고체 레벨측정계기의 종류에 대하여 5가지 설명하시오.
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고체 레벨 측정기 종류
1. 고체 레벨 측정의 특징
액체는 항상 수평을 이루기 때문에 어느 위치에서 측정하더라도 비교적 일정한 Level을 측정할 수 있다.
반면 고체는 표면이 불규칙하므로 측정 위치에 따라 결과가 달라질 수 있다.
Liquid
┌───────────────────┐
│~~~~~~~~~~~~~~~~~~~│
│ │
└───────────────────┘
표면이 일정
Solid
┌───────────────────┐
│ /\ │
│ / \ │
│ / \ │
└───────────────────┘
표면이 불규칙
2. 센서와 투입물의 간섭
고체를 Tank나 Silo에 투입할 때 떨어지는 고체와 Sensor가 간섭할 수 있다.
투입
▼
┌───────────┐
│ Sensor │
│ │ │
│ ● ● ● │
│ ● ● ● ● │
└───────────┘
▲
간섭 가능
3. 분진과 폭발 위험
입자가 작은 고체는 투입이나 이동 과정에서 분진이 발생할 수 있다.
필기에서는 분진이 전자파 기반 측정을 어렵게 할 수 있고, 폭발 위험성도 가질 수 있다고 기록한다.
4. 고체 레벨 측정기 5종
- 초음파 센서
- GWR
- Load Cell
- Silopilot Level Sensor
- Radar Sensor
5. 초음파 센서
초음파를 이용하여 고체 표면까지의 거리를 측정하는 방식이다.
필기에서는 가장 저렴하고 사용하기 쉬운 방식으로 기록한다.
특징
- 가격이 비교적 저렴
- 사용이 쉬움
- 온도에 따라 거리 측정값이 변할 수 있음
6. GWR
Probe를 통해 전자파를 전달하고, Guide를 따라 진행한 전파가 고체 표면에서 반사되어 돌아오는 시간을 이용한다.
Transmitter
│
▼
Probe
│
│ Guided Wave
│
┌──────│───────┐
│ │ │
│ ▲ │ │
│ / \│ │
│ Solid │
└──────────────┘
특징
- 매우 정확
- 필기에서는 Calibration이 불필요하다고 기록
7. Load Cell 방식
Silo를 Load Cell 위에 설치하고 전체 무게를 측정하여 내부의 고체량을 판단한다.
Silo
┌───────────┐
│ Solid │
│ Solid │
│ Solid │
└─────┬─────┘
┌─┴─┐
│LC │ Load Cell
└───┘
│
▼
Weight
│
▼
고체량 판단
필기에서는 한 번 설치하면 보수가 매우 어렵다고 기록한다.
8. Silopilot Level Sensor
추를 Drum과 Belt에 연결하여 위에서 아래로 내리는 방식이다.
추가 고체 표면에 도달하면 상태 변화를 감지하고, 추의 이동량 또는 모터 회전량을 이용하여 Level을 판단한다.
Motor / Drum
│
│ Belt
│
▼
● Weight
│
│
┌──────────│────────┐
│ │ │
│ / \ │
│ / \ │
│ Solid │
└───────────────────┘
필기에서는 추의 상태와 모터 회전수를 이용하여 위치를 판단하는 것으로 기록한다.
9. Radar Sensor
Silo 상부에서 아래 방향으로 Radar 신호를 발사한다.
고체 표면에서 반사되어 돌아오는 ToF 시간을 계산하여 높이를 측정한다.
Radar
│
▼
┌─────────┐
│ ↓ │
│ │
│ / \ │
│ / \ │
│ Solid │
│ ↑ │
└─────────┘
Reflection
10. Radar Sensor 특징
필기에서는 Radar 방식의 특징을 다음과 같이 기록한다.
- 비접촉식 측정
- ToF를 이용한 높이 측정
- 매우 정확
- 분진이 너무 많으면 사용이 어려울 수 있음
11. 고체와 액체의 차이
의견 부분에서는 고체는 액체와 달리 압력을 이용하여 높이를 쉽게 계산하기 어렵다고 기록한다.
Liquid
│
└── Hydrostatic Pressure
│
▼
Level
Solid
│
└── 압력 기반 Level 측정 곤란
12. 고체의 불규칙한 표면
고체는 불규칙한 표면을 만들기 때문에 정확한 Level 측정이 어려울 수 있다.
따라서 정확한 계기 선정이 필요하고, Data 획득주기도 너무 길지 않도록 해야 한다는 의견이 기록되어 있다.
13. 환경과 센서 보호
고체 분진 등 주변환경이 좋지 않은 경우 센서를 직접 노출시키지 않고 보호구조를 사용하는 방향을 기록한다.
Dust Environment
│
▼
Protective Structure
│
▼
Sensor
14. 센서 선정과 유지보수
필기에서는 제품 선정 시 초기 설치비뿐 아니라 장기적인 유지보수 기간까지 고려하여 센서를 선택하도록 기록한다.
15. 5가지 방식 비교
| 방식 | 측정 원리 | NeoStudio 특징 |
|---|---|---|
| Ultrasonic | 초음파 거리 측정 | 저렴, 사용 쉬움, 온도 영향 |
| GWR | Probe를 따라 전파 전달 후 반사시간 측정 | 매우 정확, Calibration 불필요로 기록 |
| Load Cell | Silo 무게 측정 | 고체량 측정, 설치 후 보수 어려움 |
| Silopilot | 추를 내려 접촉 위치 측정 | 추 이동량·모터 회전량 이용 |
| Radar | Radar ToF | 비접촉, 정확, 많은 분진 시 어려움 |
16. NeoStudio PDF 전체 흐름
고체 Level
│
┌───────────┼───────────┐
│ │ │
표면 투입 간섭 Dust
불규칙 │ │
│ │ │
└────────────┴───────────┘
│
▼
센서 선정 필요
│
┌────────┬─────┼─────┬─────────┐
│ │ │ │ │
▼ ▼ ▼ ▼ ▼
Ultrasonic GWR LoadCell Silopilot Radar
│
▼
유지보수·환경 고려