Z法とV法 超音波流量計の設置

ほとんどの{0}通過時間クランプ-用途では、パイプが比較的小さく、音響的に適切で、完全に満たされており、片側からアクセスできる場合は、V 法から始めます。パイプが大きい場合、壁またはライニングによって信号が減衰する場合、または設置を確認した後も V- 法の診断が弱いままである場合は、Z 法を検討してください。

このルールは出発点にすぎません。正しい取り付け配置は、トランスデューサのモデル、パイプの外径、壁の厚さ、パイプの材質、ライニング、液体の状態、利用可能な直管、設置アクセス、およびトランスミッタによって報告される診断値によっても異なります。

このガイドでは、Z マウントと V マウントの仕組み、どちらを選択するか、トランスデューサの取り付け方法、およびトランスデューサを取り付ける際の確認事項について説明します。超音波流量計をクランプ-する弱い信号または不安定な信号を表示します。

簡単な答え: V メソッドと Z メソッドのどちらを使用するべきですか?

パイプ径のみで取付方法を選定しないでください。肉厚の小さなパイプや不適切な材質のパイプは、大きくてきれいなスチール パイプよりも測定が難しい場合があります。同様に、適切に設置された V 配置は、位置が正しく調整されていない Z 配置よりも優れたパフォーマンスを発揮します。

クランプ-輸送中-時間超音波流量計はどのように機能しますか?

A 通過時間-超音波流量計2 つの外部トランスデューサーを使用します。各トランスデューサーは、パイプ壁と液体を介して超音波信号を交互に送受信します。

流れに沿って伝わる信号は、流れに逆らって伝わる信号よりもわずかに早く到着します。送信機はこの通過時間差を測定し、入力されたパイプおよび液体データと組み合わせて速度と体積流量を計算します。-

トランスデューサはパイプの外側にあるため、通常、設置の際にパイプを切断したり、プロセスを中断したりする必要はありません。エマソン氏は、クランプオン超音波測定を、漏れ経路を作ったり操作の中断を必要とせずにパイプの外側に取り付ける非侵入的な方法であると説明しています。{{1}エマソンのクランプ-超音波の概要は、測定原理に関する追加の背景を提供します。

取り付け方法によって、音が 2 つのトランスデューサー間をどのように伝わるかが決まります。基本的な通過時間の原理は変わりませんが、音響経路の長さ、反射回数、信号損失、取り付けアクセス、位置合わせの要件が変わります。-

V-方式超音波流量計の設置とは何ですか?

V- 法の配置では、上流と下流のトランスデューサーがパイプの同じ側に設置されます。音声ビームはパイプに入り、液体を横切り、反対側のパイプ壁で反射して、2 番目のトランスデューサーに戻ります。

これにより、V- 字型の音響経路が生成されます。一部のメーカーはこれをリフレクト配置と呼んでいます。

なぜ V 法がよく使われるのでしょうか?

• 両方のトランスデューサはパイプの同じ側から取り付けることができます。
• センサーの位置合わせは通常、反対側に取り付けるよりも簡単です。{0}}
• 反射経路は、多くの中小規模のパイプに有用な音響経路長を提供します。
• 取り付けレールとスペーサー バーを使用すると、計算された間隔を再現しやすくなります。
• パイプの背面にアクセスできない場合に便利です。

V 法は、多くの場合、均一な壁と適切に準備された外面を備えた完全なパイプ内の清浄な液体に対する最初の試みとして適しています。を使った一時的な調査にも便利です。ポータブル超音波流量計.

V メソッドの信頼性が低くなるとは?

音声ビームはパイプの壁を 2 回横切り、反対側の壁で反射する必要があります。パイプの壁が厚い、材料構造が粗い、腐食が激しい、内部スケール、ライニングの接着が不十分、塗装が厚い、または接触面が不均一である場合、信号損失が増加する可能性があります。

弱い V- メソッド信号は、不正確なパイプ データ、不正確なトランスデューサ間隔、不適切な結合、不適切なセンサー周波数、混入ガス、不安定な流れ、または完全に満たされていないパイプによって発生する可能性もあります。 Z メソッドに変更しても、これらの根本的な問題は自動的には修正されません。

Z-法超音波流量計の設置とは何ですか?

Z- 法の配置では、2 つのトランスデューサーがパイプの反対側に配置されます。音響信号は、受信トランスデューサに到達する前に反対側の壁で反射することなく、パイプと液体をより直接的に通過します。

一部のメーカーはこれを直接的な取り決めと説明しています。

Z法がより強い信号を生成できるのはなぜですか?

• サウンドはより短く、より直接的なルートをたどります。
• ビームは遠くの壁の反射に依存しません。{0}}
• パイプの状態が困難な場合でも、音響の減衰が少なくなることがあります。
• これは、大きな直径のパイプや厚いパイプの場合に便利です。{0}{1}
• 正しく取り付けられた V 配置が弱いままの場合、測定値を回復できます。

Z- メソッドのインストールの方が要求が厳しいのはなぜですか?

トランスデューサはパイプの反対側に配置し、正しい音響面に揃える必要があります。軸方向または円周方向の位置決め誤差により、受信トランスデューサーがビームを遮断できなくなる可能性があります。

したがって、パイプが壁に接している場合、狭い溝の中にある場合、近くの機器で覆われている場合、または片側からしかアクセスできない場合には、Z 取り付けは不適切な場合があります。パイプ周囲の正確なマーキングと測定は、直径が大きい場合に特に重要です。

Z メソッドと V メソッド: 主な違い

どちらの方法も、すべてのアプリケーションにおいて本質的により正確であるというわけではありません。ファイナル超音波流量計の精度パイプデータ、センサーの選択、間隔、位置合わせ、流量プロファイル、液体の状態、設置品質、および機器の構成によって異なります。

V法とZ法はどうやって選ぶの？

1. メーターとトランスデューサーのマニュアルから始めます

すべての超音波流量計にユニバーサル DN 制限を適用しないでください。トランスデューサの周波数、センサーの構造、サポートされる経路の配置、パイプ材料データベース、信号処理能力はモデルによって異なります。-

ある機器が V マウントで測定するパイプには、Z マウント、別のトランスデューサ セット、または別のメーターが必要になる場合があります。トランスミッターの推奨取り付けモードと計算された間隔は、一般的なオンライン チャートよりも優先される必要があります。

2. パイプの外径と肉厚の確認

パイプの直径は音響経路長に影響しますが、壁の厚さもパイプを通る伝達に影響します。公称パイプサイズのみに依存するのではなく、実際の外径と測定または検証された肉厚を入力します。

寸法が正しくないと、計算されたビーム角度とトランスデューサ間隔が変化します。方法を確認するパイプラインパラメータは超音波測定に影響しますメーターを作動させる前に。

3. パイプの材質、ライニング、表面状態の確認

炭素鋼、ステンレス鋼、銅、プラスチック、鋳鉄、ライニングパイプ、および複合パイプでは、超音波の伝達方法が異なります。送信機では正しい材質と音速を選択する必要があります。

複合構造は、さまざまな層、繊維、樹脂システム、壁の構造が音響経路に影響を与えるため、特に困難になることがあります。 KROHNE 氏は、一般に GRP パイプは、単一コンポーネントの金属パイプやプラスチック パイプよりもクランプオン超音波測定が困難であると述べています。{{1}{2}}クローネの申込案内は、この制限を示しています。

外部の錆、塗装の剥がれ、汚れ、溶接の継ぎ目、コーティングの粗さにより、トランスデューサの安定した接触が妨げられることがあります。外側の表面が許容できるように見えても、内部のスケールやライナーの接着が不十分であると、信号が減衰したり散乱したりする可能性があります。

4. パイプが完全に満たされていることを確認します

液体メーターの通過時間{0}時間クランプ-には、液体を通る連続的な音響経路が必要です。パイプが部分的に満たされていると、ビームが遮断され、信号が生成されなかったり、測定値が不安定になったり、誤解を招く診断が行われる可能性のあるエアインターフェイスが形成されます。

流量ゼロでも通常の動作でも満水状態を維持できる場所を選択してください。シーメンスの公式ガイダンスでは、正確な測定を行うには、センサー設置エリア内でパイプが完全に満たされている必要があると記載されています。

5. 液体の状態を評価する

通過時間の測定は通常、液体が十分にクリアな音響経路を提供する場合に最高のパフォーマンスを発揮します。{0}時折小さな気泡が発生すると信号品質が低下する可能性があり、持続的なエアレーションや高濃度の浮遊物質により信頼性の高い通過時間測定が妨げられることがあります。-

気泡や固体が一時的な障害ではなく通常のプロセスの一部である場合、V から Z に変更してもアプリケーションは解決しない可能性があります。あドップラー超音波流量計ドップラー技術は液体内の音響反射体に依存しているため、この方が適切である可能性があります。 Badger Meter は、DFX ドップラー メーターを、空気を含んだ液体および浮遊粒子を含む液体用のソリューションであると説明しています。

6. 利用可能な直管と障害物を確認する

トランスデューサは、ポンプ、部分的に開いたバルブ、制御バルブ、複数のエルボ、減速機、ティー、および速度プロファイルを歪めるその他の継手から離して設置してください。

必要な距離はモデル-とアプリケーション-によって異なります。メーカーの参考資料の 1 つとして、シーメンスは、典型的な最小のパイプ直径が上流で 10、下流で 5 であり、より深刻な外乱の後は追加の直管が必要であるとしています。メーターのマニュアルとサイトを確認してください。直管-の要件10D/5D を普遍的なルールとして扱うのではなく、

7. 物理的なアクセスを考慮する

• 片側のみにアクセスでき、診断が許容される場合は、V 取り付けを使用します。
• Z 取り付けは、両側にマークを付けて正確に位置合わせできる場合にのみ使用してください。
• 壁、絶縁サポート、溶接部、フランジ、または構造部材が音響経路を妨げる場合は、測定点を移動します。
• パイプが部分的に満たされたり、流れが著しく乱れたりする場合は、これより簡単な場所を選択しないでください。

8. 診断で決定を確認する

流量値が出るだけで取付方法を確認するものではありません。信頼できる設置では、安定した妥当な診断値も生成される必要があります。

V 取り付けによる診断結果が不十分な場合は、まず取り付けを修正してください。 Z に切り替えるのは、パイプ データ、センサー タイプ、間隔、表面処理、カップリング、ケーブル接続、流れの方向、パイプ全体の状態、直管を確認した後でのみ行ってください。-

トランスデューサ取り付けワークフローの-ステップごとの-クランプ-

1.  

2. アプリケーションデータを収集する

3. パイプの外径、肉厚、材質、ライニング、流体、温度、予想速度、流れの方向、設置方向、利用可能な直管を記録します。

4.  

5. 正しいトランスデューサーセットを選択してください

6. センサーの周波数、温度定格、取り付け金具、およびパイプの範囲が用途に適合していることを確認してください。専用のモデル上の小さな-パイプ クランプ-直径が非常に小さい場合は、汎用センサーよりも適している可能性があります。{0}

7.  

8. パイプと流体のパラメータを入力します

9. 測定値または文書化された値を使用します。公称サイズが似ているからといって、別のパイプから設定をコピーしないでください。

10.  

11. V、Z、Wの取り付けを選択してください

12. 送信機の推奨事項とモデルのマニュアルに従ってください。計算されたトランスデューサーの間隔を記録します。

13.  

14. 測定場所を選択してください

15. パイプが満杯のままであること、流量プロファイルが適切に形成されていること、トランスデューサが溶接継ぎ目、激しい腐食、コーティングの緩み、または断熱材の損傷の上に設置されていないことを確認してください。

16.  

17. トランスデューサの位置にマークを付けます

18. V 取り付けの場合は、計算された軸方向の間隔を同じ側にマークします。 Z 型取り付けの場合は、ラップアラウンド ガイドまたは正確な円周測定を使用して、反対側の 2 番目のトランスデューサと正しい軸位置を見つけます。

19.  

20. パイプ表面を準備する

21. トランスデューサがパイプと接触する場所の汚れ、剥がれた塗装、錆、スケール、グリース、および表面の凹凸を取り除きます。シーメンスの設置ガイダンスでは、特に砂、腐食、錆、剥がれた塗装を除去してきれいな接触面を作成することが求められています。

22.  

23. 正しいカップリング材料を適用し、センサーを固定します

24. エアギャップのない継続的な音響接触を実現します。配管温度と設置時間に適した接触媒質を使用してください。量も重要です。シーメンスは、一部の小さなパイプに過剰な化合物が使用されると同期ノイズが増加し、信号対ノイズ比が低下する可能性があると述べています。-サイトのガイダンスをお読みくださいカップリング剤の選択.

25.  

26. 測定を受け入れる前に診断を確認してください

27. 読み取り値が安定するまで待ち、診断値を確認し、表示された方向を確認し、可能な場合はゼロチェックを実行し、試運転記録を保存します。

詳細クランプ-センサーの取り付けに関する注意事項追加のフィールドチェックリストとして使用できます。

トランスデューサは水平パイプのどこに取り付ける必要がありますか?

ガスが溜まる可能性がある水平パイプの上部や、堆積物が蓄積する可能性がある下部に液体クランプを直接トランスデューサに取り付けることは避けてください。{0}}

通常はサイドポジションが好まれます。シーメンスでは、上部のガス蓄積による干渉を軽減するために、水平パイプ上の垂直位置から少なくとも 20 度離れた位置にセンサーを取り付けることを推奨しています。正確な方向は、機器のマニュアルと実際のプロセス条件に従う必要があります。

垂直パイプの場合、パイプ全体を維持するのに役立つため、通常は上向きの流れが推奨されます。下向きの流れの垂直セクションは、低流量条件下では部分的に満たされる可能性があるため、慎重に評価する必要があります。-

超音波流量計の診断を読み取る方法は?

診断名と許容限界はメーカーによって異なります。あるメーターから別のメーターに数値しきい値を適用しないでください。単一の値に依存するのではなく、次のパラメーターを組み合わせて使用​​します。

現場での試運転では、最初の警告サインが明らかに不正な流量であるとは限りません。多くの場合、不安定な信号品質、過剰なゲイン、信じられないほどの音速、またはセンサーに軽く触れたときに変化する流量値の組み合わせが原因です。

間違った取り付け方法を選択するとどうなりますか?

取り付け配置が不適切または不適切であると、いくつかの異なる症状が発生する可能性があります。

• 信号を受信して​​いません。
• 一瞬現れて消える信号。
• プロセスが安定している間に変動する流量値。
• 流れ方向の予期せぬ変化。
• ゼロの流量値は安定しません。{0}
• 高ゲインと低信号品質の組み合わせ。
• 測定された音速が液体と一致しません。
• トランスデューサを再取り付けすると測定値が大幅に変化します。

これらの症状は、V または Z メソッドが間違っていることを証明するものではありません。また、パイプのパラメータが正しくない、カップリングが不十分、パイプが部分的に満たされている、過剰な気泡、流れの乱れ、間違ったセンサー セット、ケーブルの問題、または液体に合わない測定技術が原因で発生する可能性もあります。

弱い信号または不安定な信号のトラブルシューティング表

追加の障害チェックについては、サイトの超音波流量計のトラブルシューティングガイダンス。

フィールドシナリオの例

アクセスの良いきれいな冷水パイプ-

全炭素鋼-冷水-パイプは、きれいな外面、安定した流れ、十分な直進性を備えています。どちらのトランスデューサーも片側から取り付けることができます。

V マウントは、取り付けが簡単で、通常は液体が適切な通過時間経路を提供するため、実用的な開始点となります。-最終的な決定は、送信機の診断によって確認する必要があります。同様の非侵襲的測定は、一般的に次の分野で使用されています。-BTU と冷却水の測定-.

内部スケール付き大型古い鋼管

大型の鋼製水道管には外部腐食があり、内部スケールの疑いがあります。表面を清掃して寸法を確認した後、V- メソッドの信号は弱いままであり、高いゲインが必要です。

Z 取り付けにより音響ルートからの遠方の壁反射が除去されるため、受信信号が改善される可能性があります。{0}設置者は両方のセンサーを正確に位置合わせし、パイプが満水のままであることを確認する必要があります。

持続的なエアレーションを備えた排水パイプ

廃水ラインには頻繁に泡や浮遊物質が含まれます。 V と Z の両方の通過時間の調整により、診断が不安定になります。-

これは必ずしもインストール方法の問題ではありません。{0}液体は安定した通過時間経路を提供しない可能性があります。-同じセンサーの位置を繰り返し変更するのではなく、ドップラー装置または別の測定技術を評価する必要があります。

壁の近くに設置されたパイプ

パイプの音響条件は許容範囲内ですが、背面にはアクセスできません。 Z 取り付けでは位置合わせや安全な維持ができません。

モデルがアプリケーションをサポートし、診断が許容できる場合は、V マウントを使用します。 V の取り付けに失敗した場合は、不正確な反対側の取り付けを強制するのではなく、測定ポイントを再配置してください。-

W方式もあるの？

一部のクランプ式超音波流量計は W 取り付けをサポートしています。{0}両方のトランスデューサーは同じ側に配置されていますが、音声ビームは受信センサーに到達するまでに複数回反射します。

音響経路が長いと、自然通過時間の差が非常に短くなるため、一部の小さなパイプでは便利です。{0}}ただし、反射が追加されるたびに減衰も追加されます。したがって、W の取り付けはパイプ、トランスデューサの周波数、液体、およびメーターの設計に大きく依存します。

パイプが小さく見えるからという理由でW取付を選択しないでください。特定の送信機によって計算または推奨されるモードを使用してください。

インストール前に準備する情報

• パイプの呼び径と実際の外径
• 測定または検証された壁の厚さ
• パイプ材質とスケジュール
• 裏地の素材と裏地の厚さ
• 外装塗装または塗装の状態
• 流体の名前と成分
• 流体温度範囲
• 予想される最小流量、通常流量、および最大流量
• 流量ゼロでもパイプが満杯のままかどうか
• 気泡または浮遊物質が予想される
• 上流側と下流側の直流が可能
• 近くのポンプ、バルブ、エルボ、レデューサー、ティー
• パイプの向きと流れの方向
• パイプの片側または両側へのアクセス
• 周囲温度、振動、湿気、危険場所の要件{0}}
• 4 ～ 20 mA、パルス、リレー、RS485、Modbus などの必要な出力
• 測定が一時的に設置されるか、恒久的に設置されるか

一時的な調査にはハンドヘルド機器が適していますが、継続的なモニタリングには壁に取り付けられた送信機、恒久的な取り付け金具、耐久性のある接触媒質、保護されたケーブル、制御システムへの接続が必要になる場合があります。{0}

設置後は、パイプ データ、取り付け方法、計算された間隔、センサーのシリアル番号、診断値、ゼロ チェック結果、参照値を保管してください。-これらの記録は、後のメンテナンスや流量計の校正チェックを再現しやすくなります。

よくある質問

結論

パイプ、液体、トランスデューサー、および設置へのアクセスによって信頼性の高い反射音響経路が提供される場合は、実用的な開始配置として V メソッドを使用します。適切にチェックされた V 設置が弱いままで、パイプが大きいか音響的に困難で、反対側の正確な位置合わせが可能な場合は、Z 法を検討してください。-。

取り付け方法を単独の選択肢として扱わないでください。結果を受け入れる前に、配管の寸法、壁とライニング、流体の状態、直管、センサーのモデル、カップリング、間隔、取り付け方向、および診断値を確認してください。

安定した流量値だけでは、設置が良好であることの十分な証拠にはなりません。最も信頼性の高い試運転の決定は、安定した信号品質、妥当なゲイン、信頼できる音速、再現可能な読み取り値、および文書化されたゼロ チェックと妥当なプロセス データを組み合わせたものです。

特定のパイプに適切なメーター、トランスデューサーのタイプ、出力構成、取り付け配置を確認するには、アプリケーションデータを送信するインストール前。