7 つの天然ガス流量計タイプ: 産業用途向けの選択方法

産業用天然ガス測定では、タービン、超音波、コリオリ、差圧 (DP)、熱質量、渦、容積式の 7 つのテクノロジーが一般的に評価に値します。このガイドでは、詳細なサイズ設定の前に、それぞれがどこに当てはまるのか、また何が除外されるのかについて説明します。ガスサービス以外の広い視野については、こちらをご覧ください。工業用流量計選定ガイド.

天然ガス流量計の比較

1. メーターを選択する前に、何を測定する必要があるかを決定します

実際の体積、標準体積、および質量流量が互換性のあるものとして扱われると、ガス測定は混乱を招きます。そうではありません。

実際の体積流量ラインの動作圧力と温度でメーターを通過する体積です。天然ガスは圧縮性があるため、圧力や温度が変化すると、同じ量のガスでも占める体積が異なります。

標準または参照ボリューム合意された基準条件におけるガス量を表します。メーターが動作量を測定するものの、商業要件または報告要件が標準量である場合、測定システムには通常、圧力、温度、ガスの特性データ、および適切な変換方法も必要です。-。

したがって、報告根拠を明確に記載する必要があります。 Nm3/h、Sm3/h、SCFH、ACFH、kg/h、その他の単位は同じ量を表しません。これ流量計ユニットガイド一般的に使用されるフローユニットに関する追加の背景を提供します。

質量流量単位時間当たりのガスの量を質量で表します。コリオリ計は振動管の応答を通じて質量流量を直接測定しますが、熱式計は熱伝達挙動から質量流量を決定します。-。より詳細な比較については、を参照してください。質量流量と体積流量の関係.

したがって、選択の最初の質問は「どのメーターが最も正確ですか?」というものではありません。それは、「この測定値はどの量を表す必要があるか?」です。

2. タービンガス流量計

タービンメーターはローターをガス流の中に配置します。ローター速度はガス速度に関係しており、体積流量に変換されます。

タービンメーターは、流量が定義された動作範囲内に留まり、設置が許容可能な速度プロファイルを提供する場合、クリーンで乾燥した天然ガスにとって強力な選択肢となります。

トレードオフは、ガスとの機械的接触です。-ベアリングは摩耗する可能性があり、汚れ、液体、または堆積物によって性能が変化する可能性があります。エルボ、レギュレーター、バルブも流入速度プロファイルを歪める可能性があるため、ストレートパイプまたはフローコンディショナーが必要になる場合があります。

これが、フロープロファイルが重要である理由です。メーターは最大容量に合わせて適切なサイズに設定されていても、すぐ上流のレギュレーターまたはエルボが渦巻きや非対称な速度分布を生成すると、性能が低下することがあります。追加の背景については、この記事を参照してください。タービン流量計の特徴と利点.

タービン技術を選択するのは、一般的な精度の数値が魅力的に見えるからではなく、ガスの状態、流量範囲、配管が適合するからです。{0}}

3. 超音波ガス流量計

通過時間超音波計は、流れるガスの上流と下流に音響信号を送信します。{0}移動時間の違いは、ガスの速度に関係します。これ超音波ガス流量計ガイド基本的な測定原理をさらに詳しく説明します。

重要な違いは、超音波はクランプを意味するものではありません-。 -ライン マルチパス超音波計と外部に取り付けられたクランプ-システムにより、さまざまな測定問題が解決されます。サイトのクランプオンとインライン超音波の比較-この違いをさらに詳しく説明します。

インライン超音波メーター-

-インライン マルチパス メーターは回転測定要素を持たず、永久圧力損失を非常に低く抑えることができるため、大規模パイプラインにとって魅力的です。複数の音響経路と診断は、乱れた速度プロファイル、汚染、音響条件の変化を特定するのにも役立ちます。

ISO 17089-1:2019特に、パフォーマンス、校正、診断、設置要件など、保管場所の移送および割り当ての測定に使用される-輸送時超音波ガスメーター-に対処します。 :contentReference[oaicite:3]{インデックス=3}

超音波メーターのクランプ-

メーターにクランプ-すると、トランスデューサがパイプの外側に配置されます。その主な利点は、従来のインライン メーター本体を使用せずに設置できることです。これは、一時的なチェック、改修プロジェクト、ラインの開設が困難な状況に役立ちます。-

これらを自動的にインライン会計メーターと同等のものとして扱うべきではありません。-性能は、測定デューティ、パイプの材質と状態、音響経路、ガス圧力、信号品質、および機器の設計によって異なります。

4. コリオリ流量計

コリオリ計は振動する測定管を使用します。流れる質量はチューブの動きを変化させ、センサーは質量流量に直接関係する位相差を測定します。多くの設計では、密度と温度の情報も提供できます。技術的な詳細については、このサイトを参照してください。コリオリ流量計の動作原理.

主な利点は測定ベースです。必要なプロセス量が質量である場合、コリオリは最初に動作体積を測定し、次に密度から質量を計算することを回避します。基礎となる原理は、エンドレスハウザーの公式にも説明されています。コリオリ測定のリファレンス。 :contentReference[oaicite:4]{インデックス=4}

ただし、ガスサービスの場合、「直接質量」は「自動的に最適」を意味するものではありません。ガス密度、動作圧力、チューブの形状、必要な流量範囲、メーターのサイズ、設置コスト、圧力損失が実現性に影響する可能性があります。したがって、大規模なラインや非常に高い流量のアプリケーションでは、テクノロジーを優先して決定するのではなく、慎重にサイジングを決定する必要があります。-

別のガイドでは、コリオリ流量計の利点と限界は、コリオリが候補リストに到達したときに役立つ次のステップを提供します。

5. 差圧流量計

差圧流量測定では、パイプ内にオリフィス プレート、ノズル、ベンチュリなどの制限を設け、{0}{1}パイプ全体の圧力差を測定します。次に、差圧と形状および流体特性から流量が計算されます。

理想的な制限では、関連する補正係数が考慮された後、流量はほぼ差圧の平方根で変化します。この関係は、ローエンドのレンジアビリティが注目に値する理由の 1 つです。流量が大幅に減少すると、生成される差圧信号ははるかに小さくなります。-

DP は成熟しており、確立された標準によってサポートされているため、依然として有用です。ISO 5167-1:2022オリフィス プレート、ノズル、ベンチュリ チューブ、コーン メーター、ウェッジ メーターなどの差圧装置のほか、一般的な測定、設置、不確かさの要件もカバーしています。{0} :contentReference[oaicite:5]{インデックス=5}

完全なアプローチの実践的な紹介については、これを参照してください。差圧流量計ガイド.

主要素のみを評価しないでください。天然ガス DP システムは、圧力と温度の測定、トランスミッタの性能、ガス特性データ、流量計算、導圧管の設計、設置品質にも依存する場合があります。-永続的な圧力損失は、特に圧縮エネルギーが貴重な場合、ライフサイクルのもう 1 つの考慮事項です。

6. 熱式質量流量計

熱質量計は、加熱された検出素子と流れるガスの間の熱伝達からガス流量を測定します。これらは、天然ガス消費量の監視、バーナーまたはボイラー燃料-ガスの測定、サブメータリング、低流量アプリケーションなどで評価する価値があります。-

その主な魅力は、回転測定機構を使用しない直接ガス質量流量測定です。-挿入設計は、プロセスと設置が許可されている場合には、より大きなパイプにも実用的です。関連製品と構成は、次の場所にあります。熱式質量流量計セクション.

主な技術的注意はガス組成です。熱応答は、熱伝導率や比熱などの特性に依存します。エンドレスハウザーの公式説明熱質量の測定原理ガス混合物の組成と設置条件が測定値に影響を与える可能性があることに注意してください。{0} :contentReference[oaicite:6]{インデックス=6}

天然ガスの混合物が大きく変化する可能性がある場合は、メーターの校正方法と組成の変動の処理方法を確認してください。-センサーの汚れも問題です。センサー素子上の堆積物は熱伝達を変化させ、湿ったガスや汚れたガスの要求を、きれいで安定した燃料ガス流よりも要求しやすくします。-。

7. 渦流量計

渦メーターは流れの中にブラフ ボディを配置します。下流では交互の渦が形成され、その放出頻度は流速に関係します。の渦流量計の動作原理より深い説明を提供します。

渦流量計には回転測定機構がないため、クリーンガス、蒸気、公共サービスに実用的です。これらは、タービン ベアリングのない比較的シンプルなインライン技術を必要とするプラントに適している可能性があります。-

動作範囲の下限には特に注意が必要です。安定した渦の形成には適切な流量条件が必要であるため、公称パイプサイズのみで選択したメーターは通常の操作では大きすぎる可能性があります。ガス密度、配管の乱れ、機械的振動も重要です。

したがって、渦流量計は既存のパイプの直径に単純に合わせるのではなく、最小流量、通常流量、最大流量に合わせてサイズを決定する必要があります。

8. 容積式ガスメーター

容積式計は、既知の量のガスを繰り返し捕捉および放出します。一般的な例としては、ロータリー メーターやダイヤフラム メーターがあります。

実際の強みは、低流量と可変需要の測定です。これにより、容積式技術は商業、流通、および一部の産業用ガス用途に関連性を維持します。{0}

トレードオフは機械的な複雑さです。-コンポーネントが可動すると、摩耗、圧力降下、容量、メンテナンスに関する考慮事項が発生します。-必要な結果が操作量ではなく標準量の場合でも、圧力と温度の補正が必要になる場合があります。

詳しい背景については、この概要を参照してください。容積式流量計の動作.

天然ガス流量計の選び方

便利な選択プロセスにより、ブランドとモデル番号を比較する前に、不適切なテクノロジーが削除されます。

ステップ 1: 測定の目的を定義する

個別のプロセス監視、燃料割り当て、サブメータリング、請求、保管転送。必要な不確実性、トレーサビリティ、承認、冗長性は大幅に異なる場合があります。

ステップ 2: レポートの基準を定義する

必要な結果が実際の体積、標準/基準体積、質量流量、合計量、またはエネルギーのいずれであるかを述べます。標準容積が必要な場合は、基準圧力と温度を指定します。

ステップ 3: 単なる「天然ガス」ではなく、ガスについて説明する

予想される組成、考えられる組成の変動、乾燥または湿潤状態、凝縮物の可能性、粒子、腐食性成分、および密度または相対密度（利用可能な場合）を提供します。

この情報により候補リストが変更される可能性があります。熱測定では、組成の変動に特に注意を払う必要があります。液体や汚染物はタービンのコンポーネントや超音波診断に影響を与える可能性があります。濡れたサービスや汚れたサービスは、いくつかのテクノロジーに対するメンテナンスの期待を変える可能性があります。

ステップ 4: 最小、通常、および最大の流量を提供する

メーターは設計の最大値には十分大きくても、日常の操作にはあまり適合しない場合があるため、通常の流量が重要です。最小範囲から最大範囲までが広いと、使用可能な範囲がより強力なテクノロジーが優先される可能性があります。--

配管径のみでガス流量計を選定しないでください。メーターは、実際に発生する速度、密度、圧力、流量範囲に対して評価する必要があります。

ステップ 5: 圧力、温度、配管条件を定義する

動作圧力と温度の範囲、パイプのサイズとスケジュール、利用可能な直管、上流のエルボまたはレギュレータ、許容圧力損失、危険区域の要件、シャットダウンが可能かどうかを提供します。{0}

ステップ 6: 主要な制約を特定する

この場合、一般的な長所と短所のリストよりも選択プロセスの方が役立ちます。{0}}-

• もし永久圧力損失が主な懸念事項であるため、フルボア超音波技術が候補リストの上位に上がる可能性があります。{0}
• もし直接質量流量が必要な場合は、コリオリまたは熱質量を早期に評価する価値があります。
• もしガス組成が変化する、熱測定には追加の精査が必要です。
• もし非常に低い流量重要ですが、容積式や適切なサイズの質量流量技術はもっと注目に値するかもしれません。-
• もしシャットダウンは利用できません適切なクランプ超音波ソリューションを検討する価値があるかもしれません。{0}
• 既存施設がすでに成熟した設備を備えている場合DP 測定アーキテクチャ、そのシステムをアップグレードすることは、測定原理を変更するよりも現実的である可能性があります。

ステップ 7: 完全な測定システムを評価する

メーター本体の購入価格だけでなく、校正、圧力と温度の補正、診断、メンテナンス、流量調整、ダウンタイム、スペアパーツ、エネルギー損失も比較できます。{0}}

これより広い流量測定、サイジング、および選択ガイド最終仕様の構築に役立ちます。

選択例: プラント燃料-ガスのモニタリング

保管の転送ではなく、内部エネルギーの割り当てが目的である産業用燃料ガス ラインを考えてみましょう。{0}通常、ガスは乾燥しており、動作範囲は広く、圧力損失は低く保つ必要があり、メンテナンス チームは日常的な機械サービスを最小限に抑えたいと考えています。

これらの要件により、候補リストはすぐに変更されます。恒久的な圧力損失が大きな経済的懸念事項である場合、DP システムは魅力的ではなくなります。タービンメーターは引き続き可能ですが、ベアリングやその他の可動コンポーネントが導入されています。ガス組成が十分に安定しており、必要な範囲がメーターに適合する場合、熱質量は興味深いものになります。 -パイプのサイズとプロジェクトの経済性が正当化される場合、インライン超音波はより魅力的になります。直接の質量測定が価値があり、詳細なサイジングによって許容可能な圧力損失が確認できる場合、コリオリは引き続き候補となります。

これは例示的な選択例であり、主張されているフィールドのケースではありません。重要な部分は順序です。義務を定義し、主要な制約と矛盾するテクノロジーを排除し、その後で残りのオプションのサイズを決定し、比較します。別の選択チェックリストについては、を参照してください。適切な流量計の選び方.

校正、標準、および保管転送

高価値ガス測定の場合、メーター技術は測定品質の一部にすぎません。{0}校正範囲、トレーサビリティ、設置、ガス特性、圧力および温度入力、および適用される法的または契約上の要件は、センシング原理と同じくらい重要な場合があります。

のNIST 天然ガス流量校正サービスは、複数のフロー ポイントにわたって校正が実行される理由、および再現性、補助測定、およびトレーサビリティが完全な測定チェーンの一部として扱われる理由を示しています。 :contentReference[oaicite:7]{インデックス=7}

NIST のより広範なガス流量標準プログラムまた、追跡可能なガス流量校正における主要標準と作業標準の役割についても文書化しています。{0} :contentReference[oaicite:8]{インデックス=8}

実際の校正作業の概要については、この内部ガイドを参照してください。流量計を校正する方法.

保管権移管の申請については、プロジェクトの場所に適用される標準および法的枠組みを確認してください。{0} ISO 17089-1 は、保管の移送と割り当てに使用される超音波ガスメーターに対応しており、国際法定計量機構はガスメーター用OIML R 137。 OIML は現在、ガスメーターの推奨事項として R 137:2012 をリストしており、改訂プロジェクトが進行中です。 :contentReference[oaicite:9]{インデックス=9}

したがって、メーターは、その測定原理だけを理由に保管転送に適していると表現されるべきではありません。メーターのモデル、校正、設置、完全な測定システム、契約上の要件、および現地の法定計量規則のすべてに同意する必要があります。-

天然ガス流量計選択の最終チェックリスト

• 実際の体積、標準体積、質量、またはエネルギーのうち、どの量を報告する必要がありますか?
• 最小、通常、最大流量はどれくらいですか?
• 最低および最高の動作圧力と温度はどれくらいですか?
• ガスは乾燥していますか、湿っていますか、汚染されていますか、または組成が変化していますか?
• 永久圧力損失はどの程度まで許容されますか?
• どのような配管障害や直進制限が存在しますか?{0}}
• 設置やメンテナンスのためにラインを停止することはできますか?
• どのような不確かさ、再現性、校正、法定計測要件が適用されますか?{0}}
• 測定には圧力と温度の補正が必要ですか?
• メンテナンス、診断、ダウンタイム、ライフサイクルのどのようなコストが重要ですか?

最終的なポイント

通常、適切な天然ガス流量計は、普遍的に優れた 1 つの技術を探すのではなく、不適切な適合を排除することで見つかります。タービン、超音波、コリオリ、DP、熱質量計、渦流計、容積式計器は、それぞれ異なる測定問題を解決します。

最初に必要な測定数量を定義します。次に、ガスの状態、最小流量範囲から最大流量範囲、動作圧力と温度、配管の制約、圧力損失限界、校正要件、商用目的を確立します。-これらの入力が明確になると、候補リストははるかに小さくなり、最終的な決定はマーケティング上の主張の比較ではなく、適切なサイジングと測定、{5}}システム設計の実践になります。