 있으면서 서브 밸브(155)와 유량 측정라인(170) 사이에 배치되는 에어 공급라인(180)이 추가로 구비될 수 있는데, 에어 공급라인(180)은 기체연료 분사노즐의 경우에 노즐 유량을 측정하기 위해 사용된다.
여기서 에어 공급라인(180)은, 테스트시 노즐(190)로 공급할 에어의 유량을 조절하는 에어 조절밸브(183)와, 공급되는 에어의 압력을 측정하는 에어 압력계(187), 공급된 에어의 유속과 압력을 일정하게 유지하는 에어 레귤레이터(185), 노즐 연결호스(195)와 결합되는 에어 컨넥터(189), 이들을 연결하는 에어 배관(181) 등으로 구성된다.
한편, 리턴유로(160)는 테스트 중에 유량 측정라인(170)으로 공급되고 남은 물이나, 유량측정 후 유량 측정라인(170)에 남은 물을 저장공급 탱크(120)로 회수할 수 있도록 유량 측정라인(170)과 연결되는 부위에 리턴 밸브(165)가 구비되어 저장공급 탱크(120)와 연결되어 있다.
이와 같은 구성요소들은 이동가능하도록 지지대(110)에 의해 거치 고정되어 있는데, 지지대(110)는 리턴유로(160)와 유량 측정라인(170), 에어 공급라인(180) 및 공급관(150)이 설치되어 지지되는 지지판넬(111)이 수직으로 설치되고, 메인 밸브(130) 및 펌프(140)가 연결된 저장공급 탱크(120)를 지지 고정하도록 장방형의 프레임으로 구성되어 있다.
이러한 지지대(110)에는 테스트시 유량 측정라인(170)의 컨넥터(179)와 연결된 노즐(190)을 고정시키면서 노즐(190)에서 분사된 물이 저장공급 탱크(120)로 낙하될 수 있도록 저장공급 탱크(120)의 상부에 있는 지지대(110)의 상측면에 고정 클램프(115)가 구비될 수 있다.
또한, 지지대(110)의 하단부에는 시험 장소로의 이동시 편의를 위한 바퀴(113)가 구비될 수 있고, 상단부에는 이동시 파지의 편의를 위한 손잡이(117)가 구비될 수 있다.
따라서, 노즐이 설치된 현장으로 이동식 노즐 유량 측정장치를 이동하여 현장에서 직접 노즐의 유량을 측정할 수 있게 되는 것이다.
이와 같은 구조와 형상을 갖는 본 발명에 의하면 발전, 정유, 화학 등의 산업분야에서 사용되는 노즐의 분사 유량을 설비 현장에서 손쉽게 측정할 수 있게 됨으로써, 노즐 내부 결함 또는 변형 유무 및 개별 노즐에 대한 분사특성을 확인, 관리할 수 있게 되며, 정비 시간의 단축 및 정비의 신뢰도를 높일 수 있게 되는 효과가 있게 된다.
이상에서, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합되거나 결합되어 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다.
또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥 상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질 적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명에 의한 이동식 노즐 유량 측정장치의 개략적인 구성을 나타내는 정면도;
도 2는 본 발명에 의한 이동식 노즐 유량 측정장치의 측면도;
도 3은 본 발명에 의한 이동식 노즐 유량 측정장치의 유로를 간략하게 나타내는 도면이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
110: 지지대 120: 저장공급 탱크
130: 메인 밸브 140: 펌프
150: 공급관 160: 리턴유로
170: 유량 측정라인 180: 에어 공급라인
삭제
삭제
190: 노즐

Claims (4)

  1. 노즐의 분사 유량을 측정하기 위해 물의 공급을 개폐하는 메인 밸브가 구비되어 있고, 회수되는 물을 저장 및 공급하는 저장공급 탱크;
    상기 저장공급 탱크의 메인 밸브에서 공급된 물을 가압하는 펌프;
    일측은 상기 펌프와 연결되고 타측은 가압된 물의 공급을 개폐하는 서브 밸브가 구비되어 있는 공급관;
    상기 공급관과 연결되며, 테스트시 상기 노즐로 공급할 물의 유량을 조절하는 조절밸브와 공급된 유량을 측정하는 유량계, 공급되는 물의 압력을 측정하는 압력계 및 노즐 연결호스가 결합되는 컨넥터를 구비하는 유량 측정라인;
    상기 공급관과 연결되며, 테스트시 상기 노즐로 공급할 에어의 유량을 조절하는 에어 조절밸브와 공급되는 에어의 압력을 측정하는 에어 압력계, 공급된 에어의 유속과 압력을 일정하게 유지하는 에어 레귤레이터 및 노즐 연결호스와 결합되는 에어 컨넥터를 구비하는 에어 공급라인;
    유량측정 후 상기 유량 측정라인에 남은 물을 상기 저장공급 탱크로 회수하도록 리턴 밸브가 구비되어 있는 리턴유로; 및
    상측에 상기 리턴유로와 상기 유량 측정라인, 상기 에어 공급라인 및 상기 공급관이 설치되어 지지되는 지지판넬이 수직으로 설치되고, 상기 메인 밸브 및 상기 펌프가 연결된 상기 저장공급 탱크를 지지 고정하도록 장방형의 프레임으로 구성되는 지지대;
    를 포함하는 이동식 노즐 유량 측정장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 지지대에는 테스트시 상기 유량 측정라인의 컨넥터와 연결된 상기 노즐을 고정시키도록 고정 클램프가 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 이동식 노즐 유량 측정장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 지지대의 하단부에는 이동시의 편의를 위한 바퀴가 구비되어 있고, 상단부에는 이동시 파지의 편의를 위한 손잡이가 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 이동식 노즐 유량 측정장치.
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