KR20010093459A - 유속 측정시스템의 이물질 제거장치 및 제거방법 - Google Patents

유속 측정시스템의 이물질 제거장치 및 제거방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 유체의 유속 및 유량을 측정하는 시스템에 부착되어 유속 및 유량 측정을 곤란하게 하는 이물질을 제거하는 장치 및 그 제거방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명에 따르면, 유체의 유속 및 유량을 측정하는 시스템의 유속 측정장치(5S, 5R)에 부착된 이물질(2)을 제거하는 장치에 있어서, 유속 측정장치(5S, 5R)를 감싸는 1차 하우징(13)으로부터 소정의 거리만큼 떨어져 1차 하우징(13)을 감싸는 2차 하우징(113)과, 유속 측정장치에 부착된 이물질(2)을 제거하도록 1차 하우징(13)과 2차 하우징(113)의 사이로 송풍되는 기체의 압력을 조절하는 밸브(120) 및, 밸브(120)의 개폐를 조절하는 제어부(130)를 포함하는 유속 측정시스템의 이물질 제거장치가 제공된다.

Description

유속 측정시스템의 이물질 제거장치 및 제거방법{Different thing removing apparatus for the speed of a current measurement system and its method}
본 발명은 초음파를 이용하여 유체의 유속 및 유량을 측정하는 시스템에 관한 것이며, 특히, 유체의 유속 및 유량을 측정함에 있어 측정시스템에 부착되는 이물질을 제거하는 제거장치 및 그 제거방법에 관한 것이다.
현재 초음파를 이용하여 배관을 통해 이송되는 기체 및 액체의 유속과 유량을 측정하기 위한 시스템이 다양하게 개발되었다.
도 1은 종래의 기술에 따른 초음파센서를 이용한 유속 측정시스템을 나타낸 개략도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 기체를 이송하는 배관(1)에는 상호 대응하는 위치에 초음파센서(5S, 5R)가 설치된다. 그리고, 초음파센서(5S, 5R)를 수용하는 하우징(3)이 배관(1)에 연결되며, 하우징(3)에 각각 수용된 한 쌍의 초음파센서(5S, 5R)의 헤드부(6)가 배관(1)의 내부를 향하도록 설치되고, 이런 2개의 초음파센서(5S, 5R)는 상호 마주하도록 위치한다.
이런 한 쌍의 초음파센서(5S, 5R)는 송신기능과 수신기능을 겸용하도록 되어 있다. 즉, 한쪽의 초음파센서(5S)가 송신기능을 할 때 다른 1개는 송신 초음파센서(5S)로부터 송신된 초음파를 수신하는 수신 초음파센서(5R)의 기능을 수행한다. 반대로, 반대편 초음파센서(5R)가 초음파 신호를 송신하면 마주보는 초음파센서(5S)는 송신된 초음파 신호를 수신하는 수신 기능을 수행한다. 그리고, 각각의 초음파센서(5S, 5R)에는 증폭기(7)가 연결되어 있으며, 이런 증폭기(7)에는 제어부(9)가 연결된다.
이런 초음파센서를 이용한 유속 측정시스템에서 하나의 초음파센서(5S)로부터 반대편 초음파센서(5R)로 신호를 송신하는 송신경로에 관하여 살펴보면, 다음과 같다.
제어부(9)는 송신 초음파센서(5S)를 구동시키기 위한 구동펄스를 발생하고, 이런 구동펄스는 증폭기(7)를 통해 증폭되며, 이렇게 증폭된 구동펄스는 송신 초음파센서(5S)를 구동시키면서 송신 초음파센서(5S)의 헤드부(6)를 통해 초음파를 배관(1)의 내부로 송신한다.
이렇게 송신된 초음파는 배관(1)의 내부를 지나 반대편에 마주하고 있는 수신 초음파센서(5R)로 입력된다. 이 때, 수신 초음파센서(5R)는 수신된 초음파에 따라 수신신호를 발생하고, 이를 증폭기(7)에서 증폭시킨 후에 제어부(9)로 입력한다.
제어부(9)는 구동펄스에 따른 수신신호를 분석하여 배관(1)을 통해 이송되는 기체의 유속 및 기체의 유량을 측정한다.
그러나, 송신 초음파센서(5S)로부터 수신 초음파센서(5R)까지의 초음파 도달시간을 측정하여 유속 및 유량을 측정하는 측정시스템은 그 적용범위 즉, 측정하는 유체가 청정한 기체로 한정된다. 왜냐하면, 측정하고자 하는 기체가 청정한 상태가 아니고, 이물질(2)이 함유되었거나 흡착성을 가진 매질 등의 성분이 포함되었을 경우에는 이물질(2) 또는 흡착성을 가진 매질이 초음파센서(5S, 5R)의 헤드부(6)에 부착되어 초음파센서(5S, 5R)로부터 송신 및 수신되는 초음파 신호를 감쇠 또는 차단하게 된다. 따라서, 정확한 측정값을 얻지 못하게 되는 단점이 있다.
또한, 초음파센서(5S, 5R)의 헤드부(6)에 부착된 이물질(2) 등을 제거하기 위해서는 배관(1)을 통해 이송되는 기체의 흐름을 차단한 후에 하우징(3)으로부터 초음파센서(5S, 5R)를 인출한 후에 이물질(2)은 제거한다. 따라서, 초음파센서(5S, 5R)의 헤드부(6)에 부착된 이물질(2)을 제거하기 위해서는 기체 이송을 정지시켜야 하며, 그에 따라 작업의 진행이 정지되는 단점이 있다.
본 발명은 앞서 설명한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 제공된 것으로서, 초음파센서에 부착되어 기체의 유속 및 유량의 측정을 어렵게 하는 이물질을 초음파센서로부터 제거하는 제거장치 및 그 제거방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
도 1은 종래의 기술에 따른 초음파센서를 이용한 유속 측정시스템을 나타낸 개략도이고,
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 유속 측정시스템의 이물질 제거장치의 개념도이며,
도 3은 도 2에 도시된 유속 측정시스템의 이물질 제거장치의 이물질 제거방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
♠ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ♠
1 : 배관 2 : 이물질
3 : 하우징 5R : 송신 초음파센서
5S : 수신 초음파센서 7 : 증폭기
9, 130 : 제어부 13 : 1차 하우징
110 : 공기공급관 113 : 2차 하우징
120 : 에어 퍼지밸브 125 : 밸브조절기
앞서 설명한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, 초음파를 이용하여 유체의 유속 및 유량을 측정하는 시스템의 센서부에 부착된 이물질을 제거하는 장치에 있어서, 상기 유속 측정장치를 감싸는 1차 하우징으로부터 소정의 거리만큼 떨어져 상기 1차 하우징을 감싸는 2차 하우징과, 상기 유속 측정장치에 부착된 이물질을 제거하도록 상기 1차 하우징과 상기 2차 하우징의 사이로 송풍되는 기체의 압력을 조절하는 밸브 및, 상기 밸브의 개폐를 조절하는 제어부를 포함하는 유속 측정시스템의 이물질 제거장치가 제공된다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 제어부에서는 상기 유속 측정장치가 상기 유체의 유속 및 유량을 측정하고 있으면, 상기 밸브를 폐쇄하고, 상기 유속 측정장치가 상기 유체의 유속 및 유량을 측정하지 않으면 상기 밸브를 개방시키는 유속 측정시스템의 이물질 제거장치가 제공된다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 1차 하우징과 상기 2차 하우징의 사이로 송풍되는 기체는 상기 유속 측정장치의 측정부를 향하도록 상기 2차 하우징에 의해 안내되는 유속 측정시스템의 이물질 제거장치가 제공된다.
또한, 본 발명에 따르면, 유체의 유속 및 유량을 측정하는 시스템의 유속 측정장치에 부착된 이물질을 제거하는 방법에 있어서, 이물질 제거작동의 주기가 설정된 제어부에서 설정주기를 판단하는 단계와, 상기 청정용 타이머의 설정주기를 만족하는 경우에는 밸브를 개방 여부를 판단하는 단계와, 상기 청정용 타이머의 설정주기를 만족하지 않는 경우에는 유체의 유속 및 유량을 측정하는 단계 및, 상기 밸브가 개방되어 있는 경우에는 개방된 밸브를 통해 유입되는 기체가 상기 유속 측정장치에 부착된 이물질 쪽으로 토출시켜 이물질을 제거하는 단계를 포함하는 유속 측정시스템의 이물질 제거방법이 제공된다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 유체의 유속 및 유량을 측정하는 단계는 밸브의 개방을 판단하는 단계와, 상기 밸브가 개방되지 않은 경우에는 구동펄스를 발생시키는 단계와, 상기 구동펄스를 증폭하는 단계와, 상기 유속 측정장치의 측정파를 송신하는 단계와, 송신된 측정파를 수신하는 단계와, 수신된 측정파를 수신신호로 변화하여 증폭하는 단계와, 증폭된 수신신호를 제어부로 입력하는 단계와, 상기 제어부에서는 구동펄스와 수신신호를 분석하는 단계와, 상기 밸브의 개방을 판단하는 단계에서 상기 밸브가 개방되었을 경우에는 상기 밸브를 폐쇄시키고, 구동펄스를발생시키는 단계를 포함한다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 밸브의 개방 여부를 판단하는 단계에서 상기 밸브가 폐쇄되어 있을 경우에는 제어부에서 밸브조절기로 제어신호를 입력하는 단계와, 상기 밸브조절기에서 밸브를 개방하는 단계를 포함한다.
아래에서, 본 발명에 따른 유속 측정시스템의 이물질 제거장치 및 제거방법의 양호한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명하겠다.
도면에서, 도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 유속 측정시스템의 이물질 제거장치의 개념도이며, 도 3은 도 2에 도시된 유속 측정시스템의 이물질 제거장치의 이물질 제거방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 기체를 이송하는 배관(1)에는 2개의 초음파센서(5S, 5R)가 대응하는 위치에 설치된다. 초음파센서(5S, 5R)의 헤드부(6)는 배관(1)의 내부를 향하도록 위치하며, 각각의 초음파센서(5S, 5R)는 배관(1)의 외부로 연결된 1차 하우징(13)에 수용된다. 이런 1차 하우징(13)의 둘레에는 2차 하우징(113)이 형성되어 1차 하우징(13)과 2차 하우징(113)의 사이로 공기가 이동할 수 있는 통로(111)를 형성하며, 통로(111)를 따라 이송된 공기는 초음파센서(5S, 5R)의 헤드부(6) 쪽으로 토출된다.
한편, 2차 하우징(113)의 후단에는 공기공급관(110)이 연결되어 있으며, 공기공급관(110)의 후단부에는 에어 퍼지밸브(120)가 설치된다. 또한, 이런 에어 퍼지밸브(120)에는 밸브조절기(125)가 연결되고, 밸브조절기(125)는 타이머(도면에 도시안됨)가 설치된 제어부(130)에 연결된다.
또한, 2개의 초음파센서(5S, 5R)는 송신기능과 수신기능을 겸용하도록 되어있고 이중에서 1개의 초음파센서가 초음파를 발생하여 송신하는 송신 초음파센서(5S)의 역할을 수행하면, 다른 1개는 송신 초음파센서로부터 송신된 초음파를 수신하는 수신 초음파센서(5R)의 역할을 수행한다. 그리고, 각각의 초음파센서(5S, 5R)에는 증폭기(7)가 연결되며, 이런 증폭기(7)에는 제어부(130)가 연결된다.
이상과 같이 구성된 유속 측정시스템의 이물질 제거장치의 작동에 대하여 상세히 설명하겠다.
먼저, 제어부(130)에서는 구동펄스를 발생시키고, 증폭기(7)를 통해 구동펄스를 증폭시킨 후에 송신 초음파센서(5S)로 입력한다. 그러면, 송신 초음파센서(5S)에서는 구동펄스에 의해 초음파를 발생시키고, 송신 초음파센서(5S)에서 송신된 초음파는 대응하는 위치에 설치된 수신 초음파센서(5R)로 입력된다. 수신 초음파센서(5R)에서는 수신된 초음파를 수신신호로 변환하고, 수신신호는 증폭기(7)를 거쳐 제어부(130)로 입력된다. 이렇게 제어부(130)는 구동펄스에 따른 수신신호를 분석하여 배관(1)을 통해 이송되는 기체의 유속 및 기체의 유량을 측정한다. 초음파의 전달경로가 반대인 경우도 마찬가지다.
한편, 타이머(도면에 도시안됨)가 설치된 제어부(130)에서는 설정주기에 따라 밸브조절기(125)로 제어신호를 입력한다. 그러면, 밸브조절기(125)에서는 입력받은 제어신호에 따라 에어 퍼지밸브(120)의 개폐를 조절한다. 밸브조절기(125)에 의해 에어 퍼지밸브(120)가 개방되면, 공기공급관(110)을 통해 청정한 공기가 1차하우징(13)과 2차 하우징(113)에 의해 형성된 통로(111)를 따라 초음파센서(5S, 5R)의 헤드부(6)로 이송되어 초음파센서(5S, 5R)의 헤드부(6)에 부착된 이물질(2)을 공기의 압력으로 제거한다.
한편, 제어부(130)에서 밸브조절기(125)로 제어신호가 입력되면, 각각의 초음파센서(5S, 5R)는 초음파의 송신 또는 수신의 작동을 정지한다.
그리고, 도 3에 도시된 바와 같이, 유속 측정시스템의 이물질 제거방법에 따른 흐름도를 살펴보면 다음과 같다.
타이머가 설치된 제어부(130)에서는 설정주기를 만족하는지를 판단한다(S1). 이 때, 타이머의 설정주기를 만족하지 않는 경우에는 에어 퍼지밸브(120)가 개방되었는지를 판단한다(S2). 만약, 에어 퍼지밸브(120)가 개방되어 있으며, 제어부(130)에서는 에어 퍼지밸브(120)를 폐쇄한(S3) 후에 구동펄스를 발생시키고(S4), 만약, 에어 퍼지밸브(120)가 폐쇄되어 있으면 제어부(130)에서는 구동펄스를 발생시킨다(S4). 이런 구동신호는 증폭기(7)를 통해 증폭된 후에(S5), 송신 초음파센서(5S)에 입력된다. 그러면, 구동펄스에 따라 송신 초음파센서(5S)는 초음파를 송신한다(S6).
그러면, 수신 초음파센서(5R)에서는 송신된 초음파를 수신하고(S7), 수신된 초음파에 따라 수신신호로 변화하며, 변환된 수신신호를 증폭한 후에(S8), 제어부(130)로 입력한다(S9). 제어부(130)에서는 구동펄스와 수신신호를 분석하여 배관(1)의 내부로 이송되는 기체의 유속 및 유량을 측정한다(S10). 그리고, 다시 타이머의 설정주기를 만족하는지를 판단한다(S1).
한편, 상기 타이머의 설정주기를 만족하는 경우에는 에어 퍼지밸브(120)가 개방되었는지를 판단한다(S11). 이 때, 에어 퍼지밸브(120)가 개방되어 있으면, 청정한 공기는 공기공급관(110)과 1차 하우징(13)과 2차 하우징(113) 사이의 통로(111)를 통해 각각의 초음파센서(5S, 5R)의 헤드부(6)로 이송되어 초음파센서(5S, 5R)의 헤드부(6)에 부착된 이물질(2)을 제거한다(S14). 만약, 에어 퍼지밸브(120)가 폐쇄되어 있으면, 제어부(130)에서 밸브조절기(125)로 제어신호를 입력시킨다(S12). 그러면, 밸브조절기(125)는 공기공급관(110)에 설치된 에어 퍼지밸브(120)를 개방시켜(S13), 청정한 공기가 각각의 초음파센서(5S, 5R)의 헤드부(6)로 이송되도록 한다(S14). 그리고, 다시 타이머의 설정주기를 만족하는지를 판단한다(S1).
한편, 제어부(130)에 설치된 타이머는 측정하고자 하는 기체의 오염도에 따라 타이머에 설정되는 설정주기를 조절할 수 있다. 따라서, 오염도가 심한 기체의 경우에는 제어부(130)에서 밸브조절기(125)로 입력하는 전기적신호의 발생주기를 빠르게 하고, 오염도가 낮은 기체의 경우에는 전기적신호의 발생주기를 상대적으로 느리게 조절하여 오염도에 따라 이물질(2)의 제거를 조절한다.
앞서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명의 유속 측정시스템의 이물질 제거장치는 기체의 이송을 정지시키면서 이물질을 제거할 필요 없이, 기체를 이송하고 있는 상태에서 고압의 공기로 이물질을 제거할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 초음파센서에 부착된 이물질을 제거하기 위해 하우징을 배관으로부터분리시키지 않은 상태에서 이물질을 제거할 수 있으므로, 작업효율이 높다.
또한, 타이머에 의해 주기적으로 초음파센서에 부착된 이물질을 제거함으로써, 제어부에서 분석된 데이터에 대한 신뢰성을 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.
이상에서 본 발명의 유속 측정시스템의 이물질 제거장치에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만, 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

Claims (6)

  1. 유체의 유속 및 유량을 측정하는 시스템의 유속 측정장치에 부착된 이물질을 제거하는 장치에 있어서,
    상기 유속 측정장치를 감싸는 1차 하우징으로부터 소정의 거리만큼 떨어져 상기 1차 하우징을 감싸는 2차 하우징과,
    상기 유속 측정장치에 부착된 이물질을 제거하도록 상기 1차 하우징과 상기 2차 하우징의 사이로 송풍되는 기체의 압력을 조절하는 밸브 및,
    상기 밸브의 개폐를 조절하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 유속 측정시스템의 이물질 제거장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부에서는 상기 유속 측정장치가 상기 유체의 유속 및 유량을 측정하고 있으면, 상기 밸브를 폐쇄하고, 상기 유속 측정장치가 상기 유체의 유속 및 유량을 측정하지 않으면 상기 밸브를 개방시키는 것을 특징으로 하는 유속 측정시스템의 이물질 제거장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 1차 하우징과 상기 2차 하우징의 사이로 송풍되는 기체는 상기 유속 측정장치의 측정부를 향하도록 상기 2차 하우징에 의해 안내되는 것을 특징으로 하는유속 측정시스템의 이물질 제거장치.
  4. 유체의 유속 및 유량을 측정하는 시스템의 유속 측정장치에 부착된 이물질을 제거하는 방법에 있어서,
    이물질 제거작동의 주기가 설정된 제어부에서 설정주기를 판단하는 단계와;
    상기 청정용 타이머의 설정주기를 만족하는 경우에는 밸브를 개방 여부를 판단하는 단계와, 상기 청정용 타이머의 설정주기를 만족하지 않는 경우에는 유체의 유속 및 유량을 측정하는 단계 및;
    상기 밸브가 개방되어 있는 경우에는 개방된 밸브를 통해 유입되는 기체가 상기 유속 측정장치에 부착된 이물질 쪽으로 토출시켜 이물질을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유속 측정시스템의 이물질 제거방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 유체의 유속 및 유량을 측정하는 단계는 밸브의 개방을 판단하는 단계와, 상기 밸브가 개방되지 않은 경우에는 구동펄스를 발생시키는 단계와, 상기 구동펄스를 증폭하는 단계와, 상기 유속 측정장치의 측정파를 송신하는 단계와, 송신된 측정파를 수신하는 단계와, 수신된 측정파를 수신신호로 변화하여 증폭하는 단계와, 증폭된 수신신호를 제어부로 입력하는 단계와, 상기 제어부에서는 구동펄스와 수신신호를 분석하는 단계와,
    상기 밸브의 개방을 판단하는 단계에서 상기 밸브가 개방되었을 경우에는 상기 밸브를 폐쇄시키고, 구동펄스를 발생시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유속 측정시스템의 이물질 제거방법.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 밸브의 개방 여부를 판단하는 단계에서 상기 밸브가 폐쇄되어 있을 경우에는 제어부에서 밸브조절기로 제어신호를 입력하는 단계와, 상기 밸브조절기에서 밸브를 개방하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유속 측정시스템의 이물질 제거방법.
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