Q. 볼텍스 유량계, 차압식

답변 4

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  합격 기원삼성전자

  코상무 ∙ 채택률 59%

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  볼텍스(와류식 유량계)의 경우 유체가 흐르는 길목에 장애물(블러프바디)을 두면 그 뒤로 카르만 와류(소용돌이)가 규칙적으로 발생하는데, 이 와류가 발생하는 주파수는 유속에 비례합니다. 세너가 이 와류 발생 주파수를 감지해 유량으로 환산하는 방식입니다. 차압식 유량계는 관 중간에 오리피스나 벤츄리관처럼 단면적이 좁아지는 구간을 만들면, 베르누이 원리에 따라 유속이 빨라지는 지점에서 압력이 낮아집니다. 이 떄 발생하는 압력차(차압)를 측정하고 이 차압의 제곱근이 유량에 비례한다는 관계식을 이용해 유량을 계산하는 방식입니다.

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  합격 메이트삼성전자

  코부사장 ∙ 채택률 77%

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  멘티님. 안녕하세요. ​볼텍스 유량계는 유체 흐름 내부에 삼각기둥 형태의 차폐체를 설치하여 이때 발생하는 와류 주파수를 감지하는 원리로 유량을 측정합니다. 와류 발생 빈도가 유체의 흐름 속도에 정확히 비례한다는 카르만 와류 법칙을 기반으로 공기나 스팀 및 가스 유량 측정에 광범위하게 활용합니다. ​반면 차압식 유량계는 배관 중간에 오리피스 플레이트 같은 조임 기구를 넣어 유체 통과 전후의 압력 차이를 측정한 뒤 베르누이 방정식으로 유량을 계산하는 방식입니다. 구동 부품이 없어 내구성이 뛰어나고 고온 및 고압 환경에 적합하지만 압력 손실이 발생하는 특징을 가집니다. 두 계측 장비의 동작 메커니즘 차이점을 확실하게 파악해 두면 면접 시 유용한 답변이 됩니다. ​응원하겠습니다.

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  채택스포스코

  코부사장 ∙ 채택률 75%

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  안녕하세요. 멘티님. 반갑습니다. 볼텍스 유량계는 유체가 측정부를 지나가면서 뒤쪽에 와류가 번갈아 생기는 원리를 이용합니다. 유속이 빨라질수록 와류가 더 자주 발생하므로 그 발생 주파수를 읽어서 유량으로 바꾸는 방식입니다. 현장에서 써보면 구조가 비교적 단순해서 유지보수가 편한 편이고 증기나 기체 액체 모두에서 많이 보게 됩니다. 다만 유속이 너무 낮으면 신호가 약해질 수 있어서 설치 조건을 잘 맞추는 것이 중요합니다. 차압식 유량계는 배관 안에 좁아지는 구간을 만들어 압력 차이를 발생시키고 그 압력 차를 가지고 유량을 계산하는 방식입니다. 유체가 빠르게 흐를수록 압력 차가 커지는 원리를 쓰는 것이지요. 실제로는 오리피스나 벤튜리 같은 요소를 많이 쓰고 설치가 익숙한 대신 압력 손실이 생길 수 있습니다. 그래서 공정 조건에 따라 어떤 유량계를 쓸지 나누어 보시구요. 압력 손실을 감수할 수 있는지와 유체 상태가 어떤지부터 먼저 보시면 이해가 훨씬 쉬워집니다. 모쪼록 도움이 되셨다면 채택부탁드립니다. 감사합니다.

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• P

  PRO액티브현대트랜시스

  코부사장 ∙ 채택률 100%

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  볼텍스 유량계와 차압식 유량계는 둘 다 유체가 흐르는 속도를 이용해서 유량을 측정하지만 측정하는 물리량이 다릅니다. 쉽게 말하면 볼텍스는 유체가 만든 소용돌이의 빈도를 측정하고 차압식은 유체가 좁은 곳을 지나면서 발생하는 압력 차이를 측정합니다. 볼텍스 유량계는 배관 중앙에 블러프 바디라는 장애물을 설치합니다. 유체가 장애물을 지나가면 장애물 뒤쪽에서 좌우로 번갈아 소용돌이가 발생하는데 이것을 카르만 와류라고 합니다. 이 와류가 발생하는 빈도는 유체의 평균 유속에 비례합니다. 센서가 이 압력 변동이나 진동을 감지하고 전자회로가 와류 발생 빈도를 계산해서 유량으로 환산합니다. 즉 핵심은 유속이 빨라질수록 와류가 더 빠르게 발생한다는 것입니다. 개념적으로는 와류 발생 주파수 f가 유속 v에 비례하고, 유량은 유속에 배관 단면적을 곱해서 구한다고 생각하면 됩니다. 그래서 볼텍스 유량계는 구조가 비교적 단순하고 액체뿐 아니라 기체와 증기에도 사용할 수 있다는 장점이 있습니다. 차압식 유량계는 원리가 조금 다릅니다. 대표적으로 오리피스 플레이트를 배관에 설치합니다. 유체가 넓은 배관에서 좁은 오리피스 구간으로 지나가면 유속이 증가하고 정압이 감소합니다. 이때 오리피스 전후에서 압력 차이가 발생합니다. 차압 트랜스미터가 이 압력 차이를 측정하고 그 값을 유량으로 환산합니다. 기본적으로 유량이 증가할수록 차압도 증가하지만 정확히는 유량이 차압의 제곱근에 비례하는 관계를 이용합니다. 쉽게 비교하면 볼텍스는 장애물을 지나면서 생기는 소용돌이의 발생 횟수를 세는 방식이고 차압식은 좁은 통로를 지나면서 생기는 압력 차이를 측정하는 방식입니다. 면접에서 설명한다면 볼텍스 유량계는 배관 내부의 블러프 바디 후단에서 발생하는 카르만 와류의 주파수가 유속에 비례한다는 원리를 이용하고, 센서가 발생 주파수를 검출하여 유량으로 환산합니다. 반면 차압식 유량계는 오리피스와 같은 유로 제한 장치를 통과하면서 발생하는 전후단 압력 차이를 측정하고 이를 유량으로 환산합니다라고 답하면 깔끔합니다.

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