超音波流量計ガイド：動作原理、種類、精度、設置方法、選定方法

エンジニアやバイヤーにとって重要な問題は、単に超音波測定が機能するかどうかではありません。それは、特定のパイプ、流体、速度範囲、設置場所で機能するかどうかです。多くの場合、パイプが満杯の状態であれば、通過時間の測定に適しています。-浮遊固体または気泡を含む液体は、ドップラーのより良い候補となる可能性があります。パイプの寸法、ライナーの状態、トランスデューサの取り付け、流れプロファイルの乱れ、低速はすべて、設置結果に影響を与える可能性があります。{4}}

超音波流量計の概要

• 主な測定方法：通過時間とドップラー。-
• 主な設置スタイル:クランプ-、インライン、挿入。
• 強力な改修の利点:クランプ-トランスデューサは、プロセス パイプを貫通せずに測定できます。
• 輸送時間に最適な開始条件:{0}}安定した音響経路と比較的きれいな流体を備えた完全なパイプ。
• 選択の優先順位:モデルを選択する前に、流体、配管構造、速度範囲、直進状態、測定目的を確認してください。{0}}

超音波流量計とは何ですか?

超音波流量計は、音響信号を使用して流体の速度を決定し、その速度を体積流量に変換する速度ベースの機器です。{0}超音波計は測定原理に機械的なローターがないため、可動部品に伴う摩耗を回避し、流路に大きな障害物を加えることなく測定できます。

すべての超音波メーターが邪魔にならないわけではありません。-インラインおよび挿入設計では、測定システムの一部をパイプ内またはパイプを通して配置します。超音波流量計をクランプ-するセンサーを外側に保ちます。シャットダウン時間、漏洩リスク、またはプロセス汚染が決定の一部である場合、この違いは重要です。

通過時間-超音波流量計はどのように機能しますか?

通過時間の測定には通常、超音波経路が流れる液体を横切るように配置された 2 つのトランスデューサーが使用されます。下流に送信されたパルスは、上流に送信されたパルスよりもわずかに早く到着します。電子機器はこの小さな時間差を測定し、音響経路、パイプの形状、流体の状態を使用して平均流速を計算します。

信頼性の高い測定は、信号の検出以上のものに依存します。メーターには正しいパイプ寸法とライナーデータが必要であり、トランスデューサーは正しく間隔をあけて位置合わせする必要があります。また、音響経路は、必要な測定の不確かさに対して十分に近いパイプの平均速度を表す必要があります。

飛行時間の関係、トランスデューサの形状、計算ロジックの詳細については、FlowT の-{1}}をご覧ください。通過時間-超音波流量計の原理ガイド.

通過時間-対ドップラー: どの超音波技術が流体に適合しますか?

通過時間とドップラーは、同じメーターの交換可能なバージョンとして扱わないでください。{0}}通過時間には、流体を通る使用可能な音響経路が必要です。ドップラー測定は、移動する粒子または気泡からの反射に依存します。 FlowTの比較通過時間とドップラー超音波流量計違いを説明しますが、ドップラーアプリケーションの要件液体が汚れている、空気を含んでいる、またはスラリー状である場合に、より便利です。-

クランプ-オン、インライン、それともポータブル?

次に、インストール アーキテクチャを選択します。クランプ-システムは、トランスデューサがプロセスの外側にあるため、多くの改造作業に適しています。インライン システムは制御されたメーター本体を提供しますが、パイプの変更が必要ですが、挿入システムはプロセス接続を追加します。

この決定は単に「クランプオンの方が簡単で、インラインの方が正確である」というものではありません。{0}性能はメーターの設計、校正、パイプデータ、流体の状態、設置の品質によって決まります。のクランプ-とインライン超音波流量計の比較改造の利便性と測定要件のバランスをとる必要がある場合に便利です。

ポータブル機器は、流量調査、ポンプのチェック、エネルギー監査、他のメーターのクロスチェックに適しています。{0}固定された機器は継続的なモニタリングに適しています。 FlowT'sポータブル超音波流量計操作ガイドでは現場のワークフローについて説明します。ポータブル超音波流量計の製品範囲1 つの機器が複数のパイプ間を移動する必要がある場合に関係します。

実際の設置における超音波流量計の精度はどの程度ですか?

ここで購入者は、メーターの公表精度、校正結果の不確実性、設置された測定の不確実性という 3 つのアイデアを区別する必要があります。それらは同じ番号ではありません。

メーカーは、定義された条件下での精度を指定する場合があります。使用中、不正確なパイプ寸法、ライナーの不確実性、トランスデューサーの間隔、結合、温度、低速、流量プロファイルの歪みにより不確実性が増大します。-。したがって、設置されたシステムのパフォーマンスが低下しても、メーターは実験室の仕様を満たすことができます。

NIST は、流量校正作業でも同様の区別をしています。メータの再現性により校正の不確実性が増大し、メータを顧客のシステムで使用する場合にはさらなる不確実性を考慮する必要があります。のNIST の液体流量校正に関する出版物はこの原理を説明しています。

低流量には特に注意が必要です。速度が低下すると、通過時間の差が小さくなるため、ゼロ安定性、タイミング分解能、設置品質がより重要になります。-実際の速度範囲と、精度が読み取り値のパーセンテージ、フルスケールのパーセンテージ、または組み合わせた仕様のいずれで記載されているかを確認してください。

FlowT の詳細な説明超音波流量計の精度と流量補正-速度プロファイル、レイノルズ数、パイプの粗さ、温度の影響についてさらに詳しく説明します。

測定値を変える可能性のある 7 つの設置要因

1. パイプの寸法が正しくない

公称パイプサイズで十分であると想定しないでください。外径、壁の厚さ、ライナーの厚さは音響経路と計算された面積に影響し、古い図面は使用中のパイプと一致しない可能性があります。

2. 完全に満たされていないパイプ

従来の閉じた-パイプ通過時間-の測定では、液体と既知の内部流れ面積を通る完全な音響経路が想定されます。ガスポケットまたは部分的な充填は、両方の仮定を混乱させる可能性があります。

3. トランスデューサの位置合わせまたは結合が不十分である

トランスデューサは、準備されたパイプ表面と一貫して接触する必要があります。不適切な間隔、不十分な結合化合物のカバレッジ、または位置ずれにより、信号品質が低下し、測定誤差が生じる可能性があります。

4. エルボ、バルブ、ポンプが測定点に近すぎる

これらのコンポーネントは、渦巻きまたは非対称の速度プロファイルを作成できます。直進要件はメーターや外乱によって異なるため、普遍的な距離ではなくメーカーの指示に従ってください。-

5. 不明なパイプライニングまたはヘビースケール

多層パイプ、接着不良のライナー、腐食やスケールにより、信号が減衰したり散乱したりする可能性があります。きれいなステンレス-鋼パイプは簡単ですが、古いライニングが施されたパイプは検証が必要です。

6. プロセスとともに変化する流体の状態

試運転中は液体がきれいでも、ポンプの交換または起動中には空気が混入する可能性があります。都合の良い 1 つの条件だけでなく、動作サイクル全体にわたる安定性をチェックします。

7. 信号強度を精度の証明として扱う

使用可能な信号が必要ですが、これは完全な精度テストではありません。パイプ データ、流量プロファイル、構成は依然として重要です。 FlowT's超音波流量計の設置-効果ガイドメーターの値は安定しているが、結果がまだ疑わしい場合に便利です。

超音波流量計の選び方

モデル番号ではなく、アプリケーション データから始めます。推奨事項をリクエストする前に、次の情報を準備してください。

• 流体の名前と、固体、気泡、または複数の相が含まれているかどうか。
• パイプの材質、外径、肉厚、ライナーの詳細。
• 動作温度と最高温度。
• 予想される最小、通常、最大の流量または速度。
• パイプが満杯のままかどうか。
• 上流側と下流側の直管を用意しています。
• 必要な精度または測定目的: 表示、制御、エネルギー監視、検証または請求。
• 4 ～ 20 mA、パルス、RS485/Modbus、データ ログなどの必要な出力。
• 測定が一時的であるか、ポータブルであるか、永続的であるか。

このスクリーニング手順により、どちらのメーターがパイプに適しているかを無視してヘッドラインの精度で 2 つのメーターを比較するという、よくある調達の問題が回避されます。 FlowT'sクランプ-超音波流量計の選択ガイドより詳細な見積もり前のチェックリストを提供します。-

パイプのサイズが小さくなるにつれて、速度、センサーの形状、取り付け公差がより重要になる可能性があるため、小さなパイプと低流量システムについては、個別に検討する必要があります。-このようなプロジェクトでは、汎用のクランプ メーターが同じように機能すると仮定するのではなく、実際のパイプ範囲と低速仕様を比較してください。-あ超音波流量計の小さな-パイプ クランプ-用途がパイプ直径によって特に制限されている場合、より関連性の高い製品クラスです。

超音波流量計が最良の選択ではないのはどのような場合ですか?

超音波測定は普遍的なものではありません。パイプが部分的に満たされている場合、パイプの壁やライナーの構造が不明である場合、重度のスケールや腐食により安定した音響経路が妨げられている場合、液体に輸送時間の測定を中断するのに十分な気泡や固体が含まれている場合、または利用可能な設置条件で必要な不確実性を実証できない場合には、標準的なクランプ-輸送時間計-を再検討してください。-}

別の原則もより実用的である可能性があります。導電性の液体は電磁計に有利であり、要求の厳しい質量測定はコリオリに有利であり、有用な音響反射体を含む汚れた液体はドップラーに有利に働く可能性があります。その逆ではなく、プロセスに沿った測定原理を選択してください。

校正、検証、および標準

校正とフィールド検証は、関連はしていますが異なる目的を果たします。校正では、定義された条件下でメーターをトレーサブルな基準と比較します。フィールド検証では、設置されたメーターとポータブル基準器を比較したり、ゼロ動作をチェックしたり、信号診断をレビューしたり、プロセス合計が別の信頼できる測定値と一致することを確認したりできます。ドライ電子チェックは送信機の動作を検証できますが、音響経路や現場での設置が正しいことを証明するものではありません。

FlowT's流量計の校正手順湿式校正、マスターメーターの比較、フィールド校正、電子検証について詳しく説明します。{0}

-通過時間制限-システムの場合、ISO 24062:2023液体や気体に使用される非侵入型超音波通過時間計の性能、校正、出力特性、設置条件などを扱うため、特に重要です。{0}{1}ASME MFC-5.1通過時間型超音波流量計を使用した、閉じた導管内の液体の流れの測定について説明します。{0}

トラブルシューティングのシナリオ例

エルボのすぐ下流にクランプオン メーターがあると考えてください。{0}信号強度は許容範囲内ですが、読み取り値が不安定です。メーターを交換する前に、パイプのデータ、トランスデューサーの間隔と結合を確認し、パイプが満杯であることを確認してから、可能であればセンサーをより直線的なセクションに移動します。読み取り値が安定した場合、元の問題は機器の故障ではなく、設置に関連している可能性があります。-

よくある質問

超音波流量計はパイプを切らずに測定できますか?

はい、クランプオン設計の場合は可能です。{0}}トランスデューサはパイプの外側に取り付けられるため、通常はプロセス貫通は必要ありません。インライン超音波計と挿入型超音波計では、異なる設置方法が使用されます。

通過時間型超音波流量計に最適な液体は何ですか?{0}

通常は、完全に満たされたパイプ内のきれいな液体または適度に均質な液体が開始点となります。過剰な浮遊物質、気泡、ひどいスケールや困難なパイプライニングは、信号品質や測定の安定性を低下させる可能性があります。

超音波流量計にはどのくらいの直管が必要ですか?

すべてのメーターとすべての外乱に適用される普遍的な直進要件はありません。-エルボ、バルブ、ポンプ、減速機は流量にさまざまな影響を与えます。メーターおよび上流の配管構成については、特定のメーカーの設置要件に従ってください。

超音波流量計は非常に低い流量を測定できますか?

メーター、パイプのサイズ、設置が必要な低速に合わせて設計されていれば可能です。速度が低下すると、ゼロの安定性とタイミング分解能がより重要になるため、公称パイプ範囲のみに依存するのではなく、指定された最小速度と精度の式を確認してください。

超音波流量計はどのくらいの頻度で校正する必要がありますか?

すべてのアプリケーションに単一の間隔はありません。スケジュールには、プロセスの重要性、法規制または品質システム要件、履歴ドリフト、設置条件、測定に必要な不確実性が反映されている必要があります。{1}}重要な請求またはコンプライアンスのアプリケーションでは、通常、日常的なプロセスの指示よりも強力な検証計画が必要です。

超音波流量計の見積もりを依頼する前に、どのような情報を送信する必要がありますか?

流体、パイプの材質、外径、肉厚、ライナー情報、温度、最小流量と最大流量、パイプが満杯かどうか、利用可能な直流、必要な出力、測定の目的を送信します。この情報により、サプライヤーはパイプ サイズのみからモデルを推奨するのではなく、アプリケーションの適合性を評価できます。

最終的なポイント

超音波流量測定は、テクノロジーが実際のプロセスに適合する場合に最も効果的に機能します。最初に流体の状態、パイプの構造、速度範囲、設置場所、および必要な不確かさを確認してください。次に、測定原理と設置アーキテクチャを選択します。これは、ヘッドラインの精度だけでメーターを選択するよりも信頼性が高くなります。