KR102160849B1 - 단차형 유량 조절기를 갖는 파이프 어셈블리 - Google Patents

단차형 유량 조절기를 갖는 파이프 어셈블리 Download PDF

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Abstract

본 발명은 유체 측정을 위한 파이프 어셈블리에 관한 것으로, 유체 유량 파이프, 및 각각 단차형 배열 형태를 구비하고, 유체 유량 파이프의 축에 대해 실질적으로 수직인 방향으로 유체 유량 파이프 내에 연속적으로 배치되는 둘 또는 그 이상의 유량 조절기들을 포함하여 이루어진다.

Description

단차형 유량 조절기를 갖는 파이프 어셈블리{PIPE ASSEMBLY WITH STEPPED FLOW CONDITIONERS}
본 PCT 국제 출원은 2014년 3월 20일에 미국 특허청에 출원된, 미국 출원번호 제61/968,006호를 우선권으로 주장한다.
본 발명은 오일 및 가스 파이프라인에서 사용되는 유체의 유량 측정 부품들에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 단차형 유량 조절기들을 지닌 파이프 어셈블리 및 이를 사용하는 방법에 관한 것이다.
파이프라인은 화학, 오일 및 가스를 포함하는 다양한 산업들, 및 제조업에서 유체들을 수송하기 위해 사용된다. 이러한 산업에서는, 유체 유량 비율이 정확하게 측정되는 것을 필요로하는 공정들을 사용한다. 이 측정들은 다양한 미터기 타입들로을 사용하는 미터기 스테이션으로 알려진 장소에서 수행된다. 이 미터기들은 상이한 방식들로 기능하는데, 이들은, 방해물을 지나가는 유체의 차압, 초음파 신호 이동 시간, 터빈 블레이드 회전 속도, 코리올리의 힘, 또는 심지어 벌크 유체 운동으로 인해 발생되는 전기장 및 자기장을 사용한다. 이 측정 방법들 중 거의 전부는 속도 유량 프로파일로 알려진, 유속 분포의 사용을 필요로한다.
가장 정확한 측정을 달성하기 위해서는, 계량 장치에 유입되는 유체의 유량 프로파일이 안정적이고, 비회전, 및 대칭적으로 되어야 한다. 이러한 유형의 속도 분포는 완전히 발달된 유량 프로파일로 알려져 있으며, 이는 연속적인 직선 파이프의 매우 긴 길이에서 자연스럽게 형성한다. 하지만, 긴 길이의 직선 파이프를 갖는 것은 비실용적이고, 터무니없는 비용이 든다. 결과적으로, 계량 스테이션의 배관은 유량 프로파일을 대칭의, 비안정적이고, 뒤틀린 배열 형태로 비트는 엘보, T자형, 밸브, 및 다른 어셈블리들을 종종 포함한다. 이는, 유체 유량 비율을 일정하게 정확하고, 반복할 수 있는 방식으로 측정하는 것을 매우 어렵게 만든다. 이러한 조건하에서, 유량 조절기들은 유체의 유량 프로파일을 바로잡는 것이 필요하며, 이는 정확한, 반복할 수 있는 측정들이 될 수 있게 허용하는 완전히 발달된 유량 프로파일을 형성하게 된다.
유량 조절기들에는, 곧게 뻗은 베인, 튜브 번들, 및 천공 플레이트들을 포함하여 여러 종류가 존재한다. 이 유량 조절기들은 유량 계량기의 파이프 상류 내에 배치된다. 일반적인 천공 플레이트형 유량 조절기는 유체 유량에 대해 직각인, 즉, 파이프의 전체의 단면에 걸쳐, 파이프 내에 배열되는 천공된 메탈 플레이트로 구성된다. 유량 조절기의 천공들 또는 홀들은 유체 유량이 재분배되는 것을 초래하여서, 완전히 발달된 유량 프로파일을 형성한다. 유량계의 유량 조절기 상류의 배치는 미터기에 도달하기 전에 유량이 완전히 발달되게 한다. 이는 상당히 더 정확하고 반복할 수 있는 유체 유량 측정을 수행하도록 한다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 일 실시예에서, 유체 유량 파이프, 및 각각 단차형 배열 형태를 구비하고, 유체 유량 파이프의 축에 대해 실질적으로 수직인 방향으로 유체 유량 파이프 내에 연속적으로 배치되는, 둘 또는 그 이상의 유량 조절기들을 포함하는 유량 측정을 위한 파이프 어셈블리를 제공한다.
본 발명은 파이프 어셈블리에 대한 전술한 실시예에서 다른 실시예를 제공하는데, 둘 또는 그 이상의 유량 조절기들 각각은, 복수의 홀들로 된 동심의 원을 포함하고 유량 조절기의 제1 측면에서 연장되는 아우터 링으로서, 홀들은 아우터 링으로부터 유량 조절기의 제2 측면까지의 유체 통로들을 한정하는, 아우터 링, 아우터 링으로부터 움푹 들어가거나 단차지는 적어도 하나의 이너 링으로서, 상기 적어도 하나의 이너 링은 복수의 홀들로 된 동심의 원을 포함하되, 홀들은 적어도 하나의 이너 링으로부터 유량 조절기의 제2 측면까지의 유체 통로들을 한정하는, 적어도 하나의 이너 링, 그리고 중심 홀 또는 개구를 포함한다. 아우터 링에 있는 복수의 홀들 및 적어도 하나의 이너 링에 있는 복수의 홀들은 유동 조절기의 제1 측면으로부터 유동 조절기의 제2 측면까지의 동등하지 않은 길이의 유체 통로들을 제공한다.
본 발명은 파이프 어셈블리에 대한 전술한 실시예들 중 하나에서 다른 실시예를 제공하는데, 중심 홀 또는 개구는 적어도 하나의 이너 링으로부터 움푹 들어가거나 단차지게 형성된다.
본 발명은 파이프 어셈블리에 대한 전술한 실시예들 중 하나에서 다른 실시예를 제공하는데, 중심 홀 또는 개구의 직경은 적어도 하나의 이너 링의 복수의 홀들의 직경들보다 크게 형성되고, 적어도 하나의 이너 링의 복수의 홀들의 직경들은 아우터 링의 복수의 홀들의 직경들보다 크게 형성된다.
본 발명은 파이프 어셈블리에 대한 전술한 실시예들 중 하나에서 다른 실시예를 제공하는데, 중심 홀 또는 개구는 유체 길이를 한정하되, 유체 길이는, 적어도 하나의 이너 링의 복수의 홀들에 의해 한정된 통로들의 유체 길이보다 짧고, 아우터 링의 복수의 홀들에 의해 한정된 통로들의 유체 길이보다 짧게 형성된다.
본 발명은 파이프 어셈블리에 대한 전술한 실시예들 중 하나에서 다른 실시예를 제공하는데, 둘 또는 그 이상의 유량 조절기들 각각은, 홀들로 된 아우터 링의 윤곽 또는 패턴을 적어도 부분적으로 따라가는 제1 셋트의 통합 베인들 및 홀들로 된 이너 링의 윤곽 또는 패턴을 적어도 부분적으로 따라가는 제2 셋트의 통합 베인들을 포함하고, 제2 셋트의 통합 베인들은 제1 셋트의 통합 베인들로부터 움푹 들어가거나 단차지게 형성된다.
본 발명은 파이프 어셈블리에 대한 전술한 실시예들 중 하나에서 다른 실시예를 제공하는데, 단차형 배열 형태를 구비한 둘 또는 그 이상의 유량 조절기들은 따로따로 약 2-10 파이프 직경에 위치된다.
본 발명은 파이프 어셈블리에 대한 전술한 실시예들 중 하나에서 다른 실시예를 제공하는데, 적어도 하나의 압력 트랜스미터는, 단차형 배열 형태를 각각 구비한 둘 또는 그 이상의 조절기들의 상류, 하류, 또는 사이에 설치된다.
본 발명은 파이프 어셈블리에 대한 전술한 실시예들 중 하나에서 다른 실시예를 제공하는데, 단차형 배열 형태를 각각 구비한 둘 또는 그 이상의 유량 조절기들이 설치된다.
여기서 사용된 "실질적으로", "상대적으로", "일반적으로", "약", 및 "대략"은, 그렇게 변형된 특성으로부터 허용되는 변형을 지시하도록 의도된 상대적인 수식어이다. 이들은 절대값 또는 특징에 제한되는 것은 아니지만, 그 변형들은 오히려 그러한 물리적 또는 기능적인 특징에 접근하거나 근사해진다.
상세한 설명에서, "하나의 실시예", "일 실시예", 또는 "실시예들에서"에 대한 참조는, 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되는 것으로 언급되는 기능을 의미한다. 게다가, "하나의 실시예", "일 실시예", 또는 "실시예들에서"에 대한 개별적인 참조들은, 반드시 동일한 실시예를 언급하지 않는데, 그러나, 이러한 실시예들은 그렇게 언급되지 않는 한, 상호 배타적이지 않고, 당업자에게 쉽게 분명해질 것으로 제외하지도 않는다. 그래서, 발명은 여기서 설명된 실시예들의 어떤 다양한 조합들 및/또는 통합들을 포함할 수 있다.
도면들에 대한 이하의 가능하게 하는 설명이 주어지면, 방법 및 시스템은 당업자에게 명백해질 것이다.
본 발명에 따르면 전술한 목적을 달성할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유량 조절기의 제1 측면의 개략도를 나타낸다.
도 2는 도 1의 유량 조절기의 제2 측면의 개략도를 도시한다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 유량 조절기의 제1 측면의 개략도를 도시한다.
도 4는 도 3의 유량 조절기의 제2 측면의 개략도를 도시한다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 유량 조절기의 제1 측면의 개략도를 도시한다.
도 6은 도 5의 유량 조절기의 제2 측면의 개략도를 도시한다.
도 7a는 제1 측면상의 플랜지; 홀들 또는 애퍼처들로 된 아우터 링의 윤곽을 적어도 부분적으로 따르는 제1 측면상의 통합 베인; 및 홀들 또는 애퍼처들로 된 이너 링의 윤곽을 적어도 부분적으로 따르는 제1 측면상의 통합 베인을 구비한 다른 실시예에 따른 유량 조절기의 제1 측면의 개략도를 도시한다.
도 7b는 도 7a의 유량 조절기의 제2 측면의 개략도를 도시한다.
도 7c는 도 7b의 유량 조절기의 단면도를 도시한다.
도 8a는 도 7a의 유량 조절기의 반대면상에 플랜지를 구비하는 유량 조절기의 제1 측면의 개략도를 도시한다.
도 8b는 도 8a의 유량 조절기의 제2 측면의 개략도를 도시한다.
도 9는 도 8a-b의 유량 조절기를 지닌 직선 파이프의 유량 프로파일을 나타내는 그래프이다.
도 10은 속이 빈 파이프의 유량 프로파이을 나타내는 그래프로서, 유체는 30도의 소용돌이를 갖는다.
도 11은 도 8a-8b의 유량 조절기에서의 유량 프로파일을 나타내는 그래프로서, 유체는 30도의 소용돌이를 갖는다.
도 12는 도 8a-b의 유량 조절기에서의 크로스 플로 (소용돌이) 유의성을 나타내는 그래프로서, 유체는 30도의 소용돌이를 갖는다.
도 13은 파이프라인에 연속적으로 설치된 단차형 배열 형태를 구비한 둘 이상의 유량 조절기들의 개략도이다.
아래에 기술되는 도면에 대한 설명에서, 당업자는 본 발명의 방법 및 시스템에 대해 명백히 이해할 수 있을 것이다.
본 발명에 따르면, 유량 측정을 위한 파이프 어셈블리는 유체 유량 파이프; 및 유체 유량 파이프의 축에 실질적으로 수직인 방향으로 유체 유량 파이프 내에 연속적으로(in series) 배치되며 각각 단차형 배열 형태(stepped configuration)를 구비한 둘 또는 그 이상의 유량 조절기들(flow conditioners)을 포함한다.
유량 조절기 전체는, 예를 들면 관다발(tube bundles)과 같이 함께 용접되는 유량 조절기와는 대조적으로, 단일의 일체형 구조를 제공하도록 동일한 물질로 기계 가공(machined)될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 도 1은, 1) 바디 또는 디스크(11), 및 선택적인 플랜지(15); 2) 유량 조절기의 제1 측면에서 연장되는 아우터 링(17)으로서, 아우터 링(17)으로부터 유량 조절기의 제2 측면까지의 유체 통로들을 한정하는 복수의 홀들(20)로 된 동심원의 링을 포함하는 아우터 링(17); 3) 아우터 링(17)으로부터 움푹 들어가거나(recessed) 단차진(stepped) 적어도 하나의 이너 링(22)으로서, 적어도 하나의 이너 링(22)으로부터 유량 조절기의 제2 측면까지의 유체 통로들을 한정하는 복수의 홀들(25)로 된 동심원의 링을 포함하는 이너 링(22); 및 4) 적어도 하나의 이너 링(22)으로부터 움풀 들어가거나 단차진 중심 홀 또는 개구(30)를 포함하는 유량 조절기(10)의 제1 측면의 개략도를 도시한다. 아우터 링(17)에 있는 복수의 홀들(22) 및 적어도 하나의 이너 링(22)에 있는 복수의 홀들(25)은, 유량 조절기의 제1 측면으로부터 유량 조절기의 제2 측면까지의 동등하지 않은 길이의 유체 통로들을 제공한다. 도 2는 도 1의 제2 측면에 개략도를 도시한다.
도시된 것처럼, 아우터 링 및 적어도 하나의 이너 링은 원형의 홀들로 된 동심의 링을 포함할 수 있다. 하지만, 홀들은 어떤 효과적인 형상으로 될 수도 있다.
구체적인 실시예에서, 적어도 하나의 이너 링은 복수 또는 일련의 단차진, 움푹 들어간 동심의 링들을 포함할 수 있으며, 각 링은 복수의 홀들을 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 도 3은, 1) 바디 또는 디스크(32) 및 선택적인 플랜지(35); 2) 유량 조절기의 제1 측면으로부터 연장되는 아우터 링(37)으로서, 아우터 링으로부터 유량 조절기의 제2 측면까지의 유량 통로를 한정하는 복수의 홀들(40)로 된 동심의 링을 포함하는 아우터 링(37); 3) 아우터 링(37)으로부터 움푹 들어가거나 단차진 적어도 하나의 이너 링(42)으로서, 이너 링(42)으로부터 유량 조절기의 제2 측면까지의 유량 통로들을 한정하는 복수의 홀들(45)로 된 동심의 링을 포함하는 적어도 하나의 이너 링(42); 및 4) 적어도 하나의 이너 링(42) 내의 움푹 들어가지 않은 중심 홀 또는 개구(50)를 포함하는, 유량 조절기(31)의 제1 측면의 개략도를 도시한다. 도 4는 도 3의 제2 측면의 개략도를 도시한다.
다른 실시예에 따르면, 도 5는, 1) 바디 또는 디스크(56) 및 선택적인 플랜지(60); 2) 유량 조절기의 제1 측면으로부터 연장되는 아우터 링(62)으로서, 복수의 홀들(65)로 된 동심의 원을 포함하되, 여기서 아우터 홀들(65)은 아우터 링으로부터 유량조절기의 제2 측면까지의 유량 통로들을 한정하는 아우터 링(62); 3) 복수의 홀들(70)로 된 동심의 원을 포함하며, 아우터 링(62)으로부터 움푹 들어가거나 단차진 이너 링(22)으로서, 여기서 이너 홀들(70)이 이너 링으로부터 유량 조절기의 제2 측면까지의 유체 통로들을 한정하는 적어도 하나의 이너 링(22); 및 4) 적어도 하나의 이너 링(67)으로 부터 움푹 들어가거나 단차진 중심 홀 또는 개구(75)를 포함하는, 유량 조절기(55)의 제1 측면의 개략도를 도시한다. 아우터 링(62)은 선택적인 플랜지와 통합(integral with; 일체화)될 수 있다.
아우터 링에 있는 복수의 홀들(65) 및 적어도 하나의 이너 링에 있는 복수의 홀들(70)은 유량 조절기의 제1 측면으로부터 유량 조절기의 제2 측면까지의 동등하지 않은 길이의 유체 통로들을 제공한다. 도 6은 도 5의 제2 측면의 개략도를 도시한다.
도 1 내지 6의 유량 조절기들의 구체적인 실시예들에서, 중심 홀의 직경은 적어도 하나의 이너 링의 복수의 홀들의 직경보다 크게 될 수 있으며, 적어도 하나의 이너 링의 복수의 홀들의 직경은 아우터 링의 복수의 홀들의 직경보다 크게 될 수 있다. 아우터 링 및 적어도 하나의 이너 링은 평탄(flat) 또는 평면(planar)의 표면을 구비할 수 있다.
도 1 내지 6의 유량 조절기들의 구체적인 실시예들에서, 중심 홀은 유체 길이(fluid length)를 한정할 수 있는데, 이는 적어도 하나의 이너 링의 복수의 홀들에 의해 한정된 통로들의 유체 길이보다 짧고, 아우터 링의 복수의 홀들에 의해 한정된 통로들의 유체 길이보다 짧다.
도 7a 내지 7c에 도시된 바와 같이, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 유량 조절기(400)는, 복수의 홀들(410)을 포함하는 아우터 링을 포함하는 바디 또는 디스크(405)를 포함하며, 바디와 동일한 물질로 기계 가공되는 통합 베인들(420, integral vanes)을 구비한다. 제1 셋트의 통합 베인들(420a)은 홀들(410)로 된 아우터 링의 홀 윤곽(countour) 또는 패턴의 적어도 일부를 따라간다. 이너 링은 제1 셋트(420a)와 유사한, 제2 셋트의 통합 베인들(420b)을 포함하는데, 이들은 홀들(411)로 된 이너 링의 홀 윤곽 또는 패턴을 따라가지만, 제1 셋트의 통합 베인들(420a)로부터 움푹 들어간다(즉, 단차진 베인 배열). 통합 베인들은 유량 조절기의 하류 측(downstream side)에, 유량 조절기의 상류 측(upstream side)에, 또는 유량 조절기의 양측 모두에 있을 수 있다. 그 유량 조절기는 중심 홀 또는 개구를 구비할 수 있다.
구체적인 실시예들에서, 각 통합 베인(420a)은 두 개의 아우터 홀들(410) 사이로부터 상측으로 연장되며, 그로 인해 실질적으로 평탄한 안쪽으로-향한(inwardly-facing) 표면 및 두 개의 곡선 모양의 측면들을 한정하며, 각 곡선 모양의 측면은 아우터 홀의 원주의 일부에 의해 한정되며 이와 통합된다. 홀들(411)로 된 이너 링상의 각 통합 베인(402b)은 두 개의 홀들 사이에서 상측으로 연장되며, 그로 인해 실질적으로 평탄한 안쪽으로-향한 표면 및 두 개의 곡선 모양의 측면들을 구비하며, 각 곡선 모양의 측면은 이너 홀의 원주의 일부에 의해 한정되며 이와 통합된다.
도 7b 내지 7c에 도시된 플랜지 커넥션(425)은 선택적이다. 선택적인 플랜지 커넥션(425)은 유량 조절기를 둘러쌀 수 있거나 유량 조절기의 단부(즉, 상류 단부/면 또는 하류 단부/면)와 플러시(flush)될 수 있다. 도 8A 내지 8B의 다른 실시예에 도시된 바와 같이, 선택적인 플랜지(425)는 도 7a 내지 7c에 도시된 것과 비교하여 반대 측면에 있을 수 있다.
도 9는 도 8A-B의 유량 조절기가 설치된 직선 파이프 내의 유량 프로파일을 보여주는 그래프이다. 모든 운행(runs)은 유체로서 5MPa 출력 압력을 지닌 천연 가스로 실시된다. 20m/s의 초기 유속을 갖는 유체에 대해서, 도 9는 유량 조절기의 하류 간격(distance, 즉, 내측 또는 내부 파이프 직경들에서 측정된 5D, 8D, 및 15D)에서 수평(유량 조절기가 설치되어 있는 파이프의 길이의 세로 축을 따라) 및 수직(파이프의 횡단 또는 수직 축을 따라)으로 측정된 유체 유량 프로파일들을 도시한다. 그래프의 수직 축은 m/s로 측정된 속도이며, 그래프의 수평 축은 파이프를 가로지르는 직경이다(즉, 0.00은 대략적으로 12인치 횡단면을 갖는 파이프의 센터).
도 9에 도시된 바와 같이, 유량 프로파일은 각 측정된 간격(5D, 8D, 및 15D)에서 완전히 발달된 형태(developed form)를 가지며, 도시된 유량 선들은 실질적으로 오버랩된다.
도 10은 속이 빈 파이프의 유량 프로파일을 나타내는 그래프인데, 유량은 30도의 소용돌이(swirl)을 갖는다.
도 11은 도 8A-8B의 유량 조절기가 설치된 도 10의 파이프의 유량 프로파일을 나타내는 그래프인데, 유량은 30도의 소용돌이를 갖는다.
측정은, 도 9에 대해 전술한 바와 같이 수행된다. 유량 프로파일은 각 측정된 간격(5D, 8D, 및 15D)에서 완전히 발달된 형태를 가지며, 도시된 유량 선들은 실질적으로 오버랩된다.
도 12는, 설치된 도 8A-8B 유량 조절기를 지닌 도 10의 파이프에서 크로스 플로(crossflow) (소용돌이) 유의성(significance)을 나타내는 그래프인데, 유량은 30도의 소용돌이를 갖는다. 수직 축은 소용돌이/크로스 플로 유의성(축방향 속도의 비율로 측정된)이고, 수평 축은 유량 조절기로부터의 간격(내측 파이프 직경에서 측정된)이다. 도 12에 도시된 바와 같이, 소용돌이/크로스 플로 유의성은 실질적으로 유량 조절기의 하류으로 드롭(drop)되며, 이 드롭은 제로에 위치한다.
A. 연속적으로 설치됨
본 발명에 따르면, 단차형 배열 형태를 구비한 둘 또는 그 이상의 유량 조절기들 각각은 유체 유량계(flow meter)로부터 파이프 상류에서 연속적으로 설치된다. 구체적인 실시예에서, 각 유량 조절기는 약 0.05D의 두께를 구비하며, 여기서 D는 파이프 내측 직경이고, 이는 시중에서 이용가능한 다른 유량 조절기들의 두께의 1/3 내지 1/2가 될 수 있다.
구체적인 실시예에서, 단차형 유량 조절기들은 다양한 파이프 간격들, 예를 들면, 따로따로 약 2-10의 파이프 직경들 파이프 간격으로 연결될 수 있다. 단차형 유량 조절기들은, 도 13에 도시된, 예(FC1, FC2)와 같이, 파이프라인에 연속적으로 있는, 상이한 플랜지들로 설치될 수 있다.
B. 소음 감소
계량 스테이션(meter station) 및 파이프 라인의 위치 때문에, 환경 및 지방자치의 소음 규제(noise restriction)를 따라야 한다. 가급적 조용해지게 계량 스테이션을 구비하는 것은 큰 걱정이다. 또한, 증가하는 초음파 유량계들의 감도의 증가 때문에, 유량 조절기의 소음 레벨은 유량계 성능 자체에 영향을 줄 수 있다.
단차형 유량 조절기의 이점은 종래의 유량 조절기들보다 더 조용하다는 것이다. 따라서, 복합적인 단차형 유량 조절기들은 소음 발생기/하모닉 튜브(harmonic tube)으로 변하는 것 없이 연속적으로 사용될 수 있다. 단차형 조절기의 복합적인 사용은 소음의 극심한 감소를 감안한다.
C. 소용돌이 감소
종래의 장치 배열 형태는, 예를 들면 미국 특허 번호 제5,495,872호와 같이, 반-소용돌이 장치 및 유량 조절기를 포함할 수 있다. 하지만, 본 발명에 따르면, 단차형 유량 조절기는, 소용돌이 감소와 더 충분히 발달된 유량 프로파일 제공이라는 양 결과를 성취할 수 있으며, 그로 인해 유량계 정확도를 향상시킨다. 본 발명은 유체 파이프라인에 있는 소용돌이 및 유량 프로파일 보수(repair)의 다단식(multistage) 제거를 감안한다. 각 유량 조절기는 유체 내의 에러를 감소시키며, 그로 인해 유량계 정확도를 향상시킨다.
파이프 내의 작업량 전체를 처리하는 단일 유량 조절기 대신에, 작업은 단계들로 분배된다. 예를 들면, 제1 유량 조절기는 소용돌이에 의해 야기된 에러의 30%를 감소시키거나 처리할 수 있으며, 제2 유량 조절기는 소용돌이에 의해 야기된 에러의 다른 30%를 감소시키거나 처리할 수 있다. 구체적인 실시예에서, 각 유량 조절기는 결과적으로 유체 방해(disturbance) 및 소용돌이의 약 50-90% 감소로 나타난다.
D. 압력 트랜스미터
구체적인 실시예들에 따르면, 적어도 하나의 압력 트랜스미터가, 둘 또는 그 이상의 단차형 유량 조절기들의 포인트 상류, 둘 또는 그 이상의 단차형 조절기들의 포인트 하류, 또는 어떤 두 개의 단차형 유량 조절기들 사이(예를 들면, 도 13에 도시된 바와 같이, PT1, PT2, PT3): 중 적어도 하나에 설치될 수 있다(예컨대, 파이프 스풀(pipe spool)).
압력 트랜스미터들의 추가는, 예를 들면, 별개의 압력 저하에 대해 유량 조절기들(PT1 내지 PT3)에 걸쳐서 전체 압력 저하를 비교함으로써, 유량 조절기들의 성능의 중요한 진단을 감안할 수 있다. 둘 또는 그 이상의 단차형 유량 조절기들에 걸쳐 압력 변화는, 유량 조절기가 손상되고, 막히고, 유체들이 끼이는 등의 확인이 가능하다.
구체적인 실시예에서, 유량 조절기들은 크기가 파이프 내측 직경 D(0.85D - 0.99d)가 된다. 구체적인 실시예에서, 베인 길이는 약 0.10D - 5.25D가 될 수 있다. 구체적인 실시예에서, 베인의 아우터 링은 0.70D - 0.95D 사이에서 끝날 수 있으며, 베인의 이너 링은 약 0.35D 내지 0.65D 사이가 될 수 있다.
본 발명에 따른 유량 조절기 배열 형태는 변경하는 것 없이 존재하는 배관에 이용될 수 있다. 구체적인 실시예에서, 유량 조절기들은 플랜지형 커넥션을 구비할 수 있는데, 이는 계량 스테이션에 흔히 활용할 수 있다. 그래서, 이는 매우 간단하고 계량 스테이션 레이아웃들과 극히 호환 가능하다.
본 발명이 특정하고 예시적이며 대안적인 실시예들의 관점에서 설명되었으나, 이들에만 한정되지 않는다는 것이 이해되어야 한다. 본 발명에 포함될 수 있는 대안적인 변형 및 수정이 전술한 교시의 관점에서 당업자에 의해 이루어질 수 있다.
따라서 당업자는 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고, 상기 기술된 실시예들에 대한 다양한 개조 및 변형을 할 수 있다는 것이 이해될 것이다. 따라서, 청구된 청구항들의 범위 내에서, 본원에 구체적으로 기술된 것과 다르게 실시될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.

Claims (14)

  1. 유량 측정을 위한 파이프 어셈블리로서,
    유체 유량 파이프; 및
    2 개 이상의 단차형 유량 조절기를 포함하며; 상기 각각의 유량 조절기는:
    천공된 플레이트;
    유량 조절기의 제1 측면으로부터 연장하고 복수의 홀의 동심 링을 포함하는 아우터 링으로서, 상기 홀이 아우터 링으로부터 유량 조절기의 제2 측면까지의 유체 통로를 한정하는, 아우터 링;
    상기 아우터 링으로부터 움푹 들어가거나 단차가 형성된 하나 이상의 이너 링으로서, 상기 하나 이상의 이너 링이 복수의 홀의 동심 링을 포함하며, 상기 홀이 하나 이상의 이너 링으로부터 유량 조절기의 제2 측면까지의 유체 통로를 한정하는, 하나 이상의 이너 링; 및
    하나 이상의 이너 링 내부에 있고 아우터 링의 복수의 홀의 직경보다 더 큰 직경을 갖는 중심 홀로서, 상기 중심 홀이 중심 홀로부터 유량 조절기의 제2 측면까지의 유체 통로를 한정하며, 상기 유체 통로가 하나 이상의 이너 링의 복수의 홀에 의해 한정된 유체 통로의 길이보다 더 작은 길이를 가지는, 중심 홀을 포함하며;
    각각의 단차형 유량 조절기는 상기 유체 유량 파이프의 축에 실질적으로 수직인 방위로 상기 유체 유량 파이프 내에 직렬로 배치되는,
    유량 측정을 위한 파이프 어셈블리.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 아우터 링의 복수의 홀 및 하나 이상의 이너 링의 복수의 홀에 의해 한정된 유체 통로는 동등하지 않은 길이인,
    유량 측정을 위한 파이프 어셈블리.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 중심 홀은 하나 이상의 이너 링으로부터 움푹 들어가거나 단차가 형성된,
    유량 측정을 위한 파이프 어셈블리.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 중심 홀의 직경은 하나 이상의 이너 링의 복수의 홀의 직경보다 더 크며, 하나 이상의 이너 링의 복수의 홀의 직경은 아우터 링의 복수의 홀의 직경보다 더 큰,
    유량 측정을 위한 파이프 어셈블리.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 이너 링의 복수의 홀에 의해 한정된 유체 통로는 아우터 링의 복수의 홀에 의해 한정된 유체 통로의 길이보다 더 작은 길이를 가지는,
    유량 측정을 위한 파이프 어셈블리.
  6. 제 1 항에 있어서,
    단차형 구성을 갖는 둘 이상의 유량 조절기는 2 내지 10 개의 파이프 직경을 떨어져서 위치되는,
    유량 측정을 위한 파이프 어셈블리.
  7. 제 1 항에 있어서,
    파이프 어셈블리 내의 압력 강하를 측정하도록 구성된 하나 이상의 압력 트랜스미터를 더 포함하는,
    유량 측정을 위한 파이프 어셈블리.
  8. 제 1 항에 있어서,
    유량 조절기의 바디를 에워싸는 플랜지 커넥션을 더 포함하는,
    유량 측정을 위한 파이프 어셈블리.
  9. 제 1 항에 있어서,
    단차형 구성을 갖는 둘 이상의 유량 조절기의 하류에 유량계를 더 포함하는,
    유량 측정을 위한 파이프 어셈블리.
  10. 제 1 항에 있어서,
    단차형 구성을 갖는 둘 이상의 유량 조절기는 각각 0.05 D 내지 0.5 D의 두께를 가지며, D는 유체 유량 파이프의 직경인,
    유량 측정을 위한 파이프 어셈블리.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 둘 이상의 유량 조절기는 파이프라인에서 직렬로 있는 상이한 플랜지에 떨어져서 설치되는,
    유량 측정을 위한 파이프 어셈블리.
  12. 제 1 항에 있어서,
    두 개 이상의 유량 조절기의 상류에, 하류에 그리고 이들 사이에 설치되는 압력 트랜스미터를 더 포함하며,
    상기 압력 트랜스미터는 두 개 이상의 유량 조절기에 걸친 압력 변화를 측정하도록 구성되는,
    유량 측정을 위한 파이프 어셈블리.
  13. 파이프라인에서 유체 소용돌이 및 소음을 감소시키기 위한 방법으로서,
    제 1 항에 따른 파이프라인 어셈블리에서 단차형 구성을 각각 갖는 둘 이상의 유량 조절기를 설치하는 단계를 포함하며,
    상기 둘 이상의 유량 조절기는 상기 파이프라인의 축에 실질적으로 수직한 방위로 2 내지 10 개의 파이프 직경을 떨어져 위치되는,
    파이프라인에서 유체 소용돌이 및 소음을 감소시키기 위한 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    단차형 구성을 각각 갖는 둘 이상의 유량 조절기의 상류에, 하류에 그리고 이들 사이에 하나 이상의 압력 트랜스미터를 설치하는 단계를 더 포함하며,
    상기 하나 이상의 압력 트랜스미터는 파이프 어셈블리 내의 압력 강하를 측정하도록 구성되는,
    파이프라인에서 유체 소용돌이 및 소음을 감소시키기 위한 방법.
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