工業用流量計の種類: 適切な流量計の選択

流量計の選択が単なる技術的な決定であることはほとんどありません。選択するメーターは、プロセスの安定性、エネルギーコスト、製品の品質、メンテナンスの作業負荷、場合によっては両替の精度を左右します。きれいな水では完璧に動作するメーターでも、研磨剤の入ったスラリーでは数週間以内に故障する可能性があります。圧縮空気には最適なメーターでも、導電性の廃水には役に立たない場合があります。そして、圧力損失、ダウンタイム、および繰り返しの再校正を追加すると、見積書で最も安価なメーターが、現場ではひそかに最も高価なメーターになる可能性があります。

正しい選択は、測定する内容、流体の挙動、メーターの設置方法、測定値の正確性の 4 つの要素によって決まります。このガイドでは、主要な産業用流量計の種類を説明し、それぞれの種類がどこに該当し、どこを避けるべきかを説明し、使用する前に確認すべきことを正確に示します。

簡単な答え: あなたの用途に適した流量計のタイプはどれですか?

開始点のみが必要な場合は、以下の表を使用してください。これはエンジニアリングの最終的な決定ではなく、最初のフィルターとして扱います。

最終的な選択では、流体特性、パイプ サイズ、圧力、温度、流量範囲、利用可能な直管、精度目標、制御システムが期待する信号を常に考慮する必要があります。このガイドの残りの部分では、これらの入力を自信のある決定に変える方法について説明します。

比較する前に: これらのプロセスの詳細を収集してください

基本的なプロセスデータがなければ、選択は推測に頼ることになります。テクノロジーを比較する前に以下の情報を収集すると、通常、候補の分野は自動的に絞り込まれます。

流体の種類、導電性、清浄度

まずは液体から始めましょう。水、油、化学物質、蒸気、圧縮空気、天然ガス、スラリー、または食品グレードの液体ですか?-きれいか汚れているか、泡、固形物、繊維、または腐食性成分が付着していないか?この 1 つの質問でカテゴリ全体が除外されます。磁気メーターは、水、廃水、多くの化学薬品などの導電性液体には優れた選択肢ですが、導電性媒体を介した電磁誘導に依存しているため、ガス、蒸気、純油、その他の非導電性液体を物理的に読み取ることはできません。{3}}熱質量計はクリーンガス用に構築されており、液体サービス向けにはまったく意図されていません。

流量範囲と配管サイズと要求精度

各メーターには使用可能な流量範囲があります。実際の流量がメーターの下限値を下回ったり、上限値を超えたりすると、測定値が変動したり不安定になったりします。最小、通常、最大流量を確認します。パイプのサイズと材質。実際に必要な精度。瞬間的な流れが必要かどうか、合計流量、またはその両方。精度にはコストがかかるため、目的については正直に言ってください。冷却水の消費量を監視するメーターは、製品の移送やレシピのバッチ処理を測定するメーターと同じグレードである必要はありません。-

圧力、温度、粘度、固形分

プロセス条件によっては、価格を見る前にテクノロジーが失格になる可能性があります。高温はセンサー、ライナー、シール、電子機器にストレスを与えます。固形物は可動部品を損傷したり、小さな通路を塞いだりします。気泡は超音波信号を散乱させます。研磨スラリーは内部コンポーネントを摩耗させます。

粘度は流れ自体の形状を変えるため、特に注意する必要があります。粘度が上昇する（または速度が低下する）と、流れは乱流から層流に移行し、パイプを横切る速度プロファイルはほぼ平坦から放物線に変化します。その移行は、レイノルズ数、約 4,000 を超えると大まかに乱流、約 2,000 を下回ると層流になります。速度-ベースのメーター-のタービン、渦、および多くの超音波設計-は乱流の完全に発達した流れに合わせて校正されており、通常、正確さと安定性を維持するために約10,000を超えるレイノルズ数が必要であるため、これは重要です。それらを層流または過渡的な流れに押し込むと、測定値がふらつきます。まさにこれが理由です流体の粘度は流量計の性能に直接的な影響を与えます、およびサプライヤーが 20 度ではなく動作温度での粘度を cP (mPa・s) で要求する理由。

設置条件と出力信号

技術的に正しいメーターでも、正しく取り付けられていないと故障します。現場に十分な直管があるかどうか、ラインが常に満杯かどうか、振動があるかどうか、メーターは水平または垂直に取り付ける必要があるかどうか、保守のために誰でも手が届くかどうかを確認してください。次に、システムが必要とする出力 - 4-20 mA、パルス、RS485/Modbus、HART、リレー、バッチ-制御出力、ローカル ディスプレイ、またはリモート トランスミッターを確認します。産業プロジェクトでは、メーターはパイプだけでなく制御システムにも適合する必要があります。

工業用流量計の種類の説明

以下の 9 つのテクノロジーは、工業用の液体、ガス、蒸気の測定の大部分をカバーしています。これらは交換可能ではなく、同じ重み - に値しないため、ここでは一般的な主力製品がニッチなオプションよりも深くなります。

差圧（オリフィス、ベンチュリ、ノズル）

差圧 (DP) メーターは、パイプ内に意図的な制限を作成し、パイプ全体の圧力降下から流量を推測します。あ差圧発信器その滴を読み取ると、主な要素は通常、オリフィス プレート、ベンチュリ チューブ、またはフロー ノズルです。圧力降下と流量の関係は、すべての測定において最も詳細に文書化されているものの 1 つです。これらのデバイスの形状、設置、不確実性は次のように定義されます。ISO 5167つまり、規格に準拠したオリフィス プレートは、多くの場合、個別の校正なしで使用できます。-大規模なラインでは実質的なコスト上の利点になります。-

以下に最適:蒸気、ガス、清浄な液体、高温サービス、従来のプラント システム。{0}}以下に注意してください:永続的な圧力損失、厳しい直管要件、制限されたターンダウン。{0}} ISO 5167 はパイプのレイノルズ数が約 5,000 未満のオリフィス プレートをカバーしていないことに注意してください。そのため、DP は非常に粘性の高いサービスや非常に低い流量のサービスには適していません。-オリフィスプレートは安価ですが、圧力損失が大きくなります。ベンチュリ管はコストが高く、より多くのスペースを必要としますが、圧力の大部分を回収できるため、ポンピングエネルギーが実際のラインアイテムである大規模なパイプラインでは利益をもたらします。

磁気（電磁）式流量計

電磁流量計、またはマグメーターは、電磁誘導を使用して導電性液体を測定します。ボアを妨げるものがないため、圧力損失がほとんど発生せず、可動部のメーターを破壊する可能性のある固形物を排除します。-水、廃水、スラリー、および多くの化学薬品の場合、これらは多くの場合、ボード上で最も実用的な選択肢です。

以下に最適:導電性液体、汚れた水、腐食性化学物質、研磨剤スラリー。ハードリミット:最低しきい値を超える導電性流体が必要ですが、例外なくガス、蒸気、油、非導電性溶媒を読み取ることはできません-。-。化学薬品や研磨作業では、ライナーと電極がメーターとなるため、適切なライナーと電極材料の選択(PTFE、PFA、ゴム、ポリウレタン、ステンレス、ハステロイ、タンタル) の決定が耐用年数を決定します。

超音波流量計（クランプオンおよびインライン）

超音波流量計音のパルスが流れに沿って、または流れに逆らって移動する時間を測定して、速度を計算します。 2 つのスタイルの違いは細かいことではありません。- インストールと精度に関するすべてが変わります。クランプ-輸送時間計-は既存のパイプの外側にストラップで固定され、流体に触れることはありません。これは、ラインを切断したりプロセスを停止したりできない場合に最適です。インライン（スプール-個）メーターは流れの流れの中に設置され、一般により厳密で再現性の高い精度を実現します。

以下に最適:きれいな液体から中程度に汚れた液体、既存のパイプライン、一時的な調査、および非侵襲的な要件。-以下に敏感です:パイプのデータと状態。クランプ-の精度は、正しいパイプの直径、壁の厚さ、材質、音速、および良好な音響結合によって決まります。過剰な気泡、重い固形物、スケール、ライニングの損傷、または粗いパイプ表面はすべて信号を劣化させます。パイプの入力を間違えると、たとえ優れたメーターであっても自信を持ってナンセンスを報告することになります。

渦流量計

渦流量計流れの中にブラフボディを置き、その背後に流れる渦を数えます。放出周波数は速度を追跡します。これらは蒸気とガスの主力製品です。以下に最適:蒸気、圧縮空気、ガス、清浄な液体。弱いもの:非常に低い流量、高粘度の液体、および大量の液体を含む-。渦放出はおよそ Re 10,000 を超えると線形にとどまるため、粘性のある線や遅い線はメーターの信頼できる範囲を下回る可能性があります。蒸気の場合、オリフィスによる圧力損失を生じることなく、性能、設置、コストのバランスがとれた渦メーターが人気です。

タービン流量計

タービン流量計流れの中でローターを回転させ、回転速度を信号に変換し、きれいで安定した液体に対して優れた再現性と高速応答を実現します。以下に最適:低粘度の液体、燃料、溶剤、軽油をきれいにします。-次の場合は避けてください。液体が汚れているか、研磨性がある。

具体的にする価値があるなぜ流体が汚れていることは、単に不適当であるというレッテルを貼るだけではなく、問題なのです。砂や繊維によりベアリングが摩耗し、ブレードが浸食され、校正がずれてしまいます。粒子がローターを汚し、自由に回転できなくなる可能性があります。気泡や脈動によってローターの速度が上がったり遅くなったりして、信号が不安定になります。実際的なルール: ラインが固体または金属粒子を運ぶ場合、タービン メーターをデフォルトとして使用すべきではありません。また、タービン メーターを使用する場合、上流の濾過はオプションではありません。

容積式流量計

容積式 (PD) メーターは、各サイクルで既知の体積を捕捉および放出し、人がバケツを数えるのと同じように体積をカウントします。このメカニズムにより、低流量や粘性流体で速度計が困難を伴う - 箇所での強度が高まります。アンオーバルギア（容積式）メーターオイル、燃料、潤滑剤、および正確な注入に一般的な選択肢です。

以下に最適:オイル、燃料、粘性液体、低流量の注入、バッチ処理など。-以下に注意してください:可動部品、実際の圧力降下、保護されていない場合の汚れた液体や研磨性の液体に対する脆弱性。興味深いことに、より高い粘度は PD メーターに役立つ場合が多く (内部シールが向上します)、これはタービンや渦メーターの動作とは逆です - オイル ラインが用途の場合に役立つ本能です。流体が完全にきれいでない場合は、テクノロジーを放棄するのではなく、ストレーナでメーターを保護してください。

コリオリ質量流量計

コリオリ計は、流体が振動管を通過する際に生じるねじれを感知することで質量流量を直接測定し、ほとんどの場合、密度と温度も同じパッケージで報告します。体積ではなく質量を測定するため、体積計に必要な密度と温度の補正が回避されます - を参照コリオリ質量流量計の仕組み仕組みを詳しく説明します。

以下に最適:-高精度の液体測定、バッチ処理、混合、化学物質の投与、密度測定、保管転送。トレードオフ:-購入コストが高く、本体が重くなり、強い振動と二相（気体-中-）の流れに敏感です。{0}コリオリが最も安価なメーターであることはめったになく、予算、パイプのサイズ、または圧力降下が決定の大半を占める場合には誤った反射になりますが、測定誤差が経済的な直接的な影響を与える場合には、コリオリが唯一の正直な答えとなることがよくあります。特に保管転送では、規制当局や取引先がメーターをレジとして扱うため、精度とトレーサビリティのプレミアムが重要になります。国立計量研究所は専用の流量基準を維持していますまさに、パーセントの何分の一でも数百万ドルを意味する可能性があるからです。

熱式質量流量計

熱式質量流量計加熱されたセンサーからガスが奪う熱量からガスの質量流量を推測します。以下に最適:クリーンガス測定 - 圧縮空気、窒素、天然ガス、バイオガス、消費量モニタリング -、低流量感度が良好で、多くの場合、個別の圧力や温度の補正は必要ありません。-キャッチ：校正はガスに特有のものです。-ガス組成が変化すると測定値が変動するため、この技術を信頼する前に、湿ったガスまたは汚れたガスを適切に評価する必要があります。

面積可変流量計（回転計）

可変面積計はテーパー付きチューブを浮かせます。フロートの高さは流量を示します。シンプルで安価で、簡単な目視チェックに最適です。また、送信機が取り付けられていない限り、精度が低く、ローカル-読み取り専用-であり、課金や重要な制御には適していません。液体が移動していることを一目で確認するだけでよい場合に使用します-。数値を精査する必要がある場合ではありません。

流量計の種類の概要

選択方法: 質問から決定まで?

チェックリストは、何を考えるべきかを示します。価値があるのは、それぞれの答えを選択肢に変えることです。これらの手順を実行して、それぞれが候補者を参加または除外するように決定します。

ステップ 1 - 目的を定義し、精度バーを設定します。モニタリング、プロセス制御、バッチ処理、安全性、エネルギー管理、それとも請求?メーターが動くなら請求または保管転送校正済みの保管グレードの精度と文書が必要です。-それが運転するならプロセス制御、多くの場合、再現性は絶対的な精度よりも重要です。もしそうなら簡易監視、可変領域、タービン、または超音波メーターで十分かもしれません。

ステップ2 - 液体を確認し、除去します。液体、気体、それとも蒸気?次に、導電率、粘度、固体、気泡、腐食性、清浄度です。非導電性液体は磁性を排除します。ガスは磁気メーターやほとんどの体積液体メーターを排除します。汚れた液体は保護されていない可動部品のメーターを排除します。-通常、このステップでほとんどの作業が行われます。

ステップ 3 - 流量範囲、圧力、温度、配管の状態を一致させます。ラインが常に満杯であることを確認します。- パイプが部分的に満たされていると、ほとんどの液体測定が台無しになります。動作点がメーターの範囲の端ではなく、適切に内側に収まっていることを確認してください。

ステップ 4 - インストールの現実を解決します。直管、向き、振動、アクセス、シャットダウンの可否。ラインを止めることができない場合、多くの場合、超音波メーターにクランプを取り付けることが唯一の現実的な手段です。-

ステップ 5 - 出力を制御システムに一致させます。センサーに夢中になる前に、信号のタイプ、表示、プロトコル、電力、PLC、SCADA、またはデータロガーとの統合を確認してください。

ステップ 6 - ステッカー価格ではなく、合計コストを比較します。圧力損失、ダウンタイム、設置作業、校正、予備品、メンテナンスが追加されます。安価なメーターでも、ヘッドが切れたり、毎月掃除が必要になったりすると、安くはありません。数値がどのように比較されるかわからない場合は、大まかに把握してください超音波流量計の一般的なコスト磁力計やコリオリユニットと比較すると、トレードオフを考慮に入れることができます。{0}}

迅速な意思決定パス

30 秒以内に方向が必要な場合は、一致する最初の行に従ってください。

• 直接質量、密度、または保管等級の精度が必要ですか?{0}}→ コリオリ
• 導電性の水、廃水、またはスラリー?→ 磁気
• パイプを切断したり、ラインを停止したりすることはできませんか?→ 超音波でクランプ-
• 蒸気ですか、それとも高温のガスですか?{0}→ 渦または差圧
• きれいな低粘度の燃料ですか、それとも軽油ですか?{0}}→ タービン
• 粘性オイルまたは正確な低流量投与?{0}}→ 容積・オーバルギヤ
• クリーンガス消費量の監視?→ 熱質量
• ローカルの視覚的な読み取りが必要なだけですか?{0}}→ 可変領域

機械式流量計とデジタル流量計の比較

多くの場合、購入者は選択を「機械式か電子式か」という枠で決めますが、これは公平なレンズです。機械式-センシング メーター - タービン、容積式、可変面積 - は通常、低コストで、最も単純な形式では電力なしで動作し、よく理解されていますが、時間の経過とともにドリフトする摩耗部品があり、定期的な保守が必要です。電子またはデジタル メーター - 磁気、超音波、渦、コリオリ、熱質量 - には、摩耗する流水に濡れた可動部品がなく、より豊富な出力と診断を提供し、より長い購入価格で、電力と正しい構成に依存して校正を長く維持できます。継続的に実行して制御システムに電力を供給する業務の場合、通常、デジタル メーターの安定性が総コストに優先します。断続的で危険性の低いローカル測定値の場合、多くの場合、機械式メーターの使用が賢明な費用となります。-

よくある選択ミス (およびその代償)

価格だけで選ぶ

-圧力損失を引き起こしたり、頻繁に故障したり、読み取り値が不安定になったりする低コストのメーターは、プロジェクト内で最も高価なアイテムになります。修正: 見積もりではなく生涯コストを比較します。

流体の導電率を無視する

磁力計は導電性の液体に対して優れた効果を発揮し、油、ガス、蒸気、非導電性の溶媒にはまったく影響されません。{0}}修正: 磁気を最終候補に出す前に導電性を確認してください。

直管要件を忘れる-

バルブ、エルボ、ポンプ、レデューサーが近すぎると、流量プロファイルが歪み、測定値が損なわれます。修正: のデザイン上流と下流の直管-メーターが指定するか、短期間の運転を許容するテクノロジーを選択してください。

汚れた液体上で可動部品メーターを実行する-

タービンと PD メーターはクリーン サービスに優れていますが、砂や研磨剤により内部が摩耗し、シフト キャリブレーションが行われます。修正: 濾過を追加するか、磁気/超音波に切り替えます。

メンテナンスアクセスの無視

メーターはパイプに適合しますが、検査、清掃、再校正のために手が届かない場合は、将来のダウンタイムが保証されます。修正: 設計段階でクリアランスと遮断バルブを確認します。

流体別の使用例

廃水とスラリー

導電性廃水は典型的なマグメーターの領域です。可動部品がなく、障害物がなく、浮遊物質に対する耐性がありません。流体が研磨性になると、課題はライナーの選択に移ります。電子部品 - ではなくライナー - が耐用年数を決めるからです。一般的な植物水の場合は、通常の水流量計のオプションコスト、精度、設置作業のトレードオフ。

蒸気と圧縮空気

蒸気は通常、温度に耐えられるボルテックスまたは DP メーターで測定されます。圧縮空気は、パイプのサイズ、流量範囲、社内部門に請求するか単に消費量を追跡するかに応じて、渦、熱質量、または DP を使用できます。

オイル、燃料、低粘度液体-

溶剤や軽油などのきれいな低粘度の液体はタービン メーターに適しています -ディーゼルおよび燃料用のネジ式-タービン メーター転勤の義務によく適合します。粘度が上昇すると、正の変位が優先されます。これは、粘度が高くなると PD シールが向上する一方で、速度計が直線範囲から外れるからです。

化学物質の投与とバッチ処理

ここでの正しい答えは、流量、化学的適合性、粘度、および必要な再現性に従います。各バッチが最後のバッチと厳密に一致する必要がある場合は、正の変位とコリオリが優勢になります。コリオリには質量を直接測定できるという利点があり、レシピから密度補正誤差が除去されます。-

インストールチェックリスト

設置が基本を無視すると、適切なメーターであってもパフォーマンスが低下します。試運転の前に、次のことを確認してください。

• 選択した技術に適した上流および下流の直管
• あらゆる動作条件下でメーターで完全に満杯を維持するパイプ
• 固体が可動部品や小口径メーターに到達する可能性がある上流のろ過。{0}{1}
• 二相誤差が発生しやすい液体メーターの前の空気またはガスの除去-
• 正しい向き (多くの液体計は、満杯を維持するために上向きの流れを好みます)
• 磁気メーターの適切な接地とコリオリの低振動取り付け{0}}
• 雰囲気が必要とする危険区域の評価（ATEX、IECEx、またはクラス/部門）-
• 検査、取り外し、再校正のための物理的クリアランスおよび遮断バルブ

メーターの選択が間違っている場合の症状

メーターが任務と一致しない場合、フィールドはそれを差し出します。数週間にわたる測定値の変動は、可動部品のメーターの摩耗または汚れを示します。-出力が不安定またはジャンプしている場合は、多くの場合、気泡、脈動、またはメーターの流量またはレイノルズ ウィンドウを下回る動作が発生していることを意味します。下流で増大する圧力に関する苦情は、ヘッドコストが高すぎるオリフィスまたは PD メーターにまで遡ることができます。ローターの損傷や繰り返しの洗浄は、メーターが扱うべきではなかった研磨剤を示しています。バッチ-間の-再現性が低い場合は、精度クラス - またはテクノロジー - がジョブに対して間違っていたことを示唆しています。これらはいずれもキャリブレーションの問題ではありません。これらは校正マスクをかぶった選択問題です。

サプライヤーに見積もりを依頼するには何を送信すればよいですか?

正確な推奨事項は、その背後にあるデータによって決まります。連絡する前に以下のものを準備しておくと、サプライヤーはボディ、ライナー、センサー、トランスミッター、出力のサイズを 3 回ではなく 1 回のパスで決定できます。

• 流体の名前と組成、液体か気体か蒸気か
• 最小、通常、最大流量
• パイプサイズとパイプ材質
• 使用圧力と温度
• 使用温度での粘度 (cP (mPa・s)) および密度 (既知の場合)
• 液体用途向けの導電性
• 固体、気泡、または腐食性成分が存在する
• 必要な精度と、それが制御、監視、バッチ処理、請求のいずれであるか
• 設置方法: インライン、挿入、またはクランプ{0}}、利用可能な直管の長さ-
• 必要な出力: 4 ～ 20 mA、パルス、RS485/Modbus、HART、またはリレー
• 電源、ディスプレイ、防爆または衛生要件{0}}

これらの詳細を準備したら、次のことを行うことができます推奨サイジングのためにプロセスデータを送信します一般的なカタログから選ぶのではなく、業務に応じたメーターを入手できます。

FAQ: 工業用流量計の種類

重要なポイント

適切な工業用流量計は、製品名ではなくプロセスに従っています。磁気メーターには導電性の液体が含まれています。超音波メーターは切断不要の問題を解決します。- vortex メーターと DP メーターは蒸気とガスのユーティリティを提供します。タービンと容積計はクリーンな燃料と投与量を処理します。コリオリ計は、質量精度が経済的に重要な場合にコストを稼ぎます。および熱質量計はクリーンガスの監視をカバーします。コミットする前に、流体、流量範囲、パイプサイズ、精度目標、設置の現実性、および出力信号を明確にします。これら 6 つを正しく理解すれば、テクノロジーはほぼ自動的に選択されます -。そうすれば、次のことが可能になります。全範囲の流量計を比較する実際に信頼できる仕様に反しています。