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Electric Transmitter

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1. 차압전송기 개요

가. 힘평형식 차압전송기

1) 동작원리

2) 구성 부분

나. Strain Gauge 을 이용한 차압변환기

다. Flow Differential Pressure Transmitter 교정방법

라. 유체별 Transmitter 설치방법

2. Level Transmitter 교정방법

가. Flange Type Level Transmitter 교정방법

나. Differential Pressure Level Transmitter 교정방법

1) Field Wet Leg Calibration 2) Interface Level Calibration 3) Field Dry Leg Calibration

4) Wet Leg Service 의 경우 Shop Calibration

3.분해 및 Troubleshooting

目 次

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1. 차압전송기(Differential Pressure Transmitter)

: 유량, 압력, 액위, 밀도 등을 공기압 신호나 전기신호로 변환할 수 있는 만능 변환기이다.

가장 많이 사용되고 있는 유량 전송기에 대하여 알아보기로 한다.

가) 힘 평형식 ( Force Balance) 차압 전송기

(1) 동작원리 : 차압 전송기의 가장 대표적인 것은 힘 평형식으로 공기식, 전기식에서 널리

사용되고 있다. 이 방식은 다른 방식에 비해 정밀도, Hysteresis, 응답속도,

안정성면에서 우수하다. 동작원리는 차압에 의하여 Diaphragm Capsule 이 움직이면, 그 움직임은

Force Bar, Over Range Bar, Top Flexure, Range Rod 를 매개로 하여

차동변압기의 성층철심(成層鐵心) 을 움직여 출력을 변화시킨다.

차동변압기의 출력은 Transistor 증폭기에 의해 증폭, 정류되어 직류

10~50mA 의 출력 신호로 된다. 증폭기의 출력신호는 부하와 직렬로

접속되어 Feedback Motor 의 Force Coil를 흘러, Force Coil의 힘이

변화한다. 이 힘은 Range Rod 에서 Force Bar 를 통해 Diaphragm

Capsule 를 누르면서 되돌아와, 2 개의 힘이 평형하여 차압이 비례한 직류

전류 신호가 얻어진다.

(2) 구성부분 : Diaphragm Capsule 은 유체에서 직접 차압을 받아, 힘으로 변환하는 부분임. 2 장의 Diaphragm사이에 같은 파형으로 가공된 금속 Block을 삽입시켜,

Block 가운데를 관통하는 금구(金具)에 2 장의 Diaphragm을 하나로 용접한

것이다. Capsule 에는 Silicon Oil를 채워, Oil이 Block 의 작은 구멍 및

중앙의 가는 틈으로 이동되도록 되어 있다.

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그림 1-1. 힘평형식 차압전송기의 원리도

이와 같은 구조에 의하여, 감도와 정밀도가 좋고, 또한 Sealed Silicon Oil에 의한 제어

효과를 갖게하여 차압을 힘으로 변환시키는 것이다. 또, Diaphragm은 과대한 압력이

걸린다 하여도, Block 에 의해 보호되므로 변형, 파손되는 일이 없다.

Diaphragm Capsule 의 차압-변위 특성은 그림 1-2에 표시하였으며, Diaphragm재질은

Stainless Steel 또는 그 밖의 내연재료가 쓰인다.

그림 1-2. Diaphragm Capsule 의 특성

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차동변압기는 2kHz의 발진기로 여진되어, 차압의 변화에 의한 성층철심 움직임을 2 차

전압의 변화로써 검출한다. 이 성층철심의 재질은 투과율이 높고 Hysteresis 가 적은 Ni

합금이 사용된다.

Transistor 증폭기는 그림 1-3에 나타난 바와같이 차압변환기를 여진시켜, 2 차 전압을

Core 의 변위에 비례하여 변화시키는 발진 증폭 부분과, 그것을 정류하여 다시 직류

증폭하여 10 ~ 50 mA의 출력신호를 얻는 Transistor 증폭부로 구성되어 있다.

발진증폭기는 간단한 회로 구성으로 능률좋게 높은 Gain을 얻을 수 있기 때문에,

2 선식의 구성이 용이하게 된다. 그러므로 , 차압변환기는 2 선식이 많이 쓰이고 있다.

Feedback Motor 는 Transistor 증폭기의 출력 회로에 부하와 직렬로 접속되어, 출력신호에 비례한 힘을 발생하는데, 이것이 Force Bar 에 Negative Feedback 되어

Diaphragm에서 힘 평형을 갖는다.

그림 1-3. 차압변환기의 전자회로의 예

그림 1-4. 힘평형식 차압변환기의 Block Diagram

나) Strain Gauge 를 이용한 차압변환기

: 이것은 Diaphragm 으로 차압을 받아 Cane Lever 에 접착된 Strain Gauge 의 출력을

압력 용기에서 꺼내는 단순한 기구로써, 원리는 그림 1-4 에 나타내었다.

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수압부분의 구조를 그림 1-5 에 나타내었다. 측정압력이 고압측, 저압측에 도입되면, 그들의

차압에서 Diaphragm Assembly 는 그림에서의 왼쪽으로 눌리게 된다.

2 장의 Diaphragm 은 유효면적, Stainless 를 갖춘 동일 특성의 것으로써, 중심부는 서로

연결되어 있고, 좌우의 Diaphragm 은 매우 동일한 변형을 일으킨다.

내부는 융액부(융액부)에서 2 개의 Chamber 로 되어 있고, 그 사이에 가변 Damper 가

있으므로, 적당한 제동을 줄 수가 있다.

그림 1-4. Strain Gauge 를 이용한 차압변환기의 원리도

이 Diaphragm Assembly 가 차압에 의하여 눌리는 힘은, Cane Lever 끝 부분을

변위시켜, 그 탄성력과 평형된다. 이 Cane Lever 에 Strain Gauge 가 4 장 접착되어

Bridge 를 구성하고 있다. 이 Strain Gauge 는 상용 최대 찌그러짐이 1200 x 10-6

Strain이고, 온도 특성이 일치되어 지는 것을 사용하여 Bridge 의 온도 보상을 하여

안정화되어 있다.

그림 1-5. 수압부의 구조

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증폭부의 Block Diagram 을 그림 1-6 에 나타내었다.

Strain Gauge Bridge 는 1 kHz의 여진전압이 주어져, 교류 증폭 후에 동기 정류되어

직류 출력신호를 얻는다.

그림 1-6. 증폭부의 Block Diagram

이상은 금속 Strain Gauge 를 사용한 것의 예이지만, 반도체 Strain Gauge 를 사용한

것도 있다. 금속 Strain Gauge 와 반도체 Strain Gauge 를 비교한 것이 표 1-1 이다.

그림 1-7. 차압검출부의 구성

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반도체 Strain Gauge 를 사용한 차압검출부의 구성을 그림 1-7 에, , 전송부의 회로

구성을 그림 1-8 에 나타내었다.

그림 1-8. 전송부의 회로구성

� 표 1-1� Strain Gauge 의 비교

반도체 Strain Gauge 금속 Strain Gauge외 곤

치 수 약 0.15x5mm,검출부의 소형화, 검출에너지의 소량화에 유리

약 6x 16mm,취급이 용이함

구 조 Base 없어서, Gauge 와 Lever간에 존재

하는 유기재를 얇게 하는 것이 가능하여

고온에서의 Clep 을 적게 할 수 있다.

Base 가 있고, 접착작업이

좋다.

Gauge Factor 약 120, 직류증폭의 채용이 가능하고 높은신뢰도, 본질안전 방폭상 유리, 경우에 따라

직접 저항전송도 가능

약 2, 절연형 교류증폭기가불가결

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다) Flow Differential Pressure Transmitter 교정방법

1) High / Low측 Block Valve 를 Close 한다.

2) 3-Way Manifold Valve Open한다.

3) 3-Way Manifold Valve High/ Low Side 를 Close 하고 Low Side Vent Plug

를 Open한다.

4) 조정 및 교정 (예제)

예) T/M Calibration Range 가 Input:0~2500mmH2O, Output:4~20mA 일때

T/M Calibration순서는 다음과 같다.

1) T/M 단자 (+,-)에 Power Supply 및 mA Meter 를 연결하고 T/M High측

Pressure Connector 에 Manometer 와 Pressure Calibrator 를 연결한다.

(Power Supply의 전압공급은 12vdc ~ 45vdc 가 공급되어야 한다.)

2) Manometer 에 Power 를 공급하고 Display가 0.00mmH2O가 되도록

Zero 조정을 한다.

3) T/M 의 High/Low측을 대기 개방하여 동압상태를 유지한다.

4) T/M Zero Screw를 조정하여 mA Meter 에 Output Signal이 4.00mA 가

되도록 조정한다.

5) Pressure Calibrator 로 T/M의 Maximum Range 0~2500mmH2O의

Pressure 를 High Side 에 가한다.

6)T/M의 Span Screw를 조정하여 mA Meter 에 Output Signal이

20.00mA 가 되도록 조정한다.

7) ¯~±을 반복 조정하여 오차범위 내에 들도록 한다.

8) Zero 와 Span교정이 끝나면 다음 절차에 따라 Pressure 를 가감하여

Input에 따라 Output Signal을 Check Sheet에 기록한다.

l 0 Õ 625 Õ 1250 Õ 1875 Õ 2500mmH2O (4 Õ 8 Õ 12 Õ 16 Õ 20mA)

m 2500 Õ 1875 Õ 1250 Õ 625 Õ 0 mmH2O (20 Õ16 Õ12 Õ 8 Õ 4mA)

9) 교정된 Data 를 확인하여 오차 범위 내에 들지 않으면 Overhaul한다.

10) High / Low측 Manifold Valve 및 Vent Plug 를 Close 한다.

11) High / Low Side Block Valve 를 Open한다. (운전원이 실시)

12) Bypass Valve 를 Open후 Low측 Manifold Valve 를 Open한다.

13) Bypass Valve 를 Close 하고 High측 Manifold Valve 를 Open한다.

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라)유체별 Transmitter설치방법

1) Liquid, Steam or Condensable Vapor Service

2) Dry Gas Service

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2. Level Transmitter 교정방법

가. Flange Type Level Transmitter

1) Transmitter Cover 를 Open한다.

2) Multimeter 를 Power Terminal단자에 Series 로 Connection한다.

3) Sensing Block Valve 를 Close 한다.

4) Drain Plug 를 열고 Drain Valve 를 Open한다.

5) T/M’의 Output Signal이 0%가 출력되도록 Zero Adjustment Screw를 돌려

조정한다.

6) T/M의 설치 위치가 Tank 보다 낮을 경우 Suppression을 해준다.

H =

5000 mm

Step 1 ) Suppression = 100 x 1.0 = 100 mmH2O

Step 2 ) Span = 5000 x 0.9 = 4500 mmH2O

Step 3 ) Calibration = 100 ~ (100 = 4500) = 100 ~ 4600 mmH2O

7) T/M의 설치 위치가 Tank 보다 높을 경우 Elevation을 해준다.

H=5000

mm H=5000 mm (Sp/Gr:0.95)

봉입식 Diaphragm T/M

Step 1 ) Elevation = 5000 x 0.95 = 4750 mmH2O

Step 2 ) Span = 5000 x 0.9 = 4500 mmH2O

Step 3 ) Calibration = -4750 ~ (-4750 + 4500) = -4750 ~ -250 mmH2O

Tank

Sp/Gr : 0.9

H=100mm

Sp/Gr:1.0

Tank

Sp/Gr : 0.9

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8) T/M’의 High Side 에 Calibrator 를 연결한다.

9) T/M’ Diaphragm 에 Range 에 상응하는 압력을 가한다.

10) T/M’의 Output Signal이 100%가 출력되도록 Span Adjustment Screw를

돌려 조정한다.

11) Output Signal이 규정된 값이 되도록 반복하여 조정한다.

(0, 25, 50, 75, 100% þ 100%, 75, 50, 25, 0%를 순차적으로 2 회 이상 실시)

12) Drain Plug 와 Drain Valve 를 Close 시키고 Sensing Block Valve 를

Open한다.

13) T/M’지시값을 확인하고 작업을 완료한다.

나. sP Type Level Transmitter 교정방법

(1. Field Wet Leg Calibration)

Filling Tee

Gate Valve

Lo Hi

Gate Valve

1) High / Low측 Gate Valve 를 Close 한다.

2) High 및 Low측 Drain Valve 를 Open하여 Impulse Line 의 압력 및 Liquid 를

Drain시킨다.

3) High / Low Side Filling Tee 의 Plug 를 Open한다.

4) T/M’의 High / Low Side Vent Plug 를 개방한다.

5) High / Low Side 의 각각 Sealing Liquid 를 채우면서 Impulse Line 에 유입된

기포를 T/M’의 Vent Plug 로 Vent 후 Close 한다.

Max Level

T/M’

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6) High / Low Side Drain Valve 를 Close 한다.

7) Test장비를 아래와 같이 연결한다.

8) Zero 를 조정하여 Output 값이 4mA 가 지시하도록 한다.

9) High Side 에 Span값의 압력을 가한다.

10) Span을 조정하여 Output값이 20mA 를 지시하도록 한다.

11) ² ~ ´항을 되풀이 한다.

12) Manifold Valve High / Low를 Close 한다.

13) High / Low Side Filling Tee 를 Plugging 한다.

14) High / Low Side Gate Valve 를 Open한다.

15) Manifold Valve High / Low를 Open한다.

16) Sight Glass 의 Level지시와 T/M’의 Level지시가 동일하게 지시하는지 확인한다.

17) Connection부위의 Leaking 및 T/M’의 Cover 가 Tight하게 닫혀 있는가를

확인한다.

( 2. Interface Level Calibration)

1) Field Wet Leg Calibration방법 1) ~ 17)단계중 8), 9)단계를 아래와 같이

바꾸어 적용한다.

8) Low비중 x Wet Leg 의 높이의 값을 High측에 압력을 가하여 Zero 를 조정한

Output 값이 4mA 를 지시하도록 한다.

9) High비중 x 측정하고자 하는 Level높이(h) + (H-h) x Low비중값을 High측에

압력을 가한다.

( 3. Field Dry Leg Calibration)

Filling Tee

Gate Valve

Dry Leg

T/M

Lo Hi

Gate Valve

Condensate Pot

T/M Power Supply

(12vdc ~ 45vdc)Tester

Max Level

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1) High 및 Low Side Gate Valve 를 잠근다.

2) High 및 Low Side Drain Valve 를 개방시킨다.

3) High / Low측 Vent Plug 를 대기 개방시킨다.

4) Zero 를 조정하여 Output값이 4mA 가 지시하도록 한다.

5) High측 Drain 및 Vent Plug 를 Close 한다.

6) High측에 Span (h x비중)값의 압력을 가한다.

7) Span을 조정하여 Output값이 20mA 를 지시하도록 한다.

8) 4) ~ 7)단계를 되풀이 한다.

9) Low측 Drain Plug 및 T/M Vent Plug 를 Close 한다.

10)High 및 Low측 Gate Valve 를 Open한다.

11)T/M’의 High 및 Low측 Vent Plug 를 Open하여 Purge 시킨 후 Close 한다.

12)Sight Glass 의 Level지시와 T/M’의 Level지시가 같이 지시하는가를 확인한다.

13)Connector 부위의 Leaking 및 T/M’의 Cover 가 Tight하게 닫혀 있는가를

확인한다.

( 4. Wet Leg Service 의 경우 Shop Calibration)

예제) Calibration Range –1250 mmH2O ~ -50 mmH2O일때

1) T/M’에 Test장비를 아래와 같이 연결한다.

2) Lower Range 값 (-1250 mmH2O)의 압력을 Low측에 가하여 Zero 를

조정하여 Output값이 4mA 가 지시하도록 한다.

3) Upper Range 값 (-50 mmH2O)의 압력을 Low측에 가하여 Span을 조정하여

Output값이 20mA 를 지시하도록 한다.

4) 2) ~ 3)단계를 되풀이 한다.

5) Calibration Range 에서 (-)는 Low측에 가해지는 압력을 의미함.

T/M Power Supply

(12vdc ~ 45vdc)Tester

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3. 분해 및 Troubleshooting

작업방법 작업기준

가. 분해

1. T/M’ Cover 제거 방폭 System 일 경우 Cover 를 열기전에

Power Line 을 Off한다.2. Power ine 분리 Power Line 은 절연처리가 되어야 한다.3. Sensing Line Block Valve Close Sensing Line Block Valve 를 완전히

Close 시킨다.4. Sensing Line Purge Sensing Line Drain Valve 를 Open하여

내부에 있는 Liquid 또는 Gas 를 제거한다.4. Transmitter Sensing Line 또는

Flange 분리

규격에 맞는 공구를 사용하여 분리한다.

나. TroubleshootingOutput 이 과도하게 나올 때1. Impulse Pipe Check Impulse Pipe 가 Leak 또는 막혀있지

않아야 한다.2. Block Valve Service 상태 확인 Block Valve 가 완전히 Open되어 있어야

한다.3. Sensor 취부상태 확인 Sensor 가 깨끗하고 Connection상태가

Tight하게 고정되어 있어야 한다.4. Circuit Board 확인 Circuit Board 가 T/M’외함과 Short 또는

Ground 되어 있지 않아야 한다.5. 전송부 Board 상태 확인 Maker 측 Manual에 기술한 Board 측정

방법에 따른 측정결과 Board 에 이상이없어야 한다. (이상시 Board 교체)

6. Sensor Module 확인 Sensor Line 과 Sensor 표면 저항 Check결과 Maker 측에서 요구한 기준내에 있어야

한다. 통상 1 Mega Ohm 이상이어야 함.7. 공급전압 확인 DCS 기준 : 24VDCOutput 이 일정하지 않을 때

1. T/M 입력 전압 확인 T/M’에 입력되는 전압이 요구되는 범위내에

있어야 한다. (DCS 기준:24VDC)2. T/M’조립상태 확인 Board 가 Open 또는 접촉불량, Ground 가

되지 않아야 한다.3. Process Service 상태 확인 Process Service 상태가 Hunting 이 없어

야 한다. (Hunting 시 Damping Pot조정)4. Impulse Line 확인 Impulse Line 전부분에 Leaking 없어야 함.

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5. Sensor Module 확인 Sensor Module 내에 이물질이 있거나Connection의 접촉불량이 없어야 한다.

6. 전송부 Board 상태 확인 Maker 측 Manual에 기술한 Board 측정

방법에 따른 측정결과 Board 에 이상이

없어야 한다. (이상시 Board 교체)Output 이 작거나 나오지 않을 때

1. T/M 입력 전압 확인 T/M’에 입력되는 전압이 요구되는 범위내에

있어야 한다. (DCS 기준:24VDC)2. Loop Impedance 확인 Loop Impedance 값이 Maker 측 요구범위

내에 있어야 함. (선간저항 : 30 Ohm 이하)3. Block Valve 및 Bypass Valve 확인 Block Valve 가 Full Open되고 Bypass

Valve 가 Close 되어야 한다.4. Calibration Range 확인 Calibration Range 범위 내에 있어야 한다.5. Sensor Lead 확인 Sensor Lead 가 Short 되지 않아야 한다.6. Sensor Module 상태 확인 Sensor Module 내에 이물질이 있거나

Connection의 접촉불량이 없어야 한다.7. Test Diode 확인 Test Diode 가 Open되지 않아야 한다.8. T/M’전송부 상태 확인 Maker 측 Manual에 기술한 Board 측정

방법에 따른 측정결과 T/M’전송부에 이상이없어야 한다. (이상시 교체)

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� 부록�

: Rosemount 1151 Smart T/M’ Hart Communicator Menu 계통도