KR101179749B1

KR101179749B1 - Two phase flow measurement device and method by using fluid borne noise and solid borne noise

Info

Publication number: KR101179749B1
Application number: KR1020100097626A
Authority: KR
Inventors: 이도환; 김양석
Original assignee: 한국수력원자력 주식회사
Priority date: 2010-10-07
Filing date: 2010-10-07
Publication date: 2012-09-10
Also published as: KR20120035993A

Abstract

본 발명은 유체 기기 내부에 설치된 유체음 측정센서, 외벽에 설치된 고체음 로부터 수신된 유체음과 고체음 신호를 이용하여 주파수별 rms값을 산출하는 주파수별 rms 산출부, 상기 주파수별 rms 산출부에서 계산한 유체음과 고체음의 주파수별 rms 값과 유체기기 내부에 설치된 온도센서와 정압센서로부터 수신된 온도와 압력 정보를 이용하여 2상 유동의 기공율을 산출하는 기공율 산출부, 상기 기공율 산출부의 기공율을 이용하여 2상 유동의 유체 음속과 밀도를 계산하는 유체 물성치 산출부, 및 두 지점의 유체음 측정 센서로부터 수신된 유체음 신호 차이에 의한 유체음 변동 확률 밀도 함수 특성치, 유체음 측정센서로부터 수신된 유체음 신호의 신호 특성치를 산출하고 상기 기공율 산출부에서 계산된 기공율 계산 결과와 상기 주파수별 rms 산출부에서 계산한 유체음의 주파수별 rms값의 합을 이용하여 패턴 인식 기법을 통해 유동 양식을 판별하는 유동 양식 판별부를 포함하는 장치 및 방법을 제공한다.
이에, 본 발명은 발전소를 비롯한 플랜트의 유체기기에서 나타나는 2상 유동의 기공율 및 유체 물성치를 정확히 검출할 수 있고 배관에 흐르는 2상 유동 양식을 정확히 알 수 있어 플랜트의 열전달 성능은 물론 안전성을 향상시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있게 된다.The present invention provides a fluid sound measuring sensor installed inside a fluid device, a frequency rms calculation unit for calculating the rms value by frequency using the fluid sound and solid sound signal received from the solid sound installed on the outer wall, the frequency rms calculation unit Porosity calculation unit for calculating the porosity of the two-phase flow using the calculated rms value of the frequency of the fluid sound and solid sound, and the temperature and pressure information received from the temperature sensor and the static pressure sensor installed in the fluid device, the porosity of the porosity calculator Fluid property calculation unit for calculating the fluid sound velocity and density of the two-phase flow using; and the fluid sound variation probability density function characteristic due to the difference of the fluid sound signal received from the fluid sound measurement sensor of two points, received from the fluid sound measurement sensor A signal characteristic value of the obtained fluid sound signal is calculated, and the porosity calculation result calculated by the porosity calculator and the rms calculator for each frequency Using the sum of the calculated frequency-dependent negative fluid rms value of the samples to provide a device and method including a determination flow patterns to determine the flow pattern through the pattern recognition techniques.
Thus, the present invention can accurately detect the porosity and fluid properties of the two-phase flow appearing in the fluid equipment of the plant, including the power plant, and can accurately know the two-phase flow pattern flowing through the pipe to improve the heat transfer performance of the plant as well as safety. The effect can be obtained.

Description

유체음과 고체음을 이용한 2상 유동 측정 장치 및 방법{Two phase flow measurement device and method by using fluid borne noise and solid borne noise}Two phase flow measurement device and method by using fluid borne noise and solid borne noise

본 발명은 발전소를 비롯한 플랜트의 유체기기에서 나타나는 2상 유동의 기공율 및 유체 물성치를 정확히 검출하고 배관에 흐르는 2상 유동 양식을 정확히 판별하는 2상 유동 측정 장치 및 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a two-phase flow measurement device and method for accurately detecting the porosity and fluid properties of the two-phase flow appearing in the fluid equipment of the plant, including the power plant, and accurately determine the two-phase flow pattern flowing through the pipe.

일반적으로, 2상 유동 양식을 판별하기 위하여 투시창을 통한 육안 관찰이나 사진 관찰 방법이 사용되었다. 이러한 종래의 방법은 투명한 배관에서만 활용이 가능하고, 투명한 배관 내의 유체라 할지라도 유속이 비교적 크거나 상 분포의 변화가 활발한 경우에는 유동 양식을 판별하기가 어려웠다.In general, visual observation or photographic observation through a sight glass was used to determine the two-phase flow pattern. Such a conventional method can be used only in a transparent pipe, and even a fluid in the transparent pipe has been difficult to determine a flow mode when the flow velocity is relatively large or the phase distribution is actively changed.

최근에는 기공율 검출 또는 유동 양식 판별을 위해 전기 전도도 측정방법, 방사선을 이용한 방법, 초음파 기법이 사용되고 있다. 전기 전도도 측정방법의 경우, 프로우브가 유체 내에 존재하여 유동에 영향을 줄 수 있고 국부적인 측정만이 가능하여 대형 배관에서 평균 유동 양식을 판별하기 어려운 단점이 있다. 그리고 방사선을 이용한 2상 유동 측정 방법의 경우, 장치가 복잡하고 고가이며 대형 배관이나 복잡한 배관에서 투과율이 떨어져 정확한 계측이 어렵다는 단점이 있다. 초음파 기법의 경우 초음파 장치의 특성상 고온 배관에 적용하기 어려우며 대형 배관에서 초음파 감쇄로 인해 측정의 정확도가 떨어진다.Recently, electrical conductivity measurement methods, radiation methods, and ultrasonic techniques have been used for porosity detection or flow mode determination. In the case of the electrical conductivity measurement method, the probe is present in the fluid, which may affect the flow, and only local measurement is possible, so that it is difficult to determine the average flow pattern in a large pipe. In addition, the two-phase flow measurement method using radiation has a disadvantage in that the device is complicated and expensive, and the measurement is difficult due to the low transmittance in a large pipe or a complicated pipe. Ultrasonic techniques are difficult to apply to high temperature piping due to the nature of ultrasonic devices.

따라서, 이러한 종래의 방법은 주로 실험실에서만 적용이 가능하고 발전소를 비롯한 플랜트에서는 적용하기가 어려운 단점이 있었다.
Therefore, this conventional method has a disadvantage that it is mainly applicable only in the laboratory and difficult to apply in plants, including power plants.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 창출된 것으로, 2상 유동의 기공율 및 유체 물성치를 정확히 검출하고 배관에 흐르는 2상 유동 양식을 정확히 판별하는 2상 유동 측정 장치 및 방법을 제공함을 그 목적으로 한다.
Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, and provides a two-phase flow measuring device and method for accurately detecting the porosity and fluid properties of two-phase flow and accurately determining the two-phase flow mode flowing through the pipe. For that purpose.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 유체기기 내부에 설치된 유체음 측정 센서와 외벽에 설치된 고체음 측정 센서를 이용하여 유체음과 고체음을 측정하고 측정된 신호의 주파수별 rms(Root Mean Square) 값을 산출하고 산출된 주파수별 rms 값을 통해 기공율을 계산하고 기공율에 따른 유체 물성치를 산출하며 기공율, 유체음의 주파수별 rms 값의 합, 유체음의 웨이블렛(Wavelet) 계수 등 신호 특성치와 유체음 변동 확률 밀도 함수 특성치를 이용한 패턴인식 기법을 통해 2상 유동 양식을 정확히 판정할 수 있는 2상 유동 측정 장치 및 방법을 제공한다.
In order to achieve the above object, the present invention, by using a fluid sound measurement sensor installed inside the fluid device and a solid sound measurement sensor installed on the outer wall to measure the fluid sound and solid sound and the frequency of the measured signal rms (Root Mean Square) Calculate the porosity based on the calculated rms value per frequency, calculate the fluid properties according to the porosity, signal characteristic values such as porosity, sum of rms values per frequency of fluid sound, wavelet coefficient of fluid sound and fluid sound The present invention provides a two-phase flow measurement apparatus and method for accurately determining two-phase flow patterns through pattern recognition techniques using variation probability density function characteristics.

본 발명에 따른 장치를 사용하여, 발전소를 비롯한 플랜트의 유체기기에서 나타나는 2상 유동의 기공율 및 유체 물성치를 정확히 검출하고, 배관에 흐르는 2상 유동 양식을 정확히 판별함으로써 플랜트의 열전달 성능과 함께 안전성을 향상시킬 수 있다.
By using the apparatus according to the present invention, the porosity and fluid properties of the two-phase flows appearing in the fluid equipment of the plant, including the power plant, can be accurately detected, and the two-phase flow patterns flowing through the pipes can be accurately determined to ensure safety along with the heat transfer performance of the plant. Can be improved.

도 1은 본 발명에 따른 2상 유동 측정 장치의 블록선도이다.
도 2는 본 발명에 따른 2상 유동 측정 장치의 주파수별 rms 산출부(210)의 블록선도이다.
도 3은 본 발명에 따른 2상 유동 측정 장치의 기공율 산출부(220)의 기공율 산출 방법을 도시하는 순서도이다.
도 4는 본 발명에 따른 2상 유동 측정 장치의 기공율 산출 방법을 구체적으로 설명하기 위해 도시된 서브시스템(Subsystem)의 블록선도이다.
도 5는 본 발명에 따른 2상 유동 측정 장치의 유동 양식 판별부(240)의 유동 양식 판별 방법을 도시하는 순서도이다.1 is a block diagram of a two-phase flow measuring device according to the present invention.
2 is a block diagram of the rms calculator 210 for each frequency of the two-phase flow measuring apparatus according to the present invention.
3 is a flowchart illustrating a method of calculating porosity of the porosity calculation unit 220 of the two-phase flow measuring apparatus according to the present invention.
4 is a block diagram of a subsystem illustrated to specifically describe a method for calculating porosity of a two-phase flow measuring apparatus according to the present invention.
5 is a flowchart illustrating a flow style determination method of the flow style determination unit 240 of the two-phase flow measurement apparatus according to the present invention.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 2상 유동 측정 장치(200)의 블록선도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 2상 유동 측정 장치(200)는 유체음 측정 센서(110), 고체음 측정 센서(120), 온도센서(130), 및 정압센서(140)로부터 측정된 신호를 이용하여 2상 유동의 기공율 및 유동 양식을 판별하는 장치로서, 주파수별 rms 산출부(210), 기공율 산출부(220), 유체 물성치 산출부(230), 및 유동 양식 판별부(240)를 구비한다. 에너지 산출부(210)는 유체기기(210) 내부에 설치된 유체음 측정센서(110)와 외벽에 설치된 고체음 측정 센서(120)로부터 측정된 유체음 및 고체음을 이용하여 유체음 및 고체음의 주파수별 rms 값을 산출한다. 더욱 구체적으로, 주파수별 rms 산출부(210)는 상기 유체음 및 고체음 측정 신호로부터 스펙트럼을 생성하고 스펙트럼을 일정 주파수 간격으로 적분하여 부파수별 rms 값을 계산한다. 기공율 산출부(220)는 유체음 및 고체음의 주파수별 rms 값으로부터 기공율을 계산한다. 유체 물성치 산출부(230)는 기공율 산출부(220)에서 계산된 기공율로부터 2상 유동의 유체 음속 및 2상 유체의 밀도를 산출한다. 유동 양식 판별부(240)는 기공율 산출부(220)의 기공율 계산 결과 및 주파수별 rms 산출부(210)의 rms 값 계산 결과를 이용하여 유동 양식을 판별한다.1 is a block diagram of a two-phase flow measurement apparatus 200 of the present invention. As shown in FIG. 1, the two-phase flow measurement apparatus 200 according to the present invention includes a fluid sound measurement sensor 110, a solid sound measurement sensor 120, a temperature sensor 130, and a static pressure sensor 140. Apparatus for determining the porosity and flow pattern of the two-phase flow using the measured signal, the rms calculation unit 210, the porosity calculation unit 220, the fluid properties calculation unit 230, and the flow pattern determination unit for each frequency ( 240). The energy calculator 210 uses the fluid sound and solid sound measured by the fluid sound measurement sensor 110 installed inside the fluid device 210 and the solid sound measurement sensor 120 installed on the outer wall. Calculate the rms value for each frequency. More specifically, the frequency-specific rms calculator 210 generates a spectrum from the fluid sound and solid sound measurement signals and calculates the rms value for each frequency by integrating the spectrum at a predetermined frequency interval. Porosity calculation unit 220 calculates the porosity from the rms value for each frequency of the fluid sound and solid sound. The fluid property value calculating unit 230 calculates the fluid sound velocity of the two-phase flow and the density of the two-phase fluid from the porosity calculated by the porosity calculating unit 220. The flow style determination unit 240 determines the flow style using the porosity calculation result of the porosity calculation unit 220 and the rms value calculation result of the rms calculation unit 210 for each frequency.

바람직하기로, 유체음 측정센서(110)는 피에조 쿼츠(Piezoelectric Quartz) 압력 센서 또는 하이드로폰과 같은 센서일 수 있고, 고체음 측정센서(120)는 가속도계, 음향방출센서, 속도센서와 같은 넓은 개념의 센서일 수 있다. 또한, 유동 양식 판별의 정확도 향상을 위해 2개 이상의 유체음 측정센서(110)가 배치될 수 있다.Preferably, the fluid sound measurement sensor 110 may be a sensor such as a piezoelectric quartz pressure sensor or a hydrophone, and the solid sound measurement sensor 120 may have a wide concept such as an accelerometer, an acoustic emission sensor, and a speed sensor. It may be a sensor of. In addition, two or more fluid sound measurement sensors 110 may be disposed to improve the accuracy of flow pattern determination.

도 2는 본 발명에 따른 2상 유동 측정 장치의 주파수별 rms 산출부(210)의 블록선도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 2상 유동 측정 장치의 주파수별 rms 산출부(210)는 유체음 측정센서(110) 및 고체음 측정센서(120)에서 수신한 유체음 및 고체음 신호의 에일리어싱(aliasing) 현상을 제거하기 위한 안티에일리어싱 필터(antialiasing filter, 211), 안티에일리어싱 필터(211)를 거친 신호를 증폭하기 위한 증폭기(212), 증폭기(212)에서 출력된 아날로그 신호를 디지털 변환하기 위한 아날로그/디지털 변환기(213), 아날로그/디지털 변환기(213)에서 출력된 신호에 대하여 파워 스펙트럼을 계산하기 위한 스펙트럼 계산부(214), 스펙트럼 계산부(214)로부터 계산된 스펙트럼을 소정 간격으로 나누어 일정 간격 내의 스펙트럼을 적분하여 주파수별 rms 값을 계산하는 주파수별 rms 계산부(215)를 구비한다.2 is a block diagram of the rms calculator 210 for each frequency of the two-phase flow measuring apparatus according to the present invention. As shown in FIG. 2, the frequency-specific rms calculator 210 of the two-phase flow measuring device according to the present invention includes the fluid sound and the solid sound received from the fluid sound measurement sensor 110 and the solid sound measurement sensor 120. An analog signal output from the antialiasing filter 211 for removing the signal aliasing phenomenon, the amplifier 212 for amplifying the signal passing through the antialiasing filter 211, and the amplifier 212 The spectrum calculated by the analog / digital converter 213 for conversion, the spectrum calculator 214 for calculating the power spectrum with respect to the signal output from the analog / digital converter 213, and the spectrum calculator 214 at predetermined intervals. A frequency-specific rms calculator 215 for calculating the rms value for each frequency by integrating the spectrum within a predetermined interval by dividing by.

도 3은 본 발명에 따른 2상 유동 측정 장치의 기공율 산출부(220)의 기공율 산출 방법을 도시하는 순서도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 기공율 산출부(220)에서는 온도센서(130) 및 정압센서(140)에 의해 수신된 온도 및 압력 정보를 이용하여 유체의 상별 유체 음속 계산(221) 및 상별 밀도 계산(222)을 수행하고 초기 기공율 가정치(223)로부터 모드 밀도 계산(224)과 손실 계수 계산(225)을 수행한다. 모드 밀도, 손실 계수, 유체음 및 고체음의 주파수별 rms 값을 이용하여 통계적 에너지 계산(226)을 수행한 후 유체음과 고체음의 통계적 에너지가 기준치를 만족시킨 경우 수렴(227)하였다고 판정하고 기공율 산출(228)을 수행한다.3 is a flowchart illustrating a method of calculating porosity of the porosity calculation unit 220 of the two-phase flow measuring apparatus according to the present invention. As shown in FIG. 3, the porosity calculation unit 220 calculates phase fluid sound velocity 221 and phase density of the fluid using the temperature and pressure information received by the temperature sensor 130 and the static pressure sensor 140. 222 and mode density calculation 224 and loss factor calculation 225 are performed from the initial porosity hypothesis 223. Statistical energy calculation 226 was performed using the modal density, loss factor, frequency of rms of the fluid sound and the solid sound, and after the statistical energy of the fluid sound and the solid sound met the reference value, it was determined to converge (227). Porosity calculation 228 is performed.

도 4는 본 발명에 따른 2상 유동 측정 장치의 기공율 산출 방법을 구체적으로 설명하기 위해 도시된 서브시스템(Subsystem)의 블록선도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 유체기기가 배관인 경우 배관 내부를 서브시스템 1로 배관을 서브시스템 2로 나타내면 서브시스템 2에 대한 정상 상태 파워 균형 방정식은 식 (1)로 나타낼 수 있다.4 is a block diagram of a subsystem illustrated to specifically describe a method for calculating porosity of a two-phase flow measuring apparatus according to the present invention. As shown in FIG. 4, when the fluid apparatus of the present invention is a pipe, when the inside of the pipe is represented by the subsystem 1 and the pipe is represented by the subsystem 2, the steady state power balance equation for the subsystem 2 may be represented by Equation (1). .

.....식 (1)

..... Equation (1)

상기

는 유체음의 에너지이고,

는 고체음의 에너지이며,

는 배관의 자체 손실 계수이고,

는 배관 내부와 배관 벽면 사이의 결합 손실 계수이며,

은 배관 내부 공간의 모드 밀도이고

는 배관의 모드 밀도이다. 만약 배관 내부 공간의 모드 밀도

이 배관의 모드 밀도

보다 매우 크다면 식 (1)은 식(2)와 같이 표현된다. remind

Is the energy of the fluid sound,

Is the energy of solid sound,

Is the self-loss coefficient of the pipe,

Is the coupling loss factor between the inside of the pipe and the pipe wall,

Is the mode density of the space inside the pipe

Is the mode density of the pipe. If the mode density of the space inside the piping

The mode density of this pipe

If it is much larger, equation (1) is expressed as equation (2).

.....식 (2)

..... Equation (2)

식 (2)에서 배관 내부 모드 밀도

, 배관 모드 밀도

는 실험, 전산해석 또는 통계적 분석 방법의 문헌을 통해 구할 수 있는 데 배관의 임계주파수보다 높은 고주파수 영역에 대해 알려진 식을 사용하면 식 (2)는 아래와 같이 된다.Piping Internal Mode Density in Equation (2)

Piping mode density

Can be obtained from the literature of experiments, computational analysis or statistical analysis methods. Using a known equation for the high frequency region higher than the critical frequency of the pipe, Eq. (2) becomes

.....식 (3)

..... Equation (3)

여기에서

는 중심 주파수,

는 배관 내부 공간의 체적,

는 유체 음속,

는 배관의 굽힘파 속도,

는 배관 두께,

는 배관 표면적이다. 만약 가속도계를 통해 고체음을 측정했다면 식(3)은 식(4)와 같이 된다.From here

Is the center frequency,

Is the volume of the space inside the piping,

Is the fluid sound velocity,

Is the bending wave speed of the piping,

The piping thickness,

Is the pipe surface area. If the solid sound is measured with an accelerometer, equation (3) is equal to equation (4).

.....식 (4)

..... Equation (4)

여기에서

는 압력 신호의 주파수별 rms값의 적분값,

는 가속도 신호의 주파수별 rms값의 적분값,

은 배관 질량,

는 유체 밀도이다. 유체의 밀도

와 유체 음속

는 식 (5)와 (6)과 같이 기공율의 함수이므로 온도와 압력에 대응하는 기체상과 액체상을 구한 후 기공율 가정하여 식 (4)와 같은 에너지 관계에 대입하고 반복하여 풀면 에너지 관계의 오차가 최소가 되는 최적의 기공율을 검출할 수 있다.From here

Is the integral value of the rms value for each frequency of the pressure signal,

Is the integral value of the rms value for each frequency of the acceleration signal,

Silver tubing mass,

Is the fluid density. Density of fluid

With fluid sound speed

Since is a function of porosity as shown in equations (5) and (6), after obtaining gas and liquid phases corresponding to temperature and pressure, assuming porosity, substitute the energy relationship as shown in equation (4) and solve it repeatedly. The optimum porosity which becomes the minimum can be detected.

(기체상 밀도, 액체상 밀도, 기공율).....식 (5)

(Gas density, liquid phase density, porosity) ..... Equation (5)

(기체상 유체 음속, 액체상 유체 음속, 기공율) .....식 (6)

(Gaseous Fluid Sound Velocity, Liquid Fluid Sound Velocity, Porosity) ..... Equation (6)

도 5는 본 발명에 따른 2상 유동 측정 장치의 유동 양식 판별부(240)의 유동 양식 판별 방법을 도시하는 순서도이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 유동 양식 판별부(240)는 유체음 측정센서(120)에서 수신된 유체음 신호를 이용하여 웨이블렛 계수와 같은 신호 특성치(241) 및 두 지점의 유체음 측정 센서(120)에서 측정된 신호간의 변동 확률 밀도 함수 특성치(평균값, 표준편차 등)를 계산하고 계산된 유체음 신호 특성치, 유체음 변동 확률 밀도 함수 특성치, 주파수별 rms 산출부(220)에서 산출된 유체음 주파수별 rms값의 합, 기공율 산출부(220)에서 계산된 기공율을 이용하여 신경망 또는 SVM(Support Vector Machine)등의 패턴 인식 기법을 이용하여 패턴인식(243)을 수행한 후 자동적으로 유동 양식 판별(244)을 수행한다.
5 is a flowchart illustrating a flow style determination method of the flow style determination unit 240 of the two-phase flow measurement apparatus according to the present invention. As shown in FIG. 5, the flow pattern determination unit 240 uses a fluid sound signal received from the fluid sound sensor 120 to detect a signal characteristic value 241 such as a wavelet coefficient and a fluid sound sensor at two points. Calculate the variation probability density function characteristic value (average value, standard deviation, etc.) between the signals measured in step 120), and calculate the calculated fluid sound signal characteristic value, the fluid sound variation probability density function characteristic value, and the frequency sound rms calculation unit 220. Using the sum of the rms values for each frequency and the porosity calculated by the porosity calculator 220, pattern recognition 243 is performed using a pattern recognition technique such as a neural network or a support vector machine (SVM), and the flow pattern is automatically determined. Perform (244).

Claims

삭제delete

피에조 쿼츠(Piezoelectric Quartz) 압력 센서 또는 하이드로폰인 유체음 측정 센서 및 고체음 측정 센서로부터 유체음과 고체음 신호를 수신하여 주파수별 rms 값을 산출하는 주파수별 rms 산출부와;
상기 유체음과 고체음의 rms 산출값 및 유체기기 내부에 설치된 온도센서와 정압센서로부터 온도 및 압력 정보를 수신하여 2상 유동의 기공율을 산출하는 기공율 산출부;
상기 기공율을 수신하여 2상 유동의 밀도와 유체음속을 산출하는 유체 물성치 산출부; 및
상기 기공율 산출부에서 계산된 기공율 계산 결과 및 상기 주파수별 rms 산출부에서 계산한 유체음의 주파수별 rms값의 신호 특성을 수신하여 유동 양식을 판별하는 유동 양식 판별부;를 구비하는 유체음과 고체음을 이용한 2상 유동 측정 장치.
A frequency-specific rms calculator for receiving fluid and solid sound signals from a piezoelectric quartz pressure sensor or a hydrophone, a fluid sound measurement sensor and a solid sound measurement sensor, and calculating rms values for each frequency;
A porosity calculation unit configured to calculate porosity of two-phase flow by receiving temperature and pressure information from the rms calculation value of the fluid sound and the solid sound and a temperature sensor and a static pressure sensor installed inside the fluid device;
A fluid property value calculating unit receiving the porosity and calculating a density and a fluid sound velocity of a two-phase flow; And
And a flow style determination unit for receiving a signal characteristic of a porosity calculation result calculated by the porosity calculation unit and a rms value for each frequency of the fluid sound calculated by the frequency rms calculation unit to determine a flow pattern. Two-phase flow measurement device using sound.

제 2항에 있어서, 상기 고체음 측정 센서는 가속도계, 음향방출센서, 속도 센서 중 어느 하나를 이용하는 것을 특징으로 하는 유체음과 고체음을 이용한 2상 유동 측정 장치.
The two-phase flow measurement device of claim 2, wherein the solid-state sound measuring sensor uses any one of an accelerometer, an acoustic emission sensor, and a speed sensor.

제 2항에 있어서, 상기 유체 물성치 산출부는 상기 기공율 산출부에서 계산된 기공율로부터 2상유동의 유체 음속 및 2상 유체의 밀도를 산출하도록 되어 있는 유체음과 고체음을 이용한 2상 유동 측정 장치.
3. The two-phase flow measurement apparatus according to claim 2, wherein the fluid property value calculation unit calculates the fluid sound velocity of the two-phase flow and the density of the two-phase fluid from the porosity calculated by the porosity calculation unit.

제 2항에 있어서, 상기 유동 양식 판별부는, 웨이블렛 계수 및 두 지점의 유체음 측정 센서(120)에서 측정된 신호간의 변동 확률 밀도 함수 특성치를 계산하여 유동 양식을 판별하는 유체음과 고체음을 이용한 2상 유동 측정 장치.
The method of claim 2, wherein the flow mode determination unit calculates a variation probability density function characteristic value between the wavelet coefficients and the signals measured by the fluid sound measurement sensors 120 at two points, and uses the fluid sound and the solid sound to determine the flow pattern. 2-phase flow measuring device.

제 2항에 있어서, 상기 유동 양식 판별부는, 신경망 또는 SVM(Support Vector Machine)의 패턴 인식 기법을 이용하여 유동 양식을 판별하는 유체음과 고체음을 이용한 2상 유동 측정 장치.
The two-phase flow measurement device of claim 2, wherein the flow pattern determination unit determines a flow pattern using a neural network or a pattern recognition technique of a support vector machine (SVM).

피에조 쿼츠(Piezoelectric Quartz) 압력 센서 또는 하이드로폰인 유체음 측정 센서 및 고체음 측정 센서로부터 유체음과 고체음 신호를 수신하여 주파수별 rms 산출부에서 주파수별 rms 값을 산출하는 단계와;
상기 유체음과 고체음의 rms 산출값 및 유체기기 내부에 설치된 온도센서와 정압센서로부터 온도 및 압력 정보를 수신하여 기공율 산출부에서 2상 유동의 기공율을 산출하는 단계;
상기 기공율을 수신하여 유체 물성치 산출부에서 2상 유동의 밀도와 유체음속을 산출하는 단계; 및
상기 기공율 산출부에서 계산된 기공율 계산 결과 및 상기 주파수별 rms 산출부에서 계산한 유체음의 주파수별 rms값의 신호 특성을 수신하여 유동 양식 판별부에서 유동 양식을 판별하는 단계;로 구성되는 유체음과 고체음을 이용한 유체음과 고체음을 이용한 2상 유동 측정 방법.
Receiving a fluid sound and a solid sound signal from a piezoelectric quartz pressure sensor or a hydrophone, which is a hydrophone, and a solid sound measurement sensor, and calculating a rms value for each frequency in an rms calculator for each frequency;
Calculating porosity of the two-phase flow in the porosity calculation unit by receiving temperature and pressure information from the rms calculated values of the fluid sound and the solid sound and a temperature sensor and a static pressure sensor installed in the fluid apparatus;
Calculating the density and fluid sound velocity of the two-phase flow in the fluid property value calculation unit by receiving the porosity; And
Receiving a signal characteristic of a porosity calculation result calculated by the porosity calculation unit and an rms value for each frequency of the fluid sound calculated by the rms calculation unit for each frequency, and determining a flow pattern in the flow pattern determination unit; Two-phase flow measurement method using a fluid sound and a solid sound with a solid sound.

제 7항에 있어서, 상기 2상 유동의 기공율을 산출하는 단계는 온도 센서 및 압력 센서로 수신된 온도 및 압력 정보를 이용하여 유체의 상별 유체 음속 및 상별 밀도를 계산하는 단계와; 초기 기공율 가정치로부터 모드 밀도를 계산하는 단계; 손실 계수를 계산하는 단계; 계산된 모드 밀도, 손실 계수와 상기 주파수별 rms 산출부에서 산출된 유체음 및 고체음의 주파수별 rms값을 이용하여 통계적 에너지를 계산하는 단계; 및 유체음과 고체음에 대한 통계적 에너지의 평형 오차가 미리 설정된 허용 오차보다 작은 경우 기공율을 산출하는 단계;로 구성되는 유체음과 고체음을 이용한 2상 유동 측정 방법.
8. The method of claim 7, wherein calculating the porosity of the two-phase flow comprises: calculating phase fluid sound velocity and phase density of the fluid using temperature and pressure information received by a temperature sensor and a pressure sensor; Calculating a mode density from the initial porosity assumption; Calculating a loss factor; Calculating statistical energy using the calculated mode density, the loss factor, and the rms values for the frequencies of the fluid sound and the solid sound calculated by the rms calculator for each frequency; And calculating a porosity when the equilibrium error of the statistical energy for the fluid sound and the solid sound is smaller than a preset allowable error.