オリフィスプレートのどのタイプを選択すればよいですか?オリフィスプレート流量計タイプ選択ガイド

オリフィスプレート流量計は、依然として工業用流量測定において最も広く使用されている主要なデバイスの 1 つです。シンプルで堅牢、安価であり、国際規格で十分に文書化されており、液体、気体、蒸気全体で実証されています。しかし、「オリフィスプレート」は単体の装置ではありません。ボアの形状、入口エッジ、および目的の機能はすべて、実際のラインでのプレートの動作を変化させます。汚れた流体、粘性のある流体、または二相流体に対して間違ったスタイルを選択することは、差圧や流量の測定値が不安定になる最も一般的かつ最も回避可能な原因の 1 つです。

このガイドでは、主要なオリフィス プレート タイプの違い、それぞれが通常どこで使用されるか、エンジニアが実際にどのように選択するか、サイジングの前に必要な規格とデータについて説明します。プレートのスタイルではなくテクノロジーの選択をまだ迷っている場合は、より広い範囲から始めることも役立ちます。主な流量計の種類の概要絞り込む前に。

オリフィスプレート流量計とは何ですか?

オリフィス プレート流量計は差圧 (DP) 流量計です。精密に加工された穴を備えた薄いプレートがパイプ内のフランジの間にクランプされます。流体が小さなボア内を加速すると、静圧が低下します。プレート全体の圧力差は流量のおよそ 2 乗に応じて増加するため、その差を測定することで流量を計算できます。差圧と流量の関係は標準の 1 つですパイプライン流量の計算に使用される方法.

DP と流れを関連付ける吐出係数は、レイノルズ数、ベータ比 (内径をパイプの内径で割ったもの)、および圧力タッピングの配置によって異なります。この依存関係こそが、1 つの汎用プレートではなく、複数の異なるプレート スタイルが存在する理由です。

完全なオリフィス計量ポイントには通常、次のものが含まれます。

• 一次エレメント（オリフィスプレート）とオリフィスフランジまたはメーターラン
• 上流および下流の圧力タップ
• A 差圧発信器セカンダリデバイスとして
• オプションの温度と圧力の補正（ガスと蒸気にとって重要）
• 流量を表示・積算する流量計算機、表示器、PLC、DCS

強みは、機械的な単純さ、可動部品がないこと、低コスト、非常に幅広いパイプ サイズ、および数十年にわたる標準化された性能データです。主なトレードオフは、永続的な（回復不可能な）圧力損失、適度な流量低下、設置品質と流体の状態に対する敏感さです。-

オリフィスプレートの種類はどのように分類されますか?

よくある混乱の原因は、すべての「タイプ」を同じ種類の選択肢として扱うことです。実際には、オリフィス プレートは 4 つの独立した次元に沿って記述され、1 つのプレートで 4 つすべてに同時に配置できます。

たとえば、耐摩耗性プレートには同心の穴と鋭いエッジが存在する場合があります。- 「耐摩耗性-」は、ボアの形状ではなく、材料戦略を表します。これらの軸を別々にしておくことで、選択プロセス全体がよりクリーンになります。

オリフィスプレート流量計の主な種類

同心円（標準）オリフィスプレート

パイプの中心にある丸い穴。これはクリーンな単相サービスのデフォルトであり、国際標準の対象となる設計が最も直接的です。-清浄な流体では、実際の選択の問題は通常、ボアの形状ではなく、ベータ比と必要なターンダウンです。弱点は汚れた使用です。固体、凝縮物、または気泡がプレートに集まる可能性があり、エッジの磨耗によって係数が徐々に変化するため、汚れや研磨性の液体の最初の選択肢としては適していません。

偏心オリフィスプレート

中心からオフセットされた丸い穴。固体を運ぶ液体の場合は開口部が低く配置されているため、粒子が通り抜けます。また、開口部は凝縮物を落とす可能性があるガスおよび蒸気のラインの場合は高く配置されているため、液体は溜まらずに排出されます。偏心板を使用すると方向が変わりますは設計: オフセットを間違った側に取り付けると、自己排出または自己通気の利点が完全に失われます。{0}流れの方向とボアの位置はプレートのタブに明確にマークされている必要があります。

セグメントオリフィスプレート

開口部はボア内の低い位置にある円形セグメントのような形状であるため、パイプの底にダムを構築することなくスラッジと浮遊物質が通過します。これは、スラリー、汚れた水、繊維状または堆積物を含んだ流れなど、底部の堆積が設計対象の故障モードである場合の通常の選択です。-同心プレートと比較して詰まりのリスクは軽減されますが、より用途に特化したものであるため、慎重なサイズ設定が必要です。-

象限エッジオリフィスプレート

鋭い四角いエッジではなく、丸い 4 分の 1 円の入口。{0}}丸みを帯びたプロファイルにより、鋭いエッジのプレートが予測できなくなる低レイノルズ数でも吐出係数が安定に保たれます。-重油、シロップ、粘性化学薬品などの粘性の高い清浄な液体や、低速ラインに適しています。-オリフィス プレートの快適な範囲を超える極端な粘度の場合、正の変位-楕円形歯車流量計多くの場合、どの DP デバイスよりも適しています。

円錐形入口オリフィスプレート

45- 度のテーパー付き入口により、使用可能な性能が象限エッジよりもさらに低いレイノルズ数まで拡張されます。これは、角張ったプレートの係数が単純に信頼できない、非常に粘性の高い流体や流速が非常に低い場合に特化した選択肢です。これは、単純なプレートのほうが安価で精度も同じであるため、通常のきれいな水、ガス、または蒸気には適したツールではありません。

制限オリフィスプレート

制限オリフィスは測定装置ではありません。その役割は、ポンプ保護、ユーティリティ制御、サージ対策サービス、または多段階圧力レットダウンのために圧力を下げるか流量をキャップすることであり、校正された DP 信号を生成することではありません。-重要な注意はエネルギーの散逸です。単段の圧力降下が大きいと、液体のフラッシュやキャビテーションが発生したり、音速でガスが窒息したりして、騒音、振動、浸食が発生する可能性があります。したがって、高ドロップ サービスでは、特に各ステージをキャビテーションまたはチョーキングのしきい値未満に保つために、多穴または多ステージの制限プレートを使用することがよくあります。-制限オリフィスがそのように設計および校正されていない限り、制限オリフィスを計測してその DP を流量として読み取らないでください。

環状（リング）オリフィスプレート

流れは、中央の穴を通過するのではなく、中央のディスクの周りの環状ギャップを通過します。これは、あまり一般的ではありませんが、固体や非理想的な速度プロファイルが従来のプレートに問題を引き起こす場合に適用される、より特殊な設計です。-これは最も厳密に標準化された形状の範囲外であるため、デフォルトの測定デバイスではなく、プロジェクト固有の、多くの場合メーカーが調整したソリューションとして扱ってください。-{4}}

耐摩耗性オリフィス プレートの設計-

これは、個別のボア形状ではなく、材料と構造の戦略です。硬化合金、タングステンカーバイドエッジ、またはより厚い耐浸食性プレートは、粒子を含むガス、研磨剤スラリー、または粉塵の多い固体の輸送に耐えるために、同心円状、偏心円状、またはセグメント状のプレート上に積層されます。{2}それは、より高い初期コストで耐用年数と浸食負荷における係数の安定性を購入するものであり、クリーンな公共サービスには不要です。

オリフィスプレートタイプ比較表

クイック選択ガイド: あなたの流体に適合するオリフィス プレートのタイプはどれですか?

開始点として、常にフルサイジングに対して確認され、選択は通常、流体状態からプレート スタイルに戻ります。

この表は出発点であり、最終的な答えではありません。清浄な蒸気と乾燥ガスの場合は、適切な温度と圧力補償を備えた同心プレートが通常の選択ですが、多くのプラントでは同心プレートを同心プレートと比較しています。渦蒸気流量計エネルギーのバランスをとるために。質量流量が重要な空気およびプロセスガスの場合、熱式質量流量計DP デバイスよりも適している場合があります。

適切なオリフィス プレート流量計タイプの選択方法

プレートのスタイルは決定の一部にすぎません。次のシーケンスにより、選択を繰り返し可能にします。

分野選択では、最初の質問がプレートの形状であることはほとんどありません。それは、流体がきれいで単相であるかどうか、そして流量を測定しているか制御しているかどうかです。-これら 2 つの答えを最初に得ておけば、プレートの選択のほとんどは自然に決まります。

1. 流体の状態から始める

流体が清浄で単相で安定している場合、デフォルトでは同心プレートが評価されます。-汚れている、固体が付着している、または凝縮物が発生している場合は、偏心またはセグメントに移動してください。{2}粘性がある場合は、四分円の端または円錐形の入り口に移動します。下流のほとんどすべては、この最初のステップを正しく実行できるかどうかにかかっています。

2. 固体、気泡、凝縮水を考慮する

古典的な現場での故障は、サービス内の同心円状のプレートで、材料がプレートに集まり、詰まり、DP ノイズ、およびドリフトが発生するものです。固体を含む液体の場合は、低い位置に偏心ボアを配置するか、より重い負荷の場合はセグメントプレートを使用して、ラインのスイープを維持します。キャリーオーバーのある蒸気の場合は、凝縮水が排出されるようにボアを配置します。つまり、不要な位相が配置される場所にボアを一致させます。

3. 粘度とレイノルズ数を考慮する

鋭いエッジのプレートは乱流を想定しています。{0}}粘度が上昇したり、速度が低下してレイノルズ数が低下すると、角張ったエッジでは差圧と流量の関係が不安定になります。これが、象限エッジまたは円錐形の入口プレートを検討し、実際の動作レイノルズ範囲を特定するきっかけになります。なぜなら流体の粘度は流量測定に大きな影響を与えます、吐出係数を仮定ではなく実際の条件で評価できるように、密度、粘度、温度、流量範囲を指定する必要があります。

4. 許容圧力損失の確認

オリフィス プレートは永続的な圧力損失を発生させますが、これが他の技術と比較した主な欠点です。ポンプヘッドの予算、コンプレッサーのエネルギー、または重力または低圧ラインがその損失を許容できない場合、-損失の低いデバイスが優先される可能性があります。オリフィスプレートを取り付ける前に、許容される永続的な圧力降下を定量化してください。

5. 設置条件の確認

完璧に加工されたプレートでも、取り付けが悪いと読み取りが正しく行われません。適切であることを確認する上流と下流の直管走行選択したベータ比と最も近いフィッティング、正しいプレートの向きと流れの方向、適切なタッピング タイプ (フランジ、コーナー、または D および D/2)、ボア内に突き出ないように適切なガスケットの位置合わせ、凝縮水ポットまたは蒸気とガス用のドレンおよびベント脚を備えた清潔で正しく傾斜した導圧管、および実際の差圧に対応するトランスミッタ。

6. 測定または流量制限?

関数を明示的に決定します。測定する場合は、完全な DP 機器を備えた測定オリフィスを使用してください。圧力または流量を制御している場合は、必要な滴下に応じたサイズの制限オリフィスを使用し、キャビテーション、フラッシング、チョーキングをチェックしてください。この 2 つをぼかさないでください。

オリフィス プレート流量計のサイズを決める前に必要なデータ

どのようなスタイルであっても、サイジングとサプライヤーの見積もりには一貫したデータセットが必要です。この情報を事前に送信すると、再引用やサイズ変更のミスを回避できます。-

• 流体の種類と相（液体、気体、蒸気、混相傾向）
• 動作条件での密度
• 使用温度での粘度
• 動作圧力と設計圧力
• 動作温度および設計温度
• 最小、通常、最大流量範囲
• パイプ材質とスケジュールと内径
• 固形分とおおよその粒径
• 許容永久圧力損失
• 必要な精度とターンダウン
• 取付方向と直進可能状態
• 目的が測定か流量制限か

これらを使用して、機器エンジニアはベータ比、ボア径、プレートの材質、タッピングの種類、送信機の範囲を修正し、オリフィス プレートが最適な主要デバイスであるかどうかを確認できます。その前にさらに広範囲の比較が必要な場合は、に関する一般的なガイダンスを参照してください。適切な流量計の選択.

標準とエンジニアリングの参考資料

ほとんどのオリフィス プレートの設計と使用には 2 つの国際規格が適用されます。それらを引用することは、単にもっともらしいものではなく、選択内容を擁護できるものに保つ最も簡単な方法です。

• ISO 5167このシリーズは 6 部構成のシリーズであり、差圧装置の形状、設置および動作条件を取り上げています。-ISO 5167-2:2022特に、単相、亜音速、全管の流れ用のフランジ、コーナー、または D および D/2 タッピングで使用されるオリフィス プレートを扱います。-特に、内径 50 mm 未満または 1000 mm を超えるパイプ、5000 未満のレイノルズ数、および収縮大静脈やパイプのタッピングはカバーされません。
• ASME MFC-3M, オリフィス、ノズル、ベンチュリを使用したパイプ内の流体の流れの測定は、満杯で稼働している閉じた導管内のこれらの主要なデバイスの形状と使用方法を示しています。

特に天然ガスの計測については、AGA レポート No. 3 (API 14.3) が通常の参照となります。メーカーのサイジング データシートとプロジェクト プロセス データシートで全体像が完成します。提案されたプレートが、非常に小さなボア、非常に低いレイノルズ数、または特殊な形状など、標準化された範囲外にある場合は、それを標準の未校正のデバイスではなく、校正済みの特殊なデバイスとして扱います。

設置とメンテナンス: 一般的な現場の問題

-長期​​的な信頼性は主に、ボアの形状ではなく、二次システムとプレートのエッジに関係します。現場で繰り返される問題は次のとおりです。

• 導圧管の詰まりとタップの汚れ。差圧不良の最も一般的な原因。タッピングをきれいに保ち、導圧管が自動的に排出されるようにしてください。-
• 鋭いエッジの摩耗と浸食。-エッジが丸くなったり傷がついたりすると、排出係数が上昇し、測定値にバイアスがかかるため、研磨や汚れが多い状態でエッジを検査してください。
• 蒸気のドレン管理。凝縮液ポットを使用し、タップの向きを修正して、トランスミッターが安定した液体レッグを認識できるようにします。
• 二相ノイズ。-液体ラインにガスが閉じ込められたり、ガスラインに液体が入ったりすると、測定値が不安定になります。適切な通気口と排水脚がそれを防ぎます。
• 送信機のドリフトと範囲。定期的なゼロチェックと校正により、精度が仕様内に維持されます。同じケアが適用されます圧力トランスミッターの定期メンテナンス.

液体により検査間隔を設定します。クリーンユーティリティプレートは長い間隔で実行される可能性がありますが、研磨や汚れの多いサービスには細心の注意が必要です。

オリフィスプレートが最良の選択ではない場合

オリフィス プレートが常に適切な主要デバイスであるとは限りません。圧力損失を最小限に抑える必要がある場合、流体の汚れや摩耗性が高い場合、流量範囲が非常に広い場合、精度の要求が高い場合、流れの脈動が激しい場合、設置やメンテナンスのアクセスが困難な場合には、代替手段を検討してください。一般的な代替案とそれらが適合する場所:

• ベンチュリ管とフローノズル大規模なラインやエネルギーに敏感なサービスに対してはるかに低い永久圧力損失を実現します。-同時に DP ベースであり、同じ規格ファミリーでカバーされています。-
• ウェッジメーター鋭利なエッジを伴う高粘度、汚れた、スラリーの流れに対して堅牢です。-
• 電磁（磁気）流量計-ほぼゼロの圧力損失を実現し、ガスや非導電性流体ではなく、導電性、汚れ、または腐食性の液体に対して良好な性能を発揮します。-
• 超音波流量計クランプオンでもインラインでも、損失が低くなり、きれいな液体から中程度に汚れた液体や大きなパイプに適しています。{0}
• コリオリ質量流量計コストが正当であれば、高精度で直接質量流量を提供します。
• 渦流量計は、損失が中程度の蒸気および清浄な気体または液体に対して強力なオプションです。理解するのに役立ちます渦流量計の仕組み比較する前に。

習慣ではなく、圧力損失、精度、汚れ、位相などの主要な制約にテクノロジーを適合させます。

オリフィスプレートを選択する際のよくある間違い

オリフィスの取り付けが失敗する原因のほとんどは、いくつかの間違いにあります。

• すべてのプレートを交換可能なものとして扱います。クリーンなサービスで機能する標準プレートは、汚れ、粘性、または摩耗性の条件では機能が低下する可能性があります。プレートの種類はプロセスに一致する必要があります。
• 制限オリフィスと流量計を混同する。制限オリフィスは圧力または流量を制御します。校正された測定装置ではありません。
• 永久的な圧力損失は無視します。オリフィス プレートは経済的ですが、損失は低くありません。{0}}サイジング中に永久圧力降下を確認してください。
• 穴の向きを間違えています。偏心プレートおよび分節プレートの場合、穴の位置は設計の一部であり、それを誤って取り付けると、選択したタイプが無効になります。
• セカンダリ システムを忘れています。エッジ、タッピング、導圧線、トランスミッターはすべて信頼性を左右するため、メンテナンスを後回しにすることはできません。

よくある質問

オリフィスプレートの主な種類は何ですか?

主なタイプは、同心円状、偏心円状、分節状、四分円状エッジ、円錐状入口、制限、環状、耐摩耗性の設計です。-それらはボアの形状、入口エッジの設計、機能、または材料戦略によって異なるため、すべてが同じ種類の選択ではありません。

偏心オリフィスプレートとセグメントオリフィスプレートの違いは何ですか?

偏心プレートは、通常、軽い固体を含む液体または凝縮水の排水用に、片側にオフセットされた丸い穴を持っています。分節プレートには、より重い固体やスラリー用にボアの低い位置にあるセグメント-の形状の開口部があります。セグメント設計は一般に、偏心設計よりも多くの固体を許容します。

スラリーにはどのオリフィスプレートが使用されますか?

セグメント型オリフィス プレートは、開口部が低いため固形物が通過し、底部の堆積が減少するため、スラリーには通常選択されます。非常に重いスラリーや研磨性の高いスラリーの場合は、どのオリフィス プレートよりもウェッジ メーターやその他の技術の方が信頼性が高い場合があります。

オリフィスプレートは蒸気の流れに適していますか?

はい、オリフィス プレートは一般的に蒸気に使用されます。蒸気サービスには、適切な圧力と温度の補正、正しい設置、および通常は凝縮水ポットと正しい蛇口の向きによる凝縮水の処理が必要です。

オリフィスプレートと制限オリフィスの違いは何ですか?

測定オリフィス プレートは、流量の計算に使用される差圧信号を生成します。制限オリフィスは、圧力を低減したり流量を制限したりするように設計されています。見た目は似ていますが、デザインの目的とサイズが異なります。

粘性流体に最適なオリフィスプレートはどれですか?

象限エッジ プレートは低レイノルズ数の粘性の高い清浄な液体に適しており、円錐形の入口プレートはその範囲をさらに粘性の高い、または低速のサービスまで拡張します。{0}}極度の粘度の場合、正の変位計は多くの場合、どのオリフィス プレートよりも優れた性能を発揮します。-

オリフィスプレート流量計の欠点は何ですか?

主な欠点は、圧力損失が永久的で回復不可能であることです。{0}}オリフィス プレートの流量ターンダウンも制限されており、取り付けの品質、エッジの磨耗、流体の状態の影響を受けやすくなります。

オリフィスプレートにはどのくらいの直管が必要ですか？

それは、ベータ比と、ベンド、バルブ、レデューサーなどの最も近い上流のフィッティングによって異なります。 ISO 5167 では、それぞれの場合に必要な直線の長さが示されているため、正確な数値は単一の経験則ではなく規格と配管レイアウトから得られる必要があります。

オリフィス プレートのサイズを決定するにはどのようなデータを提供する必要がありますか?

流体の種類と相、密度、粘度、動作圧力と設計温度、最小、通常、最大流量、パイプの材質と内径、固形分、許容圧力損失、必要な精度、設置方向を提供します。これにより、サプライヤーはボア、ベータ比、材質、送信機の範囲を修正できます。

適切なオリフィス プレートのタイプを選択するにはどうすればよいですか?

まずは流体の状態と機能から始めます。きれいな流体には同心プレートを、汚れた流体や固体を含む流体には偏心プレートまたは部分プレートを使用します。-粘性または低レイノルズ数のサービスには象限エッジまたは円錐形の入口を使用し、測定ではなく減圧や流量制限が目的の場合は制限オリフィスを使用します。

重要なポイント

適切なオリフィス プレートのタイプは、パイプ サイズだけからではなく、流体と機能から決まります。同心プレートはきれいな液体、ガス、蒸気を扱います。偏心プレートと分節プレートは、汚れた液体、凝縮水、スラリーを処理します。象限エッジおよび円錐形の入口プレートは、粘性および低レイノルズ数サービスを処理します。制限オリフィスは圧力と流量の制御に属し、測定には属しません。

コミットする前に、ISO 5167 および ASME MFC-3M に基づいて設計を確認し、許容永久圧力損失を確認し、設置とタップの配置を確認してください。次に、プレートのサイズを正しく設定できるように、完全なプロセス データ セットを送信します。流体が汚れ、摩耗性、粘性が高い場合、または流量範囲が非常に広い場合は、最も安価な標準プレートをデフォルトとする前に、オリフィス プレートを低損失または代替技術と比較してください。