ベンチュリ流量計の利点と欠点

標準的な差圧流量の実践（ISO 5167 および ASME MFC-3M）を中心に書かれた、計装およびプロセス エンジニア向けの実用的な選択ガイドです。{0}

流量計の選択が精度だけで決まることはほとんどありません。ほとんどのパイプラインでは、間違ったメーターを使用すると、圧力損失によってポンピングコストが静かに追加されたり、圧力タップでのメンテナンスの問題が発生したり、プロセスが変化した瞬間に範囲外にドリフトしたりすることがあります。ベンチュリ流量計は、永久圧力損失が非常に低く、可動部品のメンテナンスがほとんど不要な信頼性の高い測定が必要な場合に最適です。-これは多くの状況においても間違ったツールであり、通常はコスト、ボディの長さ、ライン サイズの小ささが原因です。

このガイドでは、ベンチュリ流量計が優れている点、不足している点、およびタイトルで約束されている部分、つまり実際にラインに適合するかどうかを判断する方法について説明します。

クイックアンサー: ベンチュリ流量計の長所と短所

ベンチュリ流量計は差圧（DP）デバイスです。{0}パイプのスロート部を狭めることで流量を測定します。これにより流体が加速され、静圧が低下します。 DP トランスミッターはその圧力差を読み取り、流量に変換します。流れは次のように比例するので、平方根リニアメーターよりも、差圧、サイズ、送信機の範囲の方が重要です。

その本当の強みは、永久圧力損失が低いこと、可動部品がないこと、耐用年数が長いこと、大きなパイプや汚れた液体に対する耐性があることです。その本当の欠点は、初期費用が高いこと、本体が長いこと、正しいサイズ設定、設置、圧力タップの設計に依存していることです。-

簡単に言えば、最低購入価格よりも長期的な効率と信頼性が重要な場合には、ベンチュリが合理的です。{0}}

ベンチュリ流量計はどのように機能するのでしょうか?

メーター本体には、収束する入口、円筒形のスロート、徐々に広がる出口 (ディフューザー) の 3 つの部分があります。流体がスロートに到達すると、速度が上昇し、静圧が低下します。上流に 1 つの圧力タップとスロートに 1 つの圧力タップがあり、差圧発信器、圧力差を流れに変えます。

ベンチュリの動作のほとんどは 2 つの設計の詳細で説明されます。まず、スムーズなディフューザーにより流れが緩やかに減速するため、圧力の多くが下流で回復します。適切に設計されたベンチュリでは、回復は生成された差動の約 80% に達し、永久的な（未回復の）損失は測定された DP の約 10% 未満にとどまることがよくあります。{1}}第二に、緩やかな輪郭により高い吐出係数が得られます。これに対し、鋭いエッジのオリフィスの吐出係数は約 0.6 ですが、通常は約 0.95 ～ 0.99 です。-そのため、ベンチュリは同じ圧力降下でもより多くの流れを流すことができます。

形状と動作限界は任意ではありません。古典的な (ハーシェル) ベンチュリ管は、国際的に標準化されています。ベンチュリ管用 ISO 5167-4これは、使用可能な直径比（ベータ、スロート-と-のパイプの比、一般的に 0.10 ～ 0.75）、未校正使用のパイプ サイズ約 50 ～ 1200 mm、および 2 × 10⁵ に近い最小パイプ レイノルズ数を定義します。これらの制限の外に出ると、デバイスを校正するか、追加の不確実性を受け入れることになります。

エンジニアリングメモ: 読み取った値は差圧ですが、年間を通じて支払うコストは次のとおりです。-永続圧力損失。これらは同じ数字ではなく、それらを混同することが、メーターが実際に使用されているものより紙の上で安く見えたり、高く見えたりする最も一般的な理由です。

ベンチュリ流量計の主な利点

低い永久圧力損失

これが最大の利点であり、最も明らかな見返りが得られるものです。永久的な圧力損失は、ポンプ、ブロワー、またはコンプレッサーが継続的に交換する必要があるエネルギーです。 24 時間稼働している送電線では、回避可能な損失の 10 分の 1 バーが電気代の実数値になります。ベンチュリは差動の大部分を下流で回収するため、入手可能な DP 要素の中で損失が最も低いものの 1 つです。そのため、断続的なシステムではなく、大規模なシステムや連続的なシステムで有利になる傾向があります。-

可動部品がないため長寿命

ローター、ベアリング、ギアの摩耗、失速、詰まりがありません。機械的には、デバイスは単なるパイプの成形された部分であるため、故障モードは機械的故障ではなく、蛇口の侵食、腐食、または汚れに限定されます。メンテナンス チームにとって、これは、内部の回転に依存するメーターに比べて、スペアが少なく、計画外のシャットダウンが少ないことを意味します。

スラリーおよび汚れた流体用のベンチュリ流量計

ベンチュリは、滑らかで緩やかなボアと鋭利な障害物がないため、タービンを摩耗させたり繊細なセンサーを汚したりする廃水、汚泥、採掘またはプロセスのスラリーに適しています。喉を通る流れによる自己研磨作用により、輪郭をきれいに保ちます。-この許容範囲は現実のものですが、無条件ではありません。適切な速度、耐摩耗性のボディ素材、シルトが溜まらない圧力タップによって決まります。-高い液体の粘度と固形分含有量差動信号とメンテナンス計画の両方を変更するため、タップと導圧線を後付けではなくメーターの一部として扱います。

エンジニアリング上の注意: スラリーサービスの場合、圧力タップと導圧管は通常、ベンチュリ本体自体と同じくらい設計上の注意を払う必要があります。多くの場合、パージ接続、タップの向き、またはリモート ダイアフラム シールによって、時間が経っても測定値が正確に保たれます。

大口径パイプラインのパフォーマンス向上-

大きなラインでは、圧力損失が重大なポンプコストにまで拡大し、メーターの価格プレミアムがプロジェクトに占める割合は小さくなります。この組み合わせはまさに、送水、冷却水ヘッダー、大規模産業公益事業など、システムの耐用年数にわたってベンチュリが安価な制限ベースのデバイスを上回る傾向がある場合に当てはまります。-

オリフィスより少ない直管で安定した読み取り

ベンチュリは鋭いエッジではなく輪郭のある長さにわたって信号を発生させるため、速度プロファイルの歪みの影響を比較的受けにくく、通常は同じラインのオリフィス プレートよりも短い上流の直線を必要とします。{0}まだ必要ですいくつかの直管ですが、通常は要件を満たすのが簡単で、混雑したプラントではこれが重要になります。

ベンチュリ流量計の主な欠点

初期費用が高い

ボディは正確な内部形状と、流体、温度、圧力、腐食環境に適した材料を必要とするため、オリフィスプレートよりも製造コストが高くなります。正直な予算には、フランジまたはプロセス接続、DP トランスミッター、導圧管またはリモート シール、設置作業、校正または試運転、および改造のためのパイプの変更など、鋳造以外のものも含まれています。小規模なプロジェクトや予算重視のプロジェクトでは、その積み重ねにより、よりシンプルなオプションへの意思決定が促されることがよくあります。-カウンターウェイトは総所有コストです。低圧力損失と低メンテナンスにより、適切なラインでプレミアムを回収できます。これは、価格だけでメーターを拒否する前に構築する価値のあるケースです。

より大きな物理的サイズと長さ

ベンチュリが長いのは、流体が加速してから徐々に回復する余地が必要なためです。スキッド上、混雑したプラントラック内、またはスプール長が限られた改造では、その形状が決定的な制約となることがよくあります。

エンジニアリングに関するメモ: 改修プロジェクトでは、通常、測定原理ではなく、メーター本体の長さに必要な直進距離を加えたものが最初に実際に到達する限界となります。{0}}精度クラスについて議論する前に、利用可能なスプールを確認してください。

サイジングは重要です: ベータ比、流量範囲、ターンダウン

ベンチュリはワンサイズのデバイスではありません。{0}}実際の流量範囲に合わせてベータ比とスロートを選択します。スロートが小さすぎると過剰な損失としてエネルギーが浪費され、スロートが大きすぎると低流量でトランスミッタが解決できない弱い差動が生じます。流量と DP の間の平方根の関係により、ターンダウンも制限されます -。ベンチュリの組み合わせでは通常、適切な機器では約 10:1 が得られますが、同等のオリフィスでは 5:1 未満になります。最小フローと最大フローが大きく離れている場合は、コミットする前にローエンドがまだ使用可能な信号を生成していることを確認してください。

設置と直接実行の要件-

他の DP 要素と同様に、ベンチュリは合理的に開発された流れプロファイルを想定しています。エルボ、ティー、減速機、ポンプ、および上流の部分的に開いた制御バルブはすべて、プロファイルを歪め、測定値に偏りをもたらします。 ASME PTC 19.5 などの規格の配管ルールは、まさにこの理由から存在します。新しい設計では、これらの実行を計画するのが簡単です。既存のプラントでは、それらがメーターを除外する制限となる可能性があります。

圧力タップと導圧管のメンテナンス

「可動部品がない」ということは、「メンテナンスが不要である」ということと同じではありません。測定は依然として、清潔な蛇口、遮るもののない導圧線、および校正を保持する送信機に依存します。スラリーサービスでは、タップを差し込むことができます。蒸気サービスでは、導圧管には凝縮水ポットと適切な充填が必要です。汚れたガスでは、パージまたはシールシステムが必要になる場合があります。これをスキップしても、完全に良好なベンチュリ ボディであっても、読み取り値が低くなります。

細い回線では経済的ではない

小さなパイプ サイズ、一時的な測定ポイント、または重要ではない業務では、購入と設置の費用が回収されることはほとんどありません。{0}そこでは、フィールドは通常、オリフィス プレート、渦メーター、タービン メーター、またはクランプ式超音波ユニットに属します。-

ベンチュリ流量計と他の流量計の比較

ベンチュリを配置する最速の方法は、実際に選択を推進する寸法上の代替案に対抗することです。ベンチュリ管とオリフィス プレートは両方とも、次のような同じ規格ファミリーでカバーされています。ASME MFC-3M (オリフィス、ノズル、ベンチュリ デバイス用)したがって、これらは完全に比較可能です。--

ベンチュリ vs オリフィス プレート

同じ動作原理でも、経済性は大きく異なります。オリフィス プレートは安価で交換も簡単ですが、その鋭い制限によりはるかに多くの圧力が永久に捨てられ、ターンダウンが低くなります。ベンチュリのほうがコストが高く、差額のほとんどが回収され、汚いサービスにも耐えられます。実際の分割: 最初のコストが支配的で、ラインが小さいかクリティカルではない場合のオリフィス。-ベンチュリは、圧力損失と信頼性が大規模ラインの寿命を左右する場合に使用されます。

ベンチュリと電磁流量計の比較

アン電磁（磁気）流量計フルボアであるため、本質的に圧力損失が発生せず、導電性液体を高精度で読み取ります。-問題は導電率です。ほとんどの油、炭化水素、または導電率が非常に低い水は測定できません。また、ガスや蒸気も処理できません。-ベンチュリはより広い流体範囲をカバーします。これが、媒体が非導電性または気体である場合の決定的な要素となります。-

ベンチュリ流量計と超音波流量計の比較

A 超音波流量計をクランプ-する多くの場合、パイプを切断せずに取り付けられるため、一時的な調査や停止できないラインでは大きな利点となります。ただし、パフォーマンスはパイプの状態、流体の品質、信号の安定性に依存します。ベンチュリは煩雑で永続的なものであり、それがまさに、頑丈なインライン要素を何年もの間確実に読み取る必要がある場合に好まれる理由です。-

ベンチュリ流量計とタービン流量計の比較

A タービン流量計きれいな低粘度の液体では正確かつコンパクトです。そのため、燃料やきれいな液体では一般的です。{0}そのローターは弱点でもあり、固形物、研磨剤、汚れにより精度が低下したり、ベアリングが損傷したりすることがあります。メンテナンスの手間がかからない汚れや磨耗の多いサービスの場合は、可動部品のないベンチュリを使用するのがより安全です。--

ベンチュリ流量計と渦流量計の比較

A 渦流量計は蒸気、ガス、クリーンな液体によく使用され、ベンチュリよりもはるかにコンパクトです。渦流量計は安定した渦流を発生させるために最小限の流速を必要とするため、非常に低い流量では困難であり、重いスラリーにはあまり適していません。大きく、汚く、損失が少ないラインでは、ベンチュリが依然としてリードしています。-コンパクトな蒸気またはガスラインでは、多くの場合、ボルテックスがより経済的な解決策となります。

ベンチュリ流量計とコリオリ流量計

真の質量流量、密度、最高の精度が必要な場合は、コリオリ質量流量測定これは独自のクラスに属しますが、高価で重いため、非常に大きなパイプでは実用的ではありません。ベンチュリは、はるかに低いコストで体積流量を提供し、大規模なパイプラインに拡張できるため、直接の質量測定が要件ではない場合には十分です。

意思決定マトリックス: ベンチュリ流量計はあなたの用途に適していますか?

サイズを決定する前に、これをファーストパス フィルタとして使用します。-最も一般的な状況を評決にマッピングし、答えが「ノー」の場合には、代わりに価格を設定する価値のある代替案にマッピングします。

ベンチュリ流量計の最適な用途

水と廃水の処理

ベンチュリ メーターは、原水の輸送、プラントの流入水と排水、汚泥ラインに適しており、低損失と浮遊物質耐性の両方が役に立ちます。{0}監視項目は-、重いスラッジの蛇口汚れです。いくつかでは廃水と下水の流れの監視挿入磁気メーターの方がメンテナンスが簡単なため、指定する前に両方を比較検討してください。

化学処理

適切な本体材質を使用するベンチュリは、限られたメンテナンスで腐食性または固体を含むプロセス流体を読み取ります。{0}管理すべきリスク: 攻撃的な媒体に対する材料の適合性とシールの選択。腐食が本体よりも早くタップに侵食する場合は、通常、リモートのダイアフラムシールがそれを解決します。

スラリーと研磨ライン

回転部品がなく、内径が滑らかなベンチュリは、採掘および鉱物スラリーのサービスにおける耐久性の高いオプションです。管理すべきリスク: 喉の磨耗と蛇口の沈泥。硬化または裏地付きの構造と、詰まりを防ぐタップの配置を指定します。

蒸気、ガス、公共事業ライン

ベンチュリ素子は、設計と計測器が用途に適合している場合に、液体、気体、蒸気を測定します。特に蒸気には、凝縮水ポットと密度または温度/圧力の補正が必要です。小規模またはよりコンパクトな Steam 実行では、専用に構築された-渦蒸気流量計多くの場合、このルートがより経済的なルートですが、{0}}きれいな圧縮空気とガスの関税は多くの場合、熱式質量流量計直接質量読み取り用。

大径パイプライン-

ここはベンチュリのホームグラウンドです。継続的に稼働する大規模なパイプラインでは、永久損失が低いためポンピング エネルギーが直接削減され、メーターのプレミアムは設置されたシステム コストのほんの一部で済みます。

適切なベンチュリ流量計を選択するにはどうすればよいですか?

選択はパイプのサイズではなくプロセスから始まります。これらを順番に実行してください。それらを正しく理解することは、作業に適した流量計の選択そして不適切なフィット感を強いることになります。

1. 液体と固体の内容を定義する

水、廃水、蒸気、ガス、油、化学物質、またはスラリー - はきれいですか、研磨性、腐食性、または粘性がありますか?これは、リストにある他のものよりも、ボディの素材、タップの設計、および計器類に影響を与えます。

2. 流量範囲とターンダウンの確認

最小流量、通常流量、最大流量をピンで留めます。スロートは、上限で圧力を無駄にすることなく、下限で読み取れる差動を生み出す必要があります。範囲が非常に広い場合は、DP 要素にコミットする前に、ターンダウンが達成可能であることを確認してください。

3. ベータ比を確認する

直径比（ベータ）は、信号強度と圧力損失の間のトレードオフを設定します。{0}}ベータが大きいほど損失は低くなりますが、差は弱まります。小さいベータ版ではその逆になります。標準化された範囲内に保ち、実際のフローウィンドウに合わせてください。

4. ストレート-パイプの要件を確認する

スペースがあることを確認してください適切な直管の実行-上流と下流、近くのエルボ、バルブ、ポンプを考慮します。レイアウトでそれらを提供できない場合は、フロー コンディショナーまたは別のタイプのメーターが必要になる場合があります。

5. 差圧発信器の適合

本体はシステムの半分にすぎません。範囲、精度、温度定格、導圧線の配線、および取り付け適切な範囲の差圧トランスミッターすべてが最終結果を形作ります。 -よくできたベンチュリでも、送信機が一致していない場合は読み取り値が低くなります。

6. 圧力タップと導圧管を計画する

スラリーの場合は、パージまたは自動洗浄タップを計画します。-蒸気の場合は、凝縮水ポットを取り付け、ラインを正しく満たします。汚れたガスの場合は、シールまたはパージを計画します。このステップでは、フィールド精度の問題のほとんどが実際に勝敗を決します。

7. 材質の選定と設置スペースの確認

本体の材質を腐食、摩耗、圧力、温度、その他の衛生要件に適合させます。次に、フランジ間の長さ、送信機の取り付け、パイプ サポート、メンテナンス アクセスが、特に後付けの場合にその場所に物理的に適合していることを確認します。--

避けるべきよくある間違い

• 購入価格だけで選んでください。圧力損失が高い、または頻繁なメンテナンスが必要な安価なメーターは、ベンチュリよりも数年以上費用がかかる可能性があります。項目ではなく総所有コストを比較します。
• 設置スペース無視。ボディとその真っ直ぐな走りがフィットしていなければなりません。メーターが承認される前に、利用可能なスプールを早めに確認してください。
• 設計流量範囲外で動作しています。実際の流量が設計点を大幅に下回っている場合、ローエンド信号が弱まり、精度が低下します。{0}}実際のプロセスデータのサイズ。
• DPシステムを忘れています。トランスミッタ、導圧線、マニホールド、シールはすべて、本体と同様に読み取り値に影響を与えます。
• 流体の互換性を見落としています。腐食性または研磨性の媒体に不適切な材質を使用すると、ボアとタップが摩耗し、精度が静かに低下します。

メンテナンスノート：実際に確認すべきこと

ベンチュリはメンテナンスが不要ではなく、メンテナンスが簡単です。賢明なルーチンは、漂流物をカバーします。

• 圧力タップに汚れ、沈泥、蓄積がないか検査し、必要に応じて掃除またはパージします。
• 導圧管の詰まりや空気の滞留を確認するか、蒸気の場合は凝縮液がポット レベルで満たされていないかを確認してください。{0}}
• 定義された間隔で DP トランスミッタの校正とゼロを確認します。
• 研磨や激しい使用の際には、スロートやボアに侵食や腐食が発生していないか注意してください。

ベンチュリ流量計に関するよくある質問

結論

ベンチュリ流量計は、ラインが低い永久圧力損失、長い耐用年数、最小限の可動部品メンテナンスを要求する場合に最適です。-直径が大きく、流量が多く、汚れているシステム、または継続的に稼働しているシステムが最も明確です{{0}{1}}。予算が限られている場合、ラインが狭い場合、スペースが不足している場合、または一時的な解決策や大量のフロー解決策が必要な場合には、これは間違った判断です。-

圧力損失、精度、流体の状態、配管サイズ、設置スペース、予算、メンテナンスなどの実際の優先事項を比較して決定してください。効率と信頼性が最初のコストを上回る場合、通常はベンチュリがその地位を獲得します。そうでない場合は、上記の代替手段のいずれかを使用するほうが効果的です。特定の分野についてセカンドオピニオンが必要な場合は、弊社のエンジニアリングチームにご相談ください流量範囲、流体、パイプのデータを入手できます。