流量計の種類: 仕組みと適切な流量計の選び方

このガイドでは、産業用アプリケーションで使用される主な流量計の種類、それぞれの仕組み、いつ使用するか、いつ使用を避けるべきか、見積もりを依頼する前に最適なオプションを絞り込む方法について説明します。比較するなら工業用流量計製品、最初にアプリケーション、次にメーター名から始めます。

簡単な答え: どのタイプの流量計から始めるべきですか?

ほとんどの産業ユーザーにとって、メーターを最終候補に挙げる最も簡単な方法は、テクノロジーを流体および設置条件に適合させることです。以下の表を出発点として使用し、メーカーの仕様に照らして最終的な選択を確認してください。

流量計とは何ですか?

流量計は、パイプ、チャネル、またはプロセス ラインを通って移動する液体、ガス、または蒸気の量を測定するために使用される機器です。アプリケーションに応じて、瞬間流量、合計流量、速度、体積流量、または質量流量を測定できます。

プロセス システムでは、流量測定はバッチ処理、化学物質の投与、水処理、ポンプ保護、保管場所の移送、エネルギー監視、漏れ検出、プロセス制御に使用されます。 NIST の取り組み流量計を理解するまた、実際の設置において重要な点も強調しています。それは、メーターの性能は、メーターの技術自体だけでなく、試験流体、温度、圧力、流量範囲、設置条件にも依存するということです。

流量計の主な種類の概要

流量計の一般的なタイプとその使用時期

差圧流量計

差圧流量計は、パイプ内に絞りを作成し、その絞りを横切る圧力差を読み取ることによって流量を測定します。一般的な例としては、オリフィス プレート流量計、ベンチュリ流量計、フロー ノズル流量計、ピトー管流量計などがあります。差圧流量計デバイスは、多くの場合、差圧伝送器圧力信号を使用可能な測定値に変換します。

プロセスがよく理解されており、ラインがフル稼働し、圧力損失が許容できる場合は、このタイプを使用してください。これは、蒸気、ガス、および多くの液体サービスで一般的です。オリフィス プレート流量計、フロー ノズル流量計、ベンチュリ流量計などの差圧流量計デバイスの場合、ASME MFC-3M 規格リスト形状、設置、および流動条件が測定品質に直接影響するため、これらは重要です。

圧力損失を重視する場合、使用できる直管が限られている場合、補償なしで流体密度が大きく変化する場合はこのタイプを避けてください。

容積式流量計

容積式流量計は、既知の体積の液体の捕捉と放出を繰り返して流量を測定します。オーバルギア流量計、ピストン流量計、ロータリーベーン流量計、および章動ディスク流量計がこのファミリーに属します。これらは、総体積が重要な場合、特にオイル、燃料、潤滑剤、その他の粘性液体の場合によく使用されます。

油または粘性液体の計量に実用的な容積式流量計オプションが必要な場合は、楕円形歯車流量計検討すべき論理的な製品カテゴリです。

液体が比較的きれいで、流量が低速から中程度で、正確な量の積算が重要な場合にこのタイプを使用します。液体に固体、繊維、または研磨粒子が含まれている場合は、ろ過やメンテナンスを計画していない限り避けてください。

タービン流量計

タービン流量計は、ローターを流れの中に配置します。流体がメーター内を移動すると、ローターが回転し、回転速度が流量に変換されます。これにより、安定した条件下でタービン流量計の応答性と再現性が向上します。

使用タービン流量計水、溶剤、燃料、軽油などのきれいな低粘度液体用。-これらは、流体がきれいでフロープロファイルが安定しているバッチング、ブレンディング、およびプロセスラインに適した選択肢となります。

スラリー、廃水、研磨液、または粒子を含む流体の場合は、タービン流量計の使用を避けてください。汚れによってローターが損傷したり、校正が変更されたり、メーターが故障したりする可能性があります。粘度の変化も精度に影響を与える可能性があります。

電磁流量計

電磁流量計は磁気流量計または磁気流量計とも呼ばれ、電磁誘導を使用して導電性液体の流れを測定します。磁場中を移動する導電性液体は、速度に比例する電圧を生成します。

使用電磁流量計液体が導電性で、固体、パルプ、スラッジ、または腐食性化学物質が含まれる可能性がある場合。流路内に可動部品がないため、廃水、化学処理、鉱山スラリー、工業用水のラインによく使用されます。水用途の場合、水測定用電磁流量計適切な出発点になる可能性があります。

多くの油、炭化水素、溶剤などの非導電性液体には電磁流量計を使用しないでください。{0}また、ガスや蒸気も測定できません。接地、ライナーの材質、電極の材質、および空パイプの検出を選択時に確認する必要があります。-

超音波流量計

超音波流量計は音波を使用して流量を測定します。通過時間-超音波流量計は、流れに沿って移動する超音波信号の移動時間と、流れに逆らって移動する超音波信号の移動時間を比較します。ドップラー超音波流量計は、流体内の気泡や粒子によって引き起こされる周波数シフトを読み取ります。

使用超音波流量計低い圧力損失、可動部品がない、または非侵入的な測定が必要な場合。-パイプの切断が困難な既設パイプラインの場合、超音波流量計のクランプ-特に便利です。

クランプ式超音波流量計の測定がどのパイプでも同様に機能すると仮定することは避けてください。{0}パイプの材質、壁の厚さ、ライナーの状態、表面の状態、音響結合、気泡、および流れのプロファイルはすべて性能に影響します。超音波流量計技術と電磁流量計技術のどちらを使用するかを決める場合は、これを参照してください。超音波流量計 vs 電磁流量計比較することは、決定を改善するのに役立ちます。

コリオリ流量計

コリオリ流量計は、流体が振動管を通過する際の振動管のねじれの動きを検出することにより、質量流量を直接測定します。多くのモデルは密度と温度の情報も提供できます。

高精度、質量流量、バッチ処理、密度情報、または製品の品​​質管理が最低の購入コストよりも重要な場合には、コリオリ流量計を使用してください。これらは、化学処理、食品および飲料、医薬品、燃料混合、および重要な投与において一般的です。

パイプのサイズが非常に大きい場合、圧力損失を非常に低くする必要がある場合、または予算が高精度の質量測定に見合わない場合は、コリオリ流量計を避けてください。{0}}設計と用途によっては、二相流と混入ガスも性能に影響を与える可能性があります。-

渦流量計

渦流量計は、流れの流れの中にブラフボディを配置し、その背後に放出される渦を測定します。渦放出の頻度は流速に関係します。

使用渦流量計蒸気、圧縮空気、ガス、プラントユーティリティの監視に。可動ローターがなく、多くの産業上の使用条件に対応できるため、多くの場合選択されます。蒸気ラインには専用の蒸気流量計ページは次のステップとして役立ちます。

非常に低い流量、激しい振動、または流量プロファイルが不安定な場所でのボルテックス流量計の使用は避けてください。蒸気およびガスのアプリケーションでは、プロセス条件が変化する場合、圧力と温度の補正も必要になる場合があります。

面積可変流量計

可変面積流量計は、ロータメータ流量計とも呼ばれ、テーパー付きチューブとフロートを使用します。流量が増加するとフロートが上昇し、フロートの位置が流量を示します。

このタイプは、単純なローカル表示、パージ ライン、研究室のセットアップ、化学薬品投与スキッド、または低コストの視覚的なフロー チェックに使用します。-ロータメーター流量計は理解しやすく、必ずしも外部電源を必要とするわけではありません。

高精度、デジタル出力、遠隔モニタリング、または任意の方向に取り付けられるメーターが必要な場合は避けてください。多くの Rotameter 流量計は、垂直設置と安定した動作条件を必要とします。

熱式質量流量計

熱式質量流量計は、加熱されたセンサーからどれだけの熱が持ち去られるかを検出することでガス流量を測定します。これらは主に液体ではなく気体に使用されます。

使用熱式質量流量計圧縮空気、窒素、天然ガス、バイオガス、曝気空気、その他のガス流アプリケーションに最適です。ガス消費量の監視、漏れ検出、または空気システムの効率を優先する場合は、ガス質量流量計検討すべき強力なカテゴリーです。

ガス組成が頻繁に変化する場合、センサーが汚染される可能性がある場合、またはアプリケーションが液体流である場合は、熱式質量流量計の使用を避けてください。ガスの特性は重要であるため、選択は実際のガス混合物とプロセス条件に照らして確認する必要があります。

外輪流量計

外輪流量計は、流れの流れの中で小さな回転ホイールを使用します。車輪速度は流量信号に変換されます。これらはシンプルで経済的であり、上水サービスでは一般的です。

パドルホイール流量計は、コストが重要で液体が研磨性ではない場合、上水、冷却水、灌漑、および一般的な軽量液体の監視に使用します。{0}}

ホイールやセンサーの材質を損傷する可能性のある汚れた水、スラリー、粘性のある液体、または化学薬品の場合は避けてください。タービン流量計と同様に、パドルホイール流量計には、可動コンポーネントが汚れがなく自由に回転できるようにする必要があります。

適切な流量計の選び方

優れた選択プロセスは次のことから始まります。

メーターのカタログではなく、プロセス条件です。次のチェックリストは、一般にどの流量計が「最適」であるかを尋ねるよりも役立ちます。

1. 流体の識別

媒体が液体、気体、蒸気のいずれであるかを確認します。次に、流体の挙動を定義します: きれい、汚れ、粘性、腐食性、研磨性、導電性、非導電性、通気性、または粒子を含む-。

たとえば、導電性の廃水は電磁流量計を指す場合がありますが、非導電性の油には容積式流量計、タービン流量計、またはコリオリ流量計が必要な場合があります。{0}蒸気は、渦流量計または差圧流量計テクノロジーを指す場合があります。

2. 流量範囲とパイプサイズを定義する

すべての流量計には、使用可能な最小範囲と最大範囲があります。常用流量が低すぎるとメーターが不安定になる可能性があります。流量が多すぎると、メーターの摩耗、圧力損失、または精度の低下が発生する可能性があります。パイプのサイズもコストと設置タイプに影響します。

既存の大きな配管の場合は、挿入流量計またはクランプ式超音波流量計を使用すると、設置作業が軽減される場合があります。{0}小さな投与ラインの場合は、容積式流量計またはコリオリ流量計の方が合理的かもしれません。

3. 測定で何を行う必要があるかを決定する

すべてのアプリケーションが高い精度を必要とするわけではありません。一部のシステムではフローの確認のみが必要です。その他には、反復可能な投与、管理移送、バッチ制御、エネルギー計算、または質量バランスが必要です。

• 簡易的な流量確認であればスイッチや簡易メーターで十分です。
• 化学薬品の投与では、再現性と材料の適合性が重要です。
• 質量流量の場合は、コリオリ流量計技術または熱質量流量計技術の方が適切な場合があります。
• 水処理報告の場合、校正と現場検証が重要となる場合があります。 EPAの流量測定これらのリソースは、廃水および産業排水の状況における適切な流量測定の重要性を理解するのに役立ちます。

4. 設置条件の確認

設置は、流量計の性能が低下する最も一般的な原因の 1 つです。直管の長さ、管の向き、振動、アクセスのしやすさ、管が切断できるか、ラインが満杯かどうかを確認してください。

より広範な選択チェックリストが必要な場合は、このガイドを参照してください。適切な流量計の選び方読書の補助として使えます。

5. メンテナンスとライフサイクルコストの見直し

最低購入価格が必ずしも総コストの最低額であるとは限りません。機械式メーターは最初は安価かもしれませんが、液体が汚れていたり、研磨性があったり、粘着性があったりすると、ダウンタイムや交換部品のコストが元のメーターよりも高くなる可能性があります。

非機械式メーターは多くの場合摩耗を軽減しますが、それでも正しい設置、校正チェック、クリーンな信号状態が必要です。校正とトレーサビリティについては、NIST の流体計測グループSI のトレーサブルな流量、空気速度、液体の体積測定の役割について説明します。{0}

6. 出力を制御システムに一致させる

メーターを選択する前に、システムに必要な信号を確認してください。一般的なオプションには、パルス出力、4 ～ 20 mA、リレー出力、RS485、Modbus、ローカル ディスプレイ、トータライザー出力、またはリモート モニタリングが含まれます。

メーターがバッチ処理、アラーム、ポンプ保護、またはエネルギー管理をサポートする場合は、購入前に出力と統合の要件を定義する必要があります。

流量計の選択でよくある間違い

業界別の流量計アプリケーション

水と廃水の処理

水道システムでは、清浄度と設置状況に応じて、磁気流量計、超音波流量計、タービン流量計、または外輪流量計が使用されることがよくあります。廃水および汚泥の用途には、通常、可動部品がなく、浮遊物質に対する優れた耐性を備えたメーターが必要です。液体が導電性の場合には磁気流量計が一般的ですが、非侵入的な設置が望ましい場合には超音波流量計が役立ちます。-

化学処理

化学用途には、慎重な材料適合性が必要です。導電性腐食性液体は、適切なライナーと電極材料を備えた電磁流量計に適合する可能性があります。 -非導電性化学薬品には、粘度、安全性、精度の要件に応じて、コリオリ流量計、超音波流量計、容積式流量計、または可変面積流量計が必要になる場合があります。

オイル、燃料、潤滑油

オイルや燃料は非導電性であることが多いため、通常、電磁流量計は第一選択ではありません。{0}容積式流量計、タービン流量計、およびコリオリ流量計がより一般的です。粘度と清浄度は、最初に確認する 2 つの重要な条件です。

HVAC およびビル システム

HVAC システムは通常、冷水、温水、凝縮水、エネルギー伝達を測定します。超音波流量計は、クランプ式モデルでパイプの切断を回避できるため、改造プロジェクトにとって魅力的です。-電磁流量計は、インライン設置が許容される導電性水ラインにも使用できます。

蒸気およびプラント設備

蒸気および圧縮空気ラインでは、多くの場合、渦流量計、差圧流量計、または熱質量流量計が使用されます。蒸気アプリケーションでは、温度、圧力、乾燥度、断熱、補償を考慮する必要があります。圧縮空気の用途では、漏れの監視、低流量感度、ガス状態を考慮する必要があります。-

見積もりを依頼する前に準備すべき情報は何ですか?

サプライヤーにメーターの推奨を依頼する前に、次の詳細を準備してください。これにより、やり取りのやり取りが減り、紙の上では正しいように見えても実際のプロセスでは失敗するメーターの選択を避けることができます。--

• 流体の名前と状態: 液体、気体、または蒸気
• 清浄度: きれい、汚れている、スラリー、粒子、泡、または繊維
• 電磁流量計を考慮した場合の導電率
• 粘度と密度、特にオイルや化学物質の場合
• 配管サイズ、配管材質、取付方向
• 最小、通常、最大流量
• 使用圧力と温度
• 必要な精度または再現性
• パイプを切断できるか、プロセスを停止できるか
• 必要な出力信号と表示タイプ
• 材料の適合性と危険区域の要件（該当する場合）

結論：流体、プロセス、設置条件で選ぶ

実際の使用条件に適合した流量計が最適です。上水、廃水、蒸気、圧縮空気、油、スラリー、腐食性化学物質は同じように挙動しないため、同じ仮定で測定すべきではありません。

まずは液体から始めましょう。次に、パイプのサイズ、流量範囲、精度要件、設置制限、メンテナンスの期待、および出力信号を確認します。流体が導電性で汚れている場合は、電磁流量計が有力な候補となる可能性があります。パイプを切断できない場合は、クランプ式超音波流量計の測定が最適な開始点となる可能性があります。{3}}高精度の質量流量が必要な場合は、コストをかけてコリオリ流量計テクノロジーを使用する価値があるかもしれません。-アプリケーションが蒸気またはガス施設の監視である場合は、渦流量計、熱質量流量計、または差圧流量計テクノロジーがより適切である可能性があります。

流体、パイプのサイズ、流量範囲、温度、圧力、信号要件がすでにわかっている場合は、問い合わせを送るこれらの詳細を使用して、より正確な流量計の推奨事項を取得します。