압력의 정의, 압력계의 원리 및 종류 알아보기

플랜트 계장 업무를 보게 되면 공장 운영에 필요한 값들이 크게 Flow(유량), Temperature(온도), Pressure(압력), Level(높이)이라는 것을 알게 됩니다. 그중에 대부분 Pressure(압력) 이용하여 Flow(유량), Temperature(온도), Level(높이)를 측정합니다. 이번 포스팅은 압력의 정의, 압력계의 원리 및 종류에 대해서 알아보도록 하겠습니다.

압력 Gauge

No. 1 압력이란?

압력이란 단위 면적당 수직으로 작용하는 힘을 말합니다.

P=F/A (P: 압력. F: 힘, A: 면적)

압력의 정의

압력의 단위는 Pa(파스칼), 1 kgW/m2, 1 Bar, mHg, mH2O, 1 torr, 1 atm, Psi를 사용하지만 Bar를 가장 많이 사용됩니다.

No.2 압력의 종류

압력은 크게 절대압, 게이지압, 차압으로 나눠져 있습니다.

절대압이란 지구 위도 45도 해면상에서 온도 0도 조건으로 수은주 10mmHg에 해당되는 압력상태를 말합니다. 즉, 완전 진공 또는 절대 진공이라 하며, 이 완전 진공을 기점으로 측정되는 압력입니다.

게이 지압이란 지구 위도 45도 해면상에서 온도 0도 조던으로 수은주 760mmHg에 해당되는 압력상태를 기점으로 측정되는 압력을 말합니다. 표준 대기압을 기준점으로 0으로 하여 측정되는 압력으로, 공업적으로 측정되는 압력을 표시할 때 주로 사용합니다.

차압은 서로 다른 압력 중 어떤 한쪽을 기준으로 다른 압력과의 차를 차압이라고 하며, 주로 사용되는 것은 차압식 유량 측정이나 레벨 측정 시 이용됩니다.

* 완전 진공: 밀폐되어 있는 용기 안에 기체 분자가 하나도 없거나 기체 분자의 운동에너지가 0인 상태를 말합니다.

No.3 압력계의 종류와 측정범위

압력계의 측정범위

* 마노메타

a. 측정원리

1. 액체의 중력과 인가 압력이 균형을 이룸으로써 측정됨

2. 일반적으로 공정에서 미 압 측정 또는 차압 측정 Test 용으로 사용

3. 주로 사용되는 Type은 U-Tube, 그 외에는 거의 사용되지 않음

4. Tube 안에 물을 채워 측정하므로 압력 측정범위는 0∼1000 ㎜H2O 정도밖에 되지 않음 => 주로 압력 존재 유무 검출, 낮은 차압, 게이 지압 측정에 사용

5. 측정할 때 저압 측은 대기에 개방됨

b. 선정 시 고려사항

1. 측정 번위와 측정 정밀도에 적합한 밀도를 가지는 액체

2. 점도가 낮고, 유리관에 부착되지 않는 액체

3. 증발하기 어려운 액체

4. 온도 변화에 따른 밀도의 변화가 작은 액체

5. 냄새나 독성이 없고 관을 부식시키지 않는 액체

6. 액면 측정이 용이한 액체

* 탄성식 압력계

1. Bourdon Type

탄성식 압력계는 물질의 탄성을 이용하여 압력을 표시하는 계기이며 간단한 디자인과 경쟁력 있는 가격으로 많이 사용되고 있는 압력계입니다. Broudon Type은 크게 C type , Spiral type, Helical type, Bellows type으로 구분됩니다.

C Type Bourdon Tube

C type: C Type Bourdon Tube를 나타내는 데 모양이 250 º 원호 모양으로 생겨 C라는 용어가 붙었으며 일반적으로 설치되는 압력계입니다. C-Bourdon Tube는 Socket, Bourdon Tube, Tip, Link, Movement Sector, Pointer 등으로 구성됩니다. 재질은 SS 316을 사용하며 Tube에 내부 압력이 인가되면 Tube가 펴집니다. 이 움직임은 Tube의 응력과 균형을 이룹니다. 여기서 Tip의 움직임은 Nonlinear 한데, Gear와 Pinion으로 구성된 Movement Sector에 의해 Linear 응답이 얻어집니다. Accuracy는 ±0.5~±2 % 정도인데 일반적인 Accuracy는 ± 1% of Full Scale이다.

Spiral Bourdon Tube

Spiral Type: Spiral Bourdon Tube를 나타내는 데 C-Type을 사용할 경우 Tip 부분의 movement 가 충분히 크지 않을 때 사용합니다. Tip 부분의 움직임이 충분히 크기 때문에 기계적인 증폭은 필요하지 않으며 따라서 C-Type에 비해 더 정확한 값이 얻어집니다.

Helical Type

Helical Type: Helical Bourdon Element를 나타내는 데 어느 정도 Spiral Element와 유사하며, Tip Travel 이 다른 Bourdon Element와 다르다 대개 중앙 축이 Helical Element 중앙에 설치되어 Pointer 가 축에 연결된다. 이러한 System 은 Tip의 원형 움직임이 Pointer에 전달되므로 압력에 정비례하게 되며, Accuracy 가 Bourdon Tube 류에서 가장 높다.

2. Bellows

Bellows(벨로즈)

Bellows(벨로즈)는 그림에서 보듯이 압력이 전달이 되면 bellows가 팽창을 하고 이에 따라 connecting link가 poin를 움직이게 합니다. bellows 타입 압력계는 Spring loaded bellows를 사용하는데 이는 bellows 안에 spring이 설치되어 있어 bellows의 full expansion을 막아 줍니다.

* Bellows: Seamless tube로 만들어진 탄성 물질

3. Diaphragm

Diaphragm은 평평하거나 주름진 표면을 가진 유연한 disk입니다. 압력 측정을 위해서 하나만 쓰이기도 하지만 두 개 이상을 결합하여 쓰이기도 합니다. 한 개의 diaphragm을 사용하게 되면 아래와 같은 구조로 압력 gauge가 형성이 됩니다.

diaphragm을 사용한 압력 gauge

이상 압력의 정의, 압력계의 원리 및 종류에 대한 포스팅을 마치겠습니다.

★ 공감과 구독은 사랑입니다!

from http://king-of-the-game-200307.tistory.com/15 by ccl(A) rewrite - 2020-03-14 22:54:24