레벨계의 종류와 장단점 (Level Instrument for Plant)

각종 산업에서는 원료, 물 등을 저장하는 탱크의 저장량을 파악하기 위해 레벨계가 필요합니다. 저장하는 물질에 따라, 탱크의 크기에 따라 다양한 레벨계가 사용됩니다. 레벨계별 원리와 특장점에 대해 알아보도록 하겠습니다. 

레벨계란?

레벨계 및 레벨스위치

내용물의 저장량을 연속으로 측정하여, % 혹은 mm (m) 등으로 환산하여 표현하는 것을 레벨 측정이라고 합니다. 반면 레벨스위치는, 특정 레벨에 도달하면 도달함을 알려주는 신호입니다. 넘치기 직전 혹은 텅 비기 직전 등의 레벨에 도달하면 감지해서 알려주는 것을 레벨 스위치라고 합니다. 검출 시 On / Off 접점 신호를 출력합니다. 

 

레벨계의 종류

Level Instrument의 종류는 다양합니다. 계측에서 가장 많은 종류가 Level Instrument입니다. 온도, 유량계와는 다르게 표준화되어 있지 않습니다. 액체용, 분체용, 접촉식, 비접촉식, Float 식, 압력식 등 매우 다양합니다. 레벨 측정의 간단한 원리에 대해 알아보도록 하겠습니다. 

 

Displacement Level Meter

Displacement Level Meter는 일반적으로 부유체나 부재체의 이동량을 감지하여 레벨을 측정합니다. Diaplacement는 부표로 이해하시면 됩니다. 일반적으로 미터의 부착 부분이 액체나 고체와 접촉하면서 부유체의 움직임에 따라 변위(displacement)를 측정합니다. 이동량이 측정되면 그 값을 통해 레벨을 결정할 수 있습니다.

 

장점 

• 고압의 액체 이거나, 비중이 낮은 경우 좋습니다. 
• 구조가 간단하고 신뢰성이 높습니다. 

단점 

• 측정범위는 짧으며, 액밀도가 변화하는 상황에서는 재교정이 필요합니다.  
• 스프링은 자주 갈아주어야 하며, 고착이나 이물질 등이 걸리면 오작동됩니다. 

 

Float Type Level Meter

액면에 Float를 뛰어 두고 일정한 장력으로 위에서 당기면, Float의 부력과 평행을 이루게 됩니다. 액체의 수면이 변함에 따라 테이프의 길이를 변하게 하고, 테이프의 길이를 계측함으로써, 거리를 계측합니다. 

 

장점 

• 구조가 간단하고 널리 사용됨. 

단점 

• 대부분이 소모품이기 때문에 잦은 유지 보수가 필요합니다. 

 

차압식 레벨계

탱크 상부의 내압과, 탱크 하부의 액체의 압력 계측하여, 저장 레벨을 산출합니다. 

 

장점 

• 탱크 내의 압력이 변하여도 측정이 가능합니다.   

단점 

• 기포가 있는 경우, 정확도가 떨어집니다. 
• 액체의 비중이 변하면, 교정이 필요합니다. 
• 유지보수를 위해서는 탱크의 액체를 다 비워야 합니다. 

 

압력식 레벨계

레벨에 의한 액체의 압력 변화를 파악하여 환산합니다. 대기압탱크에서만 사용가능합니다. 

 

장점 

• 설치공간이 좁아도 가능합니다. 

단점 

• 기포가 많거나, 내부에 다른 물질이 있으면 정밀도가 떨어집니다. 
• 유지보수를 위해서는 탱크를 모두 비워야 하며, 액체의 비중이 변화면 교정이 필요합니다. 

 

초음파식 Level Meter

비접촉식입니다. 탱크 상부에서 초음파를 발산하고 액체의 수면에서 반사되어 센서로 돌아올 때까지 시간을 계측하여 거리로 환산합니다. 

 

장점 

• 저렴한 편입니다. 비접촉식입니다.  

단점 

• 증기가 발생하면 정밀도가 현저히 떨어집니다. 
• 측정구역 내에서 온도 차이나 가스 등이 발생하면 음속이 변합니다. 

이상으로 레벨계의 종류 및 각 장단점에 대해 알아보았습니다. 레벨계는 방식만 다를 뿐 아니라, 공급사별로 특징이 다릅니다. 측정하고자 하는 물질의 종류, 탱크의 크기, 설치 조건, 환경, 외란 등을 모두 고려하여 선정되어야 합니다.