質量流量計の石油製品計量における応用

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背景：工業生産においては、物質収支、熱収支、保管・輸送、経済計算などのために測定が必要とされるのは体積ではなく質量である。したがって、測定においては、測定され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。体積流量を測定する際には、体積流量を標準状態での値に換算するために、流体の温度と圧力も測定しなければならない。これによって質量流量を求めることができる。 このように、測定対象の媒体の温度や圧力が頻繁に変動する場合、換算作業が面倒なだけでなく、計量精度を保証することも難しい。現代科学技術の発展に伴い、質量流量を直接測定する一連の計測方法や計器が次々と登場してきました。コリオリ質量流量計は、多くの産業分野で切望されていた、高精度な直接質量測定を実現しました。 質量流量計の動作原理：質量流量計の構造は二重に曲がったU字型の管であり、その測定原理としては、二重に曲がった管に作用するコリオリ力（略してコーシー力）によって生じる位相差を測定することで、管路内の質量流量を検出するものです。 質量流量計の特徴：質量流量計は、配管内の流体の質量流量を直接測定でき、測定精度が高く再現性に優れています。また、広い流量範囲においても、流体の質量流量を直接測定することが可能です。測定可能な媒体の範囲は広く、一般的な粘度を持つ均一な流体のほか、各種の高粘度・非ニュートン流体、固体成分を含むスラリー、微量の気体成分を含む媒体などが対象です。 1）精度は±0.1％と高い
2）CFDAの要求基準を満たす
3）製品の使用寿命は10年以上
4）高温真空はんだ付け技術を採用し、性能がより安定
5）IP66等級の防塵・防水性能で、水中1メートルの環境下で72時間テストしてもデータ伝送は正常
6）超低消費電力設計で、全体の消費電力は10W以下
7）光電式ボタン操作で、流量をリアルタイムに表示防爆セキュリティインターフェースの操作は、爆発性環境の区域1または区域2で使用できる。8）アラーム優先。異常に迅速な応答で、即座に警報情報を把握可能。9）複数のパラメータ出力が可能で、累積量／瞬間流量／密度／温度を同時に出力でき、RS485やアナログ信号にも対応。10）履歴の再呼び出しが可能で、上位機に異常が発生した場合でも履歴がキャッシュされ、いつでも確認できる。一、質量流量計の石油計量への応用 1.1ガソリン・ディーゼル計量における質量流量計の利用 完成品油の取引計量は常に注目の的であり、供給側と需要側は計量に関する紛争が生じた場合、計量監督機関に裁定を求めることもある。質量流量計の普及に伴い、この矛盾はすでに十分に解決されています。北方会社では、ガソリンやディーゼルを船に積み込む際には、質量流量計による計測が必須と定められています。ここ2年間の運用結果、その効果は非常に良く、計測誤差も許容範囲内に抑えられています。質量流量計の取引引き渡しにおける利用により、計量における人的要因が排除され、従来の計量時に見積り尺で液面を測定したり、ガラス棒で温度を測定したり、密度計で密度を測定したりすることによる誤差が減少し、計量精度が向上しました。 1.2 質量流量計のガス計量における応用 高純度のガス（例えば水素の純度は99.99％に達する）や、成分が変わらないガスについては、このような高付加価値のあるガスを質量流量計を用いて測定することができる。標準状態における気体の密度を入力すると、換算によってその気体の標準状態での体積を測定できます。 中油石化支社は、供給元の仕様に従って純度99.99％の水素を外部から購入しており、供給元は温度・圧力補正機能付きの孔板流量計を使用しているが、実際の測定値に変化は見られなかった。中游石化支社では、供給元からの水素量を監視するために質量流量計を設置しました。測定の結果、水素量が時には1日で供給元の数値よりも30,000NM3少ないことが判明しました。両者で何度も比較検討し、原因を調査した結果、供給元の孔板の設計に問題があることがわかりました。 1.3 重油計測における質量流量計の応用 質量流量計は軽質油の計量において広く利用されているが、重油の計量における応用はまだ多くない。重油の測定には、原油の測定とアスファルトの測定が含まれます。 質量流量計による重油の測定では、重油の粘度が高く、測定管の内面に付着しやすいという問題を解決することが重要である。壁面付着現象により測定管の流動能力が低下するため、トランスミッターの市場価値は高くなる。2本の測定管が壁に均等に取り付けられていない場合、測定管の振動が異常になり、センサーが正常に動作しなくなる可能性があります。壁面付着現象を解消するには、主に媒体の温度を上げて流動状態にすることです。石油製品の輸送、特にアスファルトの輸送は間欠的なことが多く、保温対策をしっかり行うことが非常に重要です。質量流量計は蒸気によるヒーティングを採用し、両面を均一にヒーティングするとともに、塩綿鉄板で断熱する必要がある。測定管内の媒体温度を80度以上にする。壁面付着の影響を排除し、質量流量計が正常に動作するようにする。 質量流量計による原油の測定は、C1、C2、C3などの微量で気化しやすい成分の影響を排除することができる。測定精度を向上させる。 二、質量流量計の適用において注意すべきいくつかの問題 2.1ゼロ点ドリフトの問題 質量流量計の精度＝基本精度＋ゼロ点安定性／動作流量。コリオリ式質量流量計の製造および調整工程において、ゼロ点ドリフトを防ぐための対策が講じられ、ゼロ点ドリフトを可能な限り低減してはいるものの、依然としてゼロ点ドリフトは存在する。流量の下限では、ゼロ点ドリフトは無視できない。ゼロ点ドリフトは主に一次装置であるセンサーに起因し、定期的なゼロ調整によって減少させることができる。 2.2 外部応力の影響 コリオリ質量流量計の設置、特にセンサーの設置においては、「無応力」であることが極めて重要である。これは「無応力」と呼ばれ、センサーが正常に動作するために、取り付け要因によって生じる応力を避けたり軽減したりしようとすることを指します。設置時に質量流量計の管径と配管の管径に大きな差がある場合は、外部からの応力の影響を排除するため、主管路にU字曲げを取り付け、質量流量計をそのU字曲げ上に設置することを推奨します。 2.3 振動の影響 コリオリ質量流量計の原理と構造により、外部からの振動がその測定に影響を与えることになる。配管の振動が大きい場所には小口径の流量計を設置し、流量計の入口と出口にホースで接続することで、流量計自体は頑丈な基盤や減震板に固定することができる。このような配管に大口径の流量計を取り付ける場合、振動を抑えるために伸縮継手を使用することがありますが、伸縮継手とセンサーの間には十分に補強されたショートカットを設置しなければなりません。そうでないと、配管の伸縮によって生じる余分な応力のために、計測データが不正確になってしまいます。隣接する2本の配管上に2台のセンサーを並列で取り付ける際も、互いに影響し合わないように、両者の間隔を保つことに注意が必要です。 2.4 流れ場分布の最適化の原則 一般的に、コリオリ質量流量計の性能は、上流や下流の配管によって生じる渦流や不均一な流速分布の影響を受けないため、通常は直管区間を設ける必要はない。しかし、実際の配管時には依然として流れ場分布の最適化という原則が守られる。コリオリ質量流量計は、その顕著な特徴と高い精度により、油田での計量に広く利用されています。ますます人々の注目を集めています。徐々に、石油製品の引き渡し計量における重要な手段の一つとなっている。