터빈유량계(Turbine flowmeter)는 유량 측정시 높은 정확도와 반복성을 위해 선택되지만 교정시의 표준 환경 조건과 현장에서의 환경 조건 차이로 다양한 측정 불확도 요인을 발생시킨다. 또한 교정된 측정값 외의 구간에서의 사용을 위해 신뢰성 높은 보간 기법(Interpolation method)이 필요하다. 따라서 본 논문에서는 유량 측정(Flow measurement) 신뢰성 향상을 위해 터빈유량계의 출력 신호의 정확한 측정과 교정된 결과값의 보간, 온도변화를 실시간 보정(correction)하는 장비를 설계 및 제작하고 성능 검증을 수행함으로 현장에서의 측정 신뢰도를 확보하였다.
제어로봇시스템학회 1994년도 Proceedings of the Korea Automatic Control Conference, 9th (KACC) ; Taejeon, Korea; 17-20 Oct. 1994
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pp.60-65
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1994
In this study, the dynamic characteristics of a turbine-meter-type flowmeter is investigated by making use of the remote instantaneous flow rate measurement method (RIFM). The results of the frequency response test indicated that the gain of the flow rate of the turbine-meter-type flowmeter relative to the flow rate of the RIFM was nearly unity up to 40Hz and the phase lag of the flow rate became 90 degrees at 70Hz.
Measurement uncertainty analysis of fuel flow using turbine flowmeter was performed for the case of altitude engine test. SAE ARP4990 was used as the fuel flow calculation procedure, as well as the mathematical model for the measurement uncertainty assessment. The assessment was performed using Sensitivity Coefficient Method. 11 parameters involved in the calculation of the flow rate were considered. For the given equipment setup, the measurement uncertainty of fuel flow was assessed in the range of 1.19~1.86 % for high flow rate case, and 1.47~3.31 % for low flow rate case. Fluctuation in frequency signal from the flowmeter had the largest influence on the fuel flow measurement uncertainty for most cases. Fuel temperature measurement had the largest for the case of low temperature and low flow rate. Calibration of K-factor and the interpolation of the calibration data also had large influence, especially for the case of very low temperature. Reference temperature, at which the reference viscosity of the sample fuel was measured, had relatively small contribution, but it became larger when the operating fuel temperature was far from reference temperature. Measurement of reference density had small contribution on the flow rate uncertainty. Fuel pressure and atmospheric pressure measurement had virtually no contribution on the flow rate uncertainty.
In hydraulic control system turbine and gear motor type flowmeters are widely used to measure the flow rate under steady flow conditions. With the recent growth of interest in the measurement of instantaneous values of unsteady flow rate the test of the transient response of these flowmeters are in some significance. however an unsteady flow rate mea-surment and its calibration method with a fast response and a high accuracy have not beendeveloped. In this research particularly the dynamic characteristics of turbine and gear motor type flowmeters are investigated experimentally and simple mathematical models are proposed. The measured flow rate waveforms are compared with those by remote instan-taneous flow rate measurement method(RIFM) which has been developed by author and used for calibration As the result of frequency response test gain and phase between the measured flow rate waveforms by turbine type flowmeter and those estimated by RIFM are in good agreement up to 70Hz For the gear motor type flowmeter th simulated results by a math-ematical model proposed here agree well with the experiment nearly up to 100Hz. Also it if sound that the pressure drop across the flowmeter is increased in proportion to the frequency of the flow rate variation in a high frequency region of more than 100Hz. It can be explained that the dealy of gear motor type flowmeter in high frequency regionis mainly attributed to a first order delay consisting of the inertia of gears and internal leakage of the gear motor.
In general industry, TFM(turbine flow meters) as measuring instruments having high reliability are widely used in the trade of petroleum and in the measurement of tap water and hot water. The TFM is performed calibration for using in the field and is mainly calibrated at room temperature. Since accuracy of TFM depends on Reynolds number of fluid, TFM is calibrated at same Reynolds number by changing flow rate. Furthermore, the TFM using a fluid of high temperature should have considered for other factors such as the thermal expansion of the parts and characteristics change is unknown changes in the turbine flow meter accordingly. In this paper, two turbine flowmeter are experimentally studied about characteristics change using the facilities which can change fluid temperature from 6 degree celsius to 90 degree celsius. As a result, the turbine flow meter can be calibrated to minimize the error characteristic at a similar temperature and the actual temperature.
A proficiency test is one of programs which Korea Research Institute of Standards and Science(KRISS), as national metrology institute, is putting in operation for the mutual recognition arrangement. The Fluid Flow Group of KRISS evaluated the measurement capability for liquid flowmeter calibrator of the national calibration and test organizations. The uncertainty of national standard system was estimated in accordance with Guide to The Expression of Uncertainty in Measurement (ISO), and the turbine flowmeter, which was used for the round-robin test as a reference flowmeter, was characterized. The round-robin tests with the turbine flowmeter package were carried out in 1995 and 1999. The test results of the organizations and those of KRISS agreed within $\pm0.2$%. It is found thus that the organizations have the traceability of the national standard for liquid flow measurement.
Light Oil Flow Standard System(LOFSS), as a national oil flow standard system, in Korea Research Institute of Standards and Science(KRISS) was developed for oil flowmeter calibration, and the expanded uncertainty of flow quantity determination was estimated within 0.04 %. In order to improve the reliability of the LOFSS measurement, a proficiency test was carried out in the flow range of 20 and $240\;m^3/h$ (Reynolds number $20,000{\sim}900,000$). A turbine flowmeter was used as a transfer package in round robin test. The water flow standard system of KRISS, the pipe prover of the national calibration and test organization and the master meter calibrator of the turbine flowmeter supplier, which used the different working fluid respectively, were compared with the turbine flowmeter measurement. The maximum difference of measurement was 0.15 % between the LOFSS and the pipe prover. The En numbers of the each system measurement were evaluated at the same Reynolds number. It was found that the En numbers were less than 1 in the comparison, which means the procedures of the uncertainty estimation of the each calibrators were reasonable and reliable.
In this study turbine flowmeters were used to predict volumetric flow rate of each phase in two-phase, gas-liquid, flowing in a vertical tube. To determine volumetric flow rates of two-phase, air-water, flowing vertically upward through the polycarbonate tube(57mm ID-inside diameter), two turbine flow meters were used. For void fraction measurements, two gamma densitometers were used at each location of the turbine flow meter, one at the upstream and the other at the downstream. It was determined that the turbine flowmeter's outputs were a function of actual volumetric flow rate of each of the two phases. A two-phase flow model was developed.
Light Oil Flow Standard System(LOFSS) in Korea Research Institute of Standards and Science(KRISS) was designed for oil flowmeter calibration. In order to extend the flow range from 120 $m^3/h$ to 200 $m^3/h$, the build-up technique was applied with two positive displacement flowmeters as master flowmeter. The master flowmeters were calibrated against with LOFSS, which has 0.04 % uncertainty of flow quantity determination, then the test flowmeter is calibrated against two master flowmeters. For uncertainty analysis, the repeatability of master flowmeters, the variation of the fluid density and the pipe volume due to temperature change were scrutinized. The contribution of each uncertainty factors to the calibrator and the correlation of each factors were discussed. For investigating the feasibility of uncertainty analysis, a turbine flowmeter as a transfer package was tested with LOFSS and two reference flowmeter. The hypothesis test for both results was coincide with a 95 % significant level. This means that the uncertainty analysis procedure of the calibrator is reasonable and the extension of flow range with master meters was carry out successfully.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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