Pressure Transmitter 트랜스미터 의 구조 및 측정원리

Pressure Transmitter 의 구조 및 측정원리

프로세스용 압력전송기(Pressure Transmitter) 및 차압전송기(Differential PressureTransmitter)는 Plant 에서 온도검출기와 함께 많이 사용되고 있으며, 프로세스 계측의 중심이 되는 것이다. 특히 차압전송기는 단지 압력의 측정만이 아니고,차압식 유량측정, 차압식 Level 측정, 차압식 밀도측정에 널리 사용되고 있다.최근에는 전기신호 대신에 광신호로 신호변환, 신호전송에 사용한 압력, 차압전송 기가 제품화 되기도 하여 새로운 시대를 개척하는 것으로 주목되고 있다.현재 광신호를 사용한 전송기는 경제적인 면에서 전송기 수요가 거의 없고,신규 설치규모가 적을 경우 광케이블 포설등으로 경비가 비싸게 되는 등으로 그확산이 크지 않다.

차압전송기와 압력전송기의 관계

(a)는 차압전송기를 본래의 차압측정에 사용한 것이다. 즉 고압측 입력PH 와 저압측 입력 PL 의 차를 측정하여 출력으로 “PH – PL”에 비례한 신호를보낸다.

(b)는 저압측을 대기개방하여 게이지압력 “PH – PA”에 비례하는신호를 얻는 게이지압 전송기 기능을 나타낸다. 

(c)는 저압측을 진공으로 하여 절대압력에 비례한 신호를 얻는 절대압전송기 기능을 나타낸다.압력전송기 및 차압전송기에는 많은 종류가 있지만 그 중에서 현재 사용하고 있는것을 분류하면 2 가지로 분류된다.

1) 공기식(Pneumatic) 압력, 차압전송기

Plant 운전시스템의 집중화, 통합화에서 전체적으로 감소되고 있으며, 방폭구역이나 Plant 의 계측기와 중앙제어실과의 신호의 연결이 필요하지 않은 장소등의계측에 사용되고 있다.측정원리는 역평형(FORCE BALANCE)식으로 압력 또는 차압에 의해 발생한힘과 궤한요소에 발생시킨 힘을 평형시키는 것으로 하여 궤한요소에 가한 공기압력을 측정하여 압력 또는 차압을 Indicating 하는 방식이다.

2) 전자식(Electric) 압력, 차압전송기

전자식 압력 전송기의 압력 Sensing 을 위한 기본 Element 는 기본적으로Diaphragm 을 사용하고 있다.

처음에는 압력 또는 차압에 의해 Diaphragm 에 발생한 힘과 Coil 에 출력전류를 흘려 발생시킨 궤환력을 평형시키는 역평형식(Force Balance Type) 이었다.그러나, 이 역평형식은 측정원리상 대형의 전자석계를 갖게 되어 소형, 경량화에한계가 있고 또 Machanism 을 갖고 있으므로 내진성, 응답특성, 장기적인 안정성,수명등에 한계가 있었다.최근에는 전자분야의 눈부신 발전, 정밀가공이나 용접기술의 고도화 및 재료기술의 진보등에 의해 특성이 좋은 검출소자가 쉽게 제작될 수 있게 되었으며 이것을이용하여 종래의 역평형식(Force Balance Type)의 한계를 넘을 수 있는 고도한전송기를 제조할 수 있는 환경이 되어 Open-Loop 식이 가능하게 되었다.Open-Loop 식의 측정원리는 그림 2-30 과 같이 압력 또는 차압에 의해 발생한Diaphragm 의 변위를 Capacitance, Resistance, Inductance 등의 변화로서 추출되고, 이것을 변환증폭기를 통하여 통일전류신호(4~20 mADC)로 변환하여 전송하는 것이다.

Open-Loop 식 전송기의 원리적 구성

최근에는 변화증폭부에 마이크로프로세서(m-Processor)를 내장하여 원격설정이나 자기진단기능을 갖게한 고기능형도 나오고 있다. 일반적으로 전송기에 Smart Type 이라 하여 Digital Signal 을 발생시켜 Calibrator 라는 설비를 사용하여 원격으로 Calibration 및 Scale Range 조정이 가능한데 각 Maker 별 사용하는 Digital Signal Protocol

Maker	Protocol
Fisher Rosemount	Hart Protocol
Yokogawa	Brain Protocol
Yamatake Honeywell	DE Protocol

현장에서 프로토콜 무었인가?

프로토콜? 트랜스미터 셋팅치가 0~10 bar로 신청했다고 가정해보자

하지만 실제 설치장소는 0~5 bar쓰일때 하트나 브래인 으로 셋팅치를 조정할떄 쓰인다.

조정기구 타입을 브래인으로 쓸것인지 하트로 쓸것인지 선정하는 것이다

보통 하트타입을 많이쓰이지만. 왜 그런 것인지 잘 모르겠다. 

 

압력측정의 기본원리와 압력계의 종류.pdf