質量流量計の選定原則及び方法

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　質量流量計は非常に高い精度と安定した性能を持っており、産業界ではより多くのメーカーが流体の質量を測定するために質量流量計を採用しています。質量流量計を購入する際、選定の問題は非常に重要です。質量流量計の選定には一定の原則と方法が求められ、それによって今後の正常な使用とメンテナンスを保証できます。　　一、選定の原則　　1、計測対象となる流体の種類に応じて流量計の構造を選択する　　コリオリ力式質量流量計の測定管には多くの形態があり、計測対象となる媒体の種類に応じて適切なものを選ぶ必要がある。原則として、粘度が低い純粋な液体の場合、測定管の形状に特に厳しい要件はありません。しかし、少量の気泡を含む液体や固体粒子を含むスラリー、そして高粘度の液体を測定する場合には、気泡や固体粒子がたまりにくく、内壁に媒体が付着しにくい形状の測定管を選ぶべきです。食品業界で使用する場合は、測定管は洗浄しやすいものでなければなりません。　　2、安全性の原則　腐食性のある流体を測定する場合は、測定管の耐腐食性に注意し、センサーのケースも一定の耐腐食性を持つ必要がある。万が一検出管が破損した場合、処理する前に安全防護措置を講じる必要がある。異なる媒体の腐食性は異なり、異なる材質の防食対象も異なるため、区別して対応する必要がある。摩耗性のある媒体を測定する場合は、測定管の耐摩耗性を考慮しなければならない。　　プロセス圧力が高い場合は、測定管が損傷しないようにセンサーの耐圧レベルに注意する必要があります。また、媒体の温度が高い場合は、検出素子が破損しないようにセンサーの使用温度範囲を考慮する必要があります。　　危険な地域や過酷な環境で使用する流量計を選ぶ場合は、その防爆性や保護等級が安全基準の要求を満たしているかに特に注意する必要があります。　　3、流量範囲　　流量範囲を考慮する際には2つの原則を守る必要がある。まず第一に、天辰博锐の流量計の流量範囲は、測定対象となる媒体のプロセス流量範囲をカバーできるものでなければならない。次に、通常のプロセス流量は、流量計の経済的な流量範囲内にあるべきです。いわゆる経済的流量範囲には、ここで2つの意味がある。一つは、コリオリ力式質量流量計において、そのゼロ点の安定性が下限流量の測定精度に大きな影響を与えるためである。流量の上限に近づくほど、ゼロ点の安定性が精度に与える影響は小さくなるため、流量計の上限流量の1/3以上の範囲を精度にとって経済的な流量範囲と呼ぶことができる。第二に、同じタイプの流量計で、複数の口径の測定可能範囲がすべてプロセスの流量範囲をカバーしている場合、より小さい口径の流量計を選べば明らかにコストを節約でき、より経済的となる。しかし、この経済性は絶対的なものではなく、使用流量を流量計の上限流量に近い範囲で維持しようとすると、必然的に測定管内の媒体の流速が過度に高くなり、その結果、圧力損失が大きくなったり安全性が低下したりするという負の影響が生じる。可燃性・爆発性のある媒体の中には、流速が高すぎると摩擦によって静電気が発生し、容易に爆発燃焼を引き起こすものがあります。したがって、この種の媒体については、安全な流速を超えないように注意する必要があります。　　4、精度　精度の等級に関する要求は、測定対象や目的に応じて決定すべきであり、同時に製品の精度等級の算出方法や、その等級を達成するための使用条件や制約要因にも注意する必要がある。一般的に、コリオリ力式質量流量計の精度等級は、ゼロ点安定性を持つ流量読み取り値のパーセンテージで表されますが、異なる流量領域に対して異なる誤差範囲を設定する製品もあり、また低流量領域ではフルスケールのパーセンテージで誤差等級を示す製品もあります。　　コリオリ力式質量流量計において、その精度等級を考慮する際には、以下の2点にも注意する必要がある。一つ目は、この種の流量計の精度等級の算出方法の特性上、一部の製品では非常に高い精度等級が示されている一方で、ゼロ点ドリフト値も同様に高くなっており、それによって許容誤差範囲が広がってしまうことである。二つ目は、ゼロ点ドリフト値が低い状態で高い精度等級が示されている製品もあるが、その場合に要求される設置条件が極めて厳しく、実験室内でのみ実現可能であることである。現場での振動が一般的に存在し、設置場所にも制約があるため、このような設置条件を満たして理論上の効果を得ることは困難である。これら2つの「高精度」レベルはどちらも望ましくない。測定精度の要件を満たす範囲で、価格などの要素も考慮し、必ずしも過度に高い精度レベルを追求する必要はありません。　　一方で、原理的にはコリオリ力式質量流量計の計測特性は媒体の温度や圧力の影響を受けないが、実際には製造工程や材料の性質の制約により、上記の要因が流量計の特性にある程度影響を与える。流量計の出荷時の検定条件は一般的に固定されているが、使用条件は多種多様である。使用条件と検定条件との差が大きすぎる場合、選定時にはこれらの不確実要素の影響を考慮しなければならない。現在、一部の製品については、理論的考察と実験により、これらの要因が測定結果に与える影響の具体的な程度や補正方法が明らかになっている。流量計を用いて正確に計量する場合は、補正を行う必要があります。　　5、圧力損失　　現場での測定において、流量計の圧力損失には一定の要件がある。媒体の密度、粘度、流量が決まると、流量計の圧損の大きさはその構造に依存し、コリオリ力式質量流量計の場合は口径、流路面積、測定管の形状に依存する。センサーの構造形態が決まると、流量が大きくなるほど圧損も大きくなる。選定時に圧力損失を計算する際には、以下の各点を十分に考慮する必要がある。プロセス配管内の流量および許容される圧力損失、許容圧力損失の条件下でセンサーが測定精度の要件を満たしているかどうか、プロセス流体の粘度や密度の変化が圧力損失に与える影響、そして使用時に圧力損失が過大になって液体が気化するのを避けることである。他の条件が同じである場合は、圧力損失が小さい流量計を選ぶべきである。　　6、その他の性能要因の考慮　一つ目は、コリオリ力式質量流量計が媒体の温度や密度を測定する際の精度といった、付加的な測定性能を考慮することです。二つ目は、質量流量計の体積や重量、そして専用ケーブルによる制約など、設置に影響を与える要因を考慮することです。　　7、性能価格比は機種選定の基本的な原則です。実際に利用する際には、性能が良く価格が安いことに加えて、機能の多様性を重視し、機能が多ければ多いほど良いと考える傾向がある。実際、質量流量計としてのその最も主要な目的は、流体の質量流量を測定することです。トランスミッターにマイクロコンピュータ技術や（超）大規模集積回路が広く採用されることで機能の多様化が実現できるものの、これは必然的に製造コストを上昇させ、さらに特定の用途においては必ずしも必要な機能とは限らない。一方、信頼性の理論から言えば、性能や構造が複雑になるほど、その信頼度は低下する。したがって、実際のニーズから流量計の性能とコストのバランスを考えることが正しい原則です。　　コストパフォーマンス、つまり一般的に言う価値があるかどうかを考慮します。質量流量計として、この「価値」とは機能の多さや性能の良し悪しに加えて、製品の販売サービスにも表れるべきものです。技術の進歩と自らの継続的な努力により、各メーカー間の製造水準の差は日々縮まっており、一強体制は互いに長所を生かし合う姿へと変わっている。上記の選定原則に基づき、場合によっては1つの測定ポイントでいくつかの規格の使用可能な製品が選ばれることがあります。その際は、実力のある大手メーカーの流量計を選ぶべきです。メーカーの実力を評価するには、製造レベルや生産能力だけでなく、サービスの質も見極める必要があります。このサービスは、一般的に言われるアフターサービスだけでなく、プリセールスやセールス中のサービスも含むべきです。これは、製品の性能を紹介したり、見積もりを出したり、サービスを約束するといった一般的な手法に加えて、ユーザーに事前トレーニングを行い、設置や調整、そしてよくある故障の対処法を習得させ、最終的には設置の指導や調整のサポートまで行います。納期の長短、製品品質に対する具体的な保証措置、無料サービスの期間、故障時の対応速度、対応レベル、予備部品の確保、さらには修理スタッフの接客態度など、これらすべてがメーカーのサービスレベルを示しています。　　上記の各選定原則は、時として互いに制約し合うため、実際の選定作業では、現場の実際のニーズを最優先に考慮し、総合的に判断する必要がある。また、場面の特性に応じて重点を置くこともできる。適切な機器の選定を行えば、計測器をうまく使うことができる。言い換えれば、正しい選定こそが満足のいく使用の前提と言える。　　二、選定方法　　天辰博銳の質量流量計の選定方法には、手計算法とソフトウェア法の2種類があります。後者の方法は、人の手による計算の代わりにコンピュータを使用するもので、原理は同じです。したがって、この節では手計算法に焦点を当てて説明します。具体的な方法としては、既知のプロセス条件に基づいて、流量範囲に適合する流量計の機種を決定し、プロセス流量時の圧損値を算出します。そして、前節で述べたいくつかの選定基準に従って、流量計のブランドと機種を決定します。具体的な方法と手順は以下の通りです：
1. 工程操作条件を記入する
工程操作条件は選定計算の根拠となるもので、以下の内容を含む必要があります：
(1) 流体の名称および特性（腐食性があるかどうかなど）；
(2) 流体の状態：液体、気体、スラリー、その他；
(3) 工程条件下での流量：最大値、通常値、最小値；
(4) 工程条件下での圧力：最高値、通常値、最低値；
(5) 工程条件下での温度：最高値、通常値、最低値；
(6) 工程条件下での密度の範囲；
(7) 工程条件下での粘度の範囲；
(8) 工程用パイプの直径；
(9) 許容される測定誤差；
(10) 許容される圧力損失；
(11) 許容される最大流速。　　2、工程条件に基づき、技術仕様と照らし合わせてセンサーの型式を予選する。通常、流量計の公称通径（または「標称内径」）は、工程用配管の管径と同等かそれ以下でなければならない。選定時には、まず決定されたプロセス流量の範囲に基づき、各種品番の質量流量計の技術仕様を参照してセンサーの口径を予め選定します。次に、媒体の腐食性に応じてセンサーの測定管の材質を選び、さらに媒体の温度や圧力のレベルに応じてセンサーのモデルを選択します。