電磁流量計とは
電磁流量計は、マグメータと略されることもあり、導電性の液体の体積流量を測定します。流路内には、液体以外の何もありません。計器は、ライニングされた配管の区間にまたがって磁界をかけ、流れる液体が 2 つの電極間に発生させる微弱な電圧を読み取ります。流れを妨げるものがないため、考慮すべき圧力損失はなく、繊維、固形分、スラリーの粒子が引っかかる箇所もありません。
媒体が扱いにくい箇所でこの方式が登場するのは、その構造によります。土砂を含む汚水、パルプ液、鉱山のスラリー、薬品の定量注入ライン、そして洗浄しなければならない食品や飲料の流路は、いずれも通常の用途です。厳しい前提は導電率の 1 つで、信号を取り出せるだけの導電性が液体になければなりません。そして配管は充満している必要があります。マグメータが適した計器かを決めるのは、精度等級ではなく、この 2 つの条件です。
このページでは、構成の考え方を扱います。媒体がどのようなライニングと電極を要求するか、設置が何を提供しなければならないか、そして媒体の導電性が失われ、または配管が充満しなくなった瞬間に、周辺の流量測定の方式のどれが引き継ぐかです。
電磁流量計の測定原理
測定はファラデーの電磁誘導の法則に従います。導体が磁界の中を動くと、その速度に比例した電圧が発生し、与えられた口径と磁界の強さでは、その電圧は平均流速に比例します。磁界は配管の外側のコイルが発生し、電極は液体から信号を受け取り、ライニングは信号が金属の管本体を介して短絡するのを防ぎます。流量トランスミッタは、流速と既知の断面積を体積流量へ変換します。
そこから、実務上の 2 つの帰結が直接出てきます。第 1 に、センサが必要とする導電率を下回る液体は、使える信号を生じさせられません。したがって、脱イオン水、純溶剤、炭化水素製品のほとんどは、難しいというのではなく測定対象外です。第 2 に、電磁的な回路には配管と大地が含まれるため、安定した接地基準は設置の細目ではなく、測定そのものの一部です。正しく接地されていない計器はゼロドリフトを抱え、校正ではどれだけ手を加えても直りません。
使用現場で読みがどれだけの価値を持つかは、センサそのものよりも、そのセンサをどのように口径選定し、どのように設置したかに依存します。配管の径だけで選んだ口径では、流速がセンサの動作範囲の外に出ることがあり、ポンプ、途中までしか開いていないバルブ、またはエルボの近くに設置すると、校正に含まれていなかった渦を巻いた流れが持ち込まれます。
構成の選択肢
仕様のほとんどは、精度等級ではなくこれらの判断で決まります。一つが次を制約するため、順番に決めていきます。
| 構成 | 確定が必要な選択肢 | 決定対象 |
|---|---|---|
| ライニング材質 | エラストマとフッ素重合体のファミリーで、いずれも数種類の等級があります | 媒体との化学的適合性、そして使える温度の帯が決まります。これを最初に決めるのは、それによって使える電極も制約されるためです。 |
| 電極材質 | ステンレス鋼、耐食性のニッケル合金、チタン、タンタル、白金など | 個々の媒体に対する耐食性と、摩耗への耐性が決まります。摩耗性のスラリーと侵食性の酸では、選択の方向が異なります。 |
| ライニングと電極の組 | 1 つずつ選ぶのではなく、組として適合を確認する必要があります | 単体ではそれぞれ適切であっても、反応性の媒体に対しては組合せとして不適合になりえます。 |
| 本体と設置形式 | フランジ形、ワッファ形、挿入形、サニタリ形 | 配管を開けなければならないか、全口径の区間が使えるか、そしてプロセスが CIP 洗浄の対象かが決まります。 |
| トランスミッタの取付 | 一体取付または分離取付 | 数値を、高温、振動、あるいは扱いにくい場所で読むことになるのか、人が無理なく到達できる場所で読むのかが決まります。 |
| 出力と通信 | パルスまたは周波数、4-20 mA、HART、Modbus およびその他のバス | 信号を体積として積算するか、瞬時流量として表示するか、制御系に読み取らせるかが決まります。 |
| 電源 | 商用電源、低圧 DC、電池 | 設置場所に電源が存在するか、そして停電中も積算を続けなければならないかが決まります。 |
| プロセス接続の規格 | フランジ規格、圧力等級、面形式 | 計器を既存の配管へボルトで取り付けられるか、アダプタと 2 つ目のシーリング面が必要かが決まります。 |
電磁流量計の選び方
| 選択要素 | それが答えを決める理由 | 問い合わせ前に決めておくこと |
|---|---|---|
| 液体の導電率 | センサが必要とする水準を下回れば、安定した信号を取り出せず、この方式は単に不適になるためです | 流体と、分かっていればその導電率を指定してください。流体名から導電率を推定しないでください。同じ製品名が、導電性を持つ溶液と持たない溶液の両方を指すことがあるためです。 |
| 最小・常用・最大流量 | 最大値だけで口径を決めると、用途の下限側は、読みが最も弱い範囲に残るためです | 3 つの数値をすべて、そしてそれぞれの流量で毎日何時間配管が運転されるかを添えてお送りください。 |
| 口径と、そこから生じる流速 | センサが実際に見るのは測定区間の流速であり、配管のサイズは出発点にすぎないためです | 呼び径だけでなく、既存の配管の外径と肉厚を指定してください。 |
| ライニングと電極の組 | 精度が問題になるより前に、この 2 つが計器の媒体への耐え方そのものを決めるためです | このラインが将来流しうるすべての媒体を、洗浄液およびフラッシュ液も含めて列挙してください。 |
| 直管長と接地 | 渦を巻いた流れも不安定な接地基準も、明らかな不具合としてではなく、ゼロ点の不安定として現れるためです | 設置を予定している箇所の直上流と直下流にあるものの略図をお送りください。 |
| プロセスの環境 | 衛生的な洗浄、水洗い、区域区分のある場所、そして埋設は、いずれもラベルではなく本体と筐体を変えるためです | CIP 洗浄の有無、区域区分、そして計器が水中に浸かるか、水を掛けられるかをお知らせください。 |
これらのうち未確定の項目が残っても、分かっている内容をお送りください。用途の説明をもとに見積りを作成し、不足が埋まったあとで詰め直すことができます。
近似する代替機種
電磁流量計 のお問い合わせが、実際にはどのタイプにあたるのか、そして選定がどこで決まるのかをまとめています。
| 近似する代替機種 | マグメータとの違い |
|---|---|
| 超音波流量計 | 配管の外側に取り付けるか配管へ挿入するため、導電性の液体は不要で、管路を開ける必要もありません。クランプオン形は改造工事と大口径の配管に向きます。読みは管壁の状態と音響的な結合に依存しますが、接液するマグメータが気にしなくてよい点です。 |
| 渦流量計 | 渦発生体から交互に放出される渦の周波数が流速を追跡します。マグメータではまったく測定できない蒸気とガスを測る実用的な方法ですが、清浄な単相の流れと、動作帯の内側のレイノルズ数を前提とします。 |
| コリオリ質量流量計 | 質量流量と密度を直接測定します。商取引の受渡しと高価な製品の定量注入が実際に必要とするのはそこです。大口径では経済的でなくなり、振動管の圧力損失は、重力流のラインに合わないことがあります。 |
| タービン流量計 | 回転または容積移動する要素を機械的に計数する方法で、清浄な低粘度の液体とバッチ充填に良く合います。固形分、繊維、摩耗が原因で採用できなくなる場面は、マグメータが働き続ける場面です。 |
| 開水路流量計 | 自由表面のある水路の流れを対象とし、水深を既知の構造を介して流量へ換算します。マグメータは配管が充満していることを必要とするため、測定すべき圧力配管がない場所ではこちらが答えになります。 |
| 可変面積式流量計 | テーパー状の管内でフロートが上昇し、電源なしで視認できる表示を与えます。簡素で取付費も安く済みますが、現地表示に限られ、不透明な媒体、汚れの多い媒体、自動化した用途には向きません。 |
これらのうち 2 つの代替方式は、蒸気とガスの流量にはまったく使えず、マグメータもその 1 つです。同じラインが液体とガスの両方の用途を受ける場所では、それだけで方式が決まります。
問い合わせに含める内容
お問い合わせにこれらの内容が含まれていれば、最初の返信は質問集ではなく見積りになります。数値が不明な場合は、用途の説明をお送りいただければ、そこから必要な条件を確認します。
- 媒体の名称、組成、そして分かっている場合の導電率
- 最小・常用・最大流量
- 配管の外径と肉厚、および合わせる必要があるフランジ規格
- ライニングと電極の希望、またはまだ決めていない場合は化学環境
- 使用時の媒体温度と配管圧力の範囲
- 必要な出力と、それを読む側の機器
- 設置場所で確保できる電源、および遠隔表示が必要か
- プロセスが CIP 洗浄されるか、および場所が危険区域に区分されるか
- 数量、仕向港、希望納期
公開中の製品
1機種（電磁流量計）
よくあるご質問
電磁流量計に関するご質問
電磁流量計は導電性でない液体を測定できるか
いいえ。信号は磁界の中を液体が動くことで生じるため、微弱な誘起電流を運ばない媒体では、測定すべきものが何も生じません。脱イオン水、純溶剤、油、および精製された炭化水素製品のほとんどは、この方式の対象外です。そうした用途は、超音波流量計、タービン流量計、容積式流量計、コリオリ質量流量計のいずれかへ移ります。
ガスと蒸気では機能するか
いいえ。ガスは導電性を持たないため、原理が適用できません。蒸気とガスの流量は、通常、渦式、熱式質量、コリオリ式の計器で扱います。1 本の配管が導電性液体とガスを行き来する場合は、流量測定の技術を選ぶ前に、その行き来をどう扱うかを決めておく必要があります。これらの方式のどれ 1 つも、両方はカバーしないためです。
接地が配線ではなく測定の一部として扱われるのはなぜか
信号を運ぶ回路には、液体、配管、そして大地が含まれます。配管が安定した電位になければ、計器は誘起された信号と電位差を見分けられず、ゼロ点がずれます。接地リングと適切な接地接続が、測定の基準を安定に保つものであり、だからこそ、注釈ではなく見積りに載る項目になります。
ラインを停止せずにマグメータを取り付けられるか
フランジ形とワッファ形の本体は、通常、管路を開けた状態に取り付けます。挿入形は、場合により、運転中の配管のバルブを介して設置できるものもありますが、それが許容されるかは、媒体、圧力、そして現場の手順によって決まります。想定するのではなく、実際の配管に照らして確認する必要があります。
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