韓国Wintec社製電磁流量計 WTMシリーズ：構造と設置方法

韓国Wintec製電磁流量計 WTMシリーズ：構造と設置

WTM1000一体型電磁流量計の構造。コンバーター、LCDディスプレイ、検出器、電極、ライニングで構成されています。

電磁流量計WTM – 水、排水、工業用化学薬品向けの安定した流量測定ソリューション

水処理システム、排水処理、化学薬品、汚泥、アルカリ溶液、酸、または工業生産ラインにおいて、正確な流量測定は運用プロセスを制御するための重要な要素です。これらの用途で広く使用されているデバイスの一つが電磁流量計です。

WTM電磁流量計は、ファラデーの電磁誘導の法則に基づいた流量測定デバイスです。導電性のある液体、特に浄水、排水、工業用水、汚泥、海水、化学溶液、アルカリ溶液、酸、および油分や気体を含まない液体に適しています。

WTM1000、WTM1100、WTM1200などのモデルにより、この電磁流量計シリーズは、現場での一体型設置から、過酷な環境、高温、振動、または監視が困難な場所向けの分離型設置まで、多様な設置形態に対応可能です。

1. 電磁流量計とは？

電磁流量計は、ファラデーの電磁誘導の法則を応用して液体の流量を測定するデバイスです。導電性のある液体がセンサー本体内の磁場を通過すると、誘導電圧が発生します。この電圧は流速に比例します。コンバーターが電極からの信号を受信し、処理して流量信号に変換し、表示または制御システムへ伝送します。

出力信号には通常以下が含まれます：

• アナログ信号 4–20mA

• パルス信号

• RS232、RS422、またはRS485通信信号（オプション）

• 瞬時流量値

• 流速値

• 積算流量

• 稼働時間

電磁流量計を使用する上で最も重要な点は、液体が一定の導電率を持っていることです。WTMシリーズの場合、最低限必要な導電率は5 µS/cmです。

2. 電磁流量計の適切な動作条件

電磁流量計は、あらゆる種類の液体を測定できるデバイスではありません。デバイスが安定して動作し、正確な結果を得るためには、以下の条件を確保する必要があります：

• 測定対象の液体は導電性液体であること。

• 液体は比較的均一な性質を持っていること。

• 測定中、配管内は常に液体で満たされていること。

• 液体は気体、蒸気、または非導電性の油であってはならないこと。

• 液体の導電率は5 µS/cm以上であること。

• センサー本体内に気泡が蓄積しないようにすること。

• 設置場所は、振動、衝撃、電磁干渉が少ない場所であること。

適切な条件下では、電磁流量計は圧力、粘度、または流体密度の影響をほとんど受けず、長期間安定して動作します。

3. WTM電磁流量計の用途

WTMシリーズの電磁流量計は、さまざまな産業分野で使用可能です。特に、以下のような導電性流体の測定システムに適しています：

• 上水

• 下水

• 工業用水

• 海水

• 希薄汚泥

• 酸性溶液

• アルカリ溶液

• 腐食性化学溶液

• 製紙業におけるパルプ液

• 工場内の水処理システム

• 薬液注入システム

• ポンプ場の流量監視システム

ただし、電磁流量計は、油、圧縮空気、蒸気、または導電性のない流体の測定には適していません。

4. WTM1000、WTM1100、WTM1200の分類

WTMシリーズは、一体型と分離型の2つの主要なグループに分類できます。

WTM1000 – 一体型

WTM1000は、変換器とセンサー本体が同一のユニットに組み込まれた電磁流量計です。このタイプは、一般的な設置場所、振動や温度が過酷ではない環境、およびオペレーターが現場で直接確認できる場所に最適です。

一体型の利点は、設計がコンパクトで設置が容易であり、配線が少なく、多くの一般的なアプリケーションに適していることです。

WTM1100およびWTM1200 – 分離型

WTM1100およびWTM1200は、測定センサーと表示器/変換器が分離されたタイプです。このタイプは、高温環境、激しい振動、浸水の可能性がある環境、アクセスが困難な場所、またはオペレーターにとってより便利な位置に表示画面を設置する必要がある場合に適しています。

多くの産業システムにおいて、設置条件が複雑な場合や、配管位置が確認しにくい場合には、分離型が優先的に選択されます。

5. WTM電磁流量計の主な技術仕様

WTMシリーズは、多様な配管サイズや作業環境に対応できるように設計されています。

6. 電磁流量計の口径選定方法

流量計の適切な口径選定は、機器の精度、耐用年数、および安定性に直接影響します。一般的に、圧力損失を低減するため、流量計の口径は配管口径と同等に選定されます。

ただし、配管サイズのみに基づいて選定すべきではありません。実際の流速を確認する必要があります。

電磁流量計の推奨流速範囲は、通常1～5 m/sです。これは、信号の安定性と圧力損失のバランスが取れた運転領域です。

流速が低すぎると、測定信号が弱くなり、ノイズ比が高くなる可能性があります。流速が高すぎると、圧力損失や摩耗が増大する可能性があります。

摩耗性流体の場合

固形物、スラリー、またはライニングや電極を摩耗させる可能性のある成分を含む流体の場合、1～3 m/s程度の低めの流速を選択することをお勧めします。これにより、センサーの寿命を延ばし、接液部の損傷リスクを低減できます。

スケール付着や付着性が高い流体の場合

汚水、スラリー、固形物を含む溶液、または沈殿しやすい流体の場合、測定管内での付着を低減するために流速を3 m/s以上に上げる必要がある場合があります。場合によっては、圧力損失が許容範囲内であれば、1サイズ小さい口径を選択することも可能です。

導電率が低い流体の場合

導電率が低い流体の場合は、測定信号を安定させるために流速を下げることをお勧めします。また、機器を選定する前に、流体の実際の導電率を十分に確認する必要があります。

7. ライニング材質の選定方法

ライニング材質は、流量計本体内部で流体と直接接触する層です。ライニング材質の選定を誤ると、機器の寿命低下、腐食、膨潤、剥離、または測定誤差の原因となります。

テフロン（PTFE/ETFE）ライニング

テフロンは、塩素、フッ素、硝酸、その他多くの化学溶液など、腐食性の強い流体、付着しやすい流体、または浸透性の高い流体に適しています。

テフロンの利点は、表面が滑らかで付着防止性に優れ、耐薬品性が高く、高温の流体にも対応できることです。参考温度範囲は-10°C～+160°Cです。

硬質ゴムライニング

硬質ゴムは、上水、下水、工業用水、海水、スラリー、および摩耗性のある流体に適しています。この材質は耐摩耗性に優れており、多くの水処理アプリケーションに適しています。

ただし、硬質ゴムは一部の有機溶剤、特定の酸、または強アルカリには使用しないでください。参考温度範囲は-10°C～+60°Cです。

8. 電極材質の選定方法

電極は、誘導起電力信号を収集するために流体と直接接触する部品です。サイズは小さいですが、流量計の精度と耐久性において非常に重要な役割を果たします。

電極材質を選定する際は、流体の化学的性質、温度、腐食性、摩耗性、および実際の使用経験に基づいて判断する必要があります。

一般的な電極材質は以下の通りです：

実際には、電極の材質を化学物質名だけで選定すべきではありません。同じ化学物質であっても、濃度、温度、不純物の違いによって腐食の程度が変化する可能性があります。重要な化学薬品の用途では、材質適合表を確認するか、決定前に実機テストを行うことを推奨します。

9. 正確な測定のための設置要件

電磁流量計は、正しく設置された場合にのみ良好な精度が得られます。配管が満管でない、気泡の混入、直管部の不足、接地不良、またはノイズ源の近くへの設置といった一般的なミスは、信号の変動や測定誤差の増大を招く可能性があります。

環境条件

設置の際は、急激な温度変化、激しい振動、衝撃、腐食性の高い環境、または端子箱内に水が溜まる恐れのある場所を避けてください。設置環境の温度は適切な範囲内とし、結露が発生しない湿度を維持してください。

配管は常に満管であること

これは非常に重要な条件です。配管が満管でない場合、電極が液体と十分に接触せず、測定信号が誤った値になるか不安定になります。気泡が発生する可能性のある配管では、センサー本体内に気泡が滞留しないような設計が必要です。

流れの方向

実際の流れの方向は、センサー本体の矢印で示された方向と一致させる必要があります。流れが設定方向と逆になる場合は、信号配線または機器の設定を確認してください。

直管部

渦流や流速分布の不均一によるノイズを低減するため、流量計の前後に直管部を確保する必要があります。

上水および排水の場合は、以下を確保してください：

• 流量計の上流側：最小5D

• 流量計の下流側：最小3D

その他の液体の場合は、以下を確保してください：

• 流量計の上流側：最小10D

• 流量計の下流側：最小5D

ここで、Dは流量計の呼び径です。

バルブの位置

センサー前方の乱流を抑制するため、バルブは流量計の下流側に設置してください。定期的なメンテナンスが必要なシステムでは、システム全体を停止させることなく機器の取り外し、点検、清掃ができるよう、遮断弁とバイパス配管を設けることを推奨します。

10. センサーおよび変換器設置時の注意点

センサーを配管に取り付ける際は、ガスケットが管内に突き出さないように注意してください。流れを阻害し、測定誤差の原因となります。ガスケットは、フランジ、流体、および使用温度に適したものを選定してください。

フランジボルトは、センサーの偏りや内部ライニングの損傷を防ぐため、対角線上に均等に、数回に分けて締め付けてください。メーカーが推奨するトルク値を超えて締め付けないでください。

変換器は、実際の状況に応じて壁掛け、2Bパイプ取り付け、またはパネル取り付けが可能です。分離型の場合は、視認性と操作性が良く、振動の少ない場所に設置してください。

機器を長期間使用しない場合は、湿気の侵入を防ぐため、端子カバー、ケーブルグランド、および配線用コンジットの状態を確認してください。また、少なくとも年に1回は定期点検を行うことを推奨します。

11. 電気および信号接続に関する注意事項

電磁流量計において、接地（アース）は非常に重要な要素です。適切な接地を行うことで、機器の安定動作、ノイズの低減、およびシステム全体の安全性が確保されます。

電源ケーブルには、通常0.75～2.0 mm²の断面積を持つ導線を使用します。個別の接地線が必要な場合、接地抵抗は100Ω以下とし、接地線の断面積は実際の設置基準に従って適切に選定してください。

分離型流量計の場合、センサーから変換器へ伝送される信号は非常に微弱であるため、信号ケーブルは可能な限り短く配線する必要があります。推奨される最大長は30 mです。信号ケーブルは、モーター、インバーター、コンタクタ、大容量の配電盤、または電磁ノイズを発生させる機器の近くを避けて配線してください。ノイズ源の近くを配線せざるを得ない場合は、信号ケーブルを保護するために接地された金属管を使用してください。

一般的な出力信号は以下の通りです：

• 4–20mA：PLC、HMI、またはデータロガーへの流量信号伝送用

• パルス出力：カウンターまたは積算流量システムへのパルス信号伝送用

• RS232、RS485、またはRS422：デジタルデータ通信用

• ステータス信号またはアラーム信号（構成による）

12. 重要な設定機能

WTM電磁流量計には、現場での運用や校正をサポートする多くの機能が備わっています。

瞬時流量表示

画面には、瞬時流量、流速、積算流量、および稼働時間が表示されます。これらは、オペレーターがシステムの状態を監視するための基本的なパラメーターです。

空管検知

Empty Pipe（空管検知）機能は、センサー内部の液面が電極位置よりも低くなったことを検知します。配管が満水でない場合、誤った流量測定を避けるために警告を発することができます。

オートゼロ（Auto Zero）

オートゼロは、ゼロ点を自動的に校正する機能です。配管が液体で満たされ、流れが完全に停止している状態でこの機能を有効にすると、瞬時流量値が0にリセットされ、ベースラインの誤差を低減できます。

4–20mAスパン設定

この機能は、4–20mAのアナログ信号に対応する測定範囲を設定するために使用します。通常、この値は流量計のサイズに応じてメーカー出荷時に設定されていますが、実際の運用条件に合わせて調整が必要な場合もあります。

パルス出力設定

パルス出力は、外部の流量カウンターと接続する場合に使用します。ユーザーは、カウンターに適したパルスレートとパルス幅を設定できます。パルス幅は、外部機器の受信能力に応じて10～200 msの範囲で調整可能です。

ハイカットオフおよびローカットオフ

ハイカットオフは、流速が設定値を超えた場合に表示を制限し、ノイズや異常な変動の影響を低減します。ローカットオフは、流速が設定したしきい値以下になった場合に流量を0にする機能で、微小流量域におけるノイズ信号を除去するために一般的に使用されます。

ダンピング

ダンピングは、表示信号および出力信号を平滑化する機能です。この機能は、ポンプ、バルブ、またはプロセス内のノイズによって流量が変動する場合に特に有効です。ダンピング値を大きくすると信号はより安定しますが、応答速度は遅くなります。

13. よくあるトラブルと確認手順

運用中に電磁流量計で信号の変動、表示なし、またはゼロ点不安定などの現象が発生することがあります。以下に一般的な原因を示します。

流量信号の変動

4–20mA信号または表示値が激しく変動する場合は、以下の項目を確認してください。

• 配管内が液体で満たされているか

• 配管内に気泡が混入していないか

• 流量計が正しく接地されているか

• 液体の導電率が十分か

• 近くのモーター、インバータ、または制御盤から電磁ノイズを受けていないか

• 設置場所に十分な直管部が確保されているか

• 渦流、振動、または入口付近にバルブが近接しすぎていないか

液体がスラリー状または固形物を含む場合は、スラリーノイズや電極への付着物についても確認が必要です。

表示なし

画面が表示されない場合は、以下を確認してください。

• AC電源電圧が適切か

• ヒューズが切れていないか

• 電源ケーブルが緩んでいるか、または誤配線されていないか

• 端子箱に湿気や水の浸入がないか

• LCD画面または電源ボードに故障がないか

• センサと変換器間のケーブルが断線または短絡していないか

ゼロ点の不安定

流体がないにもかかわらず流量が表示される場合は、以下を確認してください。

• 配管内が完全に液体で満たされているか

• 電極に気泡が付着していないか

• バルブの漏れにより微小な流れが発生していないか

• 接地は適切か

• 液体の導電率が低すぎないか

• 電極が汚れていないか

• 設置場所が電磁ノイズ源の近くにないか

多くの場合、電極の清掃、接地の確認、および適切な条件下でのオートゼロ調整を行うことで、デバイスの動作を安定させることができます。

14. WTM電磁流量計の選定基準

WTM電磁流量計は、高い安定性、低圧力損失が求められ、自動制御システムへの接続が必要な導電性液体の測定に最適な選択肢です。

本機器は特に以下の用途に適しています。

• 上下水処理施設

• 工業用水供給システム

• 化学プラント

• 製紙・パルプ工場

• ポンプステーション

• 薬液注入システム

• 継続的な流量監視が求められる生産ライン

• PLC、SCADA、またはデータロガーへの信号伝送が必要なシステム

設置環境が標準的な場合は、一体型WTM1000を選択できます。設置場所が高温、振動がある、視認性が悪い、または表示部をセンサから離して設置する必要がある場合は、分離型WTM1100またはWTM1200を選択してください。

15. 結論

WTM電磁流量計は、水、廃水、化学薬品、汚泥、その他多くの工業用導電性液体アプリケーション向けの効率的な流量測定ソリューションです。本装置は電磁誘導の原理に基づいて動作し、流路内に可動部がないため、安定した測定が可能で、メンテナンスコストを削減できます。

装置の正確かつ長期的な動作を維持するために、ユーザーは適切なサイズ、ライニング材、電極材、設置タイプを選択し、直管部、接地、ノイズ対策、および満管状態の条件に関する要件を遵守する必要があります。

水、廃水、化学溶液、または工業用汚泥の流量測定が必要なシステムにおいて、WTM1000、WTM1100、およびWTM1200は、現場での測定および中央制御システムへの信号伝送の両方の用途で検討すべき選択肢です。

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