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Monthly Magazine of Automatic Control Instrumentation

연재 매스플로우 천일야화(58)<질량 유량계의 기초>

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작성자 댓글 0건 조회 221회 작성일 20-04-07 00:00

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서론

이번 회는 57회 마지막 장의 스핀오프 격으로, 매스플로우 컨트롤러(이하 MFC)가 지향해야 하는 모습에 관해 이야기하고 싶다. 57회에서는 편리한 “자동 유량 제어기”인 MFC가 중대한 트러블 원인의 표적이 되는 현상을 이야기했다. 이들은 모두 유량 신호(측정값, 이하 VP)와 외부(지시계나 PLC)로부터의 유량 설정 신호(목푯값: 이하 SV)가 일치할 수 있도록 MFC가 유량 제어 밸브를 구동하는 밸브 제어 신호(조작량, 이하 MV)를 가변시킨다는 기본 동작을 충실히 이행하고 있었음에도 오히려 이들 때문에 생긴 트러블이었다. 그 때문에 대처 요법으로 “MFC에 통상의 룰로 제어를 하지 않는 모드”를 추가한다고 하는 어떤 의미에서는 모순되는 방법을 이용해왔다. 그 대표적인 예가 가스 라인 교체 등에 의한 의한 급격한 1차 압력 변동 영향을 완화할 목적으로 개발된 PI(Pressure Insensitive) 혹은 PTI(Pressure Transit Insensitive)라고 불리는 기술을 탑재한 MFC이었다(이하, PI-MFC라 함). MFC의 1차 측 압력의 급격한 변동을 MFC에 내장한 압력 센서로 모니터링해두고 어떤 소정의 변동 폭을 초과하면 MFC의 유량 센서를 통해 유량 제어 밸브에 대한 피드백 제어를 인터럽트하여 제어 밸브의 조작량에 간섭하는 기능을 가지도록 한다는 개념의 MFC다. 이것은 바꿔 말하면 압력 변동이 생겼다고 MFC가 판단했을 때는 유량을 측정하는 질량 유량계로서의 펑션을 동결한다고 해도 유량의 안정 제어를 하는 제어기로서 사명을 우선시해야 한다는 말이다. 이번 회에서는 과연 현재의 PI-MFC 제품은 “MFC가 지향하는 모습”으로서 어떨지에 관한 검증을 하고 싶다.

다른 두 가지 PI-MFC

여기에 PI-MFC라고 자칭하면서 다른 PI와는 전혀 다른 펑션을 탑재한 MFC가 있다. Bronkhorst HIGH-TECH B.V.(이하 브롱코스트)의 최신예 EL-FLOW Prestige FG-201CVP다. 우선 이 MFC에 탑재된 PI 기능에 관해서 설명한다.
이 제품에 관해서는 52회에서 “EL-FLOW Prestige의 대규모 업데이트”로 한번 다룬 적이 있다. 2019년에 발표된 브롱코스트의 플래그십 “EL-FLOW Prestige”의 업데이트는 뉴 모델로의 이행에 가까운 내용이었다. 원래 이 제품은 온도 보정 기구나 멀티 가스・멀티 레인지(MG/MR) 기능을 탑재하여 EL-FLOW를 처음부터 하나씩 재설계하여 생겨난 고기능 매스플로우다. 원형인 EL-FLOW와는 내부 구조가 전혀 다르다(그림 1). 권선 센서는 삼선식에서 이선식으로, 밸브는 데트 볼륨을 최대한 줄였으며, 리스트릭터(층류소자)조차 같은 부품을 사용하지 않는다. 브롱코스트는 오랜 세월 동안 쌓아온 유체 측정&제어의 경험을 살려 만반의 준비를 갖추고 “우리가 개발하는 최후의 열식 매스플로우”, 즉 ‘이 이상의 열식 유량 센서 탑재 MFC는 탄생할 수 없다!’라는 마음으로 이 제품을 만들었다.

(후략)


黒田 誠 / EZ-Japan 본 기사는 2020년 4월호에 게재되었습니다. J1.jpg

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