KR102388598B1 - Coriolis mass flow meter, flow pipe included therein, and flow measurement method using the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 코리올리스 질량 유량계, 이에 포함된 유로관 및 이를 이용한 유량 측정 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유로관에 결합되는 튜닝매스를 결합하여 정확한 유량 측정이 가능한 코리올리스 질량 유량계, 이에 포함된 유로관 및 이를 이용한 유량 측정 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a Coriolis mass flow meter, a flow pipe included therein, and a flow rate measurement method using the same, and more particularly, a Coriolis mass flow meter capable of accurately measuring flow rate by combining a tuning mass coupled to a flow pipe pipe, and included therein It relates to a flow pipe and a flow rate measurement method using the same.
코리올리스의 힘은 회전하는 원판에서 어떤 질량의 물체가 회전체의 중심쪽으로 들어가고 있을 때와 나가고 있을 때에 작용하는 힘으로, 물체의 질량과 이동 속도에 비례하여 생기는 이 힘을 코리올리스의 힘이라고 하며, 코리올리스 질량 유량계는 코리올리스 힘을 이용하여 유량을 측정하는 유량계이다.Coriolis force is the force that acts when an object of a certain mass enters and leaves the center of the rotating disk on a rotating disk. , A Coriolis mass flow meter is a flow meter that measures flow using the Coriolis force.
코리올리스 질량 유량계는 통상 2개의 유로관(튜브)로 구성되어 있고, 가진기가 U자형 유로관을 위 아래로 강제 진동시키고 있는 구조를 가진다.A Coriolis mass flow meter is usually composed of two flow pipes (tubes), and has a structure in which an exciter forcibly vibrates the U-shaped flow pipe up and down.
코리올리스 질량 유량계의 U자형 유로관 내로 유체를 흘리면, 유로관 입구와 출구에서 서로 반대 방향의 코리올리 가속도가 발생하며, 이 코리올리 가속도에 의한 힘은 유로관에 비틀림을 가한다.When a fluid flows into the U-shaped flow pipe of a Coriolis mass flow meter, Coriolis accelerations in opposite directions occur at the inlet and outlet of the flow pipe, and the force generated by the Coriolis acceleration twists the flow pipe.
이 때, 유로관에 가해지는 코리올리 가속도의 크기에 따라 유로관의 비틀림량이 변하므로 유로관의 입구와 출구에 전자 픽업 장치를 설치하여, 그 비틀림량을 시간차 검출을 이용하여 측정한다. 측정된 시간차는 유체의 질량 유량에 정확히 비례하므로 유로관을 통과하는 질량 유량이 직접 측정된다.At this time, since the amount of twist of the flow pipe changes according to the magnitude of the Coriolis acceleration applied to the flow pipe, an electronic pickup device is installed at the inlet and the outlet of the flow pipe, and the twist amount is measured using time difference detection. Since the measured time difference is precisely proportional to the mass flow rate of the fluid, the mass flow rate passing through the flow path is directly measured.
즉 코리올리스 질량 유량계는 측정 대상 유체의 온도, 압력, 밀도, 점도 등에 영향을 받지 않으므로 이론적으로 모든 유체의 질량 유량 측정이 가능하다. 다만 유로관의 진동에 민감하며, 낮은 유속에서는 정확한 질량 유량 측정이 어렵다는 단점이 있다.In other words, the Coriolis mass flow meter is not affected by the temperature, pressure, density, viscosity, etc. of the fluid to be measured, so it is theoretically possible to measure the mass flow of any fluid. However, it is sensitive to the vibration of the flow pipe and has a disadvantage in that it is difficult to accurately measure the mass flow rate at a low flow rate.
본 발명의 목적은 상술한 문제점을 해결하기 위하여, 저유량 또는 저밀도 유체의 질량 유량 측정이 가능한 코리올리스 질량 유량계, 이에 포함된 유로관 및 이를 이용한 유량 측정 방법을 제공하는데 있다.It is an object of the present invention to provide a Coriolis mass flow meter capable of measuring the mass flow rate of a low flow rate or low density fluid, a flow pipe included therein, and a flow rate measurement method using the same in order to solve the above problems.
본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems to be solved by the present invention are not limited to the mentioned problems, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 코리올리스 질량 유량계에 포함된 유로관은, 양 단이 개방되며, 일 측에 유입구가 각각 구비되고, 타 측에 배출구가 각각 구비되어 각 부분이 서로 마주보도록 이격 배치되는 한 쌍의 유로관; 및 상기 한 쌍의 유로관에 각각 결합되는 튜닝매스를 포함한다.The flow path pipe included in the Coriolis mass flow meter according to an embodiment of the present invention for solving the above-described problems has both ends open, an inlet port is provided on one side, and an outlet port is provided on the other side, so that each part A pair of flow pipes spaced apart to face each other; and a tuning mass respectively coupled to the pair of flow pipes.
또한, 상기 한 쌍의 유로관은 가상의 대칭면을 기준으로 대칭되도록 형성되며, 상기 튜닝매스는, 적어도 하나의 상기 튜닝매스가 상기 대칭면을 기준으로 상기 한 쌍의 유로관의 대칭되는 위치에 결합될 수 있다.In addition, the pair of flow pipes are formed to be symmetrical with respect to an imaginary symmetry plane, and the tuning mass may be coupled to at least one tuning mass at a symmetrical position of the pair of flow pipes with respect to the symmetry plane. can
또한, 상기 튜닝매스는 볼(ball)형태로 형성될 수 있다.In addition, the tuning mass may be formed in a ball shape.
또한, 상기 튜닝매스는 볼(ball)의 직경을 따라 관통 형성되며, 관통축을 포함하는 대칭면을 기준으로 제1 튜닝부재 및 제2 튜닝부재로 분리되어 구비될 수 있다.In addition, the tuning mass is formed through the diameter of the ball, and may be provided separately as a first tuning member and a second tuning member based on a symmetrical plane including a through axis.
또한, 상기 튜닝매스는 상기 대칭면을 기준으로 일 측에 복수 개가 형성되어 결합되며, 타측에 동일하게 형성되어 결합될 수 있다.In addition, a plurality of the tuning masses may be formed and coupled to one side based on the symmetrical plane, and may be formed and coupled to the other side in the same manner.
또한, 상기 튜닝매스는 원기둥 형태로 형성될 수 있다.In addition, the tuning mass may be formed in a cylindrical shape.
또한, 상기 튜닝매스는, 상기 대칭면을 기준으로 일 측에 복수 개가 형성되어 결합되며, 타 측에 상기 일 측과 대칭되도록 형성되어 결합될 수 있다.In addition, a plurality of the tuning masses may be formed and coupled to one side with respect to the symmetrical plane, and may be formed and coupled to the other side to be symmetrical with the one side.
또한, 상기 튜닝매스는 상기 원기둥의 높이 방향으로 관통 형성되며, 상기 높이 방향의 관통축을 포함하는 대칭면을 기준으로 제1 튜닝부재 및 제2 튜닝부재로 분리되어 구비될 수 있다.In addition, the tuning mass is formed to penetrate in the height direction of the cylinder, and may be provided separately as a first tuning member and a second tuning member based on a symmetrical plane including a through axis in the height direction.
또한, 상기 한 쌍의 유로관은, 상기 유입구와 일 단이 연결되는 유입 연결부; 및 상기 배출구와 일 단이 연결되는 배출 연결부를 더 포함하고, 상기 튜닝매스는, 바(bar)형태로 형성되어, 일 단이 상기 유입 연결부에 연결되고, 타 단이 상기 대칭면을 기준으로 상기 일 단과 대칭되는 위치의 상기 배출 연결부에 연결되는 튜닝매스바를 더 포함한다.In addition, the pair of flow pipes, the inlet and one end connected to the inlet connection portion; and an outlet connector having one end connected to the outlet, wherein the tuning mass is formed in a bar shape, one end connected to the inlet connector, and the other end connected to the one end with respect to the symmetrical plane. It further includes a tuning mass bar connected to the discharge connector at a position symmetrical to the stage.
또한, 상기 튜닝매스는, 상호간에 일정 간격으로 이격되어 복수 개가 형성될 수 있다.In addition, a plurality of the tuning masses may be formed to be spaced apart from each other at regular intervals.
또한, 한 쌍의 상기 유입구에 부착되는 유입 스트럿바; 및 한 쌍의 상기 배출구에 부착되는 배출 스트럿바를 포함한다.In addition, the inlet strut bar attached to the pair of the inlet; and a discharge strut bar attached to a pair of the discharge ports.
또, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 코리올리스 질량 유량계는, 상기 한 쌍의 유로관; 상기 한 쌍의 유로관 사이에 일정 거리 이격되어 설치되며, 상기 한 쌍의 유로관을 진동시키도록 구성되는 진동기; 상기 한 쌍의 유로관의 진동을 감지하도록 구성되는 진동센서; 및 상기 한 쌍의 유로관의 온도를 감지하도록 구성되는 온도센서; 상기 진동센서 및 상기 온도센서에서 측정한 데이터를 수신하고, 수신된 데이터를 토대로 유량을 측정하는 회로부를 포함한다.In addition, a Coriolis mass flow meter according to another embodiment of the present invention includes the pair of flow pipes; a vibrator installed to be spaced apart from each other by a predetermined distance between the pair of flow pipes and configured to vibrate the pair of flow pipes; a vibration sensor configured to sense vibration of the pair of flow pipes; and a temperature sensor configured to sense the temperature of the pair of flow pipes. and a circuit unit for receiving data measured by the vibration sensor and the temperature sensor, and measuring a flow rate based on the received data.
또한, 상기 한 쌍의 유로관은, 한 쌍의 상기 유입구에 부착되는 유입 스트럿바; 및 한 쌍의 상기 배출구에 부착되는 배출 스트럿바를 더 포함한다.In addition, the pair of flow pipes, the pair of inlet strut bars attached to the inlet; and a discharge strut bar attached to a pair of the discharge ports.
또한, 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 코리올리스 질량계를 이용한 유량 측정 방법은 (a) 튜닝매스가 부착된 한 쌍의 유로관을 굽힘 모드에서 진동 주파수로 진동시켜 비틀림을 형성하는 단계; (b) 상기 진동 주파수에 의한 비틀림 각도와 이에 대한 위상시간을 측정하는 단계; 및 (c) 상기 한 쌍의 유로관의 질량 유량을 연산하는 단계를 포함하며, 상기 (a) 단계는, 상기 한 쌍의 유로관은 가상의 대칭면을 기준으로 대칭되도록 형성되며, 상기 튜닝매스가 상기 대칭면을 기준으로 상기 한 쌍의 유로관의 대칭되는 위치에 결합되어 한 쌍의 유로관을 진동시키는 단계를 포함한다.In addition, a flow rate measurement method using a Coriolis mass meter according to another embodiment of the present invention comprises the steps of: (a) vibrating a pair of flow pipes to which a tuning mass is attached at a vibration frequency in a bending mode to form a torsion; (b) measuring a twist angle and a phase time corresponding thereto by the vibration frequency; and (c) calculating the mass flow rate of the pair of flow pipes, wherein in step (a), the pair of flow pipes are formed to be symmetrical with respect to an imaginary symmetrical plane, and the tuning mass is and vibrating the pair of flow pipes by being coupled to symmetrical positions of the pair of flow pipes with respect to the symmetrical plane.
또한, 상기 (a) 단계는, 상기 튜닝매스가 포함하는 볼(ball)형태로 형성되는 튜닝매스볼이, 상기 대칭면을 기준으로 상기 한 쌍의 유로관의 대칭되는 위치에 결합되어 한 쌍의 유로관을 진동시키는 단계를 더 포함한다.In addition, in the step (a), the tuning mass ball formed in the form of a ball included in the tuning mass is coupled to a symmetrical position of the pair of flow pipes with respect to the symmetrical plane to form a pair of flow paths. The method further comprises vibrating the tube.
또한, 상기 튜닝매스는 상기 대칭면을 기준으로 일 측에 복수 개가 형성되어 결합되며, 타 측에 상기 일 측과 대칭되도록 형성되어 결합되어 한 쌍의 유로관을 진동시키는 단계를 더 포함한다.In addition, the plurality of tuning masses are formed and coupled to one side based on the symmetrical plane, and the other side is formed to be symmetrical with the one side and coupled to vibrate a pair of flow pipes.
또한, 상기 (a) 단계는, 상기 튜닝매스가 원기둥 형태로 형성되어 상기 유로관에 결합되어 한 쌍의 유로관을 진동시키는 단계를 더 포함한다.In addition, the step (a) further includes the step of vibrating the pair of flow pipes by forming the tuning mass in a cylindrical shape and coupled to the flow pipe.
또한, 상기 (a) 단계는, 상기 튜닝매스는 상기 대칭면을 기준으로 일 측에 복수 개가 형성되어 결합되며, 타 측에 상기 일 측과 대칭되도록 형성되어 상기 유로관과 결합되어 한 쌍의 유로관을 진동시키는 단계를 더 포함한다.In addition, in the step (a), a plurality of tuning masses are formed and coupled to one side with respect to the symmetrical plane, and are formed to be symmetrical with the one side on the other side, and are coupled to the flow path pipe to combine with a pair of flow pipe tubes It further comprises the step of vibrating.
또한, 상기 (a) 단계는, 상기 한 쌍의 유로관이, 유입구와 일 단이 연결되는 유입 연결부; 및 배출구와 일 단이 연결되는 배출 연결부를 더 포함하고, 상기 튜닝매스는, 바(bar)형태로 형성되는 튜닝매스바를 포함하며, In addition, the step (a), the pair of flow pipes, the inlet and one end is connected to the inlet connection portion; And it further comprises a discharge connection part connected to the outlet and one end, the tuning mass, including a tuning mass bar formed in the form of a bar,
상기 튜닝매스바의 일 단이 상기 유입 연결부에 연결되고, 타 단이 상기 대칭면을 기준으로 상기 일 단과 대칭되는 위치의 상기 배출 연결부에 연결되어 한 쌍의 유로관을 진동시키는 단계를 더 포함한다.One end of the tuning mass bar is connected to the inlet connector, and the other end is connected to the outlet connector at a position symmetrical to the one end with respect to the symmetrical plane to vibrate the pair of flow passage tubes.
또한, 상기 (a) 단계는, 상기 튜닝매스가 상호간에 일정 간격으로 이격되어 복수 개가 형성되며, 상기 유로관과 결합되어 한 쌍의 유로관을 진동시키는 단계를 더 포함한다.In addition, the step (a) further includes the step of forming a plurality of the tuning masses spaced apart from each other by a predetermined interval, coupled to the flow pipe, and vibrating the pair of flow pipes.
또한, 상기 (c) 단계는, 신호 측정 모듈을 이용하여 질량 유량계의 유입 변위 신호 및 유출 변위 신호를 획득하는 단계; 트리거 파형 생성 모듈을 이용하여 획득한 상기 유입 변위 신호 및 상기 유출 변위 신호를 기 설정된 조건에 따라 서로 다른 임계 레벨로 트리거하여 트리거 파형을 각각 생성하는 단계; 파형 정형화 모듈을 이용하여 유입 트리거 파형 및 유출 트리거 파형을 정형화 하는 단계; 출력 펄스폭 처리 모듈을 이용하여 클럭을 계수하여 출력 펄스폭인 △t1 및 △t2를 측정하는 단계; 상기 출력 펄스폭 처리 모듈을 이용하여 상기 출력 펄스폭을 이용하여 측정 위상 이동 시간차 △Tm 및 초기 제로 오프셋 시간차 △T0를 획득하는 단계; 및 유량 계산 모듈을 이용하여 획득한 시간차들 및 유동 교정 인자(Flow Calibration Factor, FCF)를 이용하여 유량 값을 계산하는 단계를 포함한다.In addition, the step (c) may include: acquiring an inflow displacement signal and an outflow displacement signal of the mass flow meter using a signal measurement module; generating trigger waveforms by triggering the inflow displacement signal and the outflow displacement signal acquired using a trigger waveform generating module to different threshold levels according to preset conditions; normalizing an inflow trigger waveform and an outflow trigger waveform using a waveform shaping module; measuring output pulse widths Δt1 and Δt2 by counting clocks using an output pulse width processing module; obtaining a measured phase shift time difference ΔTm and an initial zero offset time difference ΔT0 using the output pulse width using the output pulse width processing module; and calculating a flow rate value using the flow calibration factor (FCF) and the time differences obtained using the flow rate calculation module.
또한, 상기 트리거 파형을 각각 생성하는 단계는, 상기 유입 변위 신호를 임계 레벨 +(Threshold level +)로 트리거하여 상기 유입 트리거 파형을 생성하고, 상기 유출 변위 신호를 임계 레벨 -(Threshold level -)로 트리거하여 상기 유출 트리거 파형을 생성할 수 있다.In addition, the generating of each of the trigger waveforms includes generating the inflow trigger waveform by triggering the inflow displacement signal to a threshold level +, and setting the outflow displacement signal to a threshold level − trigger to generate the outflow trigger waveform.
본 발명에 따르면, 유로관에 튜닝매스를 결합하여 저유량 또는 저밀도 유체의 질량 유량의 측정이 보다 더 용이할 수 있다.According to the present invention, it may be easier to measure the mass flow rate of the low flow rate or low density fluid by coupling the tuning mass to the flow pipe.
이로 인해, 높은 고유 진동수를 갖는 유로관의 구조에서도 정밀한 측정이 가능하며, 질량 측정에 있어 정확도가 보다 더 우수하다.For this reason, precise measurement is possible even in the structure of a flow pipe having a high natural frequency, and the accuracy is more excellent in mass measurement.
도 1은 종래 코리올리스 질량 유량계의 유로관들을 보여주는 사시도이다.
도 2a는 본 발명에 따른 코리올리스 질량 유량계의 유로관을 보여주는 사시도이다.
도 2b는 도 2a의 다른 실시 예를 보여주는 사시도이다.
도 3a는 본 발명에 따른 코리올리스 질량 유량계의 유로관의 다른 실시 예를 보여주는 사시도이다.
도 3b는 도 3a의 또 다른 실시 예를 보여주는 사시도이다.
도 4a는 본 발명에 따른 코리올리스 질량 유량계의 유로관의 또 다른 실시 예를 보여주는 사시도이다.
도 4b는 도 4a의 또 다른 실시 예를 보여주는 사시도이다.
도 5a는 본 발명에 따른 코리올리스 질량 유량계의 유로관의 또 다른 실시 예를 보여주는 사시도이다.
도 5b는 도 5a의 또 다른 실시 예를 보여주는 사시도 이다.
도 6a는 본 발명에 따른 코리올리스 질량 유량계의 유로관의 또 다른 실시 예를 보여주는 사시도이다.
도 6b는 도 6a의 또 다른 실시 예를 보여주는 사시도 이다.
도 7은 본 발명에 따른 코리올리스 질량 유량계의 구성을 도시하는 블록도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 코리올리스 질량 유량계를 이용한 유량 측정 방법을 도시하는 순서도이다.
도 9는 도 8의 유량 측정 방법에서 S100단계의 구체적인 과정을 도시하는 순서도이다.1 is a perspective view showing flow pipes of a conventional Coriolis mass flow meter.
2A is a perspective view showing a flow path of a Coriolis mass flow meter according to the present invention.
FIG. 2B is a perspective view illustrating another embodiment of FIG. 2A .
3A is a perspective view illustrating another embodiment of a flow pipe of a Coriolis mass flow meter according to the present invention.
3B is a perspective view illustrating another embodiment of FIG. 3A .
4A is a perspective view showing another embodiment of a flow pipe of a Coriolis mass flow meter according to the present invention.
4B is a perspective view illustrating another embodiment of FIG. 4A .
5A is a perspective view illustrating another embodiment of a flow pipe of a Coriolis mass flow meter according to the present invention.
5B is a perspective view illustrating another embodiment of FIG. 5A .
6A is a perspective view showing another embodiment of a flow pipe of a Coriolis mass flow meter according to the present invention.
6B is a perspective view illustrating another embodiment of FIG. 6A .
7 is a block diagram showing the configuration of a Coriolis mass flow meter according to the present invention.
8 is a flowchart illustrating a flow rate measurement method using a Coriolis mass flow meter according to an embodiment of the present invention.
9 is a flowchart illustrating a specific process of step S100 in the flow rate measurement method of FIG. 8 .
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 제한되는 것이 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.Advantages and features of the present invention, and a method for achieving them will become apparent with reference to the embodiments described below in detail in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention may be embodied in various different forms that are limited to the embodiments disclosed below, and only these embodiments allow the disclosure of the present invention to be complete, and to those skilled in the art to which the present invention pertains It is provided to fully understand the scope of the present invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 도면 부호는 동일한 구성 요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 구성요소들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 비록 "제1", "제2"등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다. The terminology used herein is for the purpose of describing the embodiments and is not intended to limit the present invention. In this specification, the singular also includes the plural unless specifically stated otherwise in the phrase. As used herein, “comprises” and/or “comprising” does not exclude the presence or addition of one or more other components in addition to the stated components. Like reference numerals refer to like elements throughout, and "and/or" includes each and every combination of one or more of the recited elements. Although "first", "second", etc. are used to describe various elements, these elements are not limited by these terms, of course. These terms are only used to distinguish one component from another. Accordingly, it goes without saying that the first component mentioned below may be the second component within the spirit of the present invention.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms (including technical and scientific terms) used herein will have the meaning commonly understood by those of ordinary skill in the art to which this invention belongs. In addition, terms defined in a commonly used dictionary are not to be interpreted ideally or excessively unless specifically defined explicitly.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세하게 설명한다 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 종래 코리올리스 질량 유량계의 유로관들을 보여주는 사시도이다.1 is a perspective view showing flow pipes of a conventional Coriolis mass flow meter.
종래 코리올리스 질량 유량계는 유로관의 일 측에서 유체가 유입되고, 유입된 유체의 유량을 측정한후 타 측으로 유체를 유통시키는데, 도 1을 참조하면, 종래의 유로관의 형상은 도시된 바와 같이 대칭된 형태로 다양하게 구비됨을 알 수 있다. In a conventional Coriolis mass flow meter, a fluid flows in from one side of a flow pipe, measures the flow rate of the introduced fluid, and then circulates the fluid to the other side . Referring to FIG. 1 , It can be seen that the shape of the conventional flow pipe is variously provided in a symmetrical form as shown.
도 2a는 본 발명에 따른 코리올리스 질량 유량계(10)의 유로관(100)을 보여주는 사시도이고, 도 2b는 도 2a의 다른 실시 예를 보여주는 사시도이다.FIG. 2A is a perspective view illustrating a
도 2a 및 도 2b를 참조하면, 도시된 실시 예에 따른 코리올리스 질량 유량계(10)의 유로관(100)은 도 2a의 대칭면(A)을 기준으로 대칭되도록 형성되며, 유입 연결부(110), 유입구(111), 배출 연결부(120), 배출구(121) 및 튜닝매스(200)를 포함한다. Referring to Figures 2a and 2b, The
유로관(100)은 유체가 흐를 수 있도록 양 단이 개방되어 관통 형성된다. 도 2a를 참조하면 유로관(100)은 대칭면(A)를 기준으로 대칭되도록 한 쌍으로 형성된다. 각각의 유로관(100)은 각 부분이 서로 마주보도록 이격 배치된다.The
유로관(100)의 일 측에는 유입 연결부(110)가 형성되며, 타 측에는 배출 연결부(120)가 형성된다.An
유로관(100)의 일 단에는 유입구(111)가 형성되며, 타 단에는 배출구(121)가 형성된다. 이 때, 유입 연결부(110)의 일 단과 유입구(111)가 연결되며, 배출 연결부(120)의 일 단과 배출구(121)가 연결된다.An
유로관(100)의 안정성을 달성하고 유로관(100)의 진동모드를 분리하기 위하여, 한 쌍의 유로관(100)의 유입구(111)에 근접하게 유입 스트럿바(112)가 부착되며, 한 쌍의 유로관(100)의 배출구(121)에 근접하게 배출 스트럿바(122)가 부착된다.In order to achieve the stability of the
튜닝매스(200)는 도 2a의 대칭면(A)을 기준으로 각 유로관(100)의 대칭되는 위치에 형성되어 각 유로관(100)과 결합되며, 한 쌍의 유로관(100)에서 각각의 유로관(100)에 결합된 튜닝매스(200)의 위치는 마주보는 위치에 해당한다.The tuning
튜닝매스(200)는 볼(ball)형태로 형성될 수 있다. 볼(ball)형태의 튜닝매스(200)는 구체(球體)의 지름을 따라 관통 형성되며 관통 형성된 부분에 의하여 유로관(100)과 결합할 수 있다. 이 때 볼(ball) 형태의 튜닝매스(200)는 분리 가능하다.The tuning
튜닝매스(200)는 볼(ball)의 직경을 따라 관통 형성되며, 관통축을 포함하는 대칭면을 기준으로 제1 튜닝부재(201) 및 제2 튜닝부재(202)로 분리되어 구비될 수 있다.The tuning
제1 튜닝부재(201) 및 제2 튜닝부재(202)를 유로관(100)에 결합하면 볼(ball) 형태의 튜닝매스(200)를 형성할 수 있다.When the
구체적으로, 볼(ball)형태로 형성되는 튜닝매스(200)는 상기 관통축을 포함하는 대칭면을 기준으로 유로관(100)의 일 측에 결합되며, 타 측에는 일 측과 대칭되는 위치에 동일하게 형성되어 결합된다. 이 때, 상기 일 측은 대칭면(A)의 왼쪽을 의미하며, 상기 타 측은 대칭면(A)의 오른쪽을 의미한다.Specifically, the tuning
한 편, 도 2a를 참조하면, 한 쌍의 유로관(100)에서, 유로관 각각의 상기 일 측과 상기 타 측에 한 개씩 튜닝매스(200)가 결합되어 총 4개의 튜닝매스(200)가 유로관(100)에 결합될 수 있으나, 결합되는 튜닝매스(200)의 숫자는 총 4개로 한정되는 것은 아니다.On the other hand, referring to FIG. 2A , in a pair of
이와 관련하여, 도 2b를 참조하면, 볼(ball) 형태의 튜닝매스(200)는 한 쌍의 유로관(100)에서 유로관(100) 각각의 상기 일 측에 2개 결합되는 것이 가능하며, 상기 타 측에는 상기 일 측과 대칭되는 위치에 2개 결합되어 총 8개의 볼(ball) 형태의 튜닝매스(200)가 유로관(100)에 결합되는 것도 가능하다. 도시된 바는 없으나, 상기 일 측과 타 측에 각각 결합되는 튜닝매스(200)의 개수는 3개 이상도 가능하다.In this regard, referring to FIG. 2b , it is possible to couple two tuning
도 3a는 본 발명에 따른 코리올리스 질량 유량계의 유로관의 다른 실시 예를 보여주는 사시도이며, 도 3b는 도 3a의 또 다른 실시 예를 보여주는 사시도이다.3A is a perspective view showing another embodiment of a flow pipe of a Coriolis mass flow meter according to the present invention, and FIG. 3B is a perspective view showing another embodiment of FIG. 3A .
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 튜닝매스(200)는 원기둥의 형태로 형성될 수 있다. 원기둥 형태의 튜닝매스(200)는 높이 방향을 따라 관통 형성되며, 관통 형성된 부분에 의하여 튜닝매스(200)와 유로관(100)이 결합할 수 있다. 이 때 상기 원기둥 형태의 튜닝매스(200)는 분리 가능하다. 3A and 3B , the tuning
튜닝매스(200)는 원기둥의 높이를 따라 관통 형성되며, 높이 방향 관통축을 포함하는 원기둥 형태의 튜닝매스(200)의 대칭면을 기준으로 제1 튜닝부재(201) 및 제2 튜닝부재(202)로 분리되어 구비될 수 있다.The tuning
제1 튜닝부재(201) 및 제2 튜닝부재(202)를 유로관(100)에 결합하면 볼(ball) 형태의 튜닝매스(200)를 형성할 수 있다. When the
유로관(100)의 중심축과 원기둥 형태의 튜닝매스(200)의 관통축이 일치하는 것이 바람직하다.It is preferable that the central axis of the
구체적으로, 원기둥 형태로 형성되는 튜닝매스(200)는 상기 대칭면을 기준으로 유로관(100)의 일 측에 결합되며, 타 측에는 일 측과 대칭되는 위치에 동일하게 형성되어 결합된다. 이 때, 상기 일 측과 상기 타 측의 의미는 상술한 바와 같다.Specifically, the tuning
한 편, 도 3a를 참조하면, 한 쌍의 유로관(100)에서, 유로관 각각의 상기 일 측과 상기 타 측에 한 개씩 원기둥 형태의 튜닝매스(200)가 결합되어 총 4개의 원기둥 형태의 튜닝매스(200)가 유로관(100)에 결합될 수 있으나, 결합되는 튜닝매스(200)의 숫자는 1개로 한정되는 것은 아니다.On the other hand, referring to FIG. 3A , in the pair of
구체적으로 도 3b를 참조하면, 원기둥 형태의 튜닝매스(200)는 한 쌍의 유로관(100)에서 유로관(100) 각각의 상기 일 측에 2개 결합되는 것이 가능하며, 상기 타 측에는 상기 일 측과 대칭되는 위치에 2개 결합되어 총 8개의 원기둥 형태의 튜닝매스(200)가 유로관(100)에 결합되는 것도 가능하다. 도시된 바는 없으나, 상기 일 측과 타 측에 각각 결합되는 원기둥 형태의 튜닝매스(200)의 개수는 3개 이상도 가능하다.Specifically, referring to FIG. 3B , two
도 4a는 본 발명에 따른 코리올리스 질량 유량계의 유로관의 또 다른 실시 예를 보여주는 사시도이며, 도 4b는 도 4a의 또 다른 실시 예를 보여주는 사시도이다.4A is a perspective view showing another embodiment of a flow pipe of a Coriolis mass flow meter according to the present invention, and FIG. 4B is a perspective view showing another embodiment of FIG. 4A .
도 4a 및 도 4b를 참조하면, 튜닝매스(200)는, 바(bar)형태로 형성되는 튜닝매스바(210)를 포함한다. 4A and 4B , the tuning
튜닝매스바(210)는 일 단이 각 유로관(100)의 유입 연결부(110)에 연결되고, 타 단이 상기 대칭면을 기준으로 연결된 유입 연결부(110)와 대칭되는 위치의 배출 연결부(120)에 연결된다. 이때 유입 연결부(110)와 배출 연결부(120)의 위치는 도 2a를 참조한다. 결합되는 튜닝매스바(210)의 숫자는 1개로 한정되는 것은 아니다.The tuning
구체적으로 도 4b를 참조하면, 튜닝매스바(210)는 상호간에 일정 간격으로 이격되어 2개 이상 형성되어 각 유로관(100)의 대향되는 위치에 결합될 수 있다.Specifically, referring to FIG. 4B , two or more tuning mass bars 210 are formed to be spaced apart from each other at regular intervals, and may be coupled to opposing positions of each
도 5a는 본 발명에 따른 코리올리스 질량 유량계의 유로관의 또 다른 실시 예를 보여주는 사시도이며, 도 5b는 도 5a의 또 다른 실시 예를 보여주는 사시도 이다.5A is a perspective view showing another embodiment of a flow pipe of a Coriolis mass flow meter according to the present invention, and FIG. 5B is a perspective view showing another embodiment of FIG. 5A .
도 5a를 참조하면 , 상술한 대칭면을 기준으로 대칭되도록 상술한 볼(ball) 형태의 튜닝매스(200)를 각각의 유로관(100)마다 동일한 위치에 결합하고 각 유로관(100)에서 볼(ball)형태의 튜닝매스(200)를 튜닝매스바(210)가 결합하여 연결한다. Referring to FIG. 5A , the above-described ball-shaped
또한, 도 5b를 참조하면, 상술한 볼(ball) 형태의 튜닝매스(200)를 유로관(100)의 일 측에 복수 개 결합하고 대칭면을 기준으로 타 측의 대칭되는 위치에 동일한 개수의 튜닝매스(200)를 결합한 후, 유입구(111)와 배출구(121)를 기준으로 같은 높이의 튜닝매스(200)마다 각각 튜닝매스바(210)를 결합하여 연결하는 것 또한 가능하다. In addition, referring to Figure 5b, After coupling a plurality of the above-described ball-shaped
도 6a는 본 발명에 따른 코리올리스 질량 유량계의 유로관의 또 다른 실시 예를 보여주는 사시도이며, 도 6b는 도 6a의 또 다른 실시 예를 보여주는 사시도 이다.6A is a perspective view showing another embodiment of a flow pipe of a Coriolis mass flow meter according to the present invention, and FIG. 6B is a perspective view showing another embodiment of FIG. 6A .
도 6a를 참조하면 , 상술한 대칭면을 기준으로 대칭되도록 상술한 원기둥 형태의 튜닝매스(200)를 각각의 유로관(100)마다 동일한 위치에 결합하고 각 유로관(100)에서 원기둥 형태의 튜닝매스(200)를 튜닝매스바(210)가 결합하여 연결한다. Referring to FIG. 6A , the above-described
또한, 도 6b를 참조하면, 상술한 원기둥 형태의 튜닝매스(200)를 유로관(100)의 일 측에 복수 개 결합하고 대칭면을 기준으로 타 측의 대칭되는 위치에 동일한 개수의 원기둥 형태의 튜닝매스(200)를 결합한 후, 유입구(111)와 배출구(121)를 기준으로 같은 높이의 원기둥 형태의 튜닝매스(200)마다 각각 튜닝매스바(210)를 결합하여 연결하는 것 또한 가능하다. In addition, referring to Figure 6b, A plurality of the above-described
도 2a, 도 2b, 도 3a, 도 3b, 도 4a, 도 4b, 도 5a, 도 5b, 도 6a 및 도 6b에서 상술한 바와 같이 한 쌍의 유로관(100)에서 각각의 유로관(100)에 대향되도록 튜닝매스(200) 또는 튜닝매스바(210)를 동일한 위치에 결합하면, 저유량 또는 저밀도 유체의 질량 유량의 측정이 종래 코리올리스 질량 유량계보다 더 정확하게 가능하다.2a, 2b, 3a, 3b, 4a, 4b, 5a, 5b, 6a and 6b as described above in the pair of
도 7은 본 발명에 따른 코리올리스 질량 유량계(10)의 구성을 도시하는 블록도이다.7 is a block diagram showing the configuration of a Coriolis
도 7을 참조하면 , 코리올리스 질량 유량계(10)는 한 쌍의 유로관(100), 튜닝매스(200), 진동기(300), 진동센서(400), 온도센서(500) 및 회로부(600)를 포함한다. Referring to FIG. 7 , the Coriolis
이 때, 한 쌍의 유로관(100)은 도 2a, 도 2b, 도 3a, 도 3b, 도 4a, 도 4b, 도 5a, 도 5b, 도 6a 및 도 6b를 참조하여 상술한 유로관(100)을 의미한다.At this time, the pair of
진동기(300)는 한 쌍의 유로관(100) 사이에 일정 거리 이격되어 설치되며, 유로관(100)을 진동시키도록 구비된다. The
진동기(300)가 진동하면 유동관(100)은 진동기(300)에서 발생한 진동에 의하여 상하로 왕복운동을 하게 된다. 이때, 진동기(300)는 각각의 유로관(100)을 서로 반대 방향으로 진동시키게 된다.When the
진동기(300)는 유로관(100)의 유입구(111)와 배출구(121) 사이 중앙의 위치에 부착된다. 이 위치는 최소의 힘을 사용하여 진동기(300)가 유로관(100)에 최대의 힘을 적용하게 한다.The
진동기(300)는 계측 전자모듈(미도시)로부터 신호를 수신하여 원하는 진폭 및 주파수에서 진동기(300)가 진동하게 한다.The
한편, 진동센서(400)는 유로관(100)의 진동을 감지하도록 구성되며, 구체적으로 유로관(100)을 유동하는 물질에 의하여 야기되는 코리올리 힘을 감지한다.On the other hand, the
이 때, 유로관(100)에 작용하는 코리올리 힘에 비례하여 유로관(100)의 비틀림 각도가 나타나며, 상술한 바와 한 쌍의 유로관(100)은 같이 비틀림 각도를 측정하기 위하여 대칭면을 기준으로 대향되게 각각 설치된다.At this time, the torsion angle of the
진동센서(400)는 신호 측정 모듈(410)을 포함한다.The
신호 측정 모듈(410)은 유로관(100)을 흐르는 유체의 유입 변위 신호 및 배출 변위 신호를 획득하도록 정밀한 센서로 구성된다.The
이때 신호 측정 모듈(410)은 유로관(100)의 유입구(111) 및 배출구(121)에 설치된다. 구체적으로, 유입구(111) 측 및 배출구(121) 측에 변위 검출기를 설치하여 상기 유입 변위 신호 및 상기 배출 변위 신호를 획득할 수 있다.At this time, the
신호 측정 모듈(410)이 측정한 신호들은 후술할 회로부(600)로 전달된다.Signals measured by the
온도센서(500)는 유로관(100)에 설치되며, 유입구(111)에서 유입되는 유체의 온도를 측정한다.The
온도센서(500)는 유로관(100) 내부를 유동하는 유체의 온도에 따라 유로관(100)의 탄성 계수가 변하여 유로관(100)의 고유 진동수 및 비틀림 각도가 미묘하게 변화하여 유량의 측정에 오차가 발생하는 것을 방지하기 위한 구성이다.The
회로부(600)는 진동센서(400) 및 온도센서(500)에서 측정된 신호(데이터)를 수신하여 검출된 각도 데이터와 온도 데이터를 기반으로 질량 유량의 값으로 변환하며, 트리거 파형 생성 모듈(610), 파형 정형화 모듈(620), 출력 펄스폭 처리 모듈(630) 및 유량 계산 모듈(640)을 포함한다.The
트리거 파형 생성 모듈(610)은 신호 측정 모듈(410)에서 획득한 상기 유입 변위 신호 및 상기 배출 변위 신호를 기 설정된 조건에 따라 트리거하여 서로 다른 임계 레벨로 트리거 파형을 각각 생성하도록 형성된다.The trigger
파형 정형화 모듈(620)은 유입 트리거 파형 및 배출 트리거 파형을 정형화 하도록 형성된다.The
출력 펄스폭 처리 모듈(630)은 클럭을 계수하여 출력 펄스폭인 △t1 및 △t2를 측정하고, 상기 출력 펄스폭을 이용하여 측정 위상 이동 시간차 △Tm 및 초기 제로 오프셋 시간차 △T0를 획득도록 형성된다. 이때 △Tm은 △t1과 △t2의 차이 값의 절반 값을 의미한다.The output pulse
본 발명의 실시 예는 유로관(100)의 저유량에서도 일정 크기의 △Tm을 확보할 수 있어 보다 더 정확하게 유량을 측정할 수 있다.According to the embodiment of the present invention, it is possible to secure ΔTm of a certain size even at a low flow rate of the
유량 계산 모듈(640)은 획득한 시간차들 및 유동 교정 인자(Flow Calibration Factor, FCF)를 이용하여 질량 유량 값을 계산하도록 형성된다.The flow
이 때, 측정된 질량 유량의 값은 전기적으로 연결되는 디스플레이(미도시)에 제공되어 사용자가 질량 유량의 값을 실시간으로 확인할 수 있다.At this time, the value of the measured mass flow is provided to an electrically connected display (not shown) so that the user can check the value of the mass flow in real time.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 코리올리스 질량 유량계(10)를 이용한 유량 측정 방법을 도시하는 순서도이며, 도 9는 도 8의 유량 측정 방법에서 S100단계의 구체적인 과정을 도시하는 순서도이다.8 is a flowchart illustrating a flow rate measurement method using the Coriolis
도 8 및 도 9를 참조하면, 코리올리스 질량 유량계(100)를 이용한 유량 측정 방법은, (a) 튜닝매스가 부착된 한 쌍의 유로관을 굽힘 모드에서 진동 주파수로 진동시켜 비틀림을 형성하는 단계(S100), (b) 진동 주파수에 의한 비틀림 각도와 이에 대한 위상시간을 측정하는 단계(S200) 및 (c) 한 쌍의 유로관의 질량 유량을 연산하는 단계(S300)를 포함한다. 8 and 9 , the flow rate measurement method using the Coriolis
(a) 단계(S100)는, 한 쌍의 유로관(100)은 가상의 대칭면을 기준으로 대칭되도록 형성되며, 튜닝매스(200)가 상기 대칭면을 기준으로 대향되도록 유로관(100)에 결합되어 한 쌍의 유로관(100)을 진동시키는 단계를 더 포함한다(S101).(a) step (S100), the pair of
상술한 바와 같이, 본 발 명의 실시 예에 따른 코리올리스 질량 유량계(10)는, 세가지 종류의 튜닝매스(200)를 유로관(100)에 결합시켜 유로관(100)을 진동시킬 수 있다.As described above, in the Coriolis
도 9를 참조하면, 일 예로, 유로관(100)에 결합되는 튜닝매스(200) 중 볼(ball)형태로 형성되는 튜닝매스볼은, 상기 대칭면을 기준으로 한 쌍의 유로관(100)의 대칭되는 위치에 결합되어 한 쌍의 유로관을 진동시킨다(S110).Referring to FIG. 9 , as an example, the tuning mass ball formed in the form of a ball among the tuning
이때, 튜닝매스(200)는 상기 대칭면을 기준으로 유로관(100)의 일 측에 복수 개가 형성되어 유로관(100)에 결합되며, 유로관(100)의 타 측에 상기 일 측과 대칭되도록 형성되어 유로관(100)에 결합되어 한 쌍의 유로관(100)을 진동시킨다(S111).At this time, a plurality of tuning
다른 예로, 유로관(100)에 결합되는 튜닝매스(200)는 원기둥 형태로 형성되며, 튜닝매스(200)가 유로관(100)에 결합되어 한 쌍의 유로관(100)을 진동시킨다(S120).As another example, the tuning
이때, 원기둥 형태의 튜닝매스(200)는, 상기 대칭면을 기준으로 유로관(100)의 일 측에 복수 개가 형성되어 유로관(100)에 결합되며, 유로관(100)의 타 측에 상기 일 측과 대칭되도록 형성되어 유로관(100)과 결합되어 한 쌍의 유로관을 진동시킨다(S121).At this time, a plurality of
또 다른 예로, 유로관(100)에 결합되는 튜닝매스(200) 중 바(bar)형태로 형성되는 튜닝매스바(210)는, 일 단이 유로관(100)의 유입 연결부(110)와 연결되고, 타 단이 유로관(100)의 상기 대칭면을 기준으로 상기 일 단과 대칭되는 위치의 상기 배출 연결부에 연결되어 한 쌍의 유로관을 진동시킨다(S130).As another example, one end of the tuning
이때 튜닝매스바(210)는 상호간에 일정 간격으로 이격되어 복수 개가 형성되어 각 유로관(100)에 대향되는 위치에 결합되어, 한 쌍의 유로관(100)을 진동시킨다(S131).At this time, a plurality of tuning
(b) 단계는 상기 진동 주파수에 의한 비틀림 각도와 이에 대한 위상시간을 측정한다(S200). In step (b), the twist angle by the vibration frequency and the phase time for it are measured (S200).
도시된 실시 예는 없으나, 구체적으로, 신호 측정 모듈(410)을 이용하여 질량 유량계의 유입 변위 신호 및 배출 변위 신호를 획득할 수 있다. 이때, 트리거 파형 생성 모듈(610)을 이용하여 획득한 상기 유입 변위 신호 및 상기 배출 변위 신호를 기 설정된 조건에 따라 서로 다른 임계 레벨로 트리거하여 트리거 파형을 각각 생성한다.Although not shown in the illustrated embodiment, specifically, an inlet displacement signal and an outlet displacement signal of the mass flow meter may be obtained by using the
이때, 상기 트리거 파형을 각각 생성하는 단계는, 상기 유입 변위 신호를 임계 레벨 +(Threshold level +)로 트리거하여 상기 유입 트리거 파형을 생성하고, 상기 배출 변위 신호를 임계 레벨 -(Threshold level -)로 트리거하여 상기 배출 트리거 파형을 생성할 수 있다.In this case, the generating of each of the trigger waveforms includes generating the inflow trigger waveform by triggering the inflow displacement signal to a threshold level +, and setting the exhaust displacement signal to a threshold level − trigger to generate the emission trigger waveform.
그리고, 파형 정형화 모듈(620)을 이용하여 유입 트리거 파형 및 배출 트리거 파형을 정형화하고, 출력 펄스폭 처리 모듈(630)을 이용하여 클럭을 계수하여 출력 펄스폭인 △t1 및 △t2를 측정한다.Then, the input trigger waveform and the discharge trigger waveform are standardized using the
(c) 단계는, 상기 한 쌍의 유로관의 질량 유량을 연산한다(S300).In step (c), the mass flow rate of the pair of flow pipes is calculated (S300).
구체적으로, 질량 유량은 위상시간에 비례하는데, 일반적으로 위상시간을 이용한 질량 유량 측정 공식은 다음과 같다.Specifically, the mass flow rate is proportional to the phase time. In general, the mass flow measurement formula using the phase time is as follows.
qm은 유로관(100)을 통과하는 유체의 유량을 의미하고,q m means the flow rate of the fluid passing through the
τ는 위상시간을 의미하며,τ means the phase time,
ks는 비틀림 강성을 의미하며,k s means torsional stiffness,
L은 유로관(100)의 유입구 및 배출구를 기준으로 진동기(300)의 높이 거리를 의미하고,L means the height distance of the
d는 유로관(100)의 유입 연결부(110)와 배출 연결부(120) 사이 거리를 의미하며,d means the distance between the
Ωf는 벤딩 주파수를 의미하고,Ω f means the bending frequency,
Ωs는 비틀림 주파수를 의미한다.Ω s means torsional frequency.
그런데, 본 발명은 일반적인 비틀림 강성(ks) 대신, 비틀림 강성 계수인 GIs와 유로관(100)의 형상에 따라 수정된 dm을 이용한 위상시간 측정공식을 이용한다. 상기 위상시간 측정공식은 다음과 같다.However, in the present invention, instead of the general torsional stiffness (k s ), the torsional stiffness coefficient GI s and the phase time measurement formula using d m modified according to the shape of the
이때 dm은, 본 발명의 실시 예에 따른 역삼각형 형태의 유로관(100)의 경우, 유로관의 전체 면적을 계산한 후 단순 직사각형으로 가정하여 동일 높이에 면적을 만족하는 유로관(100)의 유입 연결부(110)와 배출 연결부(120) 사이의 폭을 의미하며,In this case, d m is, in the case of the
비틀림 강성 계수인 GIs는 하기 수식을 이용하여 구할 수 있다.The torsional stiffness coefficient GI s can be obtained using the following equation.
이때 T는 토크를 의미하고,In this case, T stands for torque,
는 비틀림 변형을 의미한다. means torsional deformation.
한편, 본 발명의 실시 예에 따라 튜닝매스(200)의 질량을 변화하면서 벤딩 주파수(Ωf)와 비틀림 주파수(Ωs)가 유사해지는 과정을 해석을 통하여 찾는 경우, 목표로 하는 위상시간차 τ를 최적화 하는 유로관(100)의 형상을 도출할 수 있을 것이다.On the other hand, according to an embodiment of the present invention, when a process in which the bending frequency (Ω f ) and the torsion frequency (Ω s ) become similar while changing the mass of the tuning
그리고, 도시된 실시 예는 없으나, 출력 펄스폭 처리 모듈(630)을 이용하여 상기 출력 펄스폭을 이용하여 측정 위상 이동 시간차 △Tm 및 초기 제로 오프셋 시간차 △T0를 연산하고, 유량 계산 모듈(640)을 이용하여 획득한 시간차들 및 유동 교정 인자(Flow Calibration Factor, FCF)를 이용하여 유량 값을 계산한다.And, although there is no illustrated embodiment, the measured phase shift time difference ΔTm and the initial zero offset time difference ΔT0 are calculated using the output pulse width using the output pulse
이상, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 실시 예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자는 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 제한적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.In the above, embodiments of the present invention have been described with reference to the accompanying drawings, but those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains within the scope not departing from the technical spirit and scope of the present invention described in the claims to be described later. It will be understood that various modifications and variations of the present invention are possible. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive.
10: 코리올리스 질량 유량계
100: 유로관
110: 유입 연결부
111: 유입구
112: 유입 스트럿바
120: 배출 연결부
121: 배출구
122: 배출 스트럿바
200: 튜닝매스
201: 제1 튜닝부재
202: 제2 튜닝부재
210: 튜닝매스바
300: 진동기
400: 진동센서
410: 신호 측정 모듈
500: 온도센서
600: 회로부
610: 트리거 파형 생성 모듈
620: 파형 정형화 모듈
630: 출력 펄스폭 처리 모듈
640: 유량 계산 모듈10: Coriolis mass flow meter
100: Euro tube
110: inlet connection
111: inlet
112: inlet strut bar
120: exhaust connection
121: outlet
122: exhaust strut bar
200: tuning mass
201: first tuning member
202: second tuning member
210: tuning mass bar
300: vibrator
400: vibration sensor
410: signal measurement module
500: temperature sensor
600: circuit part
610: trigger waveform generation module
620: waveform shaping module
630: output pulse width processing module
640: flow calculation module
Claims (20)
상기 한 쌍의 유로관에 각각 결합되는 튜닝매스를 포함하고,
상기 한 쌍의 유로관은 가상의 대칭면을 기준으로 대칭되도록 형성되며,
상기 튜닝매스는,
적어도 하나의 상기 튜닝매스가 상기 대칭면을 기준으로 상기 한 쌍의 유로관의 대칭되는 위치에 결합되는 것을 특징으로 하며,
상기 튜닝매스는 볼(ball)형태 또는 원기둥 형태로 형성되는 경우,
상기 대칭면을 기준으로 일 측에 복수 개가 형성되어 결합되며, 타측에 동일하게 형성되어 결합되는 것을 특징으로 하고,
상기 한 쌍의 유로관은,
상기 유입구와 일 단이 연결되는 유입 연결부; 및
상기 배출구와 일 단이 연결되는 배출 연결부를 더 포함하고,
한 쌍의 상기 유입구에 부착되는 유입 스트럿바; 및
한 쌍의 상기 배출구에 부착되는 배출 스트럿바를 포함하는,
코리올리스 질량 유량계의 유로관.
상기 한 쌍의 유로관 사이에 일정 거리 이격되어 설치되며, 상기 한 쌍의 유로관을 진동시키도록 구성되는 진동기;
상기 한 쌍의 유로관의 진동을 감지하도록 구성되는 진동센서; 및
상기 한 쌍의 유로관의 온도를 감지하도록 구성되는 온도센서;
상기 진동센서 및 상기 온도센서에서 측정한 데이터를 수신하고, 수신된 데이터를 토대로 유량을 측정하는 회로부를 포함하고
상기 진동센서는,
상기 유로관의 유입 변위 신호 및 배출 변위 신호를 획득하도록 형성되는 신호 측정 모듈을 포함하며,
상기 회로부는,
상기 신호 측정 모듈에서 획득한 상기 유입 변위 신호 및 상기 배출 변위 신호를 기 설정된 조건에 따라 트리거하여 서로 다른 임계 레벨로 트리거 파형을 각각 생성하도록 형성되는 트리거 파형 생성 모듈;
유입 트리거 파형 및 배출 트리거 파형을 정형화 하도록 형성되는 파형 정형화 모듈;
클럭을 계수하여 출력 펄스폭인 △t1 및 △t2를 측정하고, 상기 출력 펄스폭을 이용하여 측정 위상 이동 시간차 △Tm 및 초기 제로 오프셋 시간차 △T0를 획득도록 형성되는 출력 펄스폭 처리 모듈 및
획득한 시간차들 및 유동 교정 인자(Flow Calibration Factor, FCF)를 이용하여 유량 값을 계산하도록 형성되는 유량 계산 모듈을 더 포함하며,
상기 신호 측정 모듈은,
상기 유로관의 상기 유입구 측 및 상기 배출구 측에 설치되는 변위 검출기로부터 각각 유입 변위 신호 및 배출 변위 신호를 획득하도록 형성되고,
상기 트리거 파형 생성 모듈은,
상기 유입 변위 신호를 상기 기 설정된 조건인 임계 레벨 +로 트리거하고,
상기 배출 변위 신호를 상기 기 설정된 조건인 임계 레벨 -로 트리거하며,
상기 서로 다른 임계 레벨을 이용하여 트리거 파형을 각각 생성하며,
상기 튜닝 매스는 상기 한 쌍의 유로관을 진동시키기 위해 구비되는,
코리올리스 질량 유량계.a pair of flow passage tubes having both ends open, each having an inlet at one end, and an outlet at the other end so that each part faces each other and spaced apart from each other; and
It includes a tuning mass coupled to the pair of flow pipes, respectively,
The pair of flow pipes are formed to be symmetrical with respect to a virtual symmetrical plane,
The tuning mass is
It characterized in that at least one tuning mass is coupled to a symmetrical position of the pair of flow pipes with respect to the symmetrical plane,
When the tuning mass is formed in a ball shape or a cylindrical shape,
It is characterized in that a plurality is formed and coupled to one side based on the symmetry plane, and the same is formed and coupled to the other side,
The pair of flow pipes,
an inlet connector having one end connected to the inlet; and
It further comprises a discharge connection part to which one end is connected to the outlet,
an inlet strut bar attached to a pair of the inlet ports; and
Comprising a discharge strut bar attached to the pair of outlets,
The flow tube of a Coriolis mass flow meter.
a vibrator installed to be spaced apart from each other by a predetermined distance between the pair of flow pipes and configured to vibrate the pair of flow pipes;
a vibration sensor configured to sense vibration of the pair of flow pipes; and
a temperature sensor configured to sense the temperature of the pair of flow pipes;
and a circuit unit for receiving data measured by the vibration sensor and the temperature sensor, and measuring a flow rate based on the received data,
The vibration sensor is
and a signal measuring module configured to obtain an inlet displacement signal and an outlet displacement signal of the flow pipe;
The circuit unit,
a trigger waveform generating module configured to generate trigger waveforms with different threshold levels by triggering the inflow displacement signal and the exhaust displacement signal acquired by the signal measurement module according to a preset condition;
a waveform shaping module configured to shape an inlet trigger waveform and an exhaust trigger waveform;
An output pulse width processing module configured to count the clock to measure output pulse widths Δt1 and Δt2, and to obtain a measured phase shift time difference ΔTm and an initial zero offset time difference ΔT0 using the output pulse width; and
Further comprising a flow rate calculation module configured to calculate a flow rate value using the obtained time differences and a flow calibration factor (FCF),
The signal measurement module,
is formed to obtain an inlet displacement signal and an outlet displacement signal from displacement detectors installed on the inlet side and the outlet side of the flow path, respectively;
The trigger waveform generation module,
triggering the inflow displacement signal to a threshold level + that is the preset condition,
triggering the discharge displacement signal to a threshold level - which is the preset condition,
Each of the trigger waveforms is generated using the different threshold levels,
The tuning mass is provided for vibrating the pair of flow pipes,
Coriolis mass flow meter.
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