VA 500 - 압축 공기 및 가스용 유량계
RS 485 인터페이스, 모드버스 RTU, 4...20mA 아날로그 출력(m³/h용), 펄스 출력(m³용).
세부 정보
압축공기 유량 측정이 중요한 이유
소비량 측정을 통해 개별 기계, 부서 또는 생산 라인이 필요로 하는 양과 하루 동안 압축 공기 소비량이 어떻게 분포되는지 파악할 수 있습니다. 이를 통해 소비량에 따라 내부 비용을 배분할 수 있으며, ISO 50001에 따른 에너지 관리 지표나 EN 16247-1에 따른 에너지 감사 지표로 활용할 수 있습니다. 교대 근무 종료 후의 기본 부하는 누출 및 지속적 소비 장치를 나타내며, 대책 시행 전후의 측정 결과를 통해 해당 조치의 효과를 확인할 수 있습니다. 또한 피크 부하와 기본 부하가 포함된 부하 프로파일은 배관, 건조기 및 압축기 설계를 위한 데이터 기반이 됩니다. VC 600은 외부에서 측정하므로 기존 배관에 개입하지 않고도 이러한 소비량 측정이 가능합니다.
압축 공기와 가스에 대한 클램프온 초음파 측정 원리
VC 600은 전파 시간 측정 방식을 사용하는 초음파 유량계입니다. 클램프온(Clamp-on)이란 센서가 외부에서 측정한다는 것을 의미하며, 배관에 개입하지 않는 방식이므로 흔히 비침습적이라고도 합니다. 센서 유닛 내의 두 개의 피에조 변환기가 파이프 벽을 통해 유동 방향과 반대 방향으로 번갈아 가며 초음파 신호를 송신합니다. 전파 시간 차이를 통해 유속을 산출하고, 유속과 파이프 단면적을 바탕으로 체적 유량을 계산합니다. 가스의 경우, 물보다 음파 전도율이 현저히 낮기 때문에 음파 에너지의 극히 일부만이 파이프 벽을 통과해 가스로 전달됩니다. 따라서 VC 600의 센서 유닛은 파이프 벽 두께에 맞춰 설계되어, 낮은 압력에서도 충분한 신호가 도달할 수 있도록 되어 있습니다. 3 bar(ü)부터는 금속 파이프에서 장치가 안정적으로 측정합니다. 파이프 벽을 따라 전달되는 간섭 소리는 퀵 클램프 시스템의 감쇠 매트가 차단합니다.
배관에 손을 대지 않고 하프 쉘과 퀵 클램프로 장착
1.4404 스테인리스강으로 제작된 퀵 클램프 시스템은 감쇠 매트가 내장된 두 개의 하프 쉘로 구성됩니다. 도장되지 않은 파이프 부위에 반쪽 쉘을 감싼 후, 4개의 퀵 클램프로 교대로 고정합니다. 클램프가 반쪽 쉘을 파이프에 균일하게 밀착시켜 변환기가 완전히 접촉한 상태에서 신호를 수신할 수 있게 합니다. 그런 다음 센서 유닛을 장착하고 M4 나사 두 개로 고정합니다. 초음파 젤이나 커플링 패드는 필요하지 않으며, 트랜스듀서 간의 간격은 센서 유닛에 의해 미리 정해져 있고, 드라이버 한 개만 있으면 설치가 가능합니다.
25~90 mm 파이프용 센서 유닛 및 퀵 클램프 시스템 선택
퀵 클램프 시스템은 파이프의 외경에 따라 25~90 mm(¾″~3″)의 10가지 크기로 선택됩니다. 센서 유닛은 벽 두께 1.5~2.2 mm 및 2.2~5.0 mm에 맞춰 두 가지 모델로 제공되며, 두 모델 모두 모든 크기의 퀵 클램프 시스템에 호환됩니다. 따라서 여러 가지 파이프 규격을 측정하고자 하는 경우, 별도의 장치가 아닌 추가적인 퀵 클램프 시스템만 있으면 됩니다. 중요한 것은 공칭 직경이 아니라 외경입니다: DN 50 강관은 60.3 mm, “50” 알루미늄관은 50 mm, DIN EN 10357 표준에 따른 스테인리스강관은 53 mm입니다. 따라서 주문 코드에는 퀵 클램프 시스템에만 파이프 규격 코드가 포함됩니다.
시운전: 장치 내에서 직접 표준 유량 계산
설정 도우미가 사용자에게 내경, 벽 두께, 압력 및 온도 입력을 안내합니다. 압력과 온도는 고정된 값이거나 외부 센서에서 실시간으로 전송될 수 있습니다. 마지막으로 설치 도우미가 신호 품질을 확인하고 승인합니다. VC 600은 선택된 기준 조건(출고 시 ISO 1217 기준)으로 자동 변환하여 압축 공기 계량기로서 소비량을 합산하며, 블루투스를 통해 CS SensorApp이 실시간 값과 추이 데이터를 표시합니다.
가동 중인 설비에 유량 측정 기능 추가 설치
사후 설치에 적합한 대표적인 측정 지점은 건조기 뒤쪽의 공급 배관, 공장이나 비용 센터로 연결되는 분기 배관, 소비량이 눈에 띄는 기계의 공급 배관, 부스터 뒤쪽의 고압 배관 등입니다. 또한 질소 소비량도 이러한 방식으로 개별 소비 지점에 할당할 수 있습니다. 배관은 폐쇄된 상태로 유지되며, 매체에 접촉하는 새로운 연결부가 생성되지 않습니다. 측정값은 선택한 인터페이스를 통해 DS 500과 같은 데이터 로거나 에너지 관리 시스템으로 직접 전송됩니다.
VC 600을 이용한 클램프온 유량 측정에 관한 자주 묻는 질문
| 특징 | VC 600 |
| 측정 원리 | 초음파 전파 시간 차이, 클램프온 |
| 측정 범위 | 0.08–20 m/s (F1); 0.08–25 m/s (F2) |
| 정확도 | 측정값의 ±1.5 %, 최대값의 ±0.3 % |
| 파이프 외경 | 25–90 mm (¾″–3″); 더 큰 공칭 직경은 문의 요망 |
| 벽 두께 | 1.5–5.0 mm (센서 유닛 B1 1.5–2.2 mm, B2 2.2–5.0 mm) |
| 파이프 재질 | 강철, 스테인리스강, 알루미늄 |
| 배관 압력 | 3 bar(ü) 이상; 상한은 배관을 통해 제한되며, 센서에 의해 제한되지 않음; 배관 및 운전 데이터에 따른 고압 배관 적합성 |
| 가스 | 압축 공기, 질소; 기타 가스는 문의 요망 |
| 교정 | 공장에서 교정 인증서와 함께 제공; 가스 상수(D1)를 통한 표준 교정, 선택한 가스에 대한 실제 가스 보정(D2); 센서 유닛을 반송하여 재교정 가능 |
| 온도 | 배관 −30 … +80 °C, 주변 환경 −20 … +70 °C |
| 기준 조건 | ISO 1217 (20 °C, 1,000 mbar), DIN 1343 (0 °C, 1.013,25 mbar), 15 °C/981 mbar, 15 °C/1.013,25 mbar |
| 입력 | 압력 4–20 mA 또는 Modbus RTU (PTS 500); 온도 Pt100/Pt1000 또는 4–20 mA |
| 출력 (모델별) | I1: 4–20 mA + RS 485 Modbus RTU · I2: 4–20 mA + IO-Link · I3: PoE 지원 이더넷, Modbus TCP + 4–20 mA + RS 485 · I4: M-Bus + 4–20 mA + RS 485 Modbus RTU; CS SensorApp용 블루투스 |
| 디스플레이, 메모리 | 터치스크린; 계량기 판독값; 데이터 로거 50 MB (10분 간격 기준 약 2년) |
| 전원, 보호 등급, 설치 장소 | 18–36 VDC, 7 W; IP 65; 실내, 폭발 위험 구역 제외 |
7 bar(ü) 및 20 °C 조건에서의 압축 공기 예시, ISO 1217에 따른 표준 부피, 20 m/s에서의 최종 값. 각 퀵 클램프 시스템별 전체 표는 데이터 시트에 기재되어 있습니다.
| 내경 | 7 bar(ü)에서의 측정 범위 |
| 21.7 mm | 0.85–213 m³/h |
| 41.9 mm | 3.18–794 m³/h |
| 50.0 mm | 4.52–1,130 m³/h |
| 60.3 mm | 6,58–1,644 m³/h |
| 80.9 mm | 11.84–2,960 m³/h |
열식 센서는 배관 내부로 삽입되므로 볼 밸브나 계측 구간이 필요한 반면, VC 600은 배관 외부에 장착됩니다. 이 센서는 파이프 단면을 통과하는 유속을 측정하고, 압력과 온도를 바탕으로 표준 부피로 환산합니다. 반면 열식 센서는 질량 유량을 직접 측정하므로, 이를 위해서는 가스의 종류를 파악해야 합니다.
대부분의 클램프온 유량계는 액체 측정에 적합하도록 설계되었습니다. 가스는 음파를 전달하는 능력이 훨씬 떨어지기 때문에, 파이프 벽을 통과하여 충분한 신호를 전달할 수 있는 센서 유닛이 필요합니다. VC 600은 이러한 용도로 개발되었으며, 3 bar(ü) 이상의 금속 파이프에서 측정이 가능합니다.
최소 압력은 3 bar(ü)입니다. 상한은 센서가 아닌 배관이 제한합니다. 기기가 외부에 설치되어 있어 압력의 영향을 받지 않기 때문입니다. 측정 범위가 실제 유속으로 표시되므로, VC 600은 고압 조건에서 큰 표준 체적 유량을 측정합니다: 40 bar(ü) 및 내경 50 mm 조건에서 20 m/s는 20 °C 및 1 bar 절대압을 기준으로 한 이상 기체 근사치에 따라 약 5,800 m³/h에 해당합니다.
세 가지 모두, 각각 고유한 역할을 합니다. 외경은 퀵 클램핑 시스템을 결정하며, 이를 노브캘리퍼스로 측정하거나 둘레를 통해 계산할 수 있습니다(둘레를 3.14로 나눈 값). 두께는 측정 유닛의 제품 사양(1.5~2.2 mm 또는 2.2~5.0 mm)을 결정하며 계산에 반영됩니다. 두께를 알 수 없는 경우, 두께 측정기 CS 0495를 사용하여 장착된 파이프의 외부에서 측정합니다. 내경은 외경에서 벽 두께의 두 배를 뺀 값입니다. 이는 VC 600이 체적 유량과 소비량을 계산하는 데 사용하는 파이프 단면적을 결정하므로 정확한 값이어야 합니다: 호칭 지름 50(60.3 × 3.6 mm) 강관의 경우, 두께를 1 mm 적게 가정하면 체적 유량이 약 8% 정도 왜곡됩니다. 호칭 지름만으로는 충분하지 않습니다. 배관 재질과 파이프 규격을 참고하면 외경과 두께를 정확하게 결정하는 데 도움이 됩니다.
압축 공기 네트워크에서는 PTS 500이나 CS 16과 같은 상대압 센서 하나면 충분합니다: VC 600은 1,000 또는 1,013.25 mbar의 고정된 공기압 값을 기준으로, 표준 부피 계산에 필요한 절대압으로 변환합니다. 7 bar(ü)에서 기압이 30 mbar 변동하더라도 표준 부피는 약 0.4% 정도만 변합니다. 절대압 센서도 연결하여 장치에서 설정할 수 있습니다.
파이프 벽 두께에 따라 가스로 전달되는 소리의 양이 결정되기 때문입니다. 센서 유닛은 낮은 압력에서도 충분한 신호가 전달될 수 있도록 특정 벽 두께 범위에 맞춰 설계되었습니다. 한 모델은 1.5~2.2 mm를, 다른 모델은 2.2~5.0 mm를 지원합니다. 두 모델 모두 모든 퀵 클램프 시스템에 호환됩니다.
초음파의 일부는 파이프 벽을 따라 전달되다가 플랜지, 용접부 및 나사 연결부에서 반사됩니다. 퀵 클램프 시스템에 장착된 감쇠 매트는 센서 유닛에서 이러한 구조음을 차단합니다. 측정 지점에 플랜지가 매우 가까이 있거나 파이프 표면이 매우 거친 경우, 신호에 영향을 미칠 수 있습니다. 이 경우 파이프 크기에 맞춰 센서 앞뒤에 감쇠 클램프를 설치하면 도움이 되며, 이 클램프는 퀵 클램프 시스템으로부터 최대 50mm 떨어진 위치에 설치해야 합니다.
외경 25~90 mm, 벽 두께 1.5~5.0 mm인 강관, 스테인리스강관 및 알루미늄관에 적용됩니다. 외경 25~80 mm인 압축 공기용 알루미늄 배관 시스템도 이 범위에 포함됩니다. 설치 부위에는 도료, 녹 및 용접 이음매가 없어야 합니다.
측정값의 ±1.5 %, 최대값의 ±0.3 %로, 이는 표준 사양의 열식 센서 VA 550 및 VA 570과 동일한 값입니다. 이를 위해서는 파이프 데이터가 정확하게 입력되어야 하며, 설치 조건을 충족하는 측정 지점이 필요합니다.
이 수치는 기본 부하를 나타냅니다. 교대 근무가 끝난 후에도 여전히 유량이 발생하는 것은 누출 및 상시 소비 장치 때문인 것입니다. 잔여 유량이 매우 적은 경우, 측정 범위와 측정 불확실성을 귀사와 협의하여 결정합니다. 그 후 누출 탐지기 LD 500 또는 음향 카메라 LeakCam 600을 사용하여 개별 누출 지점을 찾아냅니다.
모든 VC 600 제품은 출하 전에 CS INSTRUMENTS의 유량 시험대에서 교정되며, 교정 인증서와 함께 제공됩니다. 재교정 시에는 센서 유닛만 반송하면 되며, 퀵 클램프 시스템은 파이프에 그대로 장착된 상태로 유지됩니다.
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