廃水流量計の種類: 適切な流量計の選び方

廃水流量計の選択は、単なる計量の決定ではなく、プロセスの決定です。間違った選択は、後に測定値の変動、頻繁な清掃、コンプライアンス数値の見逃し、または使用中のメーターの詰まりとして現れます。正しい選択は、ほとんどの購入者がスキップする 1 つの質問から始まります。ラインは完全に加圧されたパイプですか、それとも部分的に満たされたパイプまたは開いたチャネル内の重力流ですか?データシートを見る前に、この 1 つの答えによって選択肢の半分が除外されます。

大まかに言えば、電磁流量計導電性廃水を運ぶ完全なパイプのデフォルトです。

超音波流量計非侵襲的または改修ソリューションが必要な場合には、その役割を果たします。また、開水路システムは、重力下水道と水路に対する正しいアプローチです。{0}このガイドでは、廃水流量計の各タイプ、どこで動作するか、どこで故障するか、また下水、汚泥、処理排水、産業廃水、バイオガスに適合させる方法について説明します。

このガイドは、都市廃水および産業廃水の流量測定を指定するエンジニアおよびバイヤー向けに書かれています。以下のパラメータ範囲を一般的な開始点として扱い、製造元のデータシートおよびプロジェクトに適用される現地の標準と照らし合わせて確認してください。

排水流量計とは何ですか?

廃水流量計は、パイプ、チャネル、または処理プロセスを通過する廃水の流量または総量を測定します。廃水には固形物、汚泥、砂、グリース、化学物質、空気が含まれており、プラントの一部では流れが加圧され、別の部分では重力で供給される可能性があるため、廃水は浄水よりも測定が困難です。-

一般的な水道メーターが下水処理に耐えられることはほとんどないのはこのためです。メーターは、流体、パイプまたはチャネルの状態、設置場所、実際に必要な精度、および希望するメンテナンスに適合する必要があります。これら 5 つを正しく設定すれば、評判の良いメーターはほぼすべて機能します。一つ間違えば、高価なメーターでも性能が低下してしまいます。

排水流量計の種類の早見比較

これを候補リストとして使用し、以下の詳細セクションと照らし合わせて確認してください。 「回避時期」列は、間違った選択をより早く排除できるため、通常は「最適な条件」列よりも役立ちます。

大多数の廃水処理ポイントでは、実際の争点は磁気式、超音波式、および開水路式メーターの間です。残りは特殊なケースです。

クローズドパイプ vs オープンチャンネル: 最初の決定

テクノロジーはほとんど重複しないため、テクノロジーを比較する前に、自分がどちらの世界にいるのかを判断してください。

完全に加圧されたパイプ。ボアは、夜間の低流量を含め、すべての流れで完全に満杯のままです。ここでは、磁気メーター、インラインまたはクランプオン超音波メーターを使用できます。-これは最も正確さと信頼性が生きている部分です。

重力または部分的に満たされたパイプおよび開いたチャネル。水面が大気に開放されているか、パイプが一部しか通っていない。標準的なマグメーターは間違ったツールです。上部が空の場合、表示値が低くなったり、完全に低下したりします。これは開水路領域、または部分的に{2}}充填された特殊な-パイプメーターです。

エンジニアのメモ:ピークフロー時には満杯であるが、午前 3 時には半分しか満たされていないラインは、部分的に満たされたラインです。銘板ではなく、最悪のケースを考慮して決定を下してください。ボアが継続的に満たされていない場合は、標準の磁気メーターをデフォルトとして扱わないでください。

排水用電磁流量計

磁気流量計（磁気流量計または電磁流量計）は、全パイプ排水測定の主力製品です。-可動部品がなく、ボア内に障害物がないため、機械式メーターを破壊する可能性のある固体を許容します。

仕組み

マグメーターはパイプ全体に磁場を適用します。導電性液体がそのフィールドを通過すると、速度に比例した電圧が生成され、トランスミッターはそれを流量に変換します。原則は国際規格で定義されていますISO 20456:2017これは、満杯で稼働している閉じた導管内の導電性液体を測定する電磁流量計に特に適用されます。- は、部分的に満杯で稼働している開いたチャネルやパイプには明示的に適用されません。導電性と満水という 2 つの条件が、磁気メーターが適合するかどうかの全体的な話です。

いつ使用するか、いつ使用しないでください

• 次の場合に使用します。パイプは満杯で、液体は導電性であり、メンテナンスの手間がかからず、高精度が必要です (優れたマグメーターは読み取り値のおよそ ±0.2% ～ ±0.5% を保持します)。
• 次の場合は避けてください。ラインが一部しか詰まっていない、または流体の導電性が低い（軽度に汚染された凝縮水、高純度の洗浄水、または特定の溶剤ベースの流れ）。-

典型的な強い当てはめには次のようなものがあります。未処理下水および汚泥ライン、処理された排水の排出、プラントの入口と出口の監視、および導電性の化学薬品投与ライン。たとえば、完全な DN200 スラッジ返送ラインでは、ボア内に詰まるものがないため、通常はマグメーターがデフォルトの選択となります。

導電性と材質

標準的な磁力計には最小導電率が必要で、通常は約 5 μS/cm ですが、低導電率バージョンも存在します。-。ほとんどの都市排水や多くの産業排水はこれを簡単に除去しますが、きれいな流れや化学的に異常な流れを想定しないでください。- データシートで最小導電率を確認してください。同様に重要なのは、接液部を流体に適合させることです。ライナー素材(PTFE、PFA、硬質ゴム、ポリウレタン) と電極材料 (316L、ハステロイ、タンタル、チタン) によって、メーターが化学物質を無視するか、季節によって腐食するかが決まります。

実際に重要なインストールポイント

• パイプを満杯にしておいてください。空気が電極に溜まらないように、低い位置、上昇脚、または流量制御機能の下流に取り付けてください。{0}}
• 正しく接地してください。マグメーターはミリボルト レベルの信号を測定するため、接地が不十分だと基準電圧が浮いてしまい、ノイズの多い、または不安定な出力が生成されます。{0}}これは、最も一般的な回避可能なフィールドの問題です。見るなぜグラウンディングが重要なのか配線の詳細については。
• ストレートを尊重してください。-メーカーの数値に基づいて計画します。多くの場合、上流のパイプ直径は 5 ～ 10、下流のパイプ直径は 3 ～ 5 です。
• 電極を正しい方向に向けてください。電極は、沈降する固体や閉じ込められたガスが電極を覆ったり、露出させたりしないように、水平軸上に配置する必要があります。

フルフランジ付きスプールが実用的でない非常に大きなパイプの場合、挿入式磁気メーター-絶対的な精度は犠牲になりますが、費用対効果の高い代替手段となります。{0}

超音波廃水流量計

超音波メーターは音で流量を測定します。一部はインラインです。他のものはパイプの外側にクランプするため、改修、一時的な流量調査、および切断または停止できないラインに最適です。問題は、超音波の性能が適切なテクノロジーとクリーンな設置に大きく依存するということです。

トランジット-超音波

移動時間計は、流れに応じた信号と流れに逆らう信号を送信し、移動時間のわずかな差から速度を計算します。{0}}の通過時間法-比較的きれいな液体 - または固形物が限られた排水 - で最もよく機能しますが、浮遊固形物や混入空気が上昇すると、音響ビームが散乱するため、精度や信号が失われます。

ドップラー超音波

ドップラーメーターは逆の動作をします。つまり、液体中の粒子や気泡に依存して信号を反射し、周波数シフトを測定します。あドップラーメーターしたがって、汚水、生下水、懸濁物質を含む汚泥に適しています。裏側は現実です。非常にきれいな排水は、反射板のドップラーメーターに負担をかけ、読み取り値が不安定になる可能性があります。

クランプ-リアリティチェック

クランプ-通過時間-は、流体には何も触れませんが、パイプ壁が測定の一部になるため魅力的です。センサーの正しい取り付け- パイプの材質、肉厚、ライナーの状態、結合、間隔 - が結果を左右します。パイプが正常な場合、フィールド クランプの精度は通常 ±1% ～ ±2% の範囲になります。-

エンジニアのメモ:古い鋳鉄パイプやスケールの大きいパイプのクランプの測定値を信頼する前に、内部の蓄積やライナーの劣化を確認してください。{0}{1}どちらもビームを散乱させ、メーターが数値を示しているにもかかわらず、静かに精度を低下させます。

いつ使用するか、いつ使用しないでください

• 次の場合に使用します。ラインを切断したり停止したりできない場合、ポータブル調査が必要な場合、または-非接触測定が必要な場合-、流体が選択したテクノロジーと一致している場合（きれいな場合は通過時間、汚れた場合はドップラー-）。
• 次の場合は避けてください。パイプ壁の状態がクランプに適していない、または重いスラッジに通過時間を適用しています（典型的な不一致については、以下の間違いセクションで説明します）。{0}

オープンチャネル流量計

すべての廃水が完全に加圧されたパイプ内を流れるわけではありません。重力下水道、排水溝、運河、および多くのプラント用水路では、水は自由表面で流れます。フルパイプメーターは適用されません。-代わりに、既知の構造に対してレベルを測定します。

堰と水路

開水路システムは、一次構造 - 堰または水路 - を使用して、水位と流量の間に一定の関係を作成します。米国開拓局の水質測定マニュアルこれらのデバイスの形状とヘッド放電方程式の標準リファレンスはそのままです。{0}

実際には、下水やその他の固形物を含む水路（パーシャル水路など）は、まさにこの自浄作用の理由から、通常、下水やその他の固形物を含む流れに適しています。{{0}{1}{1}}一方、上流の水路に堆積物がない状態に保たれていれば、よりきれいで低予算の水路には堰が適しています。-

レベルセンサー

オープンチャネルシステムの後半は、レベルセンサー- 超音波、レーダー、または水中圧力 - で、定義された地点の水位を読み取ります。次に、送信機は堰または水路方程式を適用してレベルを流量に変換します。センサーの配置は交渉の余地がありません。センサーは、乱流や泡の影響を受けない、正しい上流距離 (通常は最大水頭の設定倍数) に設置する必要があります。そうしないと、構造が完璧であっても変換が間違ってしまいます。

メンテナンスに関する考慮事項

オープンチャネルの精度は、電子機器よりも物理的な状態に大きく依存します。水路の形状を変える土砂の蓄積、堰の頂上に溜まった破片、水位の測定値を損なう泡や乱流、自由流の仮定を無効にする下流の浸水、構造物の損傷または沈下に注意してください。-下水や雨水の流路では、数値が間違っていると判明するのを待つのではなく、定期的な検査を計画してください。汚れた構造物は、実質的に外れているにもかかわらず、妥当な値が読み取れる可能性があるためです。

その他のタイプの廃水流量計

磁気式、超音波式、およびオープン チャネル メーターは、ほとんどのアプリケーションをカバーします。他にもいくつかは植物の特定の隅に現れます。

渦流量計

渦メーターは、崖体の背後に放出される渦を検出します。これは、蒸気、ガス、およびきれいな公共施設の流れでよく見られます。これらは一般に、生の下水や汚泥の第一選択ではありませんが、渦流量計流体がきれいで適度に安定している互換性のあるプラントユーティリティラインに適合します。

タービン流量計

タービン メーターはローターを回転させ、きれいな液体に対しては良好な精度を提供しますが、汚れた使用では可動部品が問題になります。繊維、砂、破片によってベアリングが汚れたり、磨耗したりします。予約するタービン流量計きれいな処理水のために、下水や汚泥が入らないようにしてください。

バイオガス用熱式質量流量計

嫌気性消化装置はバイオガスを生成しますが、これは液体の問題ではなく、ガスの流れの問題です。{0}}熱式質量流量計ガスの質量流量を直接測定し、バイオガスのモニタリングに適しています-。ただし、消化ガスは湿っており、硫化水素（H₂S）を運ぶ可能性があり、メタン含有量が変化するため、測定原理と同じくらい材料の適合性、湿気の取り扱い、圧力と温度の条件が重要です。

用途別の最適な廃水流量計

ほとんどの読者は、一般的な質問ではなく、特定の一文を念頭に置いて読み始めます。これが実用的なマッピングです。これを出発点として扱い、その後の流体および取り付けのチェックで確認してください。

• 生下水入口（フルパイプ）：電磁流量計;ドップラー超音波による非侵襲的オプション。-
• スラッジおよび再循環ライン (フル、導電性):電磁流量計がデフォルトです。ラージボア用インサートマグ。
• 処理済み排水の排出 (クリーナー、フルパイプ):磁気式、または後付けが重要な場合は通過時間超音波式-。
• 化学物質を含む産業排水:ライナーと電極を慎重にマッチングさせた磁気。最初に導電性と互換性を確認してください。
• 重力チャネルまたは部分的に満たされたパイプ:水路とレベルセンサーを備えたオープンチャンネルシステム。
• 切断できない既存のパイプ:流れの汚れ具合に応じて、超音波、通過時間、またはドップラーを-クランプします。-
• 消化槽からのバイオガス:湿った H₂S- 含有ガス用に指定された熱式質量流量計。

適切な廃水流量計を選択するには?

これらを順番に実行してください。各ステップでは、単なるチェックボックスではなく、決定を行う必要があります。

ステップ 1: フルパイプかオープンチャンネルか?

ボアが常に満杯の場合は、磁気式またはインライン超音波計が機能します。ラインを切断できない場合は超音波クランプを使用します。{0}}流れが重力によるもの、部分的に満たされているもの、またはチャネル内にある場合は、オープン チャネル システムに移動します。この決定だけで、メーターの不一致の最大の原因が排除されます。

ステップ 2: 流体を読んで決定する

導電率、固体とスラッジの含有量、砂と繊維、混入空気、化学的適合性、温度、圧力、流量範囲 - を確認し、それぞれをアクションに変換します。

• もし導電性と完全→磁性が強力なデフォルトです。
• もし重い固形物やスラッジの場合、非侵襲性 → 通過時間ではなくドップラー超音波が必要です-。-
• もしきれいな排水と改造 → 通過時間-超音波。
• もし導電率が低い (メーターの最小値を下回る) → マグメーターを無理に動かさないでください。テクノロジーを再考してください。

ステップ 3: 設置場所を確認する

適切なテクノロジーであっても、間違った場所で失敗することがあります。パイプのサイズと材質、利用可能な直管、水平方向か垂直方向か、パイプが本当に満杯かどうか、サービスへのアクセス、振動、屋内か屋外か、洪水のリスク、電力、出力のニーズを確認します。超音波クランプ-の場合、パイプ-壁の状態が決定的です。磁気の場合、接地とパイプ全体の状態が決定的です。-

ステップ 4: 精度、出力、ライフサイクル コストを定義する

精度を目的に合わせます。プロセス監視は中程度の仕様を許容します。請求、規制報告、投与管理では、より高い精度と長期的な安定性が求められます。-許可番号を与える排水の場合、規制当局は、そのデバイスの種類に応じた精度を提供するようにデバイスが選択、設置、および校正されていることを期待します - EPA の概要排出ポイントでの流量測定コンプライアンス グレードの測定に関係するものについては、参考として役立ちます。{0}地域の要件やプロジェクトの仕様によって、満たさなければならない正確な精度が定義される場合があります。

次に、メンテナンスを検討します。安価なメーターは、目詰まりしたり、ずれたり、頻繁に掃除が必要になったりするため、条件に合わせて選択したメーターよりも寿命全体でコストがかかることがよくあります。指定する一般的な出力オプションには、4 ～ 20 mA、パルス、RS-485/Modbus、HART、データ ロギング、アラームなどがあります。

廃水流量計を選択する際のよくある間違い

汚れた廃水にきれいな水道メーターを使用する-

可動部品を備えた機械式メーターは、下水や汚泥の中で目詰まりや摩耗が早くなり、ドリフトやダウンタイムの原因となります。メーターは最安値ではなく、汚れに合わせてください。

パイプがいっぱいかどうかを無視する

パイプ全体が満たされている部分のマグメーターは、測定された断面積がメーターが想定しているものではないため、低い値または不規則な値を示します。-重力システムにおける答えは、「より優れた」全管式メーターではなく、開水路測定です。-

重い汚泥に通過時間超音波を適用-

通過時間には、きれいな音響経路が必要です。{0}重い固体や空気は信号を遮断するため、測定値が変動したり消えたりします。その液体に対してドップラーを使用すると、通常は症状が解消されます。

購入価格のみに注目

請求書にどのような記載があったとしても、毎月の清掃をトリガーしたり、ダウンタイムを引き起こしたり、擁護できない数値を生成したりするメーターは高価なオプションです。メンテナンスと信頼性を最初から考慮して決定してください。

化学的適合性を忘れる

産業廃水は腐食性がある可能性があります。購入前にすべての接液部 - ライナー、電極、シール、ハウジング - の互換性を確認するか、早期交換の予算を立ててください。

何が廃水流量計のコストに影響しますか?

購入者はアプリケーションについて説明する前に価格を尋ねることがよくありますが、コストはアプリケーションによって決まります。文脈がなければ意味のない数字を引用するのではなく、実際に価格を動かすものをここに示します。コスト要因超音波メーターの価格ほとんどのタイプにうまく一般化できます。

• パイプサイズ:-直径の大きなメーターはコストが不釣り合いに高くなるため、大きなボア用の挿入設計が存在します。
• 接液部の材質:攻撃的な化学反応のための特殊なライナーと電極によりコストが増加します。
• 精度と承認クラス:保管{0}}等級の精度、危険区域-の認定、および高度な侵入保護はすべて価格を引き上げます。
• インストールタイプ:クランプ-によりパイプの切断やダウンタイムを回避できます。-インラインではシャットダウンと配管工事が必要になる場合があります。
• 出力と通信:デジタル プロトコル、ロギング、リモート モニタリングが合計に加わります。
• ステッカーではなくライフサイクル:校正、クリーニング、そして何年にもわたるダウンタイムは、購入価格を上回ることがよくあります。

RFQ チェックリスト: サプライヤーに送信するデータ

サプライヤーが適切なメーターを推奨するには、パイプのサイズだけでは十分ではありません。以下の情報を多く提供するほど、最初の推奨事項に近くなり、不一致の製品が発生するリスクが低くなります。これらをあなたの前に集めてください見積もりを依頼する:

• 廃水の種類: 生下水、汚泥、処理排水、産業廃水、またはバイオガス
• フルパイプまたはオープンチャンネル。加圧または重力
• パイプの直径と材質（クランプ用のライナーの状態も含む）-
• 最小、通常、最大流量
• 温度と圧力
• 導電率（既知の場合）
• 固形物、スラッジ、繊維、グリース、または気泡の内容
• 化学組成と腐食性
• 必要な精度とその理由（プロセス、請求、コンプライアンス）
• アウトプットとコミュニケーションのニーズ
• 電源供給可能
• 保護等級または危険区域の要件-
• インストール時にシャットダウンが可能かどうか
• 現場の写真または図面（可能な場合）

結論

閉じたパイプか開いたチャネルによって結果のほとんどが決まるため、パイプの状態から始めます。完全な導電性パイプの場合、通常、電磁流量計が最も信頼性が高く正確な選択肢となります。切断できないラインの場合、通過時間とドップラーが流れのきれいか汚れの程度に正しく一致している場合、超音波メーターはうまく機能します。-重力水路や部分的に充填されたパイプの場合は、適切な水路とレベルセンサーを備えたオープン水路システムが正しいアプローチです。

次に、液体、設置場所、目的が実際に必要とする精度、維持できるメンテナンスを決定します。これらを文書化し、RFQ と一緒に送信すると、メーターの選択が価格に基づいた推測ではなく簡単になります。