액면계란?
액면계는 용기나 탱크 내부의 액면 높이를 측정하는 기기입니다.
경우에 따라서는 분말의 잔량을 측정할 수도 있습니다. 레벨계라고 부르기도 합니다.
측정 대상이나 사용 조건 등에 따라 플로트식, 튜브식, 초음파식 등 다양한 측정 방식이 개발되어 있습니다. 액면계는 정확도와 신뢰성이 중요합니다.
잘못된 수위 측정은 생산 공정에 영향을 미치기 때문에 정기적으로 수위계를 유지 관리하고 교정해야 합니다. 적절한 관리를 통해 장기간에 걸쳐 정확한 수위 측정을 할 수 있습니다.
액면계 사용 용도
액면계는 다양한 업종과 용도에 사용됩니다.
1. 석유 산업
석유 산업에서는 연료의 재고 관리와 배송 스케줄을 결정하기 위해 액면계를 사용합니다. 연료 누출을 감지하는 센서로도 활용됩니다.
2. 식품 산업
식품 산업에서는 우유, 치즈 등의 제조 과정에서 액면계가 사용됩니다. 제품의 품질 관리 및 용기 만수량 판단 등에 활용되어 생산 라인 전체의 효율성 향상에 기여합니다.
3. 화학 산업
액면계를 통해 액체 화학물질 용기의 액면을 측정할 수 있습니다. 공정 제어 및 품질 관리에 활용됩니다.
액면계의 원리
액면계는 부력, 압력, 전기적 위상차 등을 활용하여 액면을 측정합니다. 이러한 원리를 조합하거나 응용하여 더욱 정밀한 액면계가 개발되고 있습니다.
1. 부력식
부력식은 액체에 떠 있는 부체를 이용하여 액면을 측정합니다.
2. 위상차식
위상차식은 고주파 전기 신호를 액체에 보내 액면과 기체의 경계면에서 반사된 신호의 위상차를 측정하여 액면을 측정합니다.
3. 압력식
압력식은 액체의 무게에 의해 발생하는 압력을 측정하여 수위를 측정합니다.
액면계의 종류
액면계는 측정 방법의 차이에 따라 다양한 종류가 존재합니다. 아래는 액면계의 종류에 대한 예시입니다.
1. 플로트식 액면계
플로트라는 부유물로 수위를 측정하는 액면계입니다. 자석 등을 내장한 플로트가 액면을 떠서 신호를 출력합니다. 측정 원리는 수세식 화장실 등에 사용되는 볼탭과 유사하며, 제어에 사용할 수 있도록 전기 접점 출력을 갖는 경우가 많습니다.
플로트식 액면계는 크게 권선식과 비권선식으로 나뉩니다. 권선식에는 스프링 밸런스식, 카운터웨이트식, 비권선식에는 암 플로트식, 볼 플로트식 등이 있습니다.
2. 튜브식 액면계
액면 높이와 연동되는 튜브를 용기 외부에 장착하여 액면을 측정하는 액면계입니다. 튜브를 유리로 만들면 외부에서 육안으로 수위를 확인할 수 있습니다. 탱크나 용기를 설계할 때 액면계 설치를 고려해야 합니다.
보일러나 수조의 수위 측정용 등 다양한 용도로 사용되는 액면계입니다.
3. 초음파식 액면계
액면을 향해 초음파를 발신하여 반사되어 돌아오는 시간을 측정하여 액면을 측정하는 방식입니다. 액면계와 측정 대상 액체가 접촉하지 않고 측정할 수 있다는 점과 설치가 용이하다는 점이 특징입니다.
초음파식에서는 신호를 액위로 변환해야 하기 때문에 연산용 제어기판 등이 함께 제공되는 경우가 일반적입니다. 연속 측정이 가능하며, 아날로그 출력 신호가 있는 경우가 많습니다.
4. 차압식 액면계
측정 대상 탱크 등의 바닥과 상면의 압력차를 측정하여 액면으로 변환하는 액면계입니다. 액체 밀도를 알고 있는 것이 사용 조건이며, 탱크 바닥 등에 측정용 호출구가 필요하기 때문에 쉽게 후부착할 수 없습니다.
그러나 밀폐된 탱크에도 사용할 수 있기 때문에 보일러 등의 압력 탱크에 널리 사용됩니다.
5. 정전식 액면계
탱크 내에 전극을 삽입하여 전극의 정전 용량 변화를 감지하여 액위로 변환합니다. 고온, 고압 등 열악한 환경에서도 사용할 수 있는 것이 특징입니다.
액면계 선택 방법
액체의 종류와 성질에 맞는 액면계를 선택하는 것이 중요합니다. 액체가 부식성이 있거나 고온, 고압인 경우에는 내구성이 높고 정밀도가 높은 압력식 액면계가 적합합니다. 반면 액체가 휘발성일 경우 부력식 액면계나 위상차식 액면계가 적합합니다.
측정 정확도도 중요한 요소 중 하나입니다. 측정 대상 액체의 성질, 온도 등에 따라 필요한 측정 정확도가 달라집니다. 액면계를 선택할 때 적절한 측정 정밀도를 선택하는 것이 중요합니다.
설치 장소에 따라서도 액면계의 종류를 선택해야 합니다. 좁은 공간에 설치하는 경우 소형 액면계가 적합합니다. 또한 탱크의 복잡한 모양에 맞는 특수한 모양의 액면계도 있습니다.
또한, 액면계의 기능적 측면도 고려해야 합니다. 원격 조작 및 데이터 기록 기능이 있는 액면계를 선택하면 효율적인 조작 및 모니터링이 가능합니다.