孔板流量計の誤差発生とその対処法

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　　孔板流量計は適用範囲が広く、使用される台数も多いため、一定期間使用した後に実際の流量と一致しないという問題がよく報告されます。このような問題に対して、私たちも大量のデータを収集し、誤差が生じる主な原因は以下の数点であるとまとめました。こちらで、メーカーの技術者が詳しく説明します。
1. 孔板は長期間使用されるため、特に測定対象の媒体に固体粒子などの不純物が混入している場合や、化学的な腐食を受けた場合、孔板の幾何学的形状や寸法が変化してしまいます。また、媒体の衝撃や腐食によって孔板の入口部分の鋭さが鈍くなると、同じ量の流体が流れる際に生じる圧力差ΔPが減少し、その結果、表示値が低くなってしまいます。重症の場合は、孔板を交換する必要があります。 　　2、時間が経過すると、トランスミッタのゼロ点がずれることがあります。負のずれの場合、トランスミッタの出力電流は標準の4mAよりも小さくなり、流量は低めに表示されます。正のずれの場合、トランスミッタの出力電流は標準の4mAを上回り、流量は高めに表示されます。測定範囲を大きく設定すると流量は低く表示され、小さく設定すると流量は高く表示されます。 　　3、ガス流量計の表示値が過小だったため点検したところ、孔板が逆に取り付けられていることが判明した。実際には、孔板の先端の部分が流体の流れに向かって入口側となり、ラッパ状に広がっている側が出口側となるので、方向に注意する必要がある。それに加えて、取り付け時に孔板の開口中心が配管の中心線と一致していない場合も測定誤差を引き起こし、圧力導入管の詰まりやガスケットなどの突起物の存在も誤差の原因となる。 　　4. 実際の使用において、孔板の表面に汚れが付着したり、孔板の前後の角部に長期間にわたって不純物が堆積したり、強い腐食作用によっても配管の流路断面積が徐々に変化したりする。また、圧力導管の漏れや詰まりも、測定誤差を引き起こす原因となる。一部のメーカーが使用するガスが汚れている（タールを含む）ため、孔板の前後にある圧力取り出し用の室が詰まり、圧力差が生じず、流量計には流量が表示されなかった。しかし、これらの室を分解して清掃し、圧力導管を交換したところ、流量計の表示が正常に戻った。 　　以下、技術担当者が、孔板流量計の測定精度を向上させるための主な対策について簡単に説明します：
1. 孔板流量計を一台ずつ校正する。ご存知の通り、標準的な孔板は関連する規格に従って設計・製造されれば、実際の流体での校正を行わなくてもそのまま使用できます。流出係数はソフトウェアで直接算出できるが、コンピュータによる計算はやはり理想的なものであり、実際の現場環境とは一定の差がある。したがって、測定精度を保証するために、各流量計に対して実流量による校正を行い、校正で得られた流出係数と計算結果を比較して差分を算出し、修正を行うことを推奨する。 　　2、レイノルズ数の補正：孔板流量計の流量係数とレイノルズ数の間には一定の関係があり、質量流量が変化するとレイノルズ数も比例して変化し、それによって流量係数も変動する。 　　3、温度が孔板流量計に与える影響とその補正、流体の温度変化によって密度が変化し、それによって差圧と流量の関係が変わってしまう。次に、温度変化によって配管の内径や孔板の開口部も変化する。温度変化に対する補正とは、温度計を用いて現場の温度を測定し、その値を二次計器に入力して、温度変化に起因する誤差を補正することである。 　　4、膨張性補正。孔板流量計で蒸気やガスの流量を測定する際には、流体の膨張性による補正を行う必要があり、具体的な補正係数は節流装置の設計マニュアルを参照することができる。 　　5、蒸気の質量流量の計算：孔板流量計を用いて蒸気を測定する際には、まず圧力差信号から流量値を求め、次に蒸気の温度や圧力の値から表を参照して密度を算出し、それによって蒸気の質量流量を計算する。