コリオリ流量計の原理: 仕組みとサイズの決め方

コリオリ流量計は、測定を行う数少ない技術の 1 つです。直接的な質量流量ボリュームから推測するのではなく。コリオリ質量流量計は、速度を測定して密度、温度、圧力を補正するのではなく、移動する流体が振動する測定管のセットをどのように乱すかを検出し、その乱流から真の質量流量を読み取ります。

この 1 つの違いが、プロセスが質量によって制御され、流体の密度が一定に保たれない場合の、分注、バッチ処理、混合、保管関連の測定においてコリオリ流量計の原理が重要となる理由です。{0}}

簡単な答え:コリオリ流量計は測定管を振動させ、測定管の入口と出口の間のわずかな位相のずれを監視します。その位相シフトのサイズは質量流量に比例するため、メーターは質量流量を直接報告し、通常は密度と温度を同時に報告します。

このガイドでは、メーターがどのように機能するか、その精度に何が影響するか、どこに適合するか、他のメーターとどのように比較するかについて段階的に説明します。産業用流量計、およびそれを正しく指定する方法。

コリオリ流量計の原理とは何ですか?

原理はコリオリ効果に基づいています。メーター内では、1 つ以上の流管が制御された振動で駆動されます。流体が振動チューブを通過すると、移動する質量によりチューブがわずかにねじれ、入口側と出口側の間に測定可能な位相ずれが生じます。センサーがこの変化を検出し、送信機がそれを質量流量の測定値に変換します。

この関係は直接的であり、チューブ内を移動する質量が大きいほど、ねじれ効果も大きくなります。出版されたものによると、質量流量計の物理学、測定されたタイムラグは質量流量に比例し、既知の要因としてチューブの剛性と形状が変化します。これが、コリオリ計が体積から質量を推定する必要がない理由です。

コリオリ効果をわかりやすく説明する

コリオリ効果は、回転または振動するフレーム内で移動質量がどのように偏向して見えるかを説明します。コリオリ計の管は車輪のように回転しません。それらは継続的に振動し、その振動は効果を生み出すのに十分です。

流れがない場合、チューブの入口側と出口側は段階的に振動します。流体が移動すると、入口側が遅れ、出口側が進むため、両者の同期が失われます。この小さな時間差がセンサーで測定される位相シフトであり、トランスミッターはそれを流量に変換します。

なぜ体積ではなく質量を読み取るのか

速度-ベースのメーターは流体の移動速度を測定し、質量流量に達するには密度データが必要です。コリオリ計は流体の質量自体の慣性に応答するため、質量を直接計算します。温度、圧力、濃度、またはレシピの変更によって密度が変化する場合、これにより誤差の主な原因が除去され、多くの場合、別個の補正装置が不要になります。同じ論理が食品や化学の作業にも当てはまります。質量流量計は媒体の重量を測定します変位した体積によってではなく。

コリオリ流量計は段階的にどのように機能しますか?

物理学というと抽象的に聞こえますが、作業手順は単純です。

ステップ 1: チューブに振動を加える

駆動コイルは、測定管を制御された周波数で振動させ続けます。チューブの形状は、U- チューブ、湾曲チューブ、直線チューブ、デュアル チューブなどの設計によって異なります。-デュアル チューブ設計は、外部の建物やパイプの振動を打ち消すため一般的です。この弱点は、設計が成熟する前の初期のコリオリ メーターを制限していました。

ステップ 2: 液体が振動管に入る

流体がチューブ内を移動するとき、その質量は方向の変化に抵抗し、小さなねじれ力を加えます。この力は微々たるものですが、最新のピックオフ センサーが確実に検出します。

ステップ 3: センサーが位相ずれを検出する

ピックオフ センサーはチューブ上のさまざまな場所に設置され、入口と出口の振動を比較します。流れがない場合、信号は同期されます。流れに応じて時間遅れが生じ、その遅れは質量流量に比例します。

ステップ 4: 送信機が出力を計算する

トランスミッターはセンサー信号を処理して、質量流量、密度、温度、合計質量、計算された体積流量、さらに一部のアプリケーションでは濃度値などの使用可能な値に変換します。出力は、アナログ、パルス、または HART、Modbus、PROFIBUS などのデジタル通信を介して PLC、DCS、またはバッチ コントローラーに到達します。

コリオリ質量流量計の主要コンポーネント

各部品は安定した再現性のある測定に貢献します。

• フローチューブプロセス流体を運ぶ。媒体には形状と材質が選択され、腐食性、衛生的、高温、または研磨性の高いサービス向けに特別な合金が使用されます。-
• ドライブコイルチューブを励起し、基準振動を安定に保ちます。
• ピックオフセンサー質量流量信号となる位相シフトを測定します。
• 温度センサーチューブの剛性の変化を補正し、プロセス温度を報告します。
• 送信機生の信号を流量、密度、温度、出力プロトコルに変換します。

コリオリ流量計は何を測定できますか?

このテクノロジーの価値は、1 つの機器が複数の変数を報告することです。質量流量は主要な出力であり、バッチ処理、投与、混合、および反応制御に最適です。密度チューブの振動特性から得られ、濃度や製品の品質を追跡するのに役立ちます。温度補償と監視をサポートします。体積流量制御システムが必要とする場合、質量と密度から計算されます。一部の設定では、密度と温度を合わせて推定します。集中送信機や構成に応じて、糖分、アルコール度数、混合比など。

コリオリ流量計はなぜ正確なのでしょうか?

コリオリ計は、精度と再現性が重要な場合に選択され、その精度にはマーケティング上の宣伝文句ではなく、特定の情報源があります。これは、一緒に混ざっていることが多い 3 つのアイデアを分離するのに役立ちます。

• 直接質量測定特に密度がドリフトする場合に、体積メートルの不確実性を増大させる速度から密度への推論を排除します。-{{1}
• 再現性流路には機械的に摩耗したりドリフトしたりする可動部品がないため、通常は非常に高くなります。
• 安定性ゼロ低流量では問題が発生します。ゼロ設定が不十分なメーター、または使用可能な範囲を下回って動作しているメーターは、定格仕様に関係なく精度が低下します。

質量流量は慣性であるため、流れの中に回転ブレードやギアが存在しないため、機械式メーターと比較して摩耗が軽減されます。トレードオフは、計算が依然としてチューブの剛性と流体の挙動の把握に依存していることです。そのため、温度補償と正確なゼロ調整はオプションの追加機能ではなく、精度の一部となっています。-

精度に影響を与える可能性のある要因

高性能のメーターであっても、不適切な条件下ではパフォーマンスが低下します。以下の表は、各要因とそれがどのように現れるか、そしてそれを防ぐ方法を示しています。

コリオリ流量計の長所と短所

すべてのラインに適合するメーターは存在しないため、賛否両論があるのが正直なところです。

利点

• 直接的な高精度の質量流量-投与、バッチ処理、充填、材料バランスに使用します。
• 多変数出力、質量、密度、温度を 1 つのデバイスから取得できるため、機器の数が削減されます。
• 導電率要件なしとは異なり、電磁流量計したがって、非導電性流体は問題ありません。-
• 機械的摩耗が少ない流路内では何も回転しないからです。

短所

• 初期費用が高い基礎技術よりも。単純なユーティリティフローを正当化するのは困難です。
• 圧力損失この問題は、粘性流体や小さなチューブの場合に重大になる可能性があり、利用可能な低圧システムでは実際の調達リスクとなります。{0}{1}
• サイズと重量3〜4インチを超えると急激に上がります。一つの業界概要としては、ほぼ完璧なメーターとしてのコリオリ-注、大きなラインサイズは非常に大きくなり、コストが高くなります。
• 設置応力と二相流に対する感度-、選択する前に確認する必要があります。

コリオリ計が最良の選択ではない場合

アプリケーションが大まかな流量表示のみを必要とする場合、ラインが非常に大きくコストが優先される場合、二相流が厳しい場合、圧力降下を極度に低く抑える必要がある場合、流体により大量の堆積が発生する場合、またはより単純なメーターがすでに精度目標を満たしている場合には、代替手段を検討してください。-実際的な決定ルール:

• コリオリを選択する場合質量精度、密度データ、または非導電性流体が要件を左右します。{0}
• 次の場合は代替案を検討してくださいラインが太いか、流体がきれいな水か、予算が決め手になります。
• サプライヤーに尋ねてくださいこのプロセスには、同伴ガス、スラリー、研磨媒体、または利用可能な限界圧力が関係します。

コリオリと他の流量計テクノロジーの比較

通常、選択は 1 枚のデータシートを読むことではなく、テクノロジーを比較することを意味します。この表は実際的なトレードオフをまとめたものです。-

要するに:電磁流量計は導電性水道サービスに経済的です; a

渦流量計極端な精度が要求されない蒸気に適しています。ある

タービン流量計きれいな低粘度の液体には適していますが、機械的摩耗が発生します。-そして

容積計の動作特性安定した状態では粘性のある燃料とオイルを好みます。直接質量と密度が最も重要な場合、コリオリが勝ちます。

コリオリ流量計の選択とサイズの決め方は？

パイプではなく、プロセスに合わせたサイズです。このチェックリストは、サイジングおよび見積もりの​​ワークシートとして使用します。

よくあるサイジングの間違いは、特大のパイプに合わせてメーターを大きくしてしまうことです。特大のコリオリ計は、ゼロの安定性が精度を支配する実際の最小流量ではパフォーマンスが低下することがよくあります。常に最初に最小流量を確認し、次に最大流量での圧力降下が許容できることを確認します。

機能した選択の例

• 粘稠なシロップの投与量:通常、密度補正と圧力損失はパイプ サイズの一致よりも重要です。わずかに小さいチューブを使用すると、低い流量精度を改善できます。-
• 酸の投与:材料の適合性と接液部の合金の選択が流量範囲の決定につながります。-
• 圧縮ガス:ガス密度が低いと信号が弱くなるため、圧力、速度、ターンダウンを注意深く検討する必要があります。サイジングは液体よりもはるかに敏感です。

設置と試運転のヒント

適切に選択されたメーターであっても、不適切な設置では故障する可能性があります。-現場での症状とともに、次のことに注意してください。

設置条件はパフォーマンスに大きく影響するため、同じ原理が適用されます。上流側直管部と下流側直管部速度計では、安定した予測可能な条件が精度を保護するという精神がここに当てはまります。

避けるべきよくある選択ミス

• 流量範囲ではなく配管サイズのみで選定
• 最小流量とゼロ安定性を無視
• 粘度や圧力損失を見落とす
• 腐食性媒体に対する材料の適合性をスキップ
• 衛生または清掃の要件を忘れる
• 同伴ガスまたは二相状態を無視する-
• 間違った通信出力の選択
• 危険区域の承認要件をスキップする-

流体、流量範囲、圧力、温度、配管サイズ、接続形式、材質、出力信号、設置環境などを詳しくお伺いします。これらの詳細は、流量計お問い合わせフォームより速く、より正確な見積もりを実現します。

コリオリ流量計の原理に関するよくある質問

結論

コリオリ流量計の原理は 1 つのアイデアに帰着します。移動する流体の質量が振動管をねじり、位相シフトは質量流量に比例し、流量計は通常、密度と温度とともに質量を直接読み取ります。そのため、正確な投与、バッチ処理、混合、密度モニタリングには強力な選択肢となりますが、大規模なラインや単純な公共施設の流れでは必ずしも最も経済的な選択肢であるとは限りません。

指定する前に、流体の種類、流量範囲、圧力、温度、粘度、密度、パイプサイズ、接続、材質、出力、設置環境などの重要なデータを収集してください。これらの詳細を把握すれば、テクノロジーを賢明に比較し、次の目標に到達できます。流量測定チームプロセスと予算の両方に適したメーターを確認します。より広範な背景については、

流量計のナレッジベース関連する選択とインストールのトピックを詳しく説明します。