渦流量計 VY シリーズ

VYシリーズの特長

デジタル技術で保全業務の効率化・省人化に貢献

多くの機器が稼動するプラントでは、機器の状態に応じた効率的かつ計画的な予知保全「状態基準保全（CBM）」が求められています。VY シリーズは、内部信号の高度なデジタル化により、渦発生体やセンサ素子を含めた機器全体の「自己診断機能（ビルトインベリフィケーション）」と測定信号の特徴から測定流体の脈動や揺動および配管振動などを検知する「プロセス診断機能」を搭載しています。また、専用ソフトウエア FSA130 電磁流量計・渦流量計ベリフィケーションツール（別売り）および機器調整・設定・管理ソフトウエアFieldMate（別売り）との組合せにより「ベリフィケーション機能」や「リモートメンテナンス機能」を提供します。現場から離れた計器室のPC画面上でこれらの機能が簡単に利用でき、機器の健全性や稼働状態の確認・管理が飛躍的に向上しました。このように、VYシリーズは保全業務の効率化・省人化を進め、プラントの効率的な運営を支えます。

* FSA130 電磁流量計・渦流量計 ベリフィケーションツール の詳細はこちら

メンテナンス工数削減や流量測定安定化を実現する独自の構造と技術

VYシリーズは、これまでのYEWFLOシリーズの高い信頼性と実績ある独自の検出構造を継承しています。渦発生体は 2 つの流量センサと 1 つの温度センサ（オプション）を内蔵した独自の検出構造で、ボディから脱着できます。この構造は、堅牢性、長期安定性、短い面間長、上流側の短直管長をもたらすだけでなく、流体の堆積や付着などでメンテナンスが必要な場合に、流量計全体を配管から取り外さずに渦発生体の清掃や交換が可能です。メンテナンスに伴うダウンタイムの最小化に貢献します。また、独自のデジタル信号処理技術により配管の振動を効果的に除去することができ、安定した測定を実現します。歴代のYEWFLOシリーズと機械的・機能的な互換性があるVYシリーズは、配管の追加工事不要で同じ場所に設置することが可能です。
VYシリーズが保全業務の効率化・省人化を進め、プラントの効率的な運営を支えます。

製品ラインアップ

VYシリーズ共通仕様

渦流量計 VY シリーズは、液体、気体、飽和蒸気、過熱蒸気の流量を測定でき、自己診断やリモートメンテナンス機能を搭載しています。接液部の材質は、二相ステンレスを含むステンレス鋼またはニッケル合金から選択頂けます。防爆、SIL2などの幅広い規格に対応しています。電流入力機能（HART7、電流入力仕様選択時）により、液体、気体、蒸気の質量流量、エネルギー流量などこれまで以上に高精度な演算機能*にも対応します。
＊飽和蒸気、過熱蒸気のテーブルを内蔵

[共通仕様]

詳細は「ドキュメント＆ダウンロード」に掲載の「カタログ」「一般仕様書」一覧にてご確認ください。

一般形

一般形は、VY シリーズの基本モデルです。
接続口径サイズは15〜400mm までラインナップがあり、プロセス温度範囲は-40℃～250℃、プロセス圧力範囲は ASMEクラス900 まで対応します。

[一般形の仕様]

詳細な仕様は、「ドキュメント＆ダウンロード」に掲載している一般仕様書にてご確認ください。

内蔵温度計形

内蔵温度計形は、シェダーバー（渦発生体）に温度センサー（Pt1000）を内蔵し、プロセス流体温度も同時に測定できるモデルです。
接続口径は25～300mmで、高温形、レデューサ形との組み合わせができ、幅広い流体に適用可能です。配管の中心部分に近い温度で補正演算をおこなうためより正確な流量を測定できます。外部圧力計の信号を電流入力機能（HART7通信、電流入力仕様を選択された場合）で取込み演算に用いることで、さらに正確な流量測定をサポートします。

[内蔵温度計形の仕様]

詳細な仕様は、「ドキュメント＆ダウンロード」に掲載している一般仕様書にてご確認ください。

高温形 / 極低温形

高温形、極低温形は、高温環境、極低温環境に必要とされる材質やセンサを用いたモデルです。
高温形の接続口径は 25～400mm、流体温度450℃まで（内蔵温度計付の場合は400℃まで）の高温流体測定に対応します。極低温形の接続口径は15～100mm、流体温度-196℃までの低温流体に対応します。どちらのタイプも本モデルから、一体形も選択可能です。

[高温形の仕様]

[極低温形の仕様]

詳細な仕様は、「ドキュメント＆ダウンロード」に掲載している一般仕様書にてご確認ください。

レデューサ形 （1もしくは2サイズ縮小）

レデューサ形は、検出部の上下流両側がレデューサ（縮小管/拡大管）と一体となったモデルです。季節や操業負荷によって流量が大きく変動するラインに適しています。
レデューサには、1サイズ縮小と2サイズ縮小の2タイプがあり、対応する接続口径が200 mmまでのフランジタイプとなります。内蔵温度計付や高温形/極低温形との組合せが可能で、幅広い流体測定に適用可能です。

[レデューサ形 ( 1 もしくは 2 サイズ縮小)の仕様]

詳細な仕様は、「ドキュメント＆ダウンロード」に掲載している一般仕様書にてご確認ください。

高圧形

ASMEクラス1500のフランジ定格圧力を持つ1サイズ縮小モデルです。高圧の過酷な環境下でも安定した測定が可能です。
接続対応口径は一般形センサと組合わせた 25～150mm のフランジタイプとなります。

[高圧形の仕様]

詳細な仕様は、「ドキュメント＆ダウンロード」に掲載している一般仕様書にてご確認ください。

VYシリーズの活用例

• 蒸気配管の流量測定
• 空気や窒素ガスなどユーティリティガスの流量測定
• 温水・冷水、エネルギー、LNGその他の低温液体、化学物質（無機物含む）の流量測定

製品ライフサイクル全体を通じてお客様を支援する製品コンセプト「Total Insight」

From Sensing to Sensemaking

• Simplified Selection : エンジニアリング工数と調達コストの削減
• Smart Assist : 運転立上げ時間の短縮
• Process Guard : 操業効率向上とミスの削減
• Expert Solution : 保全作業の効率向上

エンジニアリングと調達コストを削減／Total Insight - Simplified Selection -

さまざまな流量測定に応える充実のラインアップ

• 機器選定をスムーズにおこなえます
  最大口径は 400 mm までの広い流量範囲に対応できます。レデューサ形は2サイズ縮小まで可能です。歴代のYEWFLOシリーズと面間寸法が同サイズで、安心して長くお使いいただけます。

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運転立上げ時間の短縮／Total Insight - Smart Assist -

振動に強く安定した流量測定を提供

• 設置してすぐに使用できます
  パラメータは工場で設定されて出荷されます。SSPによる自動調整機能により現場調整は基本的に不要です。設置してからすぐに使用できます。波形モニタリングを含むベリフィケーションツールは設置後の状態確認を容易にします。

運操業効率向上とミスの削減／Total Insight - Process Guard -

進化した自己診断とリモートメンテナンス

• 機器全体の自己診断が可能です
  全ての機能ブロックを自己診断しています。機器保全が必要な箇所を簡単に特定できます。機能安全 SIL2 規格要求に適合しているため、安全計装などの高い信頼性が求められるループにも使用可能です。

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保全作業の効率向上／Total Insight - Expert Solution -

効率的な保全活動をサポートする多彩な機能

技術情報 - 測定原理 -

渦流量計は「カルマン渦」の原理を利用して、液体、気体、蒸気の流量を測定するものです。その原理を解説します。

渦流量計の動作原理

• カルマン渦とは？
  ハンガリー生まれの数学者・物理学者 セオドア・フォン・カルマンは、20 世紀初めに、液体または気体が障害物に垂直に流れる時、その障害物の両側に、交互に渦が発生することを発見しました。これらの渦の列は「カルマン渦列」と呼ばれています。

カルマンは、さらに、渦の発生数がその渦を発生させる流体の流速に比例することを見出しました。この発生数は「カルマン渦周波数」と呼ばれています。カルマン渦周波数と流速との関係は、式(1)で表わされます。さらに渦流量計の内部の構造との関係を表したのが式(2)です。この 2 つの式をまとめて、体積流量で表すと式(3)になります。

f：カルマン渦周波数、St：ストローハル数、v：流速、d：渦発生体の幅、Q：体積流量、D：渦流量計の内径

ストローハル数（St）とは渦発生体の形状、寸法によって決定される無次元数で、形状を適切に選ぶことにより、広いレイノルズ数範囲にわたって一定の値になります。図1 にレイノルズ数とストローハル数の関係を示します。

図1：ストローハル数（ St ）とレイノルズ数の関係

したがって、ストローハル数をあらかじめ把握しておけば、渦周波数を計測することにより流量を測定することができます。また、体積流量は流体の圧力、温度、密度、粘度などに無関係に測定できることが判ります。しかし、標準（基準）状態における体積流量や質量流量を測定する場合は、温度補正や圧力補正が必要です。

• 渦周波数の測定方法は？
  渦が形成されて渦発生体（障害物）を通過する時、その部分の圧力が、流体の他の部分に比べて低くなります。この低圧が、渦発生体の両側に圧力差（dp）を生み、高圧側から低圧側に向けて渦発生体に応力がかかります。渦発生位置が規則的に切替わることによって低圧部の位置が入替わるとともに、応力の向きが交代し渦発生体が振動します。この振動の周波数が「カルマン渦周波数」です。

生成される渦によって渦発生体の両側に低圧部と高圧部が生じ、低圧部に向けて力が働きます。渦の位置が左右入れ替わるにつれてこの力の方向が入替わり、渦発生体が振動します。

この振動を測定する手段としていくつかの製品が市販されています。もっとも一般的なのは膜センサと容量センサですが、この用途にもっとも適しているのは圧電結晶センサです。圧電結晶センサは、圧縮されると電気信号を生じ、それを流量計の電子回路で処理します。カルマン渦周波数を測定することによって（ストローハル数と円柱の直径は既知）、流量計の電子回路の簡単な演算で配管を通る体積流量を求めることができます。

技術情報 - 独自の信号処理技術 -

カルマン渦を利用した渦流量計は渦周波数を数える振動センサのため、外部の振動ノイズの影響を受けやすい性質がありますが、VYシリーズは横河電機独自の信号処理技術で常に安定測定が可能です。その仕組みをご紹介します。

ノイズの低減

渦流量計VYシリーズは、従来機種同様に横河電機独自の信号処理技術「SSP」を搭載しています。SSP は渦発生体から検出した信号を周波数解析して帯域ごとに分割し、ノイズを除去した正しい渦信号のみを透過させる最適なバンドバスフィルタを自動的に選択します。渦信号に振動ノイズが含まれていても渦信号のみを出力するため、安定した測定が可能です。

また、強い配管振動によるノイズは渦周波数の検出精度に影響を与える可能性がありますが、VYシリーズに搭載されている2つの圧電素子は極性を逆に配置しており、流れ方向や鉛直方向の振動は検出しません。揚力方向のノイズを低減して、渦信号のみを検出します。VYシリーズは、独自の技術による優れた耐振動性能や診断機能のもと常に安定した測定を提供します。

技術情報 - 設置状況に応じた必要直管長

一般的に渦流量計は、管内の流速分布に偏りが生じると、流量測定精度に影響が出ます。代表的な設置例と合わせて、必要直管長や主なポイントをご紹介します。

技術情報 - 取付姿勢 -

管内が常時均一な流体で満たされていれば、取付姿勢は水平・垂直・傾斜を問いません。ただし、水平配管並びに傾斜配管の場合、分離形検出器の端子箱および一体形の変換器への浸水を避けるために、必ず配管位置より上側になるように取り付けてください。図解でご説明します。

水平配管の場合

垂直配管の場合

傾斜配管の場合