ロータメーターは液体や気体の流れを測定できる装置です。一般に、回転計はプラスチック、ガラス、または金属でできたチューブにフロートを組み合わせたもので、チューブ内の流体の流れに線形に応答します。
関連する方程式を使用しているため、OMEGA™ 実験用回転計はより多用途です。回転計の利点には、長い測定範囲、低い圧力降下、簡単な設置とメンテナンス、およびリニアスケールが含まれます。
上記の利点により、ロータメータは最も広く使用されている可変面積流量計です。それは先細のチューブで構成されています。流体がチューブを通過すると、フロートが上昇します。体積流量が大きくなると、フロートにかかる圧力が大きくなり、フロートがより高く上がります。液体では、流れる液体の速度が浮力と組み合わされて浮きが増加します。ガスの場合、浮力は無視でき、フロートの高さは主にガスの速度とその結果生じる圧力によって決まります。
通常、パイプは垂直に設置されます。流れが無いときはフロートは下で止まりますが、チューブの底から流体が流れ出すとフロートは上昇を始めます。理想的には、フロートが通過する高さは、流体の速度と、フロートとパイプ壁の間の環状面積に比例します。フロートが上昇すると、環状開口部のサイズが増加し、フロート全体の圧力差が減少します。
流体の流れによって加えられる上向きの力がフロートの重量と釣り合うと、システムは平衡に達し、フロートは固定位置に到達し、フロートは流体の流れによって吊り下げられます。これにより、特定の流体の流量の密度と粘度を読み取ることができます。もちろん、回転計のサイズと構成は用途によって異なります。すべてが正しく校正され、サイズが調整されていれば、フロートの位置に基づいて流量をスケールから直接読み取ることができます。一部の回転計では、バルブを使用して流量を手動で調整できます。初期の設計では、フリーフロートはガスと流体の圧力の変化に応じて回転しました。これらの装置は回転するため、回転計と呼ばれます。
回転計は通常、一般的な流体 (空気と水) の校正データと直接読み取りスケールを提供します。他の流体で使用される回転計のサイズを決定するには、これらの標準形式のいずれかに変換する必要があります。液体の場合、水相当量は gpm です。気体の場合、空気流量は標準立方フィート/分 (scfm) に相当します。通常、メーカーはこれらの標準流量値の校正テーブルを提供し、回転計のサイズを決定するために使用される計算尺、ノモグラム、またはコンピューター ソフトウェアと組み合わせて使用​​します。
基本的な回転計はガラス管指示計タイプです。チューブはホウケイ酸ガラスで作られ、フロートは金属（通常は耐食性のステンレス鋼）、ガラス、またはプラスチックで作ることができます。ブイには通常、鋭いエッジや測定可能なエッジがあり、スケール上の特定の読み取り値を指します。回転計には、用途に応じてエンドフィッティングまたはコネクタが装備されています。ハウジングや端子金具の種類に関係なく、通常は同様のガラス管とステンレス製フロートの組み合わせが使用できます。実際に測定を行うのはチューブフロートアセンブリなので、標準化において最も重要な部分となります。
スケールは、空気または水の直接読み取り値を提供するように設定できます。または、ルックアップ テーブルを介して関連する流体の流量に変換される、校正されたスケールまたは空気/水単位での流量を示すこともできます。
相対回転計スケールは、窒素、酸素、水素、ヘリウム、アルゴン、二酸化炭素などのガスの相関表と比較できます。スケールから直接読み取るのは不便ですが、これはより正確であることがわかります。このスケールは、空気や水など、非常に特定の温度と圧力の流体用にのみ設計されています。変換が完了すると、関連する流量計により、さまざまな条件下でさまざまな流体の流量値が得られます。複数のフロートを使用すると、異なる流量を同時に測定できます。一般に、ガラス管回転計を視線の高さに設置すると読み取りが容易になります。
産業界では、安全シールドガス流量計は、通常の条件下で水または空気の流れを測定するための標準です。最大 60 GPM の流量を測定できます。測定流体の化学的特性に応じて、プラスチックまたは金属のエンドキャップを使用できます。
ガラス管が使用できない流体の例もございます。90°C (194°F) を超える水では、pH が高く、ガラスが柔らかくなります。湿った蒸気でも同様の効果があります。苛性ソーダはガラスを溶かします。およびフッ化水素酸エッチングガラス: これらの用途では、異なるパイプを探す必要があります。
ガラス製計量管には圧力と温度の制限があり、これがガラス管回転計の性能を制限する要因となることがよくあります。小さな 6 mm (1/4 インチ) チューブは、最大 500 psig の圧力で動作します。大きい方の 51 mm (2 インチ) パイプは、100 psig の圧力でのみ機能します。ガラス製回転計は 204°C (400°F) 付近の温度では実用的ではなくなりますが、通常、温度と圧力は相互に比例するため、これより低い温度では回転計が実際に使用できない可能性があることを意味します。高温になるとガラス管の最大使用圧力が低下します。
複数の気体または液体の流れを同時に測定する場合、またはマニホールド内で混合する場合には、ガラス管回転計を使用できます。また、単一の流体が複数の異なるチャネルを通って流出する場合にも適しています。この場合、マルチチューブ流量計を使用すると、単一のラックデバイスに 6 つの回転計を取り付けることができます。
金属管は通常、アルミニウム、真鍮、またはステンレス鋼で作られており、高温および高圧に使用できます。それらは透明ではないため、チューブの外側にある機械的または磁気的なフォロワーを使用して、浮遊位置を決定できます。ここで、スプリングとピストンの組み合わせによって流量が決まります。腐食や損傷を避けるために、用途に応じてエンドフィッティングやその他の材料を選択してください。一般に、突然の水撃が非常に重要な状況、またはより高い温度または圧力（蒸気関連の圧力または圧力など）がガラス回転計の腐食性液体を損傷する状況で、ガラス管を腐食するために使用できます。
理想的な金属管回転計流体の例には、強アルカリ、熱アルカリ、フッ素、フッ化水素酸、熱水、蒸気、スラリー、酸性ガス、添加剤、溶融金属などがあります。最大 750 psig の圧力および最大 540°C (1,000°F) の温度で動作でき、最大 4,000 gpm の水流または最大 1,300 scfm の空気流量を測定できます。
金属管回転計は、アナログまたはデジタル制御を備えた流量送信機として使用できます。磁気結合により浮上位置を検出できます。そして、これによりポインタが磁気螺旋状に移動し、浮上位置が外部に表示される。送信機は通常、マイクロプロセッサを使用してアラームとパルス出力を提供し、流体の流れを測定および送信します。
ヘビーデューティー/産業用圧力センサーには弾性コーティングが施されており、重工業条件下でも動作できます。通常は、拡張可能な 4 ～ 20 mA トランスミッタを使用します。これは、重工業現場で問題となる可能性がある電気ノイズに対する耐性が優れています。
前述したように、フロート、フィラー、O リング、エンドフィッティングの材料と設計を選択する可能性は数多くあります。ガラス管が最も一般的ですが、ガラスが破損するような条件下では金属管も使用できます。
ガラス、プラスチック、金属、ステンレス鋼に加えて、フロートは炭素鋼、サファイア、タンタルで作ることもできます。フロートには、チューブスケールで測定値を観察する必要がある箇所に鋭いエッジがあります。
回転計は真空中で使用できます。メーターの出口にバルブが配置されていると、これが起こる可能性があります。予想される流量範囲が大きい場合は、ダブルボールローター流量計を使用できます。通常、小さな流量を測定するには黒いボールがあり、大きな流量を測定するには大きな白いボールがあります。黒球を目盛を超えるまで読み取り、その後白球を使用して読み取ります。測定範囲の例としては、速度範囲が 235 ～ 2,350 ml/min の黒球と、最大範囲が 5,000 ml/min の白球が挙げられます。
プラスチックチューブ回転装置を使用すると、熱水、蒸気、腐食性液体を低コストで置き換えることができます。これらは、PFA、ポリスルホン、またはポリアミドで作ることができます。腐食を避けるために、接液部は FKM または Kalrez® O リング、PVDF または PFA、PTFE、PCTFE を備えたステンレス鋼で作ることができます。
4:1 の範囲では、実験室用回転計は 0.50% AR の精度に校正できます。工業用回転計の精度はわずかに劣ります。通常、10:1 の範囲の FS は 1 ～ 2% です。パージおよびバイパスのアプリケーションの場合、誤差は約 5% です。
手動で流量を設定し、バルブ開度を調整し、同時にスケールを観察してプロセス流量を校正できます。同じ動作条件下で特定のプロセスを校正する場合、回転計は再現可能な測定を提供でき、測定結果は実際の流量の 0.25% 以内です。
粘度は設計によって異なりますが、ローター粘度の変化が小さい場合、回転計はあまり変化しないことがよくあります。球面測定を使用する非常に小さな回転計が最も感度が高く、大型の回転計は感度が低くなります。回転計が粘度限界を超えている場合は、粘度の読み取り値を修正する必要があります。通常、粘度の限界はフロートの材質と形状によって決まり、その限界は回転計のメーカーによって提供されます。
回転計は流体の密度に依存します。変更が簡単な場合は、2 つのフロートを使用できます。1 つはボリュームに依存し、もう 1 つは密度の補正に使用されます。一般に、フロートの密度が流体の密度と一致すると、浮力による密度変化がより重要になり、フロートの位置の変化が大きくなります。マスフローロータメータは、粗糖ジュース、ガソリン、ジェット燃料、軽質炭化水素などの低粘度流体に最適です。
上流のパイプ構成は流量の精度に影響を与えるべきではありません。エルボを配管に挿入した後に流量計を取り付けないでください。もう 1 つの利点は、流体が常に回転計を通過するため、回転計をきれいに保ち、破片のない状態に保つ必要があることです。ただし、この目的には、回転計が不正確になり、最終的には使用できなくなる粒子やパイプ壁のコーティングの可能性のない、きれいな流体を使用する必要があります。
この情報は、OMEGA Engineering Ltd. が提供する資料から取得、検討、調整されたものです。
オメガエンジニアリング株式会社（2018年8月29日）回転計測定の紹介。AZoM。2020 年 12 月 6 日に https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=15410 から取得。
オメガエンジニアリング株式会社「ロータメータ流量入門」。AZoM。2020年12月6日。
オメガエンジニアリング株式会社「ロータメータ流量入門」。AZoM。https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=15410。(2020 年 12 月 6 日にアクセス)。
OMEGA Engineering Ltd.、2018年。回転計測定の概要。AZoM、2020 年 12 月 6 日閲覧、https://www.azom.com/article.aspx?記事ID = 15410。
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