VA 500 - Flow meter for compressed air and gases
RS 485 Modbusインターフェース、4～20mAアナログ出力、パルス出力標準装備。
詳細
圧縮空気の流量測定が有益な理由
消費量の測定により、個々の機械、部門、または生産ラインがどの程度の量を必要としているか、また1日を通じて圧縮空気の消費量がどのように分布しているかが明らかになります。これにより、消費量に基づいて社内でコストを配分することが可能となり、ISO 50001に基づくエネルギー管理やEN 16247-1に基づくエネルギー監査における指標として活用できます。 シフト終了後のベースロードは、漏れや常時稼働する消費機器の存在を示唆します。また、対策の実施前後の測定を行うことで、その対策がどのような効果をもたらしたかを確認できます。 また、ピーク負荷と基本負荷を含む負荷プロファイルは、配管、乾燥機、コンプレッサーの計画立案におけるデータ基盤となります。VC 600は外部から測定を行うため、既存の配管に手を加えることなく、こうした消費量の測定が可能です。
圧縮空気およびガスにおけるクランプオン式超音波測定の仕組み
VC 600は、伝播時間法に基づく超音波流量計です。「クランプオン」とは、センサーが外部から測定を行うことを意味し、配管への介入を必要としないため、非侵襲的とも呼ばれます。 センサーユニット内の2つのピエゾトランスデューサーが、流れの方向と逆方向に交互に超音波信号をパイプ壁を通して発信します。伝播時間の差から流速が算出され、流速とパイプの断面積から体積流量が算出されます。 気体測定における難点は、気体が水に比べて超音波の伝搬効率が著しく低いため、音響エネルギーのごく一部しか配管壁を透過して気体中に到達しないことです。そのため、VC 600のセンサーユニットは配管の肉厚に合わせて設計されており、低圧時でも十分な信号が得られるようになっています。 3 bar(ü)以上であれば、本装置は金属管内で確実に測定を行います。管壁を伝わる干渉音は、クイッククランプシステムに組み込まれた減衰マットによって遮断されます。
配管に手を加えることなく、ハーフシェルとクイッククランプによる取り付けが可能
ステンレス鋼1.4404製のクイッククランプシステムは、減衰マットが組み込まれた2つのハーフシェルで構成されています。 塗装されていない箇所でパイプに装着し、4つのクイッククランプを交互に締め付けます。クランプがハーフシェルをパイプに均等に引き寄せることで、トランスデューサーが完全に接触して結合します。その後、センサーユニットを取り付け、2本のM4ネジで固定します。 超音波用ゲルやカップリングパッドは不要です。トランスデューサ間の間隔はセンサーユニットによって規定されており、必要な工具はドライバー1本だけです。
25～90 mmのパイプ用センサーユニットおよびクイッククランプシステムを選択
クイッククランプシステムは、パイプの外径に応じて、25～90 mm（¾″～3″）の10サイズから選択します。 センサーユニットには、肉厚1.5～2.2 mm用と2.2～5.0 mm用の2種類があり、いずれもすべてのサイズのクイッククランプシステムに対応しています。 したがって、複数のパイプサイズを測定したい場合でも、追加のクイッククランプシステムさえあればよく、別の装置は必要ありません。重要なのは外径であり、呼び径ではありません： DN 50の鋼管は60.3 mm、アルミニウム管「50」は50 mm、DIN EN 10357準拠のステンレス鋼管は53 mmです。そのため、注文コードにはクイッククランプシステムにのみ管径コードが記載されます。
起動：装置内で直接標準体積流量を計算
セットアップウィザードが、内径、肉厚、圧力、温度の入力手順をユーザーに案内します。圧力と温度は固定値でも、外部センサーから継続的に取得される値でも構いません。 最後に、ウィザードが信号品質を検証し、確認を行います。VC 600は、選択された基準条件（出荷時はISO 1217に準拠）に基づいて自動的に換算を行い、圧縮空気計として消費量を合計します。Bluetoothを介して、CS SensorAppがリアルタイムの値と推移を表示します。
稼働中の流量測定システムの後付け
後付け設置の代表的な測定箇所としては、ドライヤーの後流にある供給配管、工場やコストセンターへの分岐配管、消費量が著しい機械への供給配管、およびブースターの後流にある高圧配管などが挙げられます。また、この方法により、窒素消費量も個々の消費箇所に割り当てることが可能です。 配管は閉じたままの状態を維持するため、媒体と接触する新たな接続部は発生しません。測定値は、選択したインターフェースを介してDS 500などのデータロガーへ、あるいはエネルギー管理システムへ直接送信されます。
VC 600 によるクランプオン式流量測定に関するよくある質問
| 特徴 | VC 600 |
| 測定原理 | 超音波伝播時間差法、クランプオン式 |
| 測定範囲 | 0.08～20 m/s (F1); 0.08～25 m/s (F2) |
| 精度 | 測定値の±1.5 %、最大値の±0.3 % |
| 管外径 | 25～90 mm (¾″～3″); これより大きな口径についてはお問い合わせください |
| 肉厚 | 1.5～5.0 mm（センサーユニット B1：1.5～2.2 mm、B2：2.2～5.0 mm） |
| 配管材質 | 鋼、ステンレス鋼、アルミニウム |
| 配管圧力 | 3 bar(ü)以上；上限は配管によって制限され、センサーによる制限ではない；高圧配管への適合性は、配管および運転データによる |
| ガス | 圧縮空気、窒素；その他は要相談 |
| 校正 | 工場出荷時に校正証明書付き；標準はガス定数による（D1）、選択したガスに対する実ガス校正（D2）；センサーユニットを返送することで再校正が可能 |
| 温度 | 配管 −30 … +80 °C、周囲温度 −20 … +70 °C |
| 基準条件 | ISO 1217（20 °C、1,000 mbar）、 DIN 1343（0 °C、1,013.25 mbar）、15 °C/981mbar、15 °C/1,013.25 mbar |
| 入力 | 圧力 4–20 mA または Modbus RTU (PTS 500)；温度 Pt100/Pt1000 または 4–20 mA |
| 出力（機種により異なる） | I1：4～20 mA + RS 485 Modbus RTU · I2：4～20 mA + IO-Link · I3: PoE対応イーサネット、Modbus TCP + 4–20 mA + RS 485 · I4: M-Bus + 4–20 mA + RS 485 Modbus RTU；CS SensorApp用Bluetooth |
| 表示、メモリ | タッチスクリーン；メーター読み取り値；データロガー 50 MB（10分間隔で約2年分） |
| 電源、保護等級、設置場所 | 18～36 VDC、7 W；IP 65；屋内用、爆発危険区域では使用不可 |
7 bar(ü)、20 °Cにおける圧縮空気の例。ISO 1217に基づく標準体積、20 m/sにおける終端値。各クイッククランプシステムごとの完全な表はデータシートに記載されています。
| 内径 | 7 bar(ü)における測定範囲 |
| 21.7 mm | 0.85～213 m³/h |
| 41.9 mm | 3.18～794 m³/h |
| 50.0 mm | 4.52～1,130 m³/h |
| 60.3 mm | 6.58～1,644 m³/h |
| 80.9 mm | 11.84～2,960 m³/h |
熱式センサーは配管内に突き出ているため、ボールバルブや測定区間が必要となりますが、VC 600は配管の外側に設置されます。 このセンサーは配管断面における流速を測定し、圧力と温度を用いて標準体積に換算します。一方、熱式センサーは質量流量を直接測定するため、ガスの種類を把握しておく必要があります。
ほとんどのクランプオン式流量計は、液体用に設計されています。気体は音の伝導率がはるかに低いため、配管の壁を貫通して十分な信号を送り出せるセンサーユニットが必要となります。VC 600はこの目的のために開発されたもので、3 bar(ü)以上の金属配管内で測定を行います。
最低圧力は3 bar(ü)です。上限はセンサーではなく配管によって制限されます。これは、本装置が外部に設置されており、圧力による負荷を受けないためです。測定範囲は実際の流速で指定されているため、VC 600は高圧下で大きな標準体積流量を測定します： 40 bar(ü)および内径50 mmの場合、20 m/sは、20 °Cおよび1 bar絶対圧を基準とした理想気体近似において、約5,800 m³/hに相当します。
3つすべてに、それぞれ独自の役割があります。外径によってクイッククランプシステムの仕様が決まります。外径はノギスで測定するか、円周から算出します（円周を3.14で割る）。 肉厚によって測定ユニットの製品仕様（1.5～2.2 mm または 2.2～5.0 mm）が決まり、計算にも反映されます。肉厚が不明な場合は、肉厚計 CS 0495 を使用して、取り付け済みのパイプの外側から測定します。 内径は、外径から肉厚の2倍を引いた値となります。これは、VC 600が体積流量および消費量を計算するためのパイプ断面積を決定するものであり、したがって正確でなければなりません： 呼び径50（60.3 × 3.6 mm）の鋼管の場合、肉厚の想定値が1 mm不足すると、体積流量の算出値が約8％誤差が生じます。 呼び径だけでは不十分です。配管材質や規格を参照することで、外径と肉厚を確実に決定することができます。
圧縮空気ネットワークでは、PTS 500 や CS 16 のような相対圧力センサーで十分です： VC 600は、1,000または1,013.25 mbarという固定の気圧値を基に、標準体積計算に必要な絶対圧へと換算します。 7 bar(ü)において、気圧が30 mbar変化しても、標準体積の変化はわずか0.4 %程度にとどまります。絶対圧力センサーも接続可能で、装置上で設定を行うことができます。
パイプの壁厚によって、ガス中に伝わる音の量が決まるからです。センサーユニットは、低圧時でも十分な信号が得られるよう、特定の壁厚範囲に合わせて調整されています。 1つのタイプは1.5～2.2 mm、もう1つのタイプは2.2～5.0 mmの範囲に対応しています。どちらもすべてのクイッククランプシステムに適合します。
超音波の一部は配管壁を伝わり、フランジ、溶接部、ねじ接続部で反射されます。クイッククランプシステムに組み込まれた減衰マットが、センサーユニットでこの構造伝搬音を吸収します。 測定点にフランジが近接している場合や、配管の表面が非常に粗い場合、信号に影響を与える可能性があります。その場合は、配管のサイズに合わせて、クイッククランプシステムから最大50 mm以内の位置に、センサーの前後へ制振クランプを取り付けると効果的です。
外径25～90 mm、肉厚1.5～5.0 mmの鋼管、ステンレス管、アルミニウム管に適用されます。外径25～80 mmの圧縮空気用アルミニウム配管システムも、この範囲に含まれます。 取り付け箇所は、塗料、錆、溶接ビードがない状態である必要があります。
測定値の±1.5％、定格値の±0.3％であり、これは標準仕様の熱式センサーVA 550およびVA 570と同じ値です。ただし、配管データが正しく入力されており、設置条件を満たす測定地点であることが前提となります。
これは基本負荷として表示されます。シフト終了後も流れ続けている量は、漏れや常時消費によるものです。残留量がごくわずかな場合は、測定範囲と測定不確かさについてお客様と調整いたします。 その後、漏洩検出器LD 500または音響カメラLeakCam 600を使用して、個々の漏洩箇所を特定します。
すべてのVC 600は、出荷前にCS INSTRUMENTS社の流量試験台で校正され、校正証明書とともに納品されます。再校正の際は、センサーユニットのみを送付すればよく、クイッククランプシステムはパイプに取り付けたままにしておきます。
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