設置後に渦流量計が不安定になったり、動作しなくなったりするのはなぜですか?

渦流量計の精度が低く、信号が大きく変動したり、設置後に信号が完全に失われたりしたことを経験したことがありますか?

多くの場合、根本的な原因は機器自体ではなく、不適切なサイズ設定と設置方法にあります。渦流量計は、速度プロファイル、流れ状況、配管構成に非常に敏感です。これらの詳細のわずかな偏差が、重大な測定誤差につながる可能性があります。

この記事では、業界標準と実証済みの実験研究に基づいて、適切なサイジング、減速機の選択、直管の要件の背後にある主要な工学原則について説明します。

1.幅広いターンダウン比に対応したメーターのサイジング: 直径の縮小がしばしば必要となる理由

を達成するには 広いターンダウンレシオ 低流量でも十分な信号強度を確保するのが一般的なエンジニアリング手法です。 パイプラインに対して流量計の直径を小さくする 流体の速度を上げるためです。

のために 速度プロファイル依存の流量計 —たとえば:

• 渦流量計
• スワール（渦歳差運動）流量計
• 電磁流量計

この直径の一致は通常、次の方法で実現されます。 同心減速機 .

一般的なサイジングの原則

• ほとんどのアプリケーションでは、 流量計の呼び径はパイプ径と同じかそれより小さくなければなりません .
• のために vortex flowmeters, the calculated meter size is often 公称サイズが 1 ～ 2 小さい パイプラインよりも。

例

• パイプライン: 8" (DN200)
• 渦流量計: 4" (DN100)

特別な場合—次のような場合 石油保管輸送または低流量窒素測定 —極端なターンダウン要件を満たすために、さらに大幅な削減が適用される場合があります。

ただし、オーバーサイズは依然として頻繁に問題となります。いくつかのプロジェクトで渦流量計が選択されました 大きすぎる 、結果:

• 通常動作時の速度が不十分
• 有効測定範囲外での動作
• 試運転後の信号の深刻な不安定性

ケースメモ:

のために nitrogen service with a 4" pipeline selected for start-up demand, installing a 1/2" vortex flowmeter represents an extreme reduction. Both the pipeline sizing logic and the meter selection require careful revaluation.

2. レデューサーの選択: 常に同心レデューサーを使用してください。

渦流量計の設置でパイプ直径の縮小または拡張が必要な場合は、次のことを行ってください。

同心減速機を使用する必要があります。

偏心減速機は非対称の速度プロファイルを作成し、速度に敏感な機器の測定精度を大幅に低下させます。

3.縮径設置の直管要件

レデューサーの形状要件

流れの歪みを最小限に抑えるには:

• の 減速機の円錐角 α は 15° を超えてはなりません
• この条件では、減速機も直管長の一部として扱うことができます。

両方 上流および下流の減速機は同心円状の段階的な減速機でなければなりません。

4.上流側直線最小長要件（代表値）

D = パイプ内径

5.渦流量計の一般設置条件

正しく取り付けられた渦流量計は、次の条件を満たしている必要があります。

a) 呼び径に合わせた配管内に水平または垂直（液体の場合は下から上への流れ方向）に設置

b) 指定された、障害物のない適切な上流および下流の直管の長さ

c) パイプラインとの同軸調整。ガスケットが流れに侵入してはなりません

d) 複数セクションの配管は、軸のずれを最小限に抑えて真っ直ぐに保つ必要があります。

e) 温度測定:

• できれば内蔵サーモウェル経由
• それ以外の場合は、センサーを配置します 2 ～ 5D 下流

f) 圧力測定:

• できれば内蔵の圧力タッピング経由
• それ以外の場合は、タップを見つけます 2 ～ 7D 下流

g) 直管セクション内にバルブやバイパスラインがないこと

h) メーターの上流に流量制御バルブがない

i) 気泡や不純物が存在する場合は、セパレーターやフィルターを設置してください。 直線の上流

6.代表的な直管長さ（密閉管路測定）

7.バルブの位置と二相流に関する考慮事項

• 流量計の近くのバルブやバイパスを避ける
• 減圧バルブは下流で相変化を引き起こす可能性があります
• 二相流（液体中の気体または気体中の液体）は避けなければなりません
• 必要に応じて上流でガス分離器またはフィルターを使用します

8.偏心減速機を避けるべき理由

コリオリ質量流量計と容積式流量計は、速度プロファイルに依存しません。

他のすべての流量計は速度プロファイルに依存し、上流および下流のパイプの長さが直線である必要があります。

業界の主要なガイダンス:

• 差圧装置の設置要件は以下に準拠する必要があります。 ISO 5167-1
• のために other flowmeters, manufacturer installation guidelines must be strictly followed
• 偏心減速機は速度プロファイルを大きく乱します 速度に依存するメーターの近くでは使用しないでください。

9. 同心減速機の速度プロファイルへの影響 (実験的証拠)

によって行われた実験研究 TNO とデルフト油圧 空気と水を使用して次のことを実証します。

• 直径比のある同心減速機 D_メーター / D_パイプ ≈ 0.44 非対称の速度プロファイルをほぼ対称の速度プロファイルに変換できます (非対称 < 2%)
• の downstream velocity profile resembles a プラグタイプ速度プロファイル（PTVP）
• で 5D ダウンストリーム 、プロファイルは次の範囲にわたって安定しています。
  Re = 50,000 ～ 250,000 (空気)
  Re = 20,000 ～ 500,000 (水)
• 同心減速機 渦巻きを消さないでください 、特に空間の曲がりによって引き起こされるもの
• 渦巻き除去装置が必要になる場合があります ≧6D長さ 、スワールピッチに応じて

調査結果の概要

• 同心減速機 significantly improve velocity symmetry
• のy do not remove swirl
• この利点があるのは同心減速機だけです
• 偏心減速機は重大な速度歪みを引き起こします

10.縮径設置の直管要件

(D_メーター / D_パイプ ≤ 0.7)

最終的なエンジニアリングのポイント

渦流量計の性能が低下した場合、その原因が「機器の品質」であることはほとんどありません。

より多くの場合、それは システムレベルの問題 関与するもの:

• 不適切な直径の選択
• 減速機の種類が間違っています
• 直管の長さが足りない
• 歪んだ速度プロファイル

Correct sizing 同心減速機 disciplined piping design 安定した正確な渦流測定の基礎となります。

流れ場を正しく設計すれば、機器はその役割を果たします。