孔板流量計が持つ3つの特性について詳しく説明します

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　　我が国のエネルギー構成において、石油と天然ガスは常に中心的な役割を果たしており、その輸送には依然として長距離・集約型のパイプライン工事が不可欠である。石油や天然ガスの採取・輸送過程において、孔板流量計、特に高度な孔板バルブは絶対的な支配的な役割を果たしている。国内の石油・ガス事業が大規模に発展するにつれて、高圧・大流量の計測への需要も高まってきました。しかし、孔板流量計はその構造上の制約から、明らかな限界があります。以下に、孔板流量計のいくつかの特性について詳しく説明します。

一、孔板流量計の使用要件：
孔板流量計（流量は圧力差の二乗に比例する）の使用条件、使用範囲、および配管に対する要求事項：
(1) 流体：単相で均質なニュートン流体であり、絞り装置を通過する際に相変化や不純物の析出が起こらず、絞り装置内にあらゆる形態の物質が付着したり堆積したりしてはならない。 　　(2)　パイプライン：円管のみが適用され、管径には一定の制限があり、上下流には長い直管区間が必要である。また、絞り部の上流20D、下流10Dの直管区間の内面の粗さや真円度は、具体的な規定を厳格に満たす必要がある。 　　(3)　流動状態：流れは連続的かつ安定していなければならず、脈動流であってはならない。絞り部の影響を受ける前に、典型的で十分に発達した流速分布（乱流速度分布）が形成されており、流線は管軸に平行で、回転流であってはならない。 　　二、技術的性能の比較：　　2.1測定範囲比が低い　　構造上の特徴から、孔板流量計は節流部品を用いて測定を行うため、その測定範囲比は通常1：10となる。 　　2.2 精度　　孔板流量計の計測精度は理論上1％に達することができるが、実際の多くの事例から、孔板流量計のノイズ耐性が低いため、現場での精度は最大でも2％程度であり、一般的には3％前後である。 　　2.3 振動流の測定　孔板流量計は、孔板の前後の圧力差信号によって流量を測定するため、振動流があると孔板の前後の圧力差が不正確になります。そのため、孔板流量計は振動流の測定には適していません。 　　2.4 双方向流の測定　孔板流量計は、流量を測定するために節流要素を利用しているが、この節流要素には厳格な方向性があるため、孔板流量計では双方向流を測定することはできない。 　　2.5 湿潤ガス　　孔板流量計は湿潤ガスの測定には適していない。もし測定対象のガスが湿潤ガスである場合、孔板流量計の前端に液体が溜まりやすくなり、その結果上下流の圧力差が変化する。そして孔板流量計は上下流の圧力差に基づいて流量を測定するものであるため、圧力差に変動が生じると、正確にガスの流量を測定することはできない。 　　2.6 清掃用計量配管　孔板流量計自体には流れを遮る部品があるため、清掃用のボールは通過できず、そのため孔板流量計を配管に取り付けた状態では計量配管をオンラインで清掃することはできない。配管を清掃するには、孔板流量計を取り外す必要がある。 　　2.7渦流の影響　孔板流量計は圧力差法を用いてガスの流量を測定するが、渦流は孔板の両端に生じる圧力差に直接影響を与える。そのため、孔板流量計は渦流に対して非常に敏感であり、測定精度を満たすためには十分に長い直管区間が必要となる。 　　2.8 流速分布の影響　孔板流量計はその構造上の原理から、測定時に流速分布が均一であることが求められる。しかし、実際の計測管路の複雑さのため、管路内のガスの流速分布が均一で対称的になることは不可能であり、そのため孔板流量計は流速分布の非対称性に非常に敏感である。 　　2.9 再現性　孔板流量計の場合、使用に伴って孔板の端が摩耗すると、その精度および再現性が低下する。 　　2.10 工程配管の複雑さ　孔板流量計の場合、測定範囲が狭く、計測用配管が多いことに加え、上下流の直管区間が長いため、現場の工程配管が非常に複雑になる。 　　2.11 修理・メンテナンス率　孔板流量計には流れを妨げる部品があり、上流部に液体がたまりやすい。また、硫黄分を多く含む天然ガスの場合、孔板の摩耗が進みやすく、修理・メンテナンス率が高くなる。 　　2.12 一回性投資　孔板流量計は測定範囲比が狭いため、同じ流量計測要件に対して計測用配管が多くなります。直接の計測機器への投資は少ないものの、関連するバルブ、温度変換器、圧力変換器、直管部、集管などの一回性投資が多くかかります。 　　3. 現場設置：　　(1) 直管部の長さ　　孔板流量計には少なくとも20Dの直管部が必要であり、孔板流量計の上流に集管がある場合は、上流の直管部の長さは少なくとも10Dでなければならない。 　　(2) 設置の影響　　孔板流量計においては、設置条件がその計測精度に直接影響を与え、現場での同心度に高い要求が課せられる。 　　(3) 使用条件　孔板流量計の原理上、現場での使用条件は設計条件と一致させなければならず、圧力や流量に対する適応性が低い。 　　三、長期使用時の比較：　　(1) 精度の変化　　孔板流量計は長期にわたって使用されると、孔板の入口部分が摩耗したり、孔板が曲がったり変形したりすることで、精度が低下してしまいます。 　　(2) 汚れの影響　孔板流量計は節流部品から構成されているため、長期にわたって使用すると、汚れが孔板の上流側に堆積し、圧力差信号が不正確になり、計測精度に直接影響を与えます。汚れや孔板の不活性化により、計量誤差が2～10％以上生じることがあります。 　　(3) 不具合の排除　孔板流量計の計測特性はスロット部品の幾何学的形状と寸法に依存するため、スロット部品を定期的に点検する必要があり、変形が生じた場合は交換しなければならない。スロット部品の寿命は、ガスの組成、流量、圧力によって決まる。 　　(4) 補修部品　孔板流量計は、節流部品が頻繁に摩耗や変形を起こすため、複数の節流部品を用意しておく必要がある。 　　(5) 日常メンテナンス　孔板流量計は定期的なメンテナンスが必要であり、節流部品の幾何学的寸法などのパラメータをチェックする必要がある。オンラインで孔板を交換した後は、漏れがないことを保証するのが難しく、圧力差が不正確になり、計量精度を保証することが困難です。 　　(6) 強制検査の周期　孔板流量計は1年に1回検査し、一般的に幾何学的検定法が用いられる。 　　流量計は高度に精密な機器であるため、製造や使用の過程でその要件を厳守するだけでなく、後期のメンテナンスにおいても細心の注意を払わなければ、早期に故障してしまいます。