下水流量測定における電磁流量計の選定と応用

導入

油田下水処理場における下水流量の計測と制御に対する精度と信頼性の要件はますます高まっています。本稿では、電磁流量計の選定、操作、そしてその応用について紹介します。選定と応用における電磁流量計の特徴についても解説します。

流量計は、作るより使う方が難しい数少ない計測機器の1つです。これは、流量が動的な量であり、流動する液体には粘性摩擦だけでなく、不安定な渦や二次流れなどの複雑な流動現象も存在するためです。計測機器自体は、パイプライン、口径のサイズ、形状（円形、長方形）、境界条件、媒体の物理的性質（温度、圧力、密度、粘度、汚れ、腐食性など）、流体の流れの状態（乱流状態、速度分布など）、設置条件とレベルの影響など、多くの要因の影響を受けます。国内外の10数種類、数百種類の流量計（容積式、差圧式、タービン式、面積式、電磁式、超音波式、熱式など、次々と開発されている流量計）に直面して、どのように合理的に流動状態、設置要件、環境条件、経済性などの要因を選択するかが、流量計を適切に適用するための前提と基礎となります。機器自体の品質確保に加え、プロセスデータの提供、そして機器の設置、使用、保守が適切であるかどうかも非常に重要です。この記事では、電磁流量計の選定と適用についてご紹介します。

電磁流量計の選択

科学技術の発展に伴い、自動検出技術も大きく発展し、自動検出機器は下水処理においても広く利用されるようになりました。これにより、下水処理場は人力と物的資源を大幅に節約できるだけでなく、より重要な点として、プロセスをタイムリーに調整できるようになりました。本稿では、杭州アスミック社の電磁流量計を例に、自動検出機器の下水処理への応用と既存の課題について紹介します。

電磁流量計の構造原理

自動検出装置は、自動制御システムの重要なサブシステムの1つです。一般的な自動検出装置は、主に3つの部分で構成されています。1. センサーは、さまざまな信号を使用して測定されたアナログ量を検出します。2. トランスミッターは、センサーで測定されたアナログ信号を4〜20mAの電流信号に変換し、プログラマブルロジックコントローラー（PLC）に送信します。3. ディスプレイは、測定結果を直感的に表示し、結果を提供します。これら3つの部分は有機的に組み合わされており、どの部分も欠けても完全な装置とは言えません。自動検出装置は、正確な測定、明確な表示、簡単な操作などの特徴から、工業生産で広く使用されています。また、自動検出装置は内部にマイクロコンピューターとのインターフェースを備えており、自動制御システムの重要な部分です。「自動化制御システムの目」と呼ばれています。

電磁流量計の選択

油田生産では、生産プロセスの必要性から大量の油性汚水が発生するため、汚水処理施設では汚水の流れを監視する必要があります。従来の設計では、多くの流量計従来は渦流量計やオリフィス流量計を使用していましたが、実用化においては、測定流量表示値と実流量の差が大きいことが分かり、電磁流量計に切り替えたことでその差は大幅に低減しました。

下水は流量変化が大きく、不純物が多く、腐食性が低く、ある程度の導電性があるため、電磁流量計は下水流量の測定に適しています。コンパクトな構造で、設置、操作、メンテナンスが容易です。例えば、測定システムはインテリジェント設計を採用し、全体的な密閉性も強化されているため、過酷な環境でも正常に動作します。

以下では、選定の原則、設置条件、注意事項について簡単に紹介します。電磁流量計.

口径と射程の選択

トランスミッタの口径は通常、配管システムの口径と同じです。配管システムを設計する場合は、流量範囲と流量に応じて口径を選択できます。電磁流量計の場合、流量は2～4m/sが適しています。特殊なケースでは、液体中に固体粒子が存在する場合、摩耗を考慮して、一般的な流量≤3m/sを選択できます。取り付けやすい管理流体の場合は、流速≥2m/sを選択できます。流速が決定したら、qv=D2に従ってトランスミッタの口径を決定します。

トランスミッターの範囲は、2 つの原則に従って選択できます。1 つは、機器のフルスケールが予想される最大流量値よりも大きいこと、もう 1 つは、一定の測定精度を確保するために通常の流量が機器のフルスケールの 50% よりも大きいことです。

温度と圧力の選択

電磁流量計が測定できる流体の圧力と温度には制限があります。選定にあたっては、作動圧力が流量計の規定作動圧力よりも低いことが必要です。現在、国産の電磁流量計の作動圧力仕様は、口径50mm未満、作動圧力1.6MPaとなっています。

下水処理場での応用

下水処理場では、主に上海華強社製のHQ975電磁流量計が使用されています。北流市下水処理場の適用状況を調査・分析した結果、逆洗流量計、循環水流量計、外部流量計など計7台の流量計に不正確な測定値や破損が見られ、他の処理場でも同様の問題が発生していることが判明しました。

現状と既存の問題点

数ヶ月の運用後、入水流量計のサイズが大きいため、入水流量計の測定が不正確になりました。最初のメンテナンスでも問題は解決しなかったため、外部送水によって水量を推定することしかできませんでした。運用開始から1年後、他の流量計も落雷や修理に見舞われ、次々と不正確な値が出てきました。その結果、すべての電磁流量計の測定値に基準値がなく、時には逆の現象や文字がないこともあります。すべての生産水データは推定値であり、ステーション全体の生産水量は基本的に測定されていない状態です。各種データレポートの水量システムは推定値であり、正確な実際の水量と処理が欠けています。各種データの正確性と信頼性は保証されておらず、生産管理の難易度が高まっています。

日常業務において、計器に不具合が発生した後、ステーションと鉱山の計量担当者は担当部門に何度も報告し、メーカーに何度も修理を依頼しましたが、効果はなく、アフターサービスも不十分でした。現場に到着するまでに、保守担当者に何度も連絡する必要があり、結果は理想的ではありませんでした。

元の計器の精度が低く、故障率が高いため、メンテナンスや校正を行った後、各種計測指標の要件を満たすことが困難です。多くの調査と検討を経て、ユーザーユニットは廃棄申請を提出し、ユニットの計測および自動制御の主管部門が承認を担当します。 。 規定の耐用年数に達していないが、耐用年数が長い、重大な損傷または経年劣化があるHQ975電磁流量計は廃棄して更新し、他のタイプの電磁流量計は、上記の選択原則に従って実際の生産に合わせて交換します。

したがって、電磁流量計の適切な選定と正しい使用は、測定精度の確保と機器の寿命延長に非常に重要です。流量計の選定は、機器製品の供給実態を踏まえ、生産要件に基づいて、測定の安全性、精度、経済性を総合的に考慮し、測定対象流体の性質と流量、仕様に応じて、流量サンプリング装置の方式と測定機器の種類を決定する必要があります。

機器の仕様を正しく選択することも、機器の寿命と精度を確保する上で重要です。静圧と耐熱性の選択には特に注意が必要です。機器の静圧は耐圧の程度であり、測定媒体の使用圧力よりわずかに大きく、通常は1.25倍にする必要があります。これにより、漏れや事故が発生しません。測定範囲の選択は、主に機器の目盛りの上限を選択します。小さすぎると過負荷になりやすく、機器が損傷する可能性があります。大きすぎると、測定精度が低下します。通常、実際の操作では最大流量値の1.2〜1.3倍に選択されます。

まとめ

各種下水流量計の中で、電磁流量計は性能が優れており、絞り流量計は幅広い用途に使用されています。それぞれの流量計の性能を理解することで初めて、下水流量の計測と制御において精度と信頼性の要件を満たす流量計を選定・設計することができます。機器の安全な操作を確保することを前提に、機器の精度向上と省エネに努めてください。そのため、精度要件を満たす表示計器を選択するだけでなく、測定対象媒体の特性に応じて適切な測定方法を選択する必要があります。

つまり、様々な流体や流量条件に適応できる測定方法や流量計は存在しません。測定方法や構造が異なれば、測定操作、使用方法、使用条件も異なります。それぞれに長所と短所があります。したがって、様々な測定方法と機器の特性を総合的に比較し、安全性、信頼性、経済性、耐久性に優れた最適なタイプを選択する必要があります。