用途に適した水流量計を選択する方法

パイプの中を流れる水を測定する必要がある場合、水流量計がそれを行う機器です。しかし、正しいものを選ぶのは思っているよりも難しいです。流量計の技術、水の化学的性質、パイプのサイズ、設置上の制約、プロセス要件はすべて相互に影響し合います。- を選択すると、不正確な測定値、早期の故障、または不要なダウンタイムが発生する可能性があります。

このガイドでは、主要な水流量計のタイプについて説明し、各テクノロジーがどのような場合に意味があるのか​​を説明し、独自のシステムに適用できる実際的な選択プロセスについて説明します。

水流量計とは何ですか?

水流量計は、パイプを通過する水の速度または体積を測定する装置です。これは、より広範な流量測定機器のファミリーに属しますが、水道事業 - 向けに選択および指定されています。つまり、材料、接液部、動作パラメータが水の温度範囲、導電率、および潜在的な汚染物質に適合する必要があります。

この用語は幅広いテクノロジーをカバーします。アン電磁流量計そして超音波流量計どちらも「水流量計」ですが、まったく異なる物理原理で動作し、異なる条件に適合します。だからこそ、有益な質問は決して「どの水流量計を購入すべきか?」というだけではないのです。むしろ、「どの測定原理が私の水、私のパイプ、そして私のプロセスに適合するのか?」

水流量計は何を測定しますか?

水流量計は 3 つの異なる測定機能を備えており、どれが実際に必要かを知ることが、適切な選択への第一歩です。

• 流量ライン内を流れる水の量の瞬間的な測定値で、通常は毎分リットル、毎時立方メートル、または毎分ガロンで表されます。ほとんどの監視および制御アプリケーションは、ライブレート読み取り値に依存しています。
• トータルフローシフト、バッチ、請求サイクルの期間 - にわたる累積量です。あトータライザー流量計は、この累積的な数字を追跡します。これは、コスト配分、消費量の追跡、および規制報告にとって重要です。によると、水道メーターの ISO 4064 規格、合計精度の要件は瞬時レートの精度とは異なるため、選択時に 2 つの関数を混同しないでください。
• プロセス機能高流量または低流量のアラーム、ポンプ保護のための出力の切り替え、タンク充填のバッチ制御など、測定の枠を超えています。アプリケーションでこれらのいずれかが必要な場合は、メーター テクノロジーの比較を開始する前に定義してください。- 後ではありません。

水流量計の種類: どの技術がどの条件に適合するか?

汎用の水流量計はありません。各テクノロジーには、どこでうまく機能し、どこで不十分であるかを決定する測定原理があります。以下の表に主なタイプをまとめてから、それぞれを詳しく見ていきます。

早見表

電磁流量計

マグメーター - とも呼ばれる磁気流量計 - は、ファラデーの電磁誘導の法則を適用します。つまり、磁場を通過する導電性液体は流速に比例した電圧を生成します。流路に可動部品や障害物がないため、マグメーターは汚水、スラリー、廃水を適切に処理します。都市水処理、工業プロセス水、および下水流量測定.

重要な要件は導電性です。ほとんどの磁力計では、水の最低導電率が約 5 µS/cm - である必要があります。この閾値は、脱イオン水、蒸留水、および一部の超純水では満たされません。水がこのしきい値を下回っている場合、他の点でどれだけ適合しているかに関係なく、マグメーターはオプションではありません。導電性水用途の場合、インライン電磁流量計または挿入-式マグメーターパイプのサイズとシャットダウンの制約に応じて、どちらも評価する価値があります。

超音波流量計

通過時間型超音波流量計は、液体の上流と下流に送られる超音波パルスの移動時間の差を測定します。{0}クランプオン バージョンでは流れに接触する部品はありません。また、インライン超音波計にも可動要素はありません。-このため、メンテナンスへのアクセスが制限されている場合や、汚染のリスクを最小限に抑える必要がある用途にとっては魅力的です。

超音波技術の最大の実際的な利点は、設置の柔軟性です。あ超音波流量計のクランプ-切断、溶接、またはプロセスの停止を必要とせずに、パイプの外側に取り付けられます。稼動時間中に冷水ループや冷却水ヘッダーを停止することが現実的ではない-占有施設の改修プロジェクトでは、超音波クランプ-が最初に評価される技術であることがよくあります。-の米国機械学会 (ASME)超音波通過時間を閉じた導管の液体流量の測定原理として認めています。{{1}

ただし、通過時間型超音波計は、超音波信号を散乱させる混入空気や高濃度の浮遊物質に敏感です。-汚れた水や空気を含んだ流れの場合は、ドップラー-タイプの超音波計が機能する可能性がありますが、ある程度の精度が犠牲になります。きれいな水と閉ループ システムでは、通過時間の超音波が最も効果的に機能します。-

渦流量計

A 渦流量計流速に比例した周波数で渦を発生させるブラフ ボディを流れの中に配置することによって機能します。ボルテックスメーターには可動部品がなく、高温材料で構築できるため、蒸気凝縮水戻りライン、温水加熱ループ、他の多くの技術が材料限界に達する 120 度を超える高温プロセス水を含む温水サービス--にとって強力な選択肢となります。-

主な制限は、安定した渦を生成するために必要な最小流速です。非常に低い流量では、渦流量計は信号を失います。つまり、一般的に、幅広いターンダウン要件や低負荷動作を頻繁に行う用途には適していません。-

タービンおよび外輪流量計

タービンメーターとパドルホイールメーターは、流速に比例して回転するローターを使用しています。これらは機械的に単純で、比較的安価であり、よく理解されています。-適度な流量のきれいな水の場合、-公共施設の計量、灌漑、冷却塔の構成--には実用的な選択肢です。

トレードオフは摩耗です。流れの中に可動部品があるメーターは時間の経過とともに劣化し、粒子汚染、高い流速、連続運転により摩耗率が増加します。汚れた水や研磨水を使用する年中無休の産業サービスでは、タービン流量計同じ条件下では、マグネティックメーターや超音波メーターよりも頻繁なメンテナンスと校正チェックが必要になります。

面積可変流量計（回転計）

可変面積計 - 回転計 - は最も単純なオプションです。流量に比例してテーパー付きチューブ内でフロートが上昇し、電子機器を必要とせずに即座に視覚的に読み取ることができます。これらは、パージ水ライン、サンプル ストリーム、研究室のセットアップなど、簡単な目視確認だけで済む小さなラインのローカル表示に適しています。{3}}

回転計は垂直に取り付ける必要があり、電子メーターに比べて精度が限られており、基本的な形式ではリモート信号出力がありません。これらは単純な作業のための低予算のソリューションであり、精密なプロセス測定の代替品ではありません。

差圧流量計

オリフィス プレート、フロー ノズル、またはベンチュリ チューブを使用する差圧 (DP) 流量計 - - は、絞りを通過した圧力降下から流量を計算します。工業用水道において長年の実績があり、測定原理は規格などに明文化されています。ISO 5167。 DP メーターは高温と高圧にうまく対応しますが、ライン内で永続的な圧力損失が発生し、通常はインパルス配管と別個のトランスミッターが必要となるため、設置が複雑になり、メンテナンスの手間が増えます。

設置スタイル: インライン、挿入、またはクランプオン-?

多くのプロジェクトでは、インストール方法によって、他の単一の要因よりも早くテクノロジーの選択肢が絞り込まれます。測定原理を比較する前に、1 つの質問に答えてください。ラインを停止してパイプに切り込みを入れることができますか?

インラインメーター

インライン流量計は、配管の一部として設置されます-フランジ付き、ネジ付き、またはウエハー-でラインに取り付けられます。メーター本体が独自の感知セクションを通じて流量プロファイルを制御するため、最も直接的で通常は最も正確な測定が可能になります。インラインは、新規建設や計画停止によりスプールピースの交換が可能なラインの標準的なアプローチです。{4}

挿入メーター

挿入メーターはパイプ壁の 1 点から導入されます -。通常はボールバルブまたは流れの中に伸びるセンサーを備えたホットタップ継手 - -。これにより、フルボアのインライン メーターが物理的に大きく高価になる大口径パイプ（通常 DN150 / 6 インチ以上）の設置コストが大幅に削減されます。-また、挿入型メーターを使用すると、ラインを排水することなく洗浄や再校正のために取り外すことができます。これは、停止期間が短いプラントでは重要です。挿入バージョンは、電磁、超音波、および渦巻きテクノロジー。

クランプ-メーター

-メーター - にクランプするのは、ほぼ独占的に超音波 - でパイプの外側に取り付けます。パイプの切断、プロセスへの接触、シャットダウンはありません。これにより、占有された建物、重要な冷却ループ、危険なエリア、または一時的な診断測定など、ラインを物理的に開くことができない場合のデフォルトの選択肢となります。あ水流量計をクランプ-するシステムの稼働中にインストールできるため、多くのインライン インストールの総コストの大半を占める生産損失コストが削減されます。{0}

トレードオフとして、クランプの精度はパイプの壁の状態、カップリングの品質、正しいトランスデューサの間隔に依存します。{0}新しい、よく特性化された配管では、クランプのパフォーマンスが非常に優れています。-古いパイプ、腐食したパイプ、またはライニングが施されたパイプでは、慎重に設定しないと結果の信頼性が低くなる可能性があります。クランプオン測定に影響を与える要因については、-このガイドを参照してください。超音波流量計の精度.

決定の近道: インストールの制約から始める

テクノロジーを比較する前に、このクイック フィルターを使用してください。

• 回線を遮断できない→まず、超音波またはホットタップ可能な挿入メーターをクランプ{0}します-。
• 大きなパイプ (DN150+) とシャットダウンの可能性があります →挿入メーターとインラインを比較して、コストと精度を比較検討します。
• 新設またはスプール交換予定→インラインがデフォルトです。水とプロセス条件に最適なテクノロジーを選択してください。
• 一時的またはポータブルな測定が必要 → ポータブル超音波流量計クランプ付きトランスデューサ-はこのために設計されています。

水流量計の選び方: 5 段階の選択パス

事前に数十のモデルを比較するのではなく、これら 5 つのフィルターを順番に処理してください。各ステップでは、アプリケーションに残らないオプションが削除されます。

ステップ 1: 水の特徴を明らかにする

どのメーターを購入するかではなく、パイプ - を流れるものから始めます。選択を決定する重要な水の特性には、導電率、汚染レベル、溶解固形物、混入空気、化学的攻撃性が含まれます。

およそ 5 µS/cm を超える導電率は、磁気メーターへの扉を開きます。 -非導電性の水（脱イオン水、蒸留水、超純水）はマグメーターを支配し、超音波または機械技術を推進します。浮遊物質を含む汚れた水は通過時間超音波を除外し、マグメーターまたはドップラー超音波を優先します。{4}この単一の特性 - 水の中にあるもの - は、メーター選択における最も強力な最初のフィルターです。

ステップ 2: 温度と圧力の制限を定義する

すべてのメーターには定格温度と圧力範囲があります。 90 度を超える熱水用途や高圧ラインでは、センサーの材料、シール、電子機器、ケーブルの定格すべてに制限があるため、フィールドがすぐに狭くなります。-のために高温水の測定-、渦流および差圧計は、一般に最も広い動作ウィンドウを提供します。 0 度付近またはそれ未満の冷水システムの場合、メーターの最低温度定格とカップリング剤（クランプオン タイプの場合）が実際の使用温度に対して定格されていることを確認してください。-

ステップ 3: 流量範囲とターンダウンを評価する

メーターは、設計点の最大値だけでなく、実際に予想される流量の全範囲にわたって正確に機能する必要があります。{0}}高負荷と低負荷を繰り返すシステムや、オフピーク時に容量を減らして実行するシステム、または季節的な需要の変動が見られるシステムには、適切なターンダウン比 -（測定可能な最大流量と最小流量の比）を備えたメーターが必要です。

磁気メーターと超音波メーターは通常、30:1 以上のターンダウン比を提供します。渦メーターはローエンドではさらに制限されます。タービンメーターはその中間に位置します。動作範囲が広い範囲に及ぶ場合、この手順だけでいくつかのテクノロジを不要にすることができます。

ステップ 4: メンテナンスと総コストを考慮する

購入価格は目に見えるコストです。隠れたコストは、洗浄のための停止、再校正間隔、摩耗部品の交換、メンテナンス中の生産損失など、メーターの稼働を維持するために必要なコストです。継続的な産業サービスでは、前払い費用が 30% 高くなりますが、介入なしで何年も稼働するメーターの方が、四半期ごとに注意が必要な安価なユニットよりも総所有コストが低くなります。

-可動部品がない-テクノロジー - マグ、超音波、ボルテックス - は、通常、機械式メーターに比べて日常的なメンテナンスの必要性が少なくなります。非侵入型流量計-プロセスとの接触を完全に排除することで、これをさらに推進します。

ステップ 5: 出力と処理関数を指定する

メーターが通信する必要があるものを定義します: ローカル表示のみ、PLC または DCS の 4 ～ 20 mA アナログ出力、積算用のパルス出力、ビル管理システム用の RS485 または Modbus、またはポンプ保護用のアラーム リレー接点。すべてのメーターがすべての出力タイプをサポートしているわけではなく、購入後に機能を追加することは現実的ではないことがよくあります。

バッチ制御または積算が主要な要件である場合は、メーターにオンボード積算計が含まれていること、または外部積算計と互換性があることを確認してください。フロートータライザー量と精度のニーズに対応できます。

用途別の最適な水流量計

給湯システム

温度耐性が最初の関門です。 90 度を超える温水サービスの場合、メーターの接液材料、シール、電子機器ハウジング、およびケーブル絶縁体はすべて、通常の動作点だけでなく、異常または起動条件も含めた最大予想温度 - に対して定格されている必要があります。-渦計と差圧計は、その構造材料が特別な変更を加えることなく高温に対応できるため、通常、熱水ループ用に指定されています。-暖房または冷房システムの BTU エネルギー測定の場合、超音波BTUメーター温度センサーと組み合わせると、統合されたエネルギー データを提供できます。

冷水と冷却ループ

冷水システムと冷却ループは通常、磁力計と通過時間超音波計の両方に有利な閉回路 - 条件で、きれいな処理水で動作します。-重要な変数は、最低温度定格、定常状態での長期安定性、-設備がメーター設置時のシャットダウンに耐えられるかどうかです。-複数のループが連続的に稼働する大規模な冷水プラントでは、システムの動作を中断することなく取り付けや位置変更ができるクランプ式超音波メーターがよく選ばれます。-

廃水と汚水

廃水は、最も要求の厳しい水流測定アプリケーションの 1 つです。浮遊固体、グリース、繊維、およびさまざまな導電率はすべて、メーターの選択に影響します。標準的な水道メーター -、特に可動部品や狭い通路を備えたメーター - は、一般に下水やプロセス廃水には適していません。

電磁流量計は、フルボアで遮るもののない流路を備え、定格範囲内の固形物、粘度、密度の影響を受けないため、下水処理において主流の技術です。{0}の電磁水流量計適切なライナー素材 (硬質ゴムや PTFE など) を使用したものは、世界中の都市および産業排水プラントの標準仕様です。

ポンプの監視と保護

流量計がポンプに取り付けられている場合、通常、ポンプが期待された流量を供給していることを確認することと、キャビテーション、過熱、早期のシール故障を引き起こす空運転または低流量状態からポンプを保護することの 2 つの機能を果たします。{0}{1}ポンプを保護するために、メーターには定常状態での正確な読み取り値だけでなく、高速応答時間と信頼性の高いアラームまたはスイッチング出力 - が必要です。ここでは、水の伝導率と設置上の制約に応じて、マグメーターと超音波メーターの両方がうまく機能します。

水槽とバッチ処理

タンクの充填、化学薬品の投与、およびバッチプロセスは、瞬間的な速度ではなく合計容量に依存します。メーターは供給される総量を正確にカウントする必要があり、多くの場合、バルブを閉じるかポンプを停止するバッチ完了信号を提供する必要があります。-オンボードトータライザーを備えたマグメーターは、バッチ処理アプリケーションでは一般的です。流量測定を補完するタンクレベル監視の場合、液面計実際にタンクに入ったものを直接確認できます。

水流量計を選択する際のよくある間違い

価格だけで選ぶ。

{0}汚れた使用で摩耗したり、低流量で不正確に測定されたり、頻繁に再校正が必要になったりする低コストのメーターは、より高い購入価格でより適切に適合したメーターよりも総コストが高くなります。{1}発注書だけでなく、メンテナンス、ダウンタイム、生産への影響を含む総所有コスト - - を評価します。

水の化学を無視します。

導電率、汚染物質、溶存ガスは二次的な考慮事項ではありません。これらは一次フィルターです。非導電性水中でのマグメーターは、-まったく読み取れません。空気を含んだ水中で通過時間超音波計を使用すると、不安定な結果が得られます。-まずは水から始めましょう。次にメーターを選択します。

設置の現実を見渡す。

ラインがシャットダウンウィンドウなしで年中無休で稼働している場合、パイプセクション全体の除去が必要なメーターは間違った選択です。逆に、インライン インストールが簡単な新しいビルド プロジェクトにクランプオン メーターを指定すると、不必要な精度が犠牲になる可能性があります。-測定原理を流体に合わせるだけでなく、設置方法もプロジェクトに合わせてください。

プロセス出力を忘れる。

流量を読み取るメーターを購入しても、制御システムに必要なアラーム、トータライザー、または通信出力を提供できないことは、よくある間違いであり、防ぐことができます。後付けではなく、早めに出力を指定してください -。

水流量計に関するよくある質問

水流量計と水道メーターの違いは何ですか?

日常用語での「水道メーター」は、通常、家庭または商業用の水の総使用量を測定する公共料金請求メーターを指します。 「水流量計」は、産業用プロセス メーター、冷却ループ メーター、廃水メーターなど、パイプ - 内の流量または総体積を測定するあらゆる機器を含む広義の用語です。基礎となる技術は重複する場合がありますが、工業用水流量計は、より広範囲の条件、出力、精度要件に対応するように仕様化されています。

水流量計でお湯も測れますか？

はい、メーターの材料と電子機器が使用温度に対して定格されている場合に限ります。すべての水流量計が温水サービスに適しているわけではありません。-渦流量計、差圧計、特定のインライン超音波計は、温水システムでよく使用されます。-過渡ピークを含む実際の動作条件に対して最大温度定格を常に確認してください。

水流量計は廃水や下水を処理できますか?

一部の流量計は使用可能ですが、多くの標準的な水流量計は廃水用に設計されていません。電磁流量計は、流路に障害物がなく、定格範囲内で固体や導電率の変動の影響を受けないため、下水や汚水の用途で最も広く使用されている技術です。-

クランプ式メーターはパイプを切らずに機能しますか?{0}?

はい。クランプ式超音波流量計はパイプの外側に取り付けられ、パイプ壁を通る流量を測定します。-切断、溶接、またはプロセスの停止は必要ありません。このため、クランプオン メーターは、後付け設置、一時的な測定、使用を停止できない回線に特に価値があります。-クランプによる取り付けの詳細については、-こちらをご覧ください超音波流量計ガイドのクランプ-.

水流量計のトータライザーとは何ですか?

トータライザーは、時間の経過とともにメーターを通過した水の総量を蓄積します。流量は現在の水の移動速度を示しますが、トータライザーはシフト、バッチ、1 日、または請求期間中に合計でどれだけの水が移動したかを示します -。トータライザーは、消費量の追跡、バッチ制御、コスト配分に不可欠です。

磁気流量計が使用している水で動作するかどうかを確認するにはどうすればよいですか?

重要な要件は導電性です。ほとんどの電磁流量計は、最小約 5 μS/cm の導電率を必要とします。通常、水道水、プロセス水、冷却水、廃水はすべてこのしきい値を超えています。脱イオン水、蒸留水、および一部の超純水には影響しません。不明な場合は、水の導電率を測定するか、メーターのメーカーに互換性チェックを依頼してください。

どの水流量計が改修プロジェクトに最適ですか?

パイプを遮断できない改修の場合は、パイプの変更が必要ないため、通常はクランプ式超音波メーターが開始点となります。{0}パイプをホットタップ（圧力下で穴あけ）できる場合は、挿入-式メーター - 電磁式、超音波式、またはボルテックス式メーター - を使用すると、クランプの利便性とインライン精度の中間点が得られます。-

水道流量計を設置する前に確認すべきことは何ですか?

配管サイズ、スケジュール、材質を確認してください。メーターの上流と下流に十分な直管が通っていることを確認します（要件は技術によって異なります - 通常、上流のパイプ直径は 10～20、下流は 5）。水の温度と圧力をメーターの定格制限に対してチェックしてください。電気接続、出力信号、取り付け方向が設置環境に適合していることを確認してください。のために流量計の校正要件に応じて、試運転前にベースライン校正を確立します。

購入前の最終チェックリスト

水流量計を注文する前に、次の各質問に答えられることを確認してください。

• ライン内にある水の種類は何ですか。-、きれい、汚い、導電性、非導電性、温水、冷蔵水、処理済み水、または生水ですか?-
• メーターが処理しなければならない通常、最小、最大の流量はどれくらいですか?
• 異常状態を含む動作温度と圧力範囲はどのくらいですか?
• 設置のためにパイプを停止できますか? それともメーターを活線に設置する必要がありますか?
• どのようなパイプのサイズ、材質、壁の厚さを扱っていますか?
• 提案されたメーター位置の上流と下流に十分な直管が利用可能ですか?{0}
• 流量のみが必要ですか、それとも積算、バッチ、アラーム、通信出力も必要ですか?
• この設置ではどの程度のメンテナンス アクセスとシャットダウン頻度に耐えることができますか?
• メーター料金だけでなく、設置、メンテナンス、ダウンタイムを含む総所有コスト - - はいくらですか?

これらの質問に明確に答えることができれば、製品カタログを開く前に、間違った選択肢のほとんどを取り除くことができます。適切な水流量計とは、最も多くの機能を備えているものや最も低価格のものではありません - それは、水の状態、設置上の制約、プロセス要件に適合するものです。これら 3 つのことから始めれば、通常、テクノロジの選択肢は自然に狭くなります。

特定のアプリケーションに最適なメーターを特定するには、弊社のエンジニアリングチームにお問い合わせくださいまたは問い合わせを送信するプロセスの詳細を記載します。