面積式流量計
電源不要で、気体 液体の流量をシンプルかつ低コストに測定
DN15 / ½" 未満の低流量用途向けガラス管/金属管パージメーターから、 DN150 / 6"までのプロセス用流量計まで対応
オプションスイッチ, 4...20mA, HART®, FOUNDATION™ Fieldbus, Profibus-PA
防爆認証取得、安全関連 SIL2 用途にも対応
面積式流量計はいつ使用されますか?
面積式流量計(VAメーター、またはロータメーターとも呼ばれる)は、導電性/非導電性を問わず、液体および気体の体積流量を測定するために広く使用されている計測機器です。これらの機器は、 シンプル かつ 有効な機械式動作原理 を特長とし、原則として 外部電源を必要としません。
面積式流量計は、特に 清浄な液体 や 気体 の低流量測定に適しており、最高精度よりも コストパフォーマンス や 省スペース性 が重視される用途において、最も一般的で有効な測定方式です。KROHNE は1921年より、面積式流量計の開発および製造を行ってきました。
液体、気体向け面積式流量計
- モジュール設計:メカニカルインジケータから4...20 mA/HART®7、FF、Profibus-PAおよびトータライザーまで対応
- 取付け方向は自由:垂直、水平、または下降配管にも対応
- フランジ: DN15...150 / ½...6"; NPT、G、サニタリー接続などにも対応。
- -196 ~ +400°C / -320 ~ +752°F;最大 1000 barg / 14500 psig
液体、気体向け面積式流量計
- 機械式または電子式 バーグラフインジケータ付き (4…20 mA/HART®)
- フランジ: DN15…25 / ½…1";NPT、G、サニタリー接続など
- -40…+200°C / +392°F; 最大 145 barg / 2102 psig
高度な低流量液体、気体向け面積式流量計
- 機械式または電子インジケータ付き (4...20 mA/HART®)
- 頑丈な金属構造:ステンレススチールまたは合金
- ねじ込み接続:G¼, ¼ NPT; その他要相談
- -40...+150°C / +302°F; 最大 220 barg / 3190 psig
低流量液体、気体向け面積式流量計
- コンパクトな機械式指示計、オプションで4...20 mA/HART®7、上下限スイッチ、ニードルバルブ
- 頑丈な金属設計:ステンレススチールまたは合金
- ねじ込み接続: G¼,¼ NPT, など
- -40...+200°C / +392°F、最大 220 barg / 3190 psig
低流量の気体または液体用途およびサンプル流量監視向け面積式流量計
- ガラス管スケール付き(アナログ表示)、バルブおよびスイッチ搭載
- 低流量対応: 0.04 l/h または 0.1 GPH以上
- Gねじ、NPTねじ、その他の接続口規格も対応可
- -5…+100°C / +23…+212°F; 最大 10 barg / 145 psig
基本用途向け面積式流量計
- ガラス管、上下限リミットスイッチ、4…20 mA出力付き
- ガス用途でも低圧力損失
- 接続:フランジ(DN15…50 / ½…2"); NPT、G、サニタリー接続等など対応
- -20…+100°C / -4…+212°F; 最大 10 barg / 145 psig
低圧気体向け面積式流量計
- 目盛り付きガラス管
- 炉、保護ガス、暖房システムのガス供給ライン用
- フランジ: DN15…40 / ½…1½"; NPT、Gねじ、ホース接続も可能
- -20…+100°C / -4…+212°F; 最大 1 barg / 14.5 psig
低流量液体、気体向け面積式流量計
- 読みやすい目盛付きのコンパクト設計、バルブ搭載
- 低流量対応:2.5 l/h または 0.01 GPH以上
- G⅛ねじ、その他の接続口規格も対応可
- -5…+100°C / +23…+212°F; 最大 4 barg / 58 psig
面積式流量計の動作原理は?
構造および測定原理
面積式流量計(VAメーター/ロータメーター)は、上部が広がった円すい形の測定管を垂直に設置した構造をしています。この測定管の内部には、上下に自由に移動できる専用形状のフロートが内蔵されています。フロートと円すい管との間には環状流路が形成されており、フロートの位置に応じてその断面積が変化します。
流体が流れていない状態では、フロートは自重により測定管の下端に位置します。配管下部から上部へ流体が流れ始めると、流体の力によってフロートが持ち上げられます。フロートの位置は、フロートに作用する重力(G)と、浮力(A)および流体力(S)が釣り合うように調整されます。
フロートには、基本的に次の3つの力が作用します:
浮力 (A):流体の密度およびフロートの体積に依存する力で、密度が一定であれば一定です。
重力(G):フロートの質量に依存する力です。フロートの材質には、ステンレス鋼、アルミニウム、チタン、硬質ゴムなどが用いられます。
流体力(S) は、フロートの形状、環状流路内の流速、ならびに流体の密度および粘度に依存します。
フロートが上昇するほど、環状流路は拡大し、流体が流れる断面積も大きくなります。その結果、流速および流体力は低下し、新たな釣り合い状態に達します。したがって、フロートの高さは体積流量を直接示す指標となります。
流量の表示
ガラス製測定管の場合、フロートの読み取り線位置に対応する目盛から流量を直接読み取ることができます。金属製測定管の場合はフロートが見えないため、磁気結合方式によって表示が行われます。フロート内のマグネットが外部の結合マグネットに位置情報を伝達し、その直線運動を回転運動に変換することで、指針が目盛上に流量を表示します。
電子信号処理
一部の機種では、磁界センサーによりフロートの高さを検出し、その信号を電気的に処理します。これにより、特に自動化システムにおいて、流量計をより高精度かつ柔軟に使用することが可能となります。
面積式流量計の特長は何ですか?
面積式流量計は、コストパフォーマンスに優れるだけでなく、何よりも高い堅牢性を特長としています。最高 1000 bar / 14504 psi に達する超高圧条件、あるいは数ミリバール程度の極低圧かつ極低流量条件においても、面積式流量計は、他の流量測定方式では対応できない場合に唯一の測定手段となることがよくあります。さらに、面積式流量計は高温媒体や極低温プロセス条件にも適しています。例えば、 KROHNEの H250 M40 は、 -192°C ~ +400°C / -313.6°F ~ +752°Fの温度範囲に対応する設計が可能です。金属のみで構成された面積式流量計は、密閉構造の測定管を採用しており、潜在的な漏えいリスクを低減した安定した測定を実現します。
面積式流量計を使用する際の注意点は何ですか?
面積式流量計、すなわちロータメーターは、コスト効率が高く長期安定性にも優れた流量測定技術ですが、超音波流量計やコリオリ式質量流量計と同等の絶対精度は有していません。測定値は流体の粘度、密度、圧力、温度の影響を受けるため、安定したプロセス条件が求められます。清浄な媒体に適している一方、固形分を多く含む媒体には不向きです。また、口径には制限がありますが、KROHNEでは最大DN150までの面積式流量計を製作可能です。
フロート式流量計の代表的な用途は何ですか?
KROHNEの面積式流量計は、不活性ガス、サンプルガス、低圧ガス、空気/天然ガス、水素などのプロセスガスの流量測定に使用できるほか、水、潤滑油、ガソリンなどの炭化水素、酸、アルカリ溶液、アンモニア水といった、導電性 非導電性を問わない液体の体積流量測定にも適しています。
最も一般的な用途には、以下が含まれます。
化学薬品、添加剤、アルカリ溶液または酸(例:無機酸、過酸化水素)などの微量流量測定
ベンゼンや潤滑油などの 液体炭化水素 の体積流量測定
窒素による 不活性化
プロセス分析計向け サンプル流量 の監視
シールシステムにおける シールガス およびバリア流体の監視
腐食防止剤およびスケール防止剤 の注入
計測システム用パージ流体 の連続注入
工業炉や熱プロセス設備における ガス流量 (例: 水素)の測定
水, 復水, 脱塩水 または プロセス水 の回収
空気、 二酸化炭素、その他の 工業用ガス の流量測定
面積式流量計は防爆エリアでも使用できますか?
KROHNEは、 H250 M40、 H250 M8、 DK32/34、 DK37 M8 ならびに DK46/47/48/800 および VA40 ガラス管式流量計により、ガスおよび粉じんの爆発危険場所における幅広い使用ゾーンに対応する、汎用的な防爆対応設計を提供しています。本質安全防爆、非着火防爆、耐圧防爆といった各種防爆構造に対応しており、地域ごとに異なる防爆方針に適合します。
これらの機器は、ATEX、IECEx、ならびに米国 カナダ向けのFM/QPS、中国向けのNEPSIの認証を取得しています。さらに、ブラジル向けのINMETRO、韓国向けのKCS、インド向けのCCOE/PESOなど、各国のローカル認証にも対応しています。そのため、国際的に生産拠点を持つ企業や、各国の防爆要件への対応が求められる機械やプラントメーカーにとって、これらの流量計は最適なソリューションとなります。
面積式流量計はSIL用途にも使用できますか?
KROHNE は、面積式流量計の全製品ラインアップにおいて、低要求モード向けにNAMURリミットスイッチを備えたSIL 2対応機種を提供しています。これは、 H250 M40 などの金属製機種、小口径VA流量計のDK32、DK34、DK37、ならびにガラス製機種にも適用されます。一般産業用途向けのVA40ガラス流量計および小口径VA流量計の DK46、 DK47、 DK48、 DK800 は、いずれも安全計装システム(SIS)で使用可能なSIL 2対応仕様が用意されています。さらに H250 M40 は、SIL 2認証取得の4…20 mA出力仕様 (タイプB)の流量計としてもご提供可能です。
面積式流量計はサニタリー用途にも使用できますか?
KROHNE の面積式流量計は、プロセス用途においてどのような測定レンジを有していますか?
面積式プロセス用流量計の一般的な測定レンジ比は、測定原理上、10:1です。オプションとして、 H250 M40 では測定レンジ比を100:1まで拡張することが可能で、これは同クラスの測定機器として世界的にもあまりない特長です。これにより、極めて少量の測定に対して追加の測定機器が不要となります。
流量計はどのように設置されますか?
フロート式流量計(ロータメーター)は、通常、上向き流れとなる配管に垂直設置する必要があり、安定した測定を行うために、流体は下から上へ流れる必要があります。さらにKROHNEでは、水平配管や下降配管にも使用可能な H250 M40 の特殊仕様を用意しており、設計の自由度を最大限に高めています。
面積式流量計には、上流側/下流側の直管長は必要ですか?
面積式流量計では、精度の観点からは上流/下流の直管部は必須ではありませんが、流れの乱れによる指示の不安定さを低減し、機械的摩耗を抑えることで機器寿命の延長に寄与します。特にDN50 / 2"以上のプロセス用機器では、上流側5D/下流側3Dの直管長が推奨されます。
KROHNEの面積式流量計は、どのような材質で構成されていますか?
KROHNEは、用途や測定レンジに応じて、さまざまな仕様の面積式流量計を提供しています。これには、測定管およびフロートにステンレス鋼や特殊材料を使用した、耐破損/耐衝撃性に優れた流量計や、ガラス製測定管を採用したモデルが含まれます。
金属製の面積式流量計およびパージメーター
全金属製流量計は、厳しい運転条件や環境条件下における液体の測定およびガス流量測定用に特別に設計されています。堅牢で耐衝撃性に優れた構造により、上流/下流の直管長を必要とせず、プロセス分析計などの各種計測システムへ簡単かつコスト効率よく組み込むことが可能です。
KROHNEは、 H250 M40 において、測定対象に応じて多様な特殊材料を選択可能な全金属製の面積式流量計も提供しています。化学的に厳しい媒体に対しても高い耐久性を確保するため、ハステロイ、チタン、モネル、6Mo、インコネルなどの特殊材料での製作が可能です。®, チタン, モネル®, 6Mo, インコネル® 等 強腐食性の酸およびアルカリ用途向けには、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)製ライニングを施した H250C M40 も用意されています。KROHNEは、塩水噴霧や汚染された降雨にも耐えられる特殊ステンレス製表示ハウジングを、 H250 M40 向けに提供しています。
KROHNEの面積式流量計には、どのような制御/通信オプションがありますか?
KROHNEの面積式流量計は、用途や機能を大きく拡張するための多彩なオプションを提供しています。特に、圧力制御弁、リミットスイッチ、ならびにアナログ&デジタル信号出力に関するオプションが注目されます。
圧力制御弁
KROHNEは、体積流量を高精度に制御可能な圧力制御弁一体型の面積式流量計を提供しています。これらのバルブは、一定の流量を確保するために圧力を一定に保つ必要がある用途において、特に有効です。圧力制御弁は、用途ごとの要求に対応できるよう、複数の仕様が用意されています。
リミットスイッチ
圧力制御弁に加えて、KROHNEの面積式流量計にはリミットスイッチを装備することも可能です。設定した流量の上限/下限値を監視し、それらを超過または未達の場合に信号を出力します。これは、プロセスの安全性および効率を確保するために、流量の高精度な監視と制御が求められる用途において、特に重要です。
面積式流量計には、どのような診断機能がありますか?
電子モジュールを搭載した最新の面積式流量計では、機能監視、エラーログ、アラームなどの診断機能を活用して、問題の検出および通知が可能です。この目的のため、KROHNEのH250 M40面積式流量計には、測定レンジ全域にわたって信頼性の高い診断およびプロセス最適化を可能にする CFM(連続フロート監視)技術 が標準搭載されています。診断機能には、以下が含まれます
汚れの付着や圧力変動による フロートの固着
測定精度に影響する可能性のある、ガス測定時に発生する フロートの圧縮振動
容積式ポンプなどによって生じる、液体測定時の 脈動流
メンテナンス後のフロートの 誤組付け
測定誤差を引き起こす可能性のある E外部からの直流磁界による干渉
診断情報はNAMUR NE107に基づいて分類されており、単なる情報通知から、フェイルセーフ出力を伴う機器エラーまでを含み、状況に応じた適切な是正措置を可能にします。これにより、流量計の長寿命化とプロセス信頼性の向上が図られます。