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혼상류 파이프라인의 리얼타임 성분유량 계측기술

전문가 제언: ○ 우리나라에서 파이프라인 수송은 1970년대 초 석유화학 공장에서 생산된 액상제품을 수요처에 이송하기 위해 시작되었으며 그 후 LPG, LNG가 도입되어 유량제어에 의한 파이프라인 수송이 본격적으로 되었다. 국내에서 장거리 수송되고 있는 파이프라인 수송제품은 주로 단상 유체로서 파이프라인 내의 내부 성분을 필요한 장소 또는 임의의 시간에 정량적으로 파악하면서 수송하고 있다. 그러나 혼상류 파이프라인 유량 계측기술은 아직 초기단계로서 고상 슬러지 수송 파이프라인 배송이나 화학 식품공업에 있어 고체 혼합체의 파이프에 의한 수송 등은 유량자체에 대한 정밀계측 없이 단거리 수송을 하는데 만족하고 있다.

○ 본 연구에서는 기체 액체 고체가 혼재되어 있는 흐름에서 센서 등이 삽입물질의 흐름에 간섭을 받지 않으면서 계측부의 신뢰성을 높이기 위해 비접촉 계측방법인 관로 외부에 센서를 설치하여 관 내 흐름의 물리량 상태량을 수신하는 방식을 택하고 있다. 혼상류 상태에서는 상분포와 유속분포가 다른 상 사이에 질량 운동량 에너지 교환 등이 일어나서 비정상 흐름으로 된다. 그러므로 고속 샘플링을 할 수 있는 신호처리법으로 순간 유량을 계측할 수 있어야 한다. 그리고 혼상류 파이프라인에서 부가가치가 높은 유체를 수송할 경우에는 계측오차는 경제적손실로 반영됨으로 오차 억제는 매우 중요하다.

○ 2상 흐름의 유속분포 계측에서 초음파 Doppler법을 적용 시 음향 영향의 차이가 큰 기체-유체의 2상 흐름에서는 초음파가 그의 계면을 투과하기가 매우 어렵다. 그리고 계측대상인 슬러지 흐름은 액체와 기체가 간헐적으로 맥동하면서 고속으로 난류로 흐르기 때문에 초음파가 내부로 투과되어 반사파를 정상적으로 얻기란 거의 불가능하다. 그러므로 슬러지 흐름 내의 액상 유속분포를 계측하여 유속변동 양이 유량계측에 미치는 영향을 조사할 필요가 있다. 그리고 초음파에 의한 기체-액체계면의 위치 검출 정확도를 평가하기 위해 가시광 CT에 의한 3차원 형상 계측시스템을 개발하여 응용하는 것도 바람직하다.

저자: Hokkaido Univ.
자료유형: 학술정보