超音波流量計 vs 電磁流量計

ほとんどのエンジニアが初日から間違えてしまう理由

本題に入る前に、お客様の事例を紹介させていただきます。ある化学工場の購買マネージャーが、新しく設置された設備を理由に当社に連絡してきました。電磁流量計「あちこちで飛び跳ね」続けた。私たちが現場に行くと、彼らは脱イオン水を測定しようとしていることがわかりました。{1}導電率は決して十分ではありませんでした-電磁流量計単に機能できませんでした。このミスにより、80,000 ドルと 2 日間のダウンタイムが発生しました。

多くの購入者は依然として不完全な情報に基づいて流量計を選択しており、それが最終的に最終的な収益に影響を及ぼします。超音波流量計そして電磁流量計どちらも「流れを測定」しているように見えますが、まったく異なる原理に基づいて動作し、まったく異なるシナリオに適合します。問題はどちらが優れているかではなく、-どちらが実際にプロセス条件に適合するかです。

これらのテクノロジーは実際にどのように機能するのでしょうか?

電磁流量計ファラデーの電磁誘導の法則に基づいて動作します。導電性液体が磁場中を流れると、流速に比例した電圧が発生します。メーター本体に取り付けられた電極がこの電圧信号を捕捉し、流量を計算します。

ここに厳しい要件があります。液体の導電率は 5 マイクロジーメンス/センチメートルを超えなければなりません。純水、炭化水素、アルコール、すべてのガス-これらはどれも機能しません。

超音波流量計2種類あります。移動時間のメーター-音波をパイプの斜め方向に送信します。{0}上流と下流の移動時間は異なり、その時間差によって速度が計算されます。ドップラーメーターは、流体内の粒子や気泡で音を反射し、周波数のシフトを測定して速度を決定します。

どちらの超音波技術も非導電性流体を測定できます。{0}電磁流量計扱えない。しかし、設置条件にはこだわりがあります。

直管要件の比較

(D=パイプ直径)

クランプ式超音波では、電磁波の直進速度の 2 倍が必要であることがわかります。{0}これはメーカーにとって難しいことではありません。-流れの乱れによって音響信号の信頼性が低下します。お客様がバルブから直径 3 つ下流に超音波メーターを設置したところ、読み取り誤差が 15% に達したのを見てきました。

流体の特性が決定要因です

導電性は最初のゲートです。 5μS/cm未満、電磁流量計水の中で死んでいます。 5-20 µS/cm の間ではほとんど機能しません。信号は弱く、干渉を受けやすくなります。 20 μS/cm を超えると、快適ゾーンに入ります。電磁流量計.

ソリッド コンテンツはスクリプトを反転します。下水処理場の流入水には 8% の浮遊物質が含まれている可能性があります-電磁流量計固形分は体積あたり 15% まで扱いますが、気にする必要はありません。通過時間-超音波は粒子の 1% を超えると苦戦し始めます。これは、音波が散乱して吸収され、信号強度が大幅に低下するためです。

実際、ドップラー超音波では、音波を反射するために少なくとも 25 ppm の浮遊物質を含む粒子が必要です。{0}この技術はスラリーの輸送に時々機能しますが、精度はそれに匹敵しません電磁流量計.

温度および圧力範囲

電磁流量計：

標準 180 度 (356 度 F) 以下

高温- 200 度（390 度 F）以下

圧力 10.2 MPa (1,480 psi) 以下

超音波流量計:

クランプ-オン 200 度以下 (パイプ外壁温度)

列をなして150 度以下 (トランスデューサの制限)

圧力 16 MPa (2,320 psi) 以下

(データはエンドレスハウザー、クローネ、エマソンの製品仕様から編集されました)

温度制限は同様に見えますが、電磁気の 180 度はプロセス温度を指し、超音波の 200 度はパイプの外面を指します。 180 度の熱水を測定している場合、パイプの外壁温度が許容値を超えると、クランプ式超音波トランスデューサが-耐えられなくなる可能性があります-。

粘度はほとんど影響しません電磁流量計. 10,000 センチポアズの原油は水と同じくらい正確に測定できます。超音波は 2,000 センチポアズまでは正常に動作しますが、それを超えると音波が大幅に減衰し、ビーム経路が曲がります。

インストール中に実際に何が起こるか

電磁流量計パイプの切断と溶接が必要です。 4- インチ メーターの取り付け-には、シャットダウン、切断、フランジ溶接、圧力テスト、始動を含め、少なくとも 6～8 時間かかります。製油所や化学プラントでは、1 時間のダウンタイムで 50,000 ドルのコストがかかる場合があります。

場合によっては、正しい選択をすることで巨額の損失を回避できます。私たちが製薬工場の改修を行ったとき、流量計が必要な精製水ラインがありましたが、生産を停止することはできませんでした。クランプ-超音波-で 2 時間の取り付けを行いました。パイプの外側を清掃し、接触媒質を塗布し、トランスデューサをクランプして配線し、配管に触れることなく設定すれば、生産への影響はゼロになります。

継続的な圧力降下コスト

電磁流量計フルボア設計を使用し、圧力損失は通常 0.5～1.5 psi (0.03～0.1 bar) です。-最小限のように聞こえますが、1 psi の低下で 300 GPM (68 m3/h) での 4 インチのラインの数値を計算してみます。

ポンプ出力損失 ≈ 0.4 kW

0.10 ドル/kWh、8,000 時間/年

年間エネルギーコスト=$320

10年以上だと3,200ドルです。正確にはポケットチェンジではありません。

超音波によるクランプ-により、圧力降下はゼロになります。インライン超音波流量計わずかな障害がある場合、約 0.1-0.5 psi- のエネルギーコストは 1/3 ～ 1/5 になります。-}電磁流量計.

両方のテクノロジーを検討すると、超音波のメンテナンスがはるかに簡単で、総メンテナンスコストが電磁式よりも 40% 低いことがわかります。しかし、スラリーと廃水のシナリオでは、電磁流量計超音波信号の品質の劣化が非常に早く、頻繁なメンテナンスや交換が必要になるため、実際のコストは 25% 削減されます。

それぞれのテクノロジーが優位に立つ場所

電磁流量計地域

下水処理場に流入する固形物は 0.1% から 8% の間で変動します-電磁流量計瞬きしないでください。中規模の下水施設は通常、40～60 台の設備で稼働します。-電磁流量計15年間問題なく使えます。超音波は固形分が 2% を超えると信号を失い始めます。

採掘スラリー-鉄鉱石、銅、金-の固形分は体積の 30% に達します。ポリウレタン-裏地付き電磁流量計それを処理してください。セラミック裏地バージョンでは、固形分が 50% 含まれる場合があります。{0}このような状況では超音波はまったく実用的ではありません。

食品および飲料事業は衛生設計を重視しています. 3A-認定電磁流量計150- グリットの電解研磨ステンレスライナーを使用し、CIP 回路に直接統合します。牛乳、ジュース、ビール、ワインの測定は、十分な精度で FDA の要件を満たしています。

超音波流量計地域

天然ガスの保管転送にはマルチパスが使用されます。-ガス用超音波流量計-4 ～ 8 つの音響パスが交差する-測定により、±0.15% の精度が達成されます。年間数千万または数億のガス価値を移動させるパイプラインは、この投資に価値があります。さらに、圧力降下がゼロで、漏れ箇所もありません。 OIML および AGA-9 認定メーターは、この目的に特化して設計されています。

大規模な冷却塔システムには数十の測定ポイントが必要です。 30をインストール中電磁流量計調達だけで何十万もの費用がかかり、さらに大規模な配管の変更も必要になります。クランプ式超音波に切り替えると、コストが 3 分の 1 に下がります。{{1}発電所や化学施設の運転にはシャットダウンの必要はありません。-シャットダウンの時間枠は存在しません。

腐食性媒体または超高純度の液体には、ハステロイ、プラチナ、またはチタンの電極が必要です。{0}電磁流量計-4 インチ メーターの価格は 8,000 ～ 15,000 ドルです。超音波流量計PTFE または PFA の接液部を使用すると、同等の精度でコストが 40 ～ 60% 削減されます。

制御システムとの統合

両方流量計タイプは HART プロトコルで 4-20mA 出力を提供し、ほとんどの PLC および DCS システムと互換性があります。合計する必要がありますか?パルス出力を使用します。 Modbus RTU と Profibus は現在標準となっており、統合の障壁はありません。

応答速度が異なります。電磁流量計1 秒あたり 10-50 回更新します。超音波は 1-5 件の更新を管理します。迅速な応答が必要な閉ループ制御に流量計を使用している場合は、電磁気学の方が適しています。保管転送値の安定性 - 超音波更新が遅いと、実際には変動が軽減されます。

電磁流量計電極のインピーダンスを監視し、空のパイプ状態を警告し、一部のモデルではライナーの劣化を追跡します。超音波は音波の強度とゲイン値を表示します-ゲインが突然増加した場合は、トランスデューサーを掃除する時期が来たことを意味します。音速の測定値から流体の種類を逆計算し、測定していると考えているものを実際に測定していることを確認できます。-

流量計の選択: 実践的なアプローチ

まずは導電率から始めます。 5 μS/cm 未満は忘れてください電磁流量計。 5-20 の間では、電磁気学は機能しますが、超音波では安全性が保証されません。 20μS/cmを超えると、電磁流量計大丈夫です。

固形分含有量はゲート 2 です。浮遊物質が 1% を超えると、電磁気学が勝ちます。 0.1% 未満では、どちらでも機能します。これらの数値の間に、フリートの展開を開始する前に、実際の流体で両方のテクノロジーをテストしてください。選択する際には、シャットダウンのコストも考慮に入れてください。

配管改造が安い新築？純粋に技術的要件に基づいて選択してください。シャットダウンすると 1 時間あたり $10、000+ かかる施設の運営?どうしても必要な場合を除き、パイプを切断しないでください。

最後に、総所有コストを計算します。実際の人件費、エネルギーコスト、予想耐用年数を使用します。あなたのアプリケーションに一致するケーススタディを見つけてください。-5 年以上の実際の運用データに基づいたもの-。

電磁流量計フルボア測定、低い圧力損失、そして困難な流体において優れた性能を実現します。{0}超音波はパイプの貫通を回避し、圧力損失をゼロにし、より広範囲の流体を測定します。どちらが一般的に優れているというわけではありません。-重要なのは、測定原理を実際の要件に一致させることです。

テクノロジーの向かう先

ここ数年の主なテクノロジーのトレンドは明らかです。製造の一貫性 + デジタル モデリング + 診断機能が並行して進歩しています。電磁流量計「ドライ キャリブレーション / モデリング補正」アプローチの採用が増えています-幾何公差が厳しくなり、磁場 / 流れ場モデリングにより工場の一貫性が向上し、個別のウェットへの依存が軽減されます較正精度をエンジニアリング標準の ±0.5% レベルに保ちながら、全体的なコストを削減します。{0}超音波は、より多くのパスに向けて進化し続けています-4-パスから 8/12-}パスのアップグレードは、精度だけでなく、非理想的な流れプロファイルや冗長パス診断に対する堅牢性にも価値をもたらし、パスの異常、汚れ、気泡の干渉を特定して現場の信頼性を劇的に向上させます。最上位モデルは、ラボ校正条件下で読み取り値の ±0.1% に近づきます。-一方、超低電力アーキテクチャとバッテリー技術の成熟により、バッテリー駆動の超音波デバイスの寿命が 10 年に近づき、一時的な流量調査、リモート パイプライン監視、ワイヤレス導入が真に実用的になります。