知識||超音波流量計の設置にあたっての注意点

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1.1 トランスデューサーの種類の選定 (1) 伝播時間法
このタイプの計測器では使用可能なトランスデューサーの種類が多く、メーカーによってトランスデューサーの構造が異なります。また、適用可能な流体の条件（温度、圧力など）、配管の条件（材質、形状、管径、直管長など）、および設置条件などもそれぞれ異なります。また、チャンネルの設定方法にも関連しており、そのチャンネルの設定方法は測定精度や再現性などと密接に結びついています。ガス用のUSFでは、固体とガスの界面間での超音波伝播効率が非常に低いため、直射型トランスデューサーのみを使用できる。したがって、ガス流量の測定には一般的に外部取り付け型USFは使用されない。(2)ドップラー法用のこの種計器用屈折型トランスデューサー。現在、国内の製品のほとんどはクランプ式を採用しているが、伝播時間法で使用されるクランプ式トランスデューサーの送信周波数などの技術的性能とは異なるため、混用することはできない。しかし、両者の適用可能な配管条件は基本的に同じである。1.2 設置に関する考慮事項 1) 設置位置と流れの方向 USFの流量センシング部（超音波流量センサーまたは超音波トランスデューサー）は、一般的に水平、傾斜、または垂直な配管に設置することができる。垂直配管では、できるだけ下から上へと流れる場所を選ぶべきです。上から下へと流れる場合は、測定点で非満管流が生じないように、例えば測定点の後ろにある配管などによって十分な背圧を確保する必要があります。2) 単方向流か双方向流か　通常は単方向流ですが、より複雑な電子回路を用いることで双方向流に設計することも可能であり、この場合、流量測定点の両側の直管区間の長さは、上流の直管区間の要件に従って設定しなければならない。3) パイプラインの条件：外部に取り付けるタイプのUSFパイプの内表面に堆積した層は、音波の伝播を妨げたり、予定されている音声伝達経路や長さから逸脱させたりするため、避けるべきである；外面は処理が容易なため、影響は少ない。挟み込み型トランスデューサーと配管の接触面にはカップリング剤を塗布する必要があります。粒状構造の材料（例えば鋳鉄、コンクリート）でできた配管については、音波が散乱されやすく、ほとんどの音波が流体まで届かず性能が低下する可能性があることに注意する必要がある。トランスデューサーの取り付け位置において、配管のライニングや錆層と管壁との間に隙間があってはならない。V法の逆設定では、溶接部や接合部を避けなければならない（図11参照）。 4) 上流の流動乱流 他のほとんどの流量計と同様に、USFは計器を通過する流速分布のプロファイルに敏感であるため、かなりの長さの上流直管区間も必要とされる。前文では直管部の要求について既に論じた。5) 音響干渉の防止 制御バルブによる高い圧力損失などが引き起こす音響干渉に注意し、特にガス流量を測定する際にはこれを避けるよう努める必要がある。例えば、Instromet社のUSF表示器には音響干渉のリアルタイム測定アラームがあります；測定配管には、図9に示すような曲がり管を用いて音の干渉を遮断する措置が採られている。2. 流量センサーまたはトランスデューサーの取り付け (1)流量センサー（すなわち、測定用チューブを備えた挿入型トランスデューサーアセンブリ）の取り付け 1)この種の流量センサーを取り付ける際には、配管システム内の流体の流れを止め、測定ポイントにある配管を切断した上で流量センサーに接続する必要がある。2) 流量センサーを接続する配管の内径は、流量センサーと同じでなければならず、その差は±1％以内でなければならない。3) 流量センサーのセンサーは、図10に示すように水平直径と45度の範囲内に配置するようにし、垂直直径付近に設置しないようにする。そうでなければ、液体を測定する際にはトランスデューサーの音波面がガスや粒子の影響を受けやすく、ガスを測定する際には液滴や粒子の影響を受けます。4) 液体を測定する際は、取り付け位置が液体で満たされていなければならない。5) 上流および下流には必要な直管区間が必要である。 (2)外部取り付け型トランスデューサーの取り付け。上記の2）、3）、4）、5）の各項に同様に注意するほか、以下の点にも注意する必要がある。1) 取り付け部分の断熱層と保護層を完全に剥がし、トランスデューサーを取り付ける壁面をきれいに研磨する。局所的な凹みを避け、突起部分は平らにし、塗装の錆層はきれいに磨き取る。2) 垂直に設置された配管の場合、単一音響伝播時間式の計測器を使用するときは、曲がり部の流れ場の歪み後のより近似した平均値を得るために、トランスデューサーの取り付け位置はできるだけ上流側の曲がり部の曲率面内に設置すべきである（図11参照）。 3) トランスデューサーの取り付け位置および管壁の反射位置は、接合部や溶接部を避けなければならず、図12のV法の例が示されている。4) トランスデューサーの取り付け位置にある配管のライニングやスケール層は、あまり厚くてはならない。ライニング、錆層、および管壁の間に隙間があってはならない。腐食がひどい配管の場合は、ハンマーで管壁を叩いて壁面の錆を剥がし、音波が正常に伝わるようにすることができます。しかし、くぼみができないように注意しなければならない。5) トランスデューサの作動面と管壁の間には十分なカップリング剤を保持し、良好なカップリングを確保するため、空気や固体粒子が存在してはならない。6)ドップラー法のクランプ型トランスデューサーには、図13に示すように、対称配置と同側配置の2つの取り付け方法がある。対称取り付けは、中小口径（通常600mm未満）の配管や、懸濁粒子や気泡が少ない液体に適しています；同側取り付けは、さまざまな管径の配管や、懸濁粒子や気泡が多く含まれる液体に適しています。