オリフィス流量計とウェッジ流量計：違いを理解する

オリフィス流量計とウェッジ流量計は、定断面差圧型流量計に属します。つまり、両者は同じ概念です。

オリフィス流量計は、中央に穴のあいた円形の板をパイプラインに挿入し、オリフィス板の前後で蒸気の圧力差を測定する。このデータをもとに蒸気流量を算出する。

蒸気流量がオリフィスプレートで絞られると、静圧が減少し流量が増加するため、オリフィスプレートの前後に圧力差が生じる。連続の式（質量保存の法則）とベルヌーイの式（エネルギー保存の法則）により、流量は圧力差に比例します：M2∝ΔP、ここでMは流量、ΔPは圧力差である。

圧力差信号はインパルスラインを介して差圧伝送器に送られ、流量積分器に送られ、流量積分器は圧力差信号に基づいて流量を計算する。さらに、蒸気の温度と圧力は温度センサーと圧力センサーによって測定され、流量積分器は現在の温度と圧力に基づいて補償流量を計算します。

ウェッジ流量計は、流体の流れをウェッジで拘束し、流量の2乗に比例する圧力差をウェッジの上流と下流に生じさせることで機能します。この圧力差はウェッジの両側にある2つの圧力タップから取り出され、差圧トランスミッタに送られて電気信号出力に変換されます。この信号は次に流量積分器によって処理され、流量が決定されます。

オリフィス流量計を選ぶ理由

オリフィス流量計を選ぶ理由

利点がある：

1. 堅牢で信頼性の高い設計：絞り装置の構造はシンプルで、複製が容易で、耐久性があり、安定した性能と長い耐用年数を保証します。
2. 大口径パイプラインに最適：オリフィス流量計は、口径DN600mmを超えるパイプラインにしばしば採用され、大容量の工業用途に最適です。
3. 耐久性：オリフィス流量計は頑丈な構造であるため寿命が長く、頻繁な交換の必要性を低減します。
4. 包括的な校正オプション：個々のコンポーネントの校正は一般的ですが、技術の進歩により、システム全体の校正機能が向上しています。
5. 費用対効果：オリフィス流量計は性能と価格のバランスが取れており、多くの産業用途において経済的な選択肢となります。

デメリット

1. 複雑な設置要件：絞り装置、インパルスライン、凝縮水ポットの正確な設置には、細部への注意と熟練した技術者が要求されます。
2. 校正の課題：個々のセンサー（差圧、圧力、温度）は通常個別に校正されるため、システム全体の校正は依然として難しく、全体的な精度に影響を与える可能性があります。
3. 浸食と精度の低下：オリフィスプレートの構造は、大きな圧力損失と流速の増加を引き起こし、経時的な浸食をもたらします。これは、液化ガスやプロピレンのような気化しやすい液体を測定する場合に特に問題となり、流体特性の変化が浸食を加速し、精度を低下させます。
4. 高いエネルギー消費：オリフィスプレートの静圧損失が大きいため、ポンプやモーターに必要なエネルギーが増大し、現代のエネルギー効率目標と相反します。
5. 限られたレンジアビリティ：オリフィス流量計は他の流量計と比較して一般的にターンダウン比が小さいため、流量が大きく変化するアプリケーションではその有効性が制限される場合があります。
6. 汚れの可能性：用途によっては、オリフィスプレートが汚れたり詰まったりする可能性があり、特に粘性の高い流体や粒子を多く含む流体では、定期的なメンテナンスが必要になります。
7. 直管要件：オリフィス流量計は、精度を確保するために上流側と下流側でかなりの直管を必要とすることが多く、スペースに制約のある設置では困難な場合があります。

ウェッジ流量計を選ぶ理由

ウェッジ流量計を選ぶ理由

利点がある：

1. 困難な流体に対しても卓越した性能を発揮します：ウェッジ流量計は、高粘度、低レイノルズ数、浮遊粒子、または巻き込まれたガスを含む媒体の計測に優れています。この汎用性により、複雑な工業用途に最適です。
2. 流体に依存しない精度：測定精度は誘電率やその他の流体特性の影響を受けないため、さまざまな媒体で一貫した性能を発揮します。
3. 詰まり防止設計：ユニークなくさび形の障害物は、たわみ効果を生み出し、詰まりのリスクを大幅に低減し、信頼性の高い長期運転を保証します。
4. 高度な補正機能：内蔵機能により、流体の粘度、温度、密度の変化を調整し、さまざまなプロセス条件下で精度を維持します。
5. 堅牢な構造：振動、衝撃、汚染、腐食に対する耐性が高く、過酷な産業環境に適しています。
6. 双方向流量測定：両方向の流量を正確に測定できるため、複雑な配管システムでの汎用性が向上。
7. 持続可能性と費用対効果：シンプルかつ堅牢な構造により、高い信頼性、容易な設置、低い運転・保守コストを実現し、エネルギー効率と排出削減目標をサポートします。
8. メンテナンス・フリー：可動部品や磨耗しやすい部品がないため、長期使用時の再校正の必要がなく、ダウンタイムとメンテナンス費用を削減できます。

デメリット

1. 初期コストが高い：ウェッジ流量計は一般的に、従来のオリフィスプレートと比較して購入価格が高い。
2. 個別校正：ユニットごとに校正が必要なため、リードタイムが長くなり、在庫管理が複雑になる可能性がある。
3. 限られた標準化：この分野には、設計、製造、計算、設置、使用に関する包括的なデータや確立された基準がないため、エンジニアリングや調達プロセスが複雑になる可能性がある。

設置上の注意

オリフィス流量計を設置する際の 10 の注意事項：

1. 機器を設置する前に、強磁性物質が機器に付着し、機器の性能に影響を与えたり、機器に損傷を与えたりするのを防ぐため、プロセス配管をきれいに吹き飛ばす必要があります。やむを得ない場合は，計器の入口に磁気フィルタを設置する。計器自体の損傷を避けるため，運転前にエアブローを行うべきではない。
2. 設置する前に、機器に損傷がないことを確認してください。
3. 計器の設置は垂直または水平にすることができる。垂直に設置する場合、計器の中心線と垂直線のなす角は2°以下でなければならない。水平に設置する場合は、計器の水平中心線と水平線の間の角度を2°未満にする。
4. 装置の上流および下流のパイプラインは、装置と同じ直径であること。配管の接続に使用されるフランジやネジは、計器のフランジやネジと一致していること。上流の直管部分は、機器の呼び径の5倍以上、下流の直管部分は250mm以上であること。
5. 本装置の信号は磁気結合によって伝送されるため、本装置の性能を確保するために、設置場所の周囲250px以内に強磁性体が存在しないようにしてください。
6. 測定器が気体を測定する場合、特定の圧力で校正されています。もしガスが計器の出口から直接大気中に放出されると、フロートで圧力降下が起こり、データが歪むことになります。このような場合は、計器の出口にバルブを設置する必要があります。
7. パイプラインに設置された計器は，応力を受けてはならない。計器の入口と出口には，計器を最小限の応力状態に保つために，適切な配管サポートを設けるべきである。
8. PTFEライニングの機器を取り付ける際には、特別な注意が必要です。圧力がかかるとPTFEは変形するため、フランジナットはあまり強く締め付けないこと。
9. LCDディスプレイを備えた機器は、直射日光がディスプレイに当たり、LCDの寿命が短くならないように設置する必要があります。
10. 低温媒体を測定する場合は、ジャケット付きタイプを選択する。

28 オリフィスプレート式流量計取付時の注意事項

1. オリフィスプレート式流量計は、形成されたパイプライン上に設置してはならない。
2. 流量計の前後の直管部の長さに注意すること。
3. 接地が必要な電磁流量計および質量流量計については、説明書に従って接地を行ってください。
4. パイプラインの溶接工程では、接地電流が機器本体を流れて機器を損傷するのを防ぐため、接地ワイヤは機器本体を避けてください。
5. その間に プロセス溶接接地電流は、シングルまたはダブルフランジのキャピラリー圧力チューブを通過してはならない。
6. 中圧・高圧導圧管用、 アルゴンアーク溶接 またはソケット溶接が使用できる。風速が2m/sを超える場合は、防風対策を講じる必要がある。風速＞8m/sの場合は溶接を中止する。
7. オリフィスプレート式流量計の圧力タップ装置の取り付け方向に注意してください。
8. ステンレス鋼の導圧管は、加熱したり平らにしたりすることは厳禁である。
9. 計器圧力ガイドチューブ、エアダクト、ワイヤスルーチューブの設置位置は、将来のプロセス生産作業の妨げにならないようにし、高温や腐食性の場所を避け、しっかりと固定する必要があります。ワイヤースルーチューブの上端から下端までの最下端は、接続される機器の配線入口より低くする。計器側の近くにY字型または円錐型の防爆シールジョイントを追加すること。計器の主空気ダクトの最下部には結露（汚染）防止弁を設ける。
10. 計器に使用される銅ガスケットは、使用前にアニール処理されるべきであり、様々な材質のガスケットの許容温度、媒体、圧力条件に注意を払うべきである。
11. 計器のジャンクションボックス内で異なる接地システムを混在させることはできない。すべての計器のシールド線は、上下のシールド層に別々に接続し、一緒にねじってはならない。
12. 観測やメンテナンスに不便な位置に装置がある場合は、位置を変えるか、台を設置してください。
13. 計器のワイヤーに継ぎ目がないようにし、隠れた記録を作成すること。ワイヤの継ぎ目を補正するには、溶接または圧力接続を使用する。
14. ステンレス鋼溶接部は、酸洗、不動態化、中和を行う。
15. 脱脂が必要な器具・継手については、仕様書に従って脱脂を厳密に行うこと。脱脂後は、保管中および設置中の二次汚染を防止するため、器具および継手の密閉および保管を注意深く行うこと。
16. ステンレス鋼パイプラインと炭素鋼との直接接触は厳禁である。
17. 亜鉛メッキおよびアルミニウム合金のケーブル・トレイは、以下の用途には使用できません。 電気溶接ガス切断、パンチング。代わりに、鋸刃や特殊なパンチング・マシンのような機械的な切断やパンチング・ツールを使用すべきである。
18. ステンレス鋼管は、以下の用途に使用することはできません。 電気溶接ガス切断、パンチング。代わりにプラズマ切断や機械的切断、パンチングを使用すべきである。
19. 爆発しやすい場所にある計器用配線貫通パイプについては、電気的導通を維持すること。接地された計器用貫通電線管のねじ部には導電性ペーストを使用する。36V以下の貫通管のねじ部は、少なくとも防錆処理を施す。露出するねじ山は1ねじ山以下とする。
20. 防爆エリアでは、計器のワイヤスルー配管は電気的導通を維持する必要がある。
21. 100V以下の機器ラインの絶縁抵抗は、250Vのシェークメータで測定し、≧5メガオームでなければならない。
22. アルミ合金製のケーブル・トレイは短絡線を接続し、亜鉛メッキ製のケーブル・トレイは少なくとも2本の緩み止めネジを締める。30メートルより短いケーブル・トレーの場合は、両端を確実に接地する必要があり、30メートルより長いケーブル・トレーの場合は、30メートルごとに接地点を追加する必要がある。
23. 異なる接地システムの機器ラインまたは機器ラインが同じケーブルトレイを共有する場合は、金属製の仕切りを使用して分離する。
24. ガスの使用は厳禁 溶接方法 計器パネル、キャビネット、ボックス、テーブルの設置や加工時に、溶接を使用しないこと。取り付けや固定に溶接を使用してはならない。 メカニカルパンチング 穴を開けるには、その方法を用いるべきである。
25. 器具のヒートトレースとリターンのブラインドエンドは100mmを超えないこと。
26. 特に防爆エリアでは、バルブの漏れを防ぐために、トランスミッタのドレンバルブの吐出口にパイプキャップを追加する必要があります。
27. 計測器とそのケーブルトレイ、インパルスパイプ、圧力パイプの一端は熱膨張エリア（タワーの熱膨張に伴って移動するタワーや付属品など）に固定し、もう一端は非熱膨張エリア（労働保護室など）に固定する。計器類を接続する場合、フレキシブルパイプ、ケーブルトレイ、インパルスパイプなどは、現場の実情に応じて、一定の熱膨張代を残しておく。
28. タワーに取り付けられたケーブル・トレイや電線管には、現場の実情に応じて熱伸縮継手やフレキシブル・コネクションを取り付ける。

4 ウェッジ流量計の設置及び使用に関する注意事項：

1. ウェッジ流量計に表示された方向に従って取り付ける。

ウェッジ流量計の設置に方向性は必要なく、逆流計測にも使用できるとする記事や資料もあるが、ウェッジ流量計の計測原理を見ると、標準的なV字型ウェッジを使用した場合、流体の絞りは順流でも逆流でも同じである。

しかし、メーカーはウェッジ流量計本体に流体の流れ方向を表示している。ウェッジ流量計の両端フランジを見ると、ウェッジの取り付け位置はウェッジ流量計の中心ではない。

したがって、誤った設置方向による測定誤差の増大を避けるために、ウェッジ流量計を装置に表示された方向に設置することが重要である。

2. 圧力タッピングインターフェースの方向

測定器用圧力タッピングガイドラインによれば、気体流を測定する場合、圧力タッピングインターフェースは絞りエレメントの中央部と上部に位置し、液体流を測定する場合、圧力タッピングインターフェースは絞りエレメントの中央部と下部に位置し、汚れた汚染された媒体を測定する場合、圧力タッピングインターフェースは絞りエレメントの中央部に位置する。

しかし、ウェッジ流量計のウェッジブロックは、装置の内部チャンバーに均等に配置されておらず、圧力タッピングインターフェースの位置は、装置上のウェッジブロック溶接の上下に位置し、製造業者によって予め設定されている。

液体を測定する際、圧力タッピングインターフェースがパイプラインの中間部と下部に設置されている場合、ウェッジ流量計内のウェッジブロックもパイプラインの中間部と下部に設置されます。

つまり、ウェッジ流量計の上部から流体を流す必要があるため、不純物が装置下部に沈殿し、ウェッジブロック前面の圧力タップ界面が閉塞し、計測不良を引き起こす危険性がある。そのため、設置時には実際の状況に応じて使い分ける必要があります。

3. 垂直パイプラインの設置

ウェッジ流量計のゼロ点校正は垂直設置では困難であるため、ウェッジ流量計を水平に設置し、垂直設置の使用を最小限にすることを推奨します。

ウェッジ流量計のゼロ点校正には、プロセス媒体がウェッジ流量計を満たす必要があります。パイプラインの前後のバルブを閉じた後、ウェッジ流量計内のプロセス媒体が静止状態にあることを確認しながら流量計を校正する必要があります。

一般に、絞りエレメントの流量測定器は、二次ラインの除去設備を設計していないため、一般に、絞りエレメントの前後にプロセス遮断弁は存在しない。このような状況では、ウェッジ流量計の校正はより困難になる。

ウェッジ流量計が水平に設置されている場合、静止流体はウェッジ流量計によって検出される差圧に追加的な影響を与えないと仮定することができます。

従って、流量計のゼロ点校正を達成するためには、ウェッジ流量計の前後の圧力取出しバルブを閉じて大気に排出するだけでよい。

ウェッジ流量計が垂直に設置された場合、ウェッジ流量計のキャビティ内に静的静圧が発生し、正圧室内の差圧伝送器の差圧値が増加し、ウェッジ流量計のゼロ点差圧値がゼロでなくなります。

また、負圧測定基準圧力配管には静圧誤差が発生する。そのため、現時点ではゼロ点の校正は困難である。

ダブルフランジ型トランスミッターでも、負圧測定で加わる静圧は計算できるが、測定媒体の密度は設計時の理想値から計算するしかない。

ウェッジ流量計内の静圧を大雑把に計算し、校正を修正することは、ゼロ点の信頼性を低下させます。

従って、実際の設置においては、ウェッジ流量計を垂直に設置することは避けた方がよい。プロセスが水平設置の要件を満たせない場合、ウェッジ流量計がプロセス媒体で満たされていることを確認することに加えて、垂直設置時にゼロ点の修正圧力差を正確に計算する必要があります。単純に正圧と負圧の取出しバルブを閉じてゼロ点校正を行うことはできません。

4. 排水・圧力逃し弁の設置

ウェッジ流量計＋ダブルフランジ形トランスミッタの流量計測モードでは、圧力取出しバルブとダブルフランジ接続部の間に排水・圧力逃しバルブを設置する必要があります。

このバルブは非常に重要です。流量計の校正プロセスにおいて、正側フランジと負側フランジ間の圧力が大気圧と一致していることを確認し、校正の信頼性を確保するとともに、メンテナンス作業者の安全を確保することができます。

ダブルフランジ式トランスミッタが損傷し、交換が必要な場合、ドレン排出弁と圧力逃し弁によって、圧力取り出し弁が漏れているかどうかを判断することができます。

安全が確保された場合のみ、二重フランジ式トランスミッタを取り外すことができます。多くのエンジニアリング設備では、排水弁と圧力逃し弁の設置が省略されていますが、これは誤りであり、是正する必要があります。

概要流量計の種類に関係なく、設置および使用は、製造者の指示に従い、その流量計独特の特性を考慮し て実施されるべきである。

技術仕様

一体型オリフィス流量計の技術仕様：

1. 高精度：0.5%
2. 高い安定性：年間0.1% Fs以下
3. 高静圧：40MPa
4. 5年間連続運転で調整不要
5. 温度と静圧の影響は無視できる
6. 高過圧に強い

フランジ接続タイプ（小口径）［フランジ圧タップ］：

• コネクションだ： フラット溶接 または突合せ溶接フランジ[フランジ実行規格：JB/T8205-92]。
• 媒体：粘性のある液体、汚れた気体
• 圧力タッピング：フランジ圧力タッピング
• 精度：±0.5%、±1%
• パイプサイズ：15-80mm
• 繰り返し精度+0.1%
• 圧力: 0-42MPa
• レンジ比：10：1
• 温度: -100~800
• レイノルズ数：5×102～1×107
• 素材：様々な素材

アプリケーション

オリフィス流量計は、液体、ガス、天然ガス、蒸気を含む多様な流体の体積流量および質量流量の連続測定に広く応用されています。その汎用性は、石油、化学、天然ガス、冶金、電力、製薬、食品加工、農薬、環境保護分野など数多くの産業に及んでいます。

斬新なスロットル差圧式流量計測装置であるウェッジ流量計は、困難な流量計測シナリオにおいて独自の利点を提供します。高粘度流体、低レイノルズ数条件（500まで）、低流速、小流量、大管径を特徴とするアプリケーションの流量を正確に計測することに優れています。これらの能力により、ウェッジ流量計は従来の流量計では精度を維持するのに苦労するような状況において不可欠なツールとなります。

石油化学および石炭化学産業において、ウェッジ流量計は以下の用途で特に脚光を浴びている：

1. 精製装置やエチレンプラントでは、正確な流量計測がプロセス制御や効率化に不可欠です。
2. 高粘度・高汚染性媒体に対応し、困難な流体特性にもかかわらず正確な測定を実現
3. 高温、高圧、高研磨媒体を含む過酷な使用条件
4. 石炭-水スラリー（黒水、灰水を含む）、油-石炭スラリー、および同様の不均一混合物のような混相流の測定

ウェッジ流量計は、このような要求の厳しい用途でも精度と信頼性を維持できることから、重工業における複雑な流量計測の課題に対するソリューションとして高い評価を確立しています。