계측 및 자동제어(실)

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계측 및 자동제어(실)

A 계측 일반

01 압력과 온도

I1 압력환산 101324=10332=760

1ATM=1.01325bar=101324Pa
=10332kg/cm²=1.033mAq
=760mmHg

I1 압력계

►압력계의 최고눈금은 보일러 최고사용압력의 1.5배 이상, 3배이하이므로 압력계의 최고눈금은 1~3[MPa]이 되어야 하며, 압력계 바깥지름은 100[㎜]이상으로 하여야 한다.

►압력계를 증기보일러에 부착할 때 압력계 내부의 부르동관을 보호하기 위하여 안지름(6.5[㎜])이상의 (사이펀관)또는 동등한 작용을 하는 장치를 부착하여 증기가 직접 압력계에 들어가지 않도록 하여야 한다

연성계에서 진공압력이 50를 나타태고있을때 절대압력을 구하시오

절대압력을 계산하시오

진공도는 얼마인가

절대압력은 얼마인가

I1 절대압력=대기압-진공압력

$$ 1.0332-(\frac{500}{760}\times 1.0332)=0.353[kgf/cm^2\cdot a] $$

I1 절대압력=대기압-진공압력

$$ H=Z+\frac{P}{\gamma}+\frac{V^2}{2g} $$

02 단위와 차원

03 측정의 기본

표준원기의 구비조건을 4가지만 쓰시오

측정하고자 하는 상태량과 독립적 크리를 조정할 수 있는 기준량과 비교하여 측정, 계측하는 방법의 명칭을 쓰시

B 압력측정

압력환산

1ATM=1.01325bar=101324Pa=10332kg/cm2=1.033mAq=760mmHg

01 압력 측정의 개요🔢

압력계를 선택할 때 유의할 사항을 4가지만 쓰시오

물이 유속 12~전수두를 구하시오

관벽이 유체에 미치는 마찰력을 구하시

I2 정압계산(피토관)

\[ V=\sqrt{2g\frac{P_t-P_s}{\gamma}} \]

\[V=\sqrt{2gh\frac{\gamma_m-\gamma}{\gamma}} \]

\[ \gamma(물의 비중량) : 1000[kgf/m^3] \]

\[ 1[atm]=760[mmHg]\] \[=10332[mmHO]=101.325[kPa] \]

Pt 전압 Ps정압 γ공기밀도

02 액주식 압력계

액주식 압력계에 사용되는 액체의 구비조건을 4가지만 쓰시오

직화식 흡수 냉온수가에 부착된 U자관식 마노미터의 눈금차가 7 일 때 흡수식 냉온수기 내부의 진공도를 구하시오

물이 흐르고 있는 ~압력차를 구하시오

압력계의 지시값을 구하시

탱크 내 기체의 절대압을 구하시오

액면까지의 높이를 구하시오

측정압력을 구하시오

압력차를 구하시오

압력차는 몇 kPa인가?

I2 속도,유량계산(피토관)

교축비계산

$$ m=(\frac{D_2}{D_1})^2 $$

속도계산

\[V=C\sqrt{2\times \frac{P_t-P_s}{\rho}} =C\sqrt{2\times \frac{P_t-P_s}{\frac{\gamma}{g}}} \\ =C\sqrt{2gh\frac{\gamma_m-\gamma}{\gamma}}\]

Pt : 전압 Ps : 정압
γm마노미터의비중량 γ유체의 비중량
ρm마노미터액체밀도 ρ 유체밀도

유량계산

\[Q=CAv_{m}=CA\sqrt{2g\times \frac{P_t-P_s}{\gamma}}=CA\sqrt{2gh\times \frac{\gamma_m-\gamma}{\gamma}}=CA\sqrt{2gh\times \frac{\rho_m-\rho}{\rho}}\]

03 탄성식 압력계

부르동관 압력계를 설치할 때 되지꼬리처럼 생긴 사이펀관을 같이 사용한다

벨로스 압력계에서 벨로스 탄성의 보조로 코일스프링을 조합하여 사용하는 주된 이유는 무엇인지 설명하시오

부르동관 압력계로 측정한 압력이 ~피스톤의 무게를 구하시

04 기타 압력계

분동식 압력계에서 다음의 측정압력에 적합한 사용 액체면을 각각 쓰시오

침종식 압력계의 유지 관리에 대한 사항을 4가지만 쓰시오

주로 낮은 압력을 측정하는 데 사용되는 피라니 게이지의 원리는 압력에 따른 기체의 어떤 성질의 변화를 이용한 것인가.

C 유량 측정

01 유량 측정의 개요🔢

다음의 유량계들응 직접측정식유량계 간접측정식 유량걔로 구분하여 각각에 해당하는 기호를 나열하시오

오리피스미터, 아누바유량계, 오벌미터, 루트미터, 전자유량계, 로터리 피스톤식 유량

다음 유량계들을 압력손실이 작은 순서대로 나열하시오

전자식유량계 < 벤투리미터 < 플로노즐 < 오리피스미터

02 용적식 유량계(직접식 유량계)🔢

I2 면적식유량계

• 고점도 유체나 작은 유체에 대해서도 측정이가능하다
• 차압이 일정하여 오차의 발생이 적다
• 압력손실이 적고, 균등 유량을 얻을수 있다
• 슬러지나 부식성 유체의 측정이 가능하다

• 정도가 1~2%로 정밀측정에는 부적당하다
• 측정하려는 유체의 밀도를 미라 알아야 한다

좌측의 유량계와 우측의 유량계 형식이 일치하는기호를 연결하시오

오리피스미터 – 차압식 유량계

로터미터 – 면적식 유량계

피토관 – 유속식 유량계

습식 가스미터 – 용적식 유량계

I2 초음파 유량계

• 측정체가 유체와 접촉하지 않아 압력손실이 없다
• 정확도가 높고, 대유량 측정용으로 적합하다
• 고온, 고압, 부식성의 유체 측정이 가능하다
• 비전도성 액체의 유량측정이 가능하다

오벌식 유량계의 특징을 4가지만 쓰시

03 차압식 유량계🔢

I4 오리피스

유체가 흐르는 일정한 단면을 갖는 배관중에 조리개 기구를 삽입하고, 유체를 통과시키면 조리개 전후에 연결된 U자형 액주계에서 압력차에 의한 높이차가 발생하고 이것을 측정하여 유량을 계산하는 간접식 유량계 중 차압식 유량계에 해당된다. 측정원리는 베르누이 방정식이다.

장점

➕ 구조가 간단하고 제작이 쉬워 가격이 저렴하다. ➕ 협소한 장소에 설치가 가능하다. ➕ 유량계수의 신뢰도가 크다 ➕ 오리피스 교환이 용이하다.

I4 오리피스(계산)

교축비계산

$$ m=(\frac{D_2}{D_1})^2 $$

유량계산

$$ Q=C\times A\times \frac{1}{\sqrt{1-m^2}}\times \sqrt{2\times g\times h} $$

I5 노즐의속도

$$ w_2=\sqrt{2(h_1-h_2)+w_1^2} $$

$$ w_2=\sqrt{2\frac{k}{k-1}\times RT_1\times\{1-(\frac{P_2}{P_1})^{\frac{k-1}{k}}\}} $$

차압식 유량계에 해당하는 오리피스 유량계의 장점을 3가지만 쓰시오

스로틀 기구에 의하여 유량을 측정하는 유량계의 명칭을 3가지만 쓰시오

조리개부가 유선형에 가까운 형상으로 설계되어 측류의 영향을 비교적 작게 받고 조리개에 의한 압력손실을 최대한으로 중린 조리개 형식의 유량계의 명칭을 쓰시오

이때의 물의 유량을 구하시오

유량을 구하시오

최대유량을 계산하시오

04 유속식 유량계🔢

유속식 유량계에 해당하는 피토관식 유량계에 대한 다음의 질문에 답하시오

피토관식 유량계와 오리피스 유량계에 대한 다음 설명의 ()를 채우시오

중심부 유속을 구하시오

초당 평균유량을 구하시오

중심에서 물의 유석을 구하시오

이때의 유속은

동압과 정압을 각각 단위로 구하시

이때 유속을 구하시오

기류의 속도를 구하시

05 기타 유량계

면적식 유량계의 장점을 4가지만 쓰시오

면적식 유량계에 해당하는 로터미터의 장점을 3가지만 쓰시오

전자유량계의 특징을 4가지만 쓰시오

관외부에서 음파를보내어 관 내 유체의 체적유량을 측정하는 초음파 유량계의 장점을 4가지만 쓰시

I2 열선식유량계

저항선에 ( 전류 )를 흐르게 하여 ( 열 )을 발생시키고 여기에 직각으로 ( 유체 )를 흐르게 하면 온도가 변화하는 변화율로부터 유속을 측정하는 방식과 유체의 온도를 전열선으로 일정온도 상승시키는데 필요한 전기량을 측정하여 유랑을 측정하는 방식으로 분류된다.

D 액면 측정

01 액면 측정의 개요

액면계 선정 시 고려사항을 3가지만 쓰시오

일반적인 액면 측정방법의 종류를 3가지만 쓰시오

다음의 액면계들을 직접측정식 액면계, 간접측정식액면계로 구분하여 각각에 해당하는 기호를나열하시오

유리관식 액면계, 플로트식 액면계

차압식 액면계, 기포식액면계, 초음파식 액면계, 사이트글라스

02 직접측정식 액면계

유리관식 액면계의 특징을 3가지만 쓰시오

사이트 글라스의 특징을 4가지만 쓰시오

03 간접측정식 액면계

차압식 액면계으ㅢ 특징을 4가지만 쓰시오

정전용량식 액면계의 특징을 4가지만 쓰시오

저장탱크 정상부에서 탱크 밑면까지 지름이 작은 스테인리스관을 부착하여 관을 상하로움직여서 관 내에서 분풀하는 가스상태와 액테상태의경계면을 찾아 액면을 측정하는 간접식 액면계의 명칭을 쓰시오

E 온도측정

01 온도 측정의 개요

측정원리에 따른 접촉식 온도계의 종류를 4가지만 쓰시오

I7 온도계의 측정원리

• 바이메탈 : 선팽창계수가 다른 2종류의 앏은 금속판을 결합시켜 온도변화에 따라 구부러지는 정도가 다른 점을 이용
• 전기저항식 : 온도가 올라가면 금속제의 저항이 증가하는 원리를 이용
• 방사온도계 : 측정대상물체에서의 전방사에너지(복사에너지)를 렌즈 또는 반사경으로 열전대와 측온접점에 모아 열기전력을 측정하여 온도를 측정

접촉식 온도계와 비접촉식 온도계의 원리를 쓰시오

바이메탈온도계

전기저항온도ㅖ

방사온도계

02 유리제온도계

알코올온도계의 일반적인 측징을 4가지만 쓰시오

모세관 상부에 보조구부를 설치하고 사용온도에 따라 수온량을 조절하여 미세한 온도차의 측정이 사능한 유리제 온도계의 명칭을 쓰시

03 열전대온도계

열전대의 구비조건을 4가지만 쓰시오

I7 열전대(구비조건) 必

• ❶열전도율이 작을것
• ❷전기저항과 온도계수가 작을것
• ❸기계적 강도가 크고 내열성 내식성이 있을것
• ❹온도상승에 따른 열기전력이 클것
• 온도상승에 따라 연속적으로 상승할 것
• 열기전력의 특성이 안정되고 장시간 사용해도 변형이 없을 것
• 재료의 구입이 쉽고(경제적이고) 내구성이 있을 것
• 재생도가 크고 가공이 용이할 것

열전대온도계의 측징을 4가지만 쓰시오

열전대 온도계에 대한 다음 설명의 ()안에 숫자나 용어를 써넣으시오

다음은 계측기기에 대한 설명이다 ()안에 알맞은 내용을 써넣으시오

다음의 열전대 온도계에 대한 구기호, 신기호 최고사용가능온도를 채워 넣으시

04 기타 접촉식 온도계

바이메탈온도계으ㅢ 특징을 4가지만 쓰시오

압력식 온도계의 방식을 3가지만 쓰시오

전기저항온도계의 특징을 4가지만 쓰시오

명판에 Ni450이라 쓰인 측온저항체의 100도 점에서의 저항값을 구하시오

05 비접촉식 온도계

슈테판 볼츠만의 법칙을 응용이론으로 하여 피측정체의 방사에너지를 렌즈나 반사경으로 열전대와 측온접점에 모아 열기전력을 측정하여 온도를 구하는 비접촉식 온도계를 명칭을 쓰시오

비접촉식 온도계에 해당하는 방사고온계의 측정원리로 이용되는 법칙의 명칭을 쓰고 간단히 설명하시오

고온의 노 내 온도 측정을 위해 사용되는 온도계를 3가지만 쓰시오

측정 파장을 온도계 내에 통과시켜 온도계 내의 전구 필라멘트의 휘도를 육안으로 직접 비교하여 온도를 측정하므로 정도는 높지만 측정인력이 필요한 비접촉온도계의 명칭을 쓰시오

방사온도계의 특징을 4가지만 쓰시오

비접촉식 온도계 중 색온도계의 특징을 4가지만 쓰시

F기타 측정

01 습도 측정🔢

열화리튬이 공기 수증기압과 평형을 이룰때 생기는 온도 저하를 저항온도계로 측정하여 습도를 알아내는 습도계의 명칭을 쓰시오

물을 함유한 공기와 건조공기의 열전도율 차이를 이용하여 습도를 측정하는 습도센서의 명칭을 쓰시오

방안의 온도가 25도인데 온도를 낮추어 20도에서 물방울이 생성되었고 방안의 온도가 25도일 때의 상대습도를 계산하시오

I8 습도계의종류

• 모발습도계
• 전기저항식 습도계
• 광전관식 노점계
• 가열식 노점계(듀셀 노점계)

실내공기의 온도는 15도이고 이공기의 노점은 5도로 측정되었다 이 공기의 상대습도는 약 몇%인가

I8 습도계

►수증기분압

\[ P_w=P_{ws}-\frac{P}{1500}\times(t-t’)\]

►상대습도

\[ \phi=\frac{P_w}{P_s}\times 100 \]

►절대습도

\[ X=0.662\times\frac{P_w}{760-P_w} \]

습도와 관련된 다음 질문에 답하시오

다음의 자료를 근거로 하여 대기압 750에서의 상대습도 및 절대습도를 구하시오

온도가21도에서 상대습도 60%의 공기를 압력은 변화하지 않고 22.5도로 할때 다음의 자료를 활용하여 공기의 상대습도를 구하시

02 밀도, 비중, 점도, 열량 측정

I9 비중계

\[\rho=\frac{m}{V}\]

\[\rho_1=\frac{m}{V}=\frac{m}{h_1\times A}\]

하겐-푸아죄유의 법칙을 이용한 점도계를 2가지만 쓰시오

2.2 의 저항에 220의 전압이 사용되었다면 1초당 발생한 열량은 몇 인지 계산하시오

액체와 고체연료의 열량을 측정하는 열량계의 명칭을 쓰시

G 가스분석

01 가스분석의 개요

I 오르사트법 분석기

보일러 연도에서 배기가스 시료를 채취하여 분석기 내부의 성분 흡수제에 흡수시켜 체적변화를 측정하여 CO₂ – O₂ – CO 순서로 분석하는 분석기 명칭을 쓰시오.

가스분석을 위한 시료가스 채취 시 주의해야 할 사항을 4가지만 쓰시오

가스정량분석법은 크게 화학적 가스분석법과 물리적 가스분석법으로 구분한다. 각각의 종류를 3가지만 쓰시오

02 화학적 가스분석법

다음에서 설명하고 있는 분석디의 명칭을 쓰시오

가스조성을구하시오

03 물리적 가스분석법

물리적 가스분석계의 종류를 5가지만 쓰시오

측정대상가스를 흡수한 용액에 적당한 화학적 조작을 가하여 발색시킨 다음 그발색시료에 가시부 또는 자외부 파장의 빛을 비추어 그 흡수광량에 의해 대상 가스의 농도를 알아내는 가스분석계의 명칭을 쓰시

04 가스크로마토그래피🔢

가스크로마토그래피의 특징을 4가지만 쓰시오

가스크로마토그래피에서 운반가스의 구성조건을 4가지만 쓰시오

열전도형 검출기의 특성을 4가지만 쓰시오

몰분율비를 구하시오

중량분율을 구하시오

운반기체의 유속을 계산하시오

이때의 이론단수를 계산하시

봉우리의 폴이 몇인지 계산하시오

단높이를 계산하시오

HETP를 계산하시오

분리도를 구하시오

노멀 헵탄의 농도를 구하시오

주입점에서 성분의 피크까지 거리를 구하시오

H 자동제어 일반

01 자동제어의 개요

J1 자동제어(비례,적분,미분)

●비례동작(P) : 조작부를 편차의 크기에 비례하여 움직이게 하는 동작 외란이 있으면 잔류편차가 발생한다. 비례동작으로 동작신호에 대하여 조작량의 출력변화가 일정한 비례관계에 있는 제어동작으로 외란이 있으면 잔류편차가 발생한다.

●적분동작(I) : 제어량에 편차가 생겼을 때 편차의 적분차를 가감하여 조작단의 이동속도가 비례하는 동작으로 잔류편차가 제거되지만 진동하는 경향이 있어 제어의 안정성이 떨어진다.

●미분동작(D) : 조절계의 출력 변화가 편차의 변화속도에 비례하는동작 조작량이 동작 신호의 미분치에 비례하는 동작으로 제어량의 변화 속도에 비례한 정적동작을 한다. 일반적으로 진동이 제거되어 빨리안정되며 비례동작과 함께 사용된다.

● 비례적분동작(PI)

● 비례적분미분동작(PID)

● 비례미분동작(PD)

1.다음에서 언급하고 있는 자동제어의 명칭을 쓰시오

2.미리전해진 순서에 따라 순차적으로 진행하는 제어방식으로 교통신호등 보일러 점화 및 소화에 사용된다

3.미리정해진 순서에 따라 순차적으로 진행되는 제어방식의 명칭을 쓰고 적용 예를 5가지만 들어보시오

4.시퀀스제어, 피드백제어에 대하여 각각 간단히 설명하시오

J2 자동제어(시퀀스,피드백,인터록)

❶ 시퀀스 제어 : 
미리 정해진 순서에따라 다음 동작이 연속으로 이루어지는 제어로 자동판매기, 보일러의 점화 등이 있다.

❷ 피드백 제어 :
제어량의 크기와 목표값을 비교하여 그 값이 일치하도록 되돌림 신호를 보내어 수정동작을 하는 제어방식

❸ 인터록제어 :
보일러의 안전한 운전을 위하여 어떤 일정한 조건이 충족되지 않으면 다음 단계의 동작이 작동하지 못하도록 저지하는 제어방식

5.보일러 자동제어 중 되먹임제어의 궁극적인 목적을 쓰시오

6.다음은 피드백제어계의 구성을 나타낸 것이다. 적절한 용어를 써넣으시오

J4 자동제어(주의점-신불범응)

• 제어동작이 신속하게 이루어지도록할것
• 제어동작이 불규칙한 상태가 되지않도록 할것
• 잔류편차가 허용되는 범위를 초과하지 않도록 할것
• 응답의 신속성과 안정성이 있도록할것

7.유류 연소온수 보일러 자동제어장치 중 다음의 주안전제어장치의 설치위치를 쓰시오

1)프로텍터 릴레이

2)콤비네이션 릴레이

3)애쿼스텃 또는 하이 리밋컨트롤

4)스택 릴레이

8.신호등을 LED등으로 설치할 때의 이점을 2가지만 쓰시

02 블록선도, 자동제어계의 응답, 신호 전송방법

1.다음은 어떤 것에 대한 설명인지 해당하는 용어를 각가 쓰시오

2.1차 지연요소가 적용되는 계에서 시정수가 10분일 때 10분후의 스텝응답은 최대 출력의 몇%인지 계산하시오

3.시정수가 5인 1차지연형 계측기의 스텝응답에서 전 변화의 95%까지 변화하는 데 걸리는 시간을 계산하시

03 제어동작

자동제어에서 불연속동작인 온오프 동작의 특징을 3가지만 쓰시오

자동제어 연속동작을 6가지만 쓰시오

연속자동제어의 동작중 비례동작의 특징을 4가지만 쓰시오

비례제어기로 60~80사이의 범위로 온도를 제어하고자 한다. 목표값이 일정한 닶으로 고정된 상태에서 측정된 온도가 73~76로 변할 때 비례 대역을 구하시오

다음의 자동제어의 연속동작에 대하여 각각 간단히 설명하시오

자동제어에서 편차를 없애기 위하여 조작량을 주는 연속제어방식을 3가지만 쓰시

I 보일러의 작동제어

01 보일러 자동제어의 종류

보일러 자동제어를 위한 장치의 설계 및 사용 시의 주의사항을 4가지만 스시오

보일러 자동제어의 종류를 각각 약어와 함께 4가지를 쓰시오

J5 보일러 자동제어

명칭	제어량	조작량
급수제어(FWC)	보일러 수위	급수량
증기온도제어(STC)	증기온도	전열량
자동연소제어(ACC)	노내압, 증기압력	연소가스량, 공기량, 연료량
증기압력제어(SPC)	증기압력	연료공급량, 연소용 공기량

다음의 3요소식 수위제어 계통도를 나타낸 블록선도내의 해당한ㄴ 명칭을 각각 기입하시오

02 인터로크, 입결신호 전송방식, 신호조절기

보일러에 적용하는인터로크 제어에 대하여 간단히 설명하시오

다음에서 설명하는 인터로크의 명칭을 각각 쓰시오