質量流量計の故障処理についての簡単な分析

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質量流量計の学習に役立つと思われる資料を見つけたので、共有するためにここに貼り付けます。声明：オリジナルではありません。このような体系的な論述を書く時間がなかったからです。 1 序論　質量流量計とは、高い測定精度を持ち、高度な技術が必要で、安定して動作し信頼性の高い流量計であり、流体の質量流量を直接測定することができる。社会経済や技術の発展に伴い、質量流量計は現場での計測や取引決済にますます広く利用されるようになっています。現在、トゥーハ油田では、単井での計量、引き渡し時の計量、液化ガスの計量など、さまざまな場面で、ある種の高精度な質量流量計が大量に導入・使用されている。このような流量計の利用により、油田の計量水準は大きく向上したが、同時に多くの問題も浮き彫りになっている。その中で最も重要な点は、障害に対処できる合理的かつ効果的な方法や措置が欠如していることです。流量計の故障にどう対処するか、特に一般の技術保守スタッフは、いくつかの簡単な問題（軽微な故障）に対してどこから手をつけてよいか、どうして解決すればよいかわからないことがある。これには、問題を綿密に分析し、経験をまとめて故障を解消する必要がある。質量流量計を実際の生産現場でより効果的に活用するためには、計器の検査やメンテナンスも適切に行い、質量流量計の計測精度を確保しなければならない。2 質量流量計のよくある故障対処法
私たちは、質量流量計の検定や使用時に発生する問題をまとめてみました。その故障は軽微なものから深刻なものまでありますが、いずれも見過ごしてはなりません。そうしないと重大な計量誤差が生じてしまいます。ここでは、これまでに発生した故障の分析・対処の過程をご紹介し、参考にしていただきたいと思います。以下、具体的な事例を挙げて説明する。例1：ある施設が一度、外部への石油出荷用のタンクでコリオリ力式質量流量計を定量制御用の計測器として使用したところ、タンクローリーへの給油時に流量が不安定になる現象が発生した。しかし、流量計の検定結果は合格であり、現場で詳しく分析した結果、流量計の下流にある電磁弁が急速に閉じることで強い流体の水圧衝撃が生じ、センサーの動作に大きな影響を与えていることがわかった。流量計と電磁弁の位置を入れ替える（つまり、電磁弁を前に、流量計を後ろにする）ことで、電磁弁の閉鎖が流量計に与える影響を遮断し、その結果流量計の動作が正常に戻った。例2：ある採油所で使用されているコリオリ力式の質量流量計は、使用中にしばしば誤った計測が発生し、つまり配管内に流量がないにもかかわらず、流量計の累計値が変化してしまうのである。現場での詳細な検査の結果、センサーの両端にある取り付け支持部が基準を満たしていないことが判明しました。一つは、両端の支持部の間隔が均等でないこと、もう一つは、支持部の底部が地面から浮いており、しっかりと固定されていないことです。センサーの両端を適切に支持する措置を講じた後、流量計の計測状況は正常に戻った。例3：ある工場では、液化プロパンガスの測定にコリオリ力式質量流量計を使用している。その通常の密度は（0.152～0.156）g/cm3の間だが、測定中に密度の表示値が0.15g/cm3未満になることが頻繁に起こる。このとき、配管内に流体が流れていなくても、流量計には正負の仮想流量が現れ、累計値は増減を繰り返すことがある。この現象が生じる主な原因は、流量計にかかる圧力が不足しているために液化ガスが液化し、媒体の気液両相の比率が規定範囲を超えてしまい、流量計が正常に機能するための条件を満たさなくなることです。解決策は一般的に2つあります。1つ目は、プロセス配管の圧力や流量計が受ける圧力を上げて、プロセス媒体が気化するのを防ぐことです。2つ目は、低流量・低密度での切り替え機能を利用することで、指定された流量未満では流量計が記録を行わないようにするか、またはコリオリ力式質量流量計が測定対象の媒体の密度範囲に応じて計測を選択できる機能を活用し、媒体の密度がある範囲未満の場合は計測を行わないようにすることです。例4：ある工場のコリオリ力式質量流量計が稼働中、その計測値と油タンクの計量値との間に大きな差異が生じた。点検の結果、センサーの設置位置がポンプ室に近すぎることが判明しました。2台のポンプが同時に動作すると振動が過大になり、センサーの安定した動作に支障をきたしました。しかし、センサーを振動源から離れた場所に移動させると、状況は正常に戻りました。例5：ある工場のコリオリ力式質量流量計が精製油を測定していたところ、流量が20t/hを超えると、流量計には密度値として（1～3）g/cm3が表示され、「密度超過」「センサー故障」といった故障表示が出る。しかし流量が下がると、すべて正常に戻る。現場での詳細な検査の結果、センサーの取り付けや現場の使用環境に問題はないと判断された。流量計を分解し、校正前の清掃作業中に、センサーの「Y」字型流量分配器の入口部分に小石が2つ詰まっているのが発見された。それらを取り除いた後、流量計の校正は合格し、現場での使用も順調であった。3 質量流量計の検出およびメンテナンス 3.1 ゼロ点チェック（ゼロ校正） ゼロ点のドリフトは、コリオリ力式質量流量計が実際に運用される際によく遭遇する問題です。ゼロ点のドリフトを引き起こす要因は多く、例えばセンサーの取り付けによる応力、測定管の構造的不対称性、測定対象となる流体の物理的特性パラメータの変化などがあります。特に低流量の測定時には、ゼロ点のドリフトが測定精度に与える影響はかなり深刻です。ですから、定期的にゼロ点検と調整を行うことは非常に重要です。ゼロ点検は少なくとも3ヶ月に1回行うものとし、生産上可能である場合は、重要な監視ポイントに設置されたコリオリ式質量流量計については、ゼロ点検の間隔を適宜短縮すべきである。ゼロ校正が適切に完了しているかどうかは、流量計が精度範囲内で動作するかどうかを直接左右する重要な要素です。3.2 労働パラメータのチェック
流量計を使用する際には、設定されている労働パラメータに変化がないか定期的に確認し、表示される流量、密度、温度の値が正常であるかをチェックする必要があります。もし実際の値と大きく異なる場合は、取扱説明書に記載されている方法に従って、ゼロ流量校正を再度行うことができます。上記の作業を完了しても異常が続く場合は、トランスミッター内部に設定されている各動作パラメータが正しいかを確認する必要があります。3.3 流量計の故障表示の定期的な確認 流量計の型式、仕様、製造元によって、故障の表示方法や内容も異なります。異なる故障アラームの表示については、製品の取扱説明書を参照して故障の原因を特定し、対処してください。3.4 定期的な全面的な点検とメンテナンス 使用中の流量計については、定期的に全面的な点検を行う必要がある。センサーの外観、取り付けの固定状態、プロセス配管の振動、トランスミッターや表示計器の指示値など、さまざまな項目について逐一点検し、問題が見つかった場合は速やかに対処しなければならない。3.5 流量計の記録の作成
流量計が長期にわたって安定して動作し続けるために、ユーザーは流量計の記録を作成し、各種点検、メンテナンス、校正の状況を詳細に記録してファイルに保管するべきである。これにより、今後のより適切なメンテナンスや利用が可能になる。3.6 スケールが発生しやすい流体の測定用メンテナンスフローメーター
スケール（水酸化物スケールやワックスの付着など）が発生しやすい流体を測定する場合は、装置の動作状態を定期的にチェックする必要がある。フローメーターの動作が異常であったり、測定値に大きな偏差が見られた場合は、まずセンサー内部にスケールが付着している可能性があると考え、センサーを取り外して、ブロー洗浄や洗浄など適切な方法で処理を行うべきである。3.7 定期的な校正 流量計の使用場所に応じて、標準規格の要求に従って定期的に校正を行う。4 結論 以上のことから、正しい取り付け、適切なプロセス配管の配置、良好な使用環境条件などは、質量流量計の正常な使用にとって非常に重要である。質量流量計の定期的な点検およびメンテナンスも見過ごしてはならず、これによって初めて、高い精度や高い安定性といった利点を十分に発揮し、実際の生産現場で信頼性を持って使用することができるのです。