質量流量計の動作原理と分類

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工業生産においては、物質収支、熱収支、貯蔵、経済会計などは体積ではなく質量を必要とするため、測定作業では測定した体積流量に密度を乗じて質量流量に換算する必要があることが多い。ただし、密度は温度や圧力によって変化するため、流体の体積流量を測定する場合は、流体の圧力と密度を同時に測定して質量流量を計算する必要があります。温度や圧力が頻繁に変化すると、測定目的を達成することが困難になります。このとき、質量流量計を使用して質量流量を測定するため、上記の換算を手動で行う必要はありません。 http://yunrun.com.cn/upload/201901/07/201901071634458858.png マスフローメータの分類 ①ダイレクトマスフローメータは質量流量に比例した量を直接検出し、検出素子は質量流量をそのまま反映します。 ②微分質量流量計は、体積流量計と密度計を組み合わせた質量流量測定器を使用し、体積流量と流体密度を同時に検出し、演算により質量流量に関連した出力信号を取得します。 ③補償型質量流量計は、流体の体積流量と流体の温度および圧力値を同時に検出します。演算装置は、流体の密度と温度および圧力との関係に基づいて、この状態での流体の密度値を計算し、流体の質量流量値を計算します。 直接質量流量計には多くの種類がありますが、現在最も広く使用されているのはコリオリ質量流量計です。コリオリ質量流量計（略称CMF）は、振動管内を流体が流れる際の質量流量に比例するコリオリ力（コリオリ力）を利用した直接質量流量計です。コリオリ力を利用した質量流量計には、直管、曲管、単管、二重管などさまざまな形状があります。その中でも最も一般的なのが両曲管タイプです。図1に示すように、2つの金属製のU字型パイプで構成され、両端が接続されてテスト対象のパイプラインに接続されます。このようにして、流体は 2 本の U 字型チューブ内を同時に流れることができます。圧電トランスデューサーのセットが 2 つのチューブの中央の A、B、C に取り付けられています。 http://yunrun.com.cn/upload/201901/07/201901071627489300.png 図 1 コリオリ質量流量計 (CMF) トランスデューサ A は、外部交流電圧の作用により交流力を生成します。これにより、2 つの U 字型チューブが互いに開閉するときに振動します。これは、2 本のホースが常に反対方向に揺れているのと同じです。トランスデューサー B と C は、2 つのチューブの振動を検出するために使用されます。Bが入口側、Cが出口側なので、出口側の振動位相が入口側より進むという法則により、Cが出力する交流信号の位相はBのある位相よりも進みます。この位相差の大きさは質量流量に比例します。この2つの交流信号の位相差をさらに回路を通して直流4～20mAなどの標準信号に変換すると質量流量発信器となります。 マスフローメータは測定精度が高く、主に粘度や密度が比較的大きい単相流体や混合相流体の流量測定に使用されます。この質量流量計は構造などの理由により、中小規模のパイプラインの流量検出に適しています。