トップページ >流量のお話 第10回 |
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2002年4月号 | |||||||||||
流 量 の お 話
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(有)計装プラザ 代表取締役 佐 鳥 聡 夫 |
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どちらも流れで羽根車を回す点は同じですが、風車に似たものはタービン流量計(またはタービンメータ)、水車に似たものは羽根車式流量計として実用化されています。タービン流量計は主として高精度の流量計測に、羽根車式は簡便な流量監視に用いられています。
接線流式は容積式に似ていますが、容積式は回転子と流路の壁との隙間を極力狭め、漏れを最小に抑えています。一方、羽根車式は漏れを問題にせず、口径が大きくなると図3に示すように、流れの一部で羽根車を回します。 羽根車の動きを外部に取り出す機構には、機械式、光式、磁気式があります。機械式は、図4に示すように羽根車の動きを機械的伝達機構で外部に取り出し、積算計を駆動するもので、大型の水道メータなどに用いられています。 光式は流体と流路が透明な場合に適用可能ですが、より一般的には、図5にその原理を示す磁気式が使われます。磁石、検出コイル、磁性材質の羽根車、非磁性材質のボディーから構成され、羽根が検出コイルの前を通るたびに、磁束変化により検出コイルにパルス電圧信号を発生させます。羽根車が非磁性の場合は、羽根の先端に小さな磁石を埋め込みます。
それではまず長所について述べましょう。 1)高精度 タービン流量計は、設置条件を守り、保守管理を怠らなければ、指示値の0.5~0.2%という高い精度で測定ができます(羽根車式はフルスケールの2~5%程度)。 ただし、同じ軸流式でも水道メータや灌漑用水流量計は、それほど高い精度を要求されないので、指示値の2%程度が一般です。 2)低粘度流体が測れる 容積式流量計では、流体の粘度が高くなると流量測定範囲が広がりましたが、タービン流量計はその反対で、粘度が低い方で流量測定範囲が大きくなります。 3)小型軽量 基本的な構成要素は羽根車と軸受けだけなので、全体が小型軽量になります。また圧力損失も比較的少なく、口径の割に大きな流量を流すことができます。同じく高精度計測が可能な容積式と比べると差がよく分かります。 4)取付姿勢が自由 全体が小型軽量であり、面積式のような原理上の制約がないため、水平、垂直、斜めと、どのような姿勢でも設置可能です。 5)羽根の動きが見える 一部の羽根車式流量計には、羽根の動きが見えるよう、透明窓をもつ製品があります。この場合には、たとえ信号系統が故障しても、現場で流れの有無を監視できます。 以上長所の宣伝をしましたが、逆に次に挙げる諸問題点には注意してください。 1)測れる流体の制約 タービン流量計、羽根車式流量計の測定対象は主に液体です。石油類のように潤滑性のある液体が測定対象として最適です。気体用のタービン流量計は、羽根車を支える軸受の潤滑が難しいため、特殊な製品としてだけ存在します。蒸気やスラリーは測れません。 2)軸受の磨耗 この形式の最大の弱点は軸受の磨耗です。車のタイヤと同様、すり減っていつか寿命が尽きます。 水道メータのように測定対象が決まっているものでは、あらかじめ軸受の寿命が予測できますが、一般的には流量計の使用条件、流体の潤滑性などいくつもの因子が関係し、一概に寿命は決められません。とくに高精度計測用の場合は、軸受の定期点検が必須です。 3)高粘度液に不適 粘度が高くなると羽根の周りに液がへばりつき、その実質的な輪郭が変わるため、特性が悪くなります。 4)直管部が必要 タービン流量計では、羽根車に当たる流速分布が偏ると計測誤差を生じます。また、流れが旋回していると、羽根に当たる角度が変わり、これも誤差の要因になります。 ただし小口径の羽根車式では、流速分布の影響がないため直管部を必要としません。
羽根車式は水道メータとして普及しているほか、安価なので流量監視用として広く使われています。軸受に寿命があることも、冷却水の監視用では、「故障時に信号が消えるので安全」と、むしろプラスに評価されています。
●ピトー管式 ●層流式 ●動圧板式 ●堰式など さらに勉強なさりたい方は、専門ポータルサイト「計装プラザ」http://www.keisoplaza.info/で紹介している、参考図書をご覧ください。 ■ ◆ 参考・引用文献 ◆ 1)松山 裕:実用 流量測定、省エネルギーセンター(1995) |
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