압력은 단위 면적당 작용하는 힘이다.

NeoStudio 필기에서는 압력을 Gauge, Absolute, Differential Pressure로 구분한다.

                절대압
                  ↑
                  │
          ───── 대기압 ─────
                  ↑
             게이지압
                  │
                  │
      0 ──────────┴────────── 절대진공
    

대기압을 기준으로 측정하는 압력이다.

진공 상태를 0으로 설정하고 절대 기준으로 측정한다.

두 지점의 압력차를 측정한다.

유량, Level, Filter 차압 등의 측정에 사용할 수 있는 형태이다.

NeoStudio 필기에서는 압력센서가 필요한 이유를 다음과 같이 정리한다.

1. Plant 운영의 기본 요소를 유용하고 원활하게 관리하기 위해 필요하다.
2. 이상 압력이 발생하면 이상조치 및 보호가 필요하다.
3. 과대한 압력은 설비와 배관의 파손 위험을 증가시킨다.
4. Safety Valve, Pressure Relief Valve 등의 보호장치와 함께 압력 감시가 필요하다.
5. 차압은 배관 유량 측정 등에도 널리 사용된다.

이미지에서는 압력센서를 기계식, 전기식, 반도체식으로 분류한다.

• Bourdon Tube
• Diaphragm
• Bellows

• Strain Gauge
• Capacitive Type
• Piezoelectric Type
• Inductance Type
• Potentiometer

이미지에서는 반도체식 압력센서를 별도의 분류로 표시한다.

측정환경에 적용 가능한 측정방식을 먼저 선정한다.

• Gauge Pressure
• Absolute Pressure
• Differential Pressure

센서가 사용하는 압력범위 안에서 공정의 최소·최대 압력을 측정할 수 있어야 한다.

이미지에서는 측정범위를 최고 허용압력과 함께 고려하도록 기록한다.

공정에서 필요한 작은 압력변화를 구분할 수 있어야 한다.

압력 변화와 출력신호 사이의 직선성이 중요하다.

NeoStudio 필기에서는 압력 어느 구간에서 측정하는지와 해당 영역에서의 선형성을 중요하게 본다.

단기 및 장기간 사용 시 출력이 얼마나 안정적으로 유지되는지 확인한다.

시간의 경과에 따른 Zero 또는 Span 변화도 고려한다.

이미지에는 적용온도와 Temperature Drift를 선정요소로 기록한다.

Plant 각 요소마다 필요한 측정압력의 범위가 다르므로 적절한 측정범위를 선택해야 한다.

지나치게 넓은 Range를 사용하면 필요한 구간에서 측정오차가 커질 수 있다.

NeoStudio 필기에서는 전류 출력과 통신 기능을 고려하도록 기록한다.

• 전류 출력
• HART
• Fieldbus

      Pressure Sensor
            │
            ├──► Analog Current
            │
            ├──► HART
            │
            └──► Fieldbus
    

압력은 다양한 방식으로 측정할 수 있으므로 한 가지 방식에만 의존하지 않고 공정조건에 맞는 방식을 선택한다.

다양한 방식의 적용이 가능할수록 제품 선택의 유연성이 높아진다.

압력센서의 구조와 크기는 실제 현장 설치 가능성과 직접 관련된다.

• 설치공간
• 배관 연결방식
• 정비공간
• 센서 크기

필기에서는 압력의 참값을 정확히 알 수 없으므로 측정값을 불확실성과 함께 고려한다.

불확실도가 작고 측정값의 유효 숫자가 적절한 제품을 선정하도록 기록되어 있다.

가격도 센서 선정의 중요한 요소이다.

필요 이상의 고정밀 센서를 사용하면 비용이 증가할 수 있으므로 공정 요구조건과 가격 사이에서 Trade-Off가 필요하다.

압력센서는 석유화학 공장, 정유소 등 다양한 환경에 설치되므로 현장 조건을 고려해야 한다.

• 가연성 Gas
• 부식성 유체
• 진동
• 주변온도
• 설치공간
• Explosion-Proof 요구사항

측정범위는 가능한 공정의 실제 운전범위에 맞춰 설정하는 것이 좋다고 필기에 기록되어 있다.

넓은 범위의 센서를 선택하면 여러 공정에 적용하기 쉬운 장점이 있지만, 전체적인 구매비용이 증가할 수 있다.

기존 제어기와 연계가 쉬운 출력 및 통신방식을 선택한다.

이미지에서는 HART와 Fieldbus 등을 예로 든다.

NeoStudio 필기에서는 압력센서의 수명과 보호를 위해 다음 액세서리를 기록한다.

1. Block & Bleed Valve
   공정과 센서를 차단하고 압력을 배출할 수 있도록 구성
2. Snubber
   과도한 압력변화를 막아 계기의 수명을 증가
3. Diaphragm Seal
   부식성 또는 공정조건에 따라 센서를 직접 공정유체와 접촉하지 않도록 보호
4. Overpressure Protector
   과압으로부터 센서를 보호
5. Manifold
   센서의 차단·Equalizing 등 운전 및 정비 지원

      Process
        │
        ▼
     [ Block ]
        │
        ├────► Bleed
        │
        ▼
     [ Snubber ]
        │
        ▼
    [ Diaphragm Seal ]
        │
        ▼
    [ Pressure Sensor ]
        │
        ▼
      Signal
    

NeoStudio 필기에서는 압력센서를 어떻게 측정하는지 정확하게 이해하고 각 분야에 맞는 최적의 센서를 선정해야 한다고 정리한다.

제어할 수 있는 압력범위는 DCS 등의 제어시스템과 연계하여 적절하게 관리하고, 제어범위를 벗어나는 위험한 과압은 보호장치로 대응하는 방향을 기록한다.

또한 주기적으로 정확도를 확인하고, 장기간 사용 시에는 정기적인 Calibration을 통해 센서 신뢰성을 유지해야 한다고 정리한다.