渦流量計

カテゴリー

スマート・ボルテックス流量計(蒸気・ガス専用)

蒸気(飽和・過熱)、ガス、および液体用に設計された汎用性の高い流量計です。.

  • 内蔵補正機能: 質量流量測定用の統合型温度・圧力センサー。.
  • 温度: 最大350°C
  • 圧力: 最大6.3 MPa
  • 出力: 4~20mA / HART / RS485
  • 耐久性: 可動部品がなく、メンテナンスフリーの設計です。.

追加情報

Jade Ant社製の高性能ボルテックス流量計 ― 蒸気、ガス、液体の各用途における信頼性の高い計測

について ジェイド・アント・ボルテックス流量計 これは、最も過酷な産業用途にも対応できるよう設計された、汎用性が高く堅牢な流量測定ソリューションです。蒸気(飽和蒸気または過熱蒸気)、導電性または非導電性の液体、あるいは産業用ガスのいずれを測定する場合でも、この流量計は卓越した安定性と高精度を実現します。 独自の可動部品なし設計を採用した「Jade Ant ボルテックス流量計」は、メンテナンスコストを最小限に抑えつつ、稼働時間を最大化します。特に、圧力や温度の変動に対して信頼性の高い補正が求められる蒸気計測システムにおける性能で定評があります。 内蔵のインテリジェント回路により、最新の自動化システムへのシームレスな統合が可能であり、「設置して後は放っておける」流量測定装置を求めるエンジニアにとって、最適な選択肢となっています。.

製品概要

最も過酷な産業用途に対応する、汎用性の高い流量測定技術

「Jade Ant ボルテックス流量計」は、カルマン渦列の原理に基づいた最先端の流量測定技術を採用しており、多様な産業プロセスにおける蒸気、ガス、液体の測定において、卓越した信頼性と精度を実現します。 可動部品を一切使用せず、高度なデジタル信号処理技術を採用した当社の渦流量計は、従来の機械式流量計では到底実現できない、メンテナンスフリーの運用と長期的な安定性を実現しています。.

堅牢なステンレス鋼製構造を採用し、温度・圧力補償機能を内蔵した「Jade Ant」渦流量計は、飽和蒸気および過熱蒸気の用途において、質量流量とエネルギー消費量を自動的に算出します。圧電センサー技術により、優れた感度と振動に対する耐性が確保されており、インテリジェントなマイクロプロセッサが、高度な診断機能、多項目表示、および包括的な通信機能を提供します。.

広い測定範囲(ターンダウン比最大40:1)、最小限の圧力損失、そして卓越した温度対応能力(-40°C~+350°C)を備えたJade Ant渦流量計は、蒸気配管システム、圧縮空気ネットワーク、化学プロセス、ユーティリティ監視など、過酷な用途において優れた性能を発揮します。 コンパクトな一体型設計により、センサー本体、電子回路、およびマルチラインLCDディスプレイがIP67規格に準拠した単一のユニットに統合されており、設置を簡素化し、総所有コストを削減します。.

タービンへの過熱蒸気の測定、プロセス加熱用の飽和蒸気の測定、バーナー制御用の天然ガスの測定、あるいは発電所における脱塩水の測定など、どのような用途であっても、Jade Antのボルテックス流量計は、重要な用途に求められる精度、信頼性、そしてインテリジェンスを提供します。.

Vortex Flow Meter Decomposition Diagram
thermal dispersion flow meter

ボルテックス式流量計の主な特徴

  • 普遍的な適用性: 1台の流量計で、蒸気、ガス、液体の3種類の媒体に対応します。他の流量計がしばしば機能不全に陥る高温蒸気用途において、その真価を発揮します。.
  • 総合報酬: 温度および圧力補償機能が内蔵されたモデル(マルチバリアブル版)が用意されており、外部コンピュータを使用せずに蒸気やガスの質量流量を直接測定することができます。.
  • 可動部品なし: このセンサーの設計では可動式の機械部品を排除しているため、摩耗が一切なく、経時による精度のドリフトも生じず、実質的にメンテナンスが不要です。.
  • 広いターンダウン比: 最大1:10または1:15のターンドダウン比を実現し、幅広い流量範囲にわたって正確な測定値を提供します。.
  • 高い安定性: 高度なデジタル信号処理(DSP)技術を採用しており、配管の振動や騒音を効果的に除去することで、過酷な環境下でも安定した測定値を確保します。.
  • 頑丈な構造: 304/316ステンレス鋼で製造されたメーター本体は、耐食性に優れ、高温(最高350°C)にも耐えることができます。.
  • 多様な出力: 標準の4~20mA、パルス出力、およびHART/RS485(Modbus)通信に対応しており、DCSやPLCシステムへの接続が容易です。.
thermal mass flow meter working principle

ボルテックス式流量計の技術仕様

パラメータ仕様
測定原理カーマン渦列/圧電センサーによる検出
公称直径DN15~DN300(½”~12”);これより大きなサイズについては、ご要望に応じてご用意可能です
精度測定値の±1.0%(液体);測定値の±1.5%(蒸気/ガス)
再現性±0.2%の読み取り値
ターンダウン率20:1(標準);40:1(拡張範囲オプション)
流速範囲液体:0.5~7 m/s;気体:4~70 m/s;蒸気:4~70 m/s
レイノルズ数の範囲20,000-7,000,000
中温-40°C~+250°C(標準);-40°C~+350°C(高温);-200°C~+50°C(極低温)
周囲温度-40°C ~ +85°C(電子部品の定格温度)
耐圧定格PN16、PN25、PN40、PN64、PN100;ANSI 150#、300#、600#
最大使用圧力10.0 MPa(これより高い圧力にも対応可能)
圧力降下通常の流量では通常5~15 kPa(オリフィスよりもはるかに低い)
本体材質ステンレス鋼 304、316L(標準);ハステロイ C、モネル、チタン(オプション)
ボルテックス・シェダーの材質ステンレス鋼316L、炭化タングステンコーティング
センサーの種類圧電結晶(応力型)、気密封止
温度センサーPT100またはPT1000 RTD(クラスA、4線式)を本体に内蔵
圧力センサーピエゾ抵抗式または静電容量式(オプション)、測定範囲:0~1.6 MPa~0~10 MPa
表示128×64ピクセルのLCD(白色LEDバックライト付き)、複数行表示
表示パラメータ流量、合計、温度、圧力、密度、エネルギー、信号強度、アラーム
電源24VDC(18~36VDCの範囲);220VAC ±10%(オプション);3.6Vリチウム電池(オプション)
消費電力<1W(バッテリー駆動時);<15W(ディスプレイ表示時の電源接続時)
アナログ出力4~20mA(絶縁型、アクティブ型またはパッシブ型)、設定可能なパラメータ
パルス出力パッシブリレー(NPN/PNP)またはアクティブリレー、周波数 0~5000 Hz、スケーリング設定可能
デジタルコミュニケーションRS485 Modbus RTU、HART、Profibus DP、Foundation Fieldbus(指定すること)
アラーム出力2×プログラム可能リレー(SPDT、5A @ 250VAC)、流量高/低、故障アラーム
データロギング内部メモリには、タイムスタンプ付き(任意)のレコードを10,000件以上保存できます。
保護等級IP65(標準);IP67(オプション);IP68(水中使用用、特別注文)
防爆ATEX Ex d IIB T4-T6;IECEx;FM Class I Div 1;CSA(認証を明記すること)
接続タイプフランジ式(RF、RTJ)、ウェハー式(フランジ間)、小径用ねじ式(NPT、BSP)
フランジ規格ANSI B16.5、DIN 2501、JIS B2220、GB/T 9119
ストレートパイプが必要.上流側:20D(ダブルエルボの後)、15D(シングルエルボの後)、10D(最小)
 下流側:5D以上
設置に関する説明水平、垂直(上向き流れが望ましい)、傾斜(適切な対策を講じた上で)
接触する材料耐食性を確保するため、SS316L製のすべての液接触部品
ガスケットの材質グラファイト、PTFE、バイトン(温度に応じて指定してください)
認証CE、ATEX、IECEx、FM、CSA、SIL2対応、ISO 9001、国家標準にトレーサブルな校正
コンプライアンス基準ISO 5167、ASME MFC-6M、JJG 1029(中国)、MI-004 OIML R49
周囲環境湿度:5~95% RH(結露なし);高度:最大4000m
耐振動性10~200 Hz、加速度 ≤2g(極めて優れた耐振動性)
EMC準拠EN 61326-1(産業用)、FCC Part 15 Class A
thermal flow meter

当社のボルテックス式流量計を選ぶ理由とは?

なぜジェイド・アントのボルテックス流量計を選ぶべきなのか?

可動部品なし – メンテナンス不要

ベアリング、ローター、ギアなどの摩耗が発生するタービン式や容積式流量計とは異なり、Jade Antの渦流量計は、可動式の機械部品を一切使用せず、固定されたブラフボディを用いて渦を発生させます。この根本的な設計上の利点により、摩耗やドリフトが排除され、定期的なメンテナンスや内部部品の交換も不要となります。 圧電センサーは気密密封されており、プロセス流体から隔離されているため、最も過酷な条件下でも数十年にわたり信頼性の高い動作が保証されます。「設置して後は放っておける」――Jade Ant渦流量計は、人手による介入なしに、年を重ねても正確な測定値を届け続けます。.

温度・圧力の一体型補正

プロセス条件によって密度が変化する蒸気やガスの用途において、「Jade Ant」渦流量計は、PT100/PT1000 RTD温度センサーを内蔵し、オプションで圧力トランスミッターを流量計本体に直接組み込むことができます。 高度なマイクロプロセッサが温度と圧力を継続的に監視し、IAPWS-IF97蒸気物性表に基づいて、真の質量流量および累積質量を自動的に計算・表示します。 外部の補正装置、複雑な計算、あるいは別途の計測機器は必要ありません。正確な蒸気エネルギー測定に必要なすべての機能が1つのコンパクトなパッケージに統合されているため、設置コスト、複雑さ、および潜在的な誤差要因を削減できます。.

優れた信号処理技術

Jade Antは、独自のデジタル信号処理アルゴリズムを採用しており、真の渦信号を機械的振動、圧力変動、電気ノイズから区別します。当社の高度なスペクトル解析技術により、卓越した耐ノイズ性を実現しており、従来の渦流量計では対応できないような、ポンプ、コンプレッサー、プロセス機器が存在する過酷な環境下でも設置が可能です。 適応フィルタリング機能により、変化するプロセス条件に自動的に適応し、最小流量から最大流量に至る全流量範囲にわたって精度を維持します。リアルタイムの信号強度表示と診断アラートにより、設置上の問題やプロセスの異常が測定に影響を及ぼす前に警告を発します。.

広い測定範囲

業界トップクラスの40:1というターンダウン比(競合製品の多くは10:1)を誇るJade Ant渦流量計は、複数の計器サイズを用意することなく、極めて低い流量から極めて高い流量までを正確に測定します。この卓越した測定範囲により、以下の用途に対応可能です:

  • 流量が大きく変動するバッチ処理
  • 季節ごとの負荷変動がある蒸気システム
  • 需要が変動する圧縮空気ネットワーク
  • 流量要件が異なる複数の製品を扱うパイプライン

幅広いラインナップにより、在庫要件が軽減され、サイズ選定が簡素化されるほか、立ち上げ時、操業停止時、あるいは生産量が減少している期間であっても、正確な測定が可能となります。.

圧力損失が最小限

流線型の渦発生器の設計により、流れに対する抵抗が最小限に抑えられ、その結果、圧力損失はオリフィスプレートよりも通常50~70%低く、高流量時にはタービン流量計よりも大幅に小さくなります。圧力損失が低いということは、以下のことを意味します:

  • ポンプおよび圧縮にかかるエネルギーコストの削減
  • システム効率と処理能力の向上
  • 上流側の機器への負荷軽減
  • プロセス制御の安定性の向上

蒸気用途において、圧力損失の低減は、エネルギー節約に直結するだけでなく、下流の機器に供給される有効圧力の向上にもつながります。.

多項目表示

高解像度のLCDディスプレイには、複数のプロセスパラメータが同時に表示されます:

  • 体積流量 (実際の状況)
  • 質量流量 (蒸気および補償ガス用)
  • 総体積 (リセット可能およびリセット不可)
  • 総質量 (蒸気エネルギー計算用)
  • 温度 (プロセス流体の温度)
  • 圧力 (圧力センサーが取り付けられている場合)
  • 信号強度 (診断インジケーター)
  • 密度/蒸気の品質 (T&Pに基づいて算出)

バックライト付きディスプレイを備えた直感的なインターフェースにより、薄暗い産業現場でも表示内容を容易に確認できます。押しボタン操作で切り替え可能な複数の画面を通じて、設定パラメータ、診断データ、および履歴情報にアクセスできます。.

包括的な蒸気表

蒸気測定用途において、Jade Ant 渦流量計には、以下の範囲を網羅した、IAPWS-IF97 工業用蒸気物性表が完全に組み込まれています:

  • 飽和蒸気: 0.01~374.15°C
  • 過熱蒸気: 最高600°C、100 MPa
  • 自動位相検出: 飽和状態と過熱状態を判別する
  • 乾燥率の算出: 湿蒸気用途向け(制限あり)

蒸気測定の設定を行うだけで、この流量計は測定された温度と圧力から密度、エンタルピー、その他の物性を自動的に算出し、外部機器を必要とせずに質量流量およびエネルギー(GJ、kW、MMBtu)を計算します。.

多彩な通信オプション

Jade Ant 渦流量計は、主要な産業用通信プロトコルをすべてサポートしています:

  • 4~20mAのアナログ出力: 流量、温度、圧力、またはエネルギーのいずれかに対応可能
  • パルス/周波数出力: 総量管理およびバッチ制御用途向け
  • RS485 Modbus RTU: 業界標準のデジタル通信
  • HARTプロトコル: スマートデバイスの管理と診断
  • Profibus DP: 高速プロセス自動化ネットワーク
  • ファウンデーション・フィールドバス: 先進的なデジタルプラントインフラ

複数の同時出力が可能なため、プロトコル変換器や追加の機器を必要とせずに、DCS、PLC、SCADAシステム、およびエネルギー管理ソフトウェアとの連携が可能です。.

卓越した耐温度・耐圧性能

Jade Ant 渦流量計には、以下の温度クラスがあります:

  • 標準: -40°C ~ +250°C (-40°F ~ +482°F)
  • 高温: -40°C ~ +350°C (-40°F ~ +662°F)
  • 極低温: -200°C ~ +50°C (-328°F ~ +122°F)

最大ANSI 600# / PN100の耐圧定格により、高圧蒸気、油圧システム、および過酷なプロセス用途に対応します。媒体と接触するすべての材質は耐食性ステンレス鋼316Lを採用しており、腐食性媒体用には特殊合金(ハステロイ、モネル、チタン)もオプションで選択可能です。.

astm c518 heat flow meter thermal conductivity standard

渦流量計の用途

産業プロセスにおいて、ジェイド・アントのボルテックス流量計が真価を発揮する場面

蒸気流量の測定とエネルギー管理

渦流量計は、産業施設における蒸気流量測定に最も適した技術であり、Jade Ant社の渦流量計は、飽和蒸気および過熱蒸気の両方の用途において優れた性能を発揮します。.

飽和蒸気の用途:

  • ボイラーの蒸気配管システム: 中央ボイラーから複数のプロセスエリアや建物への蒸気流量を監視する
  • 蒸気トラッキングシステム: 配管の凍結防止および温度維持のための蒸気消費量を測定する
  • 熱交換器: プロセス加熱、給湯、およびHVAC用途における蒸気使用量を追跡する
  • 滅菌装置: 製薬、食品、医療分野におけるオートクレーブへの蒸気流量を監視する
  • 加湿システム: 繊維、紙、タバコ加工における相対湿度制御のための蒸気注入制御

過熱蒸気の用途:

  • 蒸気タービンの給水: 発電用タービンを駆動するための高圧・高温蒸気を測定する
  • スチーム駆動装置: タービン駆動式のコンプレッサー、ポンプ、および機械設備への蒸気流量を監視する
  • プロセス反応器: 精密な温度制御を必要とする化学反応に蒸気を供給する
  • 乾燥工程: 製紙乾燥、繊維加工、食品乾燥向けに、供給制御された過熱蒸気を供給する

エネルギー管理のメリット: Jade Ant 渦流量計は、温度および圧力の補正機能を内蔵しており、以下の値を算出します:

  • 質量流量 kg/h、lb/h、またはトン/h単位で
  • エネルギー消費量 単位:GJ/h、MMBtu/h、またはMW
  • 累積エネルギー総量 原価配分および請求のため
  • 比エンタルピー プロセスの最適化のために

これにより、別途の流量計算機が不要となり、計装コストを削減できるほか、各部門、各プロセス、あるいはテナントビルへの正確な蒸気コストの配分が可能になります。.

圧縮空気の監視

製造施設において、圧縮空気は多くの場合、最もコストのかかるユーティリティであるため、エネルギー管理や漏れ検知のためには、その正確な計測が不可欠です。.

メインヘッダーの計測: コンプレッサー室から出る圧縮空気のメインヘッダーに、Jade Ant ボルテックス流量計を設置し、以下の目的を達成する:

  • プラント全体の空気消費量を監視する
  • コンプレッサーの性能と効率を確認する
  • 消費動向や季節的な変動を把握する
  • システムの最適化のために、比出力(CFMあたりのkW)を算出する

部署別サブメータリング: 部門別または工程エリア別に空気消費量を測定し、以下の目的を達成する:

  • 光熱費を正確に配分する
  • 空気使用に関する責任体制を確立する
  • 廃棄物削減の機会を特定する
  • 改善策の進捗状況の追跡

漏洩検知: 広いターンドダウン比(40:1)と優れた低流量感度により、Jade Ant 渦流量計は圧縮空気の漏れ検知に最適です:

  • 非生産時間帯(夜間、週末)のベースライン消費量を測定する
  • 重大な漏れを示す異常な流量を特定する
  • 漏れの修理効果を追跡する
  • 継続的な漏洩監視プログラムを確立する

圧縮空気用途にVortexを選ぶ理由:

  • 微粒子や湿気による摩耗が生じる可動部品がない
  • 圧力損失を最小限に抑えることで、システムの圧力を維持します
  • 幅広い製品ラインナップで、さまざまな需要に対応
  • 温度補償は、圧縮熱を考慮に入れたものです。
  • ドリフトや再校正を必要としない長期的な安定性

天然ガスおよび燃料ガスの計量

燃料ガスの正確な測定は、燃焼制御、エネルギー管理、および環境規制の順守に不可欠です。.

ボイラーおよび炉への用途:

  • ボイラーへの天然ガス供給: 効率の監視およびコスト配分のために燃料消費量を測定する
  • バーナー管理システム: 燃料・空気比制御用の流量信号を供給する
  • マルチバーナーシステム: 負荷分散のために、個々のバーナーの流量を監視する
  • 予備燃料システム: 天然ガスの供給停止時に、プロパンまたは燃料油の流量を測定する

プロセス加熱:

  • 直火式ヒーター: 石油化学プラントにおける改質装置、クラッカー、およびプロセスヒーターへの燃料流量を制御する
  • 熱酸化装置: 燃料ガスのVOCおよびHAP分解システムへの供給を監視する
  • フレアシステム: 環境規制への準拠のため、パージガスおよびアシストガスの流量を測定する

コジェネレーションと発電:

  • ガスタービン: 燃焼タービンへの天然ガス供給量を測定する
  • 往復動エンジン: 発電機セットの燃料消費量を監視する
  • 燃料電池: 燃料電池システムへの水素または天然ガスの流量を測定する

ガスメーター計測における利点:

  • 広い調整範囲により、さまざまな暖房負荷に対応可能です
  • 温度および圧力の補正により、正確な質量流量が得られます
  • 可動部品がないため、クリーンガス用途ではメンテナンスが不要です
  • 迅速な応答が燃焼制御を支える
  • 発熱量と組み合わせて算出されるエネルギー量(BTU/h、サーム)

化学・石油化学プロセス

渦流量計は、化学プラント全体で、プロセス流体、ユーティリティ、冷却水の測定に広く使用されています。.

プロセス流体の計測:

  • 原子炉への供給流: 液体および気体の反応物の流量を監視する
  • 溶剤回収システム: 物質収支計算のために、回収された溶媒の流量を測定する
  • 蒸留塔: 頭上を流れる蒸気および液体の製品の流れを追跡する
  • 熱媒体: 熱媒体油、ダウサーム、およびグリコールの循環を監視する

冷却水システム:

  • 冷却塔の循環: 補給水および循環水の流量を測定する
  • 熱交換器の監視: ファウリングの検出のための個々の熱交換器の流量測定
  • 閉ループ冷却: 二次冷却液の循環状況を監視する

公共事業の配電:

  • プラント内の空気配分: 計器用空気およびプラント用空気の使用量を監視する
  • 窒素の分布: ブランケット、パージ、およびプロセス用途のための不活性ガスの測定
  • プロセス用水: 脱塩水、ボイラー給水、およびプロセス用水の消費量を追跡する

材料の適合性: 腐食性化学物質について、Jade Antでは以下のサービスを提供しています:

  • ハステロイC製 強酸および塩素化有機物用
  • モネル製の構造物 フッ化水素酸の取り扱い用
  • チタン製 塩素および海水用途向け
  • PTFEライニング 腐食性の極めて強い液体用

発電・公益事業

発電所では、化石燃料、原子力、再生可能エネルギーのいずれを動力源とする場合でも、プロセス制御や性能監視のために、広範囲にわたる流量測定が必要となります。.

蒸気サイクルの監視:

  • 主蒸気の流量: ボイラーからタービンへの高圧過熱蒸気
  • 蒸気の再加熱: 再加熱後の中圧蒸気
  • 抽出用蒸気: 給水加熱用に、タービンの各段から蒸気を抽出する
  • 凝縮水戻し: 脱気器への復水の流れを監視する
  • ボイラー給水: 蒸気発生器への処理水供給ラインを追跡する

冷却システム:

  • 循環水: 凝縮器を通る大流量(数千GPM)を測定する
  • 工業用水: 補助機器への冷却水の監視
  • 冷水: HVACおよび機器の冷却システムを監視する

燃料測定:

  • 天然ガス: 燃焼タービンおよびボイラー用の一次燃料計量
  • 燃料油: バックアップおよびデュアルフューエルシステム
  • 水素冷却: 発電機の冷却システムにおけるH₂の流量を監視する

排出ガスの監視:

  • 排ガス流量: 排出量算出のための排ガスの測定(適切な耐高温仕様を使用)
  • スクラバーシステム: SO₂およびNOx除去における試薬の流量を監視する

発電所にVortexを選ぶ理由:

  • 蒸気用途において、極端な温度範囲(-40°C~+350°C)に対応
  • 主蒸気系統向けの耐高圧仕様(最大PN100)
  • 心拍数の算出および性能試験において、卓越した精度を実現
  • 安全上重要な測定向けに、SIL対応バージョンをご用意しています
  • 長期的な安定性により、校正の頻度が減ります

食品・飲料の加工

サニタリー設計のボルテックス流量計は、衛生的な構造が求められる食品、乳製品、飲料、および製薬分野の用途において不可欠です。.

液体製品の計量:

  • 牛乳および乳製品の加工: 生乳、クリーム、ホエイ、および完成品の量を測定する
  • 飲料の製造: ジュース、清涼飲料水、ビール、ワイン、および蒸留酒を監視する
  • 食用油: 植物油、コーン油、および特殊油
  • シロップおよび濃縮液: 高粘度の液体製品

CIP(Clean-In-Place)システム:

  • 洗浄液の流量: 苛性アルカリ、酸、および消毒剤の循環を監視する
  • すすぎ水の流量: 化学洗浄後は、十分にすすがれていることを確認してください
  • 温度監視: CIPバリデーション用一体型温度センサー

ユーティリティの監視:

  • お湯: プロセス加熱および洗浄水
  • Steam: 調理、殺菌、洗浄用途
  • 圧縮空気: 空圧制御装置および包装機器
  • CO₂: 飲料製造における炭酸注入システム

衛生設計上の特徴:

  • トライクランプ接続: 点検や清掃のための工具不要の分解
  • 電解研磨された表面: Ra <0.8 μmの仕上げにより、細菌の増殖を抑制します
  • 自己排水構造: 製品が堆積するようなデッドゾーンや滞留箇所がない
  • 3-A衛生基準への準拠: 食品との直接接触が認可されています
  • FDAの資料: 液体に接触するすべての部品は、FDA 21 CFRの要件を満たしています
  • CIP/SIP対応: 自動洗浄および蒸気滅菌に耐える

空調・換気・暖房(HVAC)およびビルオートメーション

商業ビル、病院、大学、および地域冷暖房システムにおいて、エネルギー管理やシステムの最適化には、正確な流量測定が不可欠です。.

冷水システム:

  • 中央プラントの計量: チラーによる冷水の総生産量を測定する
  • 建物の計量: 建物ごと、あるいはテナントごとの冷水使用量の細目計量
  • AHUの監視: VAVシステムのバランス調整のための各エアハンドラーの風量測定
  • 熱エネルギー計量: ΔTの測定値を用いて冷却エネルギー(トン・時間、kW)を算出する

温水および蒸気の供給:

  • 地域暖房: 主要配電および顧客サービス向け計量
  • 建物の暖房: 加熱コイルやラジエーターへの温水または蒸気の供給を監視する
  • 給湯: 給湯の生成と循環の追跡
  • 熱回収システム: エコノマイザーおよび熱回収ループ内の流量を測定する

凝縮水システム:

  • 冷却塔の循環: コンデンサーの水流量を監視する
  • 自然冷却システム: 水辺におけるエコノマイザーの流量測定
  • 排熱: 熱交換器の流量の追跡

エネルギーサブメータリング:

  • テナントへの請求: 多テナントビルにおける光熱費の配分に向けた正確な計測
  • 部署ごとの配分: エネルギーコストを各部門またはコストセンターに配分する
  • LEED認証: グリーンビルディング認証に向けたエネルギーフローの記録
  • 継続的な試運転: システムの最適なパフォーマンスを維持するための継続的な監視

ビルオートメーションの統合:

  • BACnet通信: ビル管理システムとの直接連携
  • Modbusとの連携: ほとんどのエネルギー管理ソフトウェアに対応しています
  • トレンドと分析: パターン分析のための長期データ保存
  • アラーム通知: 異常な流量状態に対する即時アラート

 

thermal air flow meter

渦流量計の動作原理

ジェイド・アント渦流量計の仕組み ― カルマン渦列現象

「ジェイド・アント」渦流式流量計は、1911年にハンガリー系アメリカ人の物理学者セオドア・フォン・カルマンによって発見された「カルマン渦列」という自然現象に基づいて動作します。この洗練された原理により、可動部品を一切使用せずに、極めて信頼性の高い流量測定を実現しています。.

渦の剥離の物理学:

流体が非流線型の障害物(「ブラフボディ」または「渦発生体」と呼ばれる)の周囲を流れる場合、流れは障害物の輪郭に滑らかに沿うことができません。 その代わりに、流れは障害物の両側から交互に剥離し、回転する渦を発生させて下流へと運ばれていきます。これらの渦は、「渦列」と呼ばれる特徴的なパターンを形成します。これは、時計回りおよび反時計回りの渦が交互に並び、2本の平行な列をなすものです。.

主要な物理的関係:

渦の発生頻度は、流速に正比例する。この関係は、ストルーハル方程式によって表される:

f = St × V / d

場所:

  • f = 渦剥離周波数 (Hz)
  • St = ストルーハル数(無次元定数。通常、突起体の形状に応じて約0.17~0.21)
  • V = 流速(m/s)
  • d = 突起体の特徴寸法(メートル)

パイプの断面積は一定であるため、流速は体積流量に比例します。したがって、渦の周波数を測定することで、流量を高精度で測定することができます。.

ジェイド・アント・ボルテックス・メーターの構成部品:

1. ボルテックスシェダー(ブラフボディ): この流量計の中核となるのは、流路を横切るように配置された、精密に設計された非流線型の障害物です。Jade Ant社は、ステンレス鋼316L製の最適化された台形または三角形の断面形状を採用しており、摩耗の激しい用途向けに炭化タングステンコーティングをオプションで施すことも可能です。この形状は、計算流体力学(CFD)を用いてコンピュータ上で最適化されており、以下の目的を果たします:

  • 幅広いレイノルズ数の範囲にわたって、強力で安定した渦を生成する
  • 圧力損失を最小限に抑える
  • 汚れや堆積を防ぐ
  • 測定範囲全体にわたって一貫したストルーハル数を確保する

2. 圧電センサー: 渦発生装置の後方には、高感度の圧電結晶センサーが設置されており、渦の形成によって生じる交互の圧力変動を検知します。各渦が形成されるたびに、微小な圧力パルスが発生し、これが圧電素子を変形させることで、圧力変化に比例した電荷が発生します。.

このセンサーは気密密封されており、薄いステンレス製のダイヤフラムによってプロセス流体から隔離されているため、高い感度を維持しつつ、腐食、極端な温度、および汚染から保護されています。従来の静電容量式センサーとは異なり、圧電技術には次のような利点があります:

  • 優れた信号強度と信号対雑音比
  • 優れた周波数特性(数kHzまで)
  • 流体中の誘電率の変化に対する耐性
  • ドリフトのない長期的な安定性

3. 信号処理用電子機器:

圧電センサーからの生信号には、真の渦周波数だけでなく、以下の要因によるノイズも含まれています:

  • ポンプ、コンプレッサー、および回転機器から生じる機械的振動
  • 往復動機器による圧力脈動
  • モーターおよびVFDからの電気的干渉
  • 乱流と流れの不安定性

Jade Antの高度なデジタル信号処理装置(DSP)は、以下のような洗練されたアルゴリズムを採用しています:

Fast Fourier Transform (FFT) Analysis: Converts the time-domain signal into frequency domain, allowing identification of the true vortex frequency even in noisy environments.

Adaptive Filtering: Automatically adjusts filter parameters based on signal characteristics, rejecting noise while preserving the vortex signal.

Pattern Recognition: Identifies the characteristic pattern of vortex shedding versus random noise or periodic mechanical vibration.

Multi-Point Validation: Verifies signal consistency over multiple measurement cycles before accepting as valid flow measurement.

This intelligent processing provides exceptional noise immunity, allowing successful installation in applications where competitive vortex meters fail due to vibration or process noise.

4. Flow Calculation:

Once the vortex frequency is accurately determined, the microprocessor calculates volumetric flow rate:

Q = K × f

場所:

  • Q = Volumetric flow rate
  • K = Meter calibration constant (determined during factory calibration)
  • f = Measured vortex frequency

For liquid applications, volumetric flow is often sufficient. However, for steam and gas applications where density varies significantly with temperature and pressure, mass flow calculation is essential.

5. Temperature & Pressure Compensation (for Steam/Gas):

Jade Ant vortex flowmeters with integrated T&P compensation continuously measure:

  • Process temperature via platinum RTD sensor (PT100/PT1000)
  • Process pressure via integrated pressure transmitter (optional)

The microprocessor then:

  1. Determines fluid density from measured T&P using property tables or equations of state
  2. Calculates mass flow: ṁ = ρ × Q (where ρ = density)
  3. For steam, also calculates enthalpy and energy flow

Steam Property Database:

For steam applications, Jade Ant meters incorporate the complete IAPWS-IF97 (International Association for the Properties of Water and Steam – Industrial Formulation 1997) steam table database. This internationally recognized standard provides accurate thermodynamic properties including:

  • Density as a function of temperature and pressure
  • Specific enthalpy for energy calculations
  • Automatic phase determination (saturated vs. superheated)
  • Dryness fraction estimation for quality determination

Advantages of the Vortex Principle:

  • No moving parts: Eliminates wear, drift, and maintenance
  • Wide rangeability: Linear relationship between frequency and flow across wide range
  • Bidirectional capability: Measures flow in either direction (if configured)
  • Multi-fluid capability: Same meter measures liquid, gas, or steam with appropriate configuration
  • Pressure/temperature compensation: Integrated sensors provide true mass measurement
  • Self-diagnostic capability: Signal strength monitoring indicates installation or process issues
Realistic industrial photography featuring a vorte 1767879730103

Installation and Maintenance Guide of Vortex Flow Meter

Proper Installation for Optimal Vortex Flowmeter Performance

Correct installation is critical for vortex flowmeters to achieve specified accuracy and long-term reliability. Following these comprehensive guidelines will ensure your Jade Ant vortex flowmeter performs optimally.

Location Selection and Piping Requirements

Straight Pipe Requirements:

Vortex flowmeters require adequate straight pipe upstream and downstream to ensure a fully developed, symmetrical flow profile. Insufficient straight pipe causes measurement errors and flow instability.

Minimum Straight Pipe Lengths:

Upstream Requirements:

  • After single 90° elbow in same plane: 15D minimum (20D recommended)
  • After two 90° elbows in same plane: 20D minimum (25D recommended)
  • After two 90° elbows in perpendicular planes: 25D minimum (30D recommended)
  • After reducer (gradual): 15D minimum
  • After reducer (abrupt): 20D minimum
  • After control valve or regulator: 30D minimum (40D recommended)
  • After pump or compressor: 30D minimum

Downstream Requirements:

  • Minimum 5D after meter
  • 10D recommended if followed by elbow or obstruction

例: For a DN100 (4-inch) vortex flowmeter:

  • Minimum upstream: 15D = 1.5 meters (5 feet)
  • Recommended upstream: 20D = 2.0 meters (6.5 feet)
  • Minimum downstream: 5D = 0.5 meters (1.6 feet)

When Straight Pipe Cannot Be Provided:

If piping constraints prevent adequate straight pipe, install a flow conditioner または flow straightener 10D upstream of the meter. Jade Ant can supply:

  • Tube bundle type straighteners (most effective)
  • Perforated plate straighteners (economical)
  • Vane type straighteners (low pressure drop)

While flow conditioners reduce required straight pipe, they cannot completely eliminate the requirement. Even with a straightener, maintain minimum 10D upstream and 5D downstream.

Proper pipe sizing is essential for vortex flowmeter performance. The meter should be sized so that normal operating flow velocity falls within the optimal range for the fluid type.

Optimal Flow Velocity Ranges:

Fluid TypeMinimum VelocityOptimal RangeMaximum Velocity
Liquids0.5 m/s1-5 m/s7 m/s
Gases4 m/s8-40 m/s70 m/s
Saturated Steam5 m/s10-50 m/s70 m/s
Superheated Steam5 m/s15-60 m/s70 m/s

Why Velocity Matters:

  • Too Low (<minimum): Weak vortex signal, poor signal-to-noise ratio, measurement instability
  • Optimal Range: Strong vortex generation, excellent accuracy, stable measurement
  • Too High (>maximum): Risk of erosion, excessive noise, potential sensor damage

Sizing Procedure:

  1. Determine maximum, normal, and minimum flow rates for your application
  2. Calculate flow velocities at these rates in the existing or proposed pipe size
  3. Verify normal flow velocity falls in optimal range
  4. Check that minimum flow is above minimum velocity
  5. Confirm maximum flow does not exceed maximum velocity

Important: Unlike some other flowmeter types, vortex meters should generally be sized to match the pipe size, not downsized. The wide turndown ratio (40:1) allows accurate measurement across a wide flow range without requiring a smaller meter size.

fox thermal flow meter

よくある質問(FAQ)

Q1: What is the fundamental difference between vortex flowmeters and other flow measurement technologies like electromagnetic or turbine meters?

A: Vortex flowmeters operate on a completely different principle than electromagnetic or turbine meters, each with distinct advantages:

Vortex Flowmeters (Jade Ant):

  • Measure flow by detecting vortices shed from a bluff body
  • No moving parts – eliminates wear and maintenance
  • Measure liquids, gases, and steam with the same meter
  • Require minimum flow velocity to generate stable vortices
  • Excellent for clean fluids but sensitive to contamination on sensor
  • Work with conductive and non-conductive liquids (unlike magnetic meters)

Electromagnetic Flowmeters:

  • Measure flow using Faraday’s law of electromagnetic induction
  • Require electrically conductive liquids only (cannot measure gases, steam, or hydrocarbons)
  • No flow velocity minimum – excellent for very low flows
  • No obstruction – no pressure drop
  • Best for dirty liquids, slurries, and wastewater

Turbine Flowmeters:

  • Use rotating turbine whose speed is proportional to flow
  • Moving parts require regular maintenance and eventual replacement
  • Excellent accuracy for clean liquids only
  • Cannot measure steam or gases accurately
  • Sensitive to viscosity changes

When to Choose Jade Ant Vortex:

  • Steam measurement (saturated or superheated)
  • Clean gases (compressed air, nitrogen, natural gas)
  • Clean liquids where no moving parts desired
  • Multi-phase applications requiring one meter for liquid and gas
  • High-temperature applications (up to 350°C)
  • Long-term reliability without maintenance

For your specific application, Jade Ant applications engineers can help determine the optimal technology based on fluid properties, process conditions, and performance requirements.

Q2: Can Jade Ant vortex flowmeters accurately measure both saturated and superheated steam?

A: Yes, Jade Ant vortex flowmeters with integrated temperature and pressure compensation are specifically designed to accurately measure both saturated and superheated steam across a wide range of operating conditions.

Saturated Steam Measurement:

For saturated steam, temperature and pressure are interdependent – knowing one determines the other. Jade Ant vortex meters:

  • Measure either temperature or pressure (both not required but recommended for verification)
  • Automatically determine steam density from IAPWS-IF97 steam tables
  • Calculate mass flow rate = volumetric flow × density
  • Calculate energy flow using saturation enthalpy at measured pressure/temperature
  • Typical operating range: 0.5-4.0 MPa (7-580 psi), 80-250°C (176-482°F)

Important for Saturated Steam: The meter assumes steam is dry saturated (100% vapor, no liquid droplets). If steam quality is less than 95% (wet steam with significant moisture), measurement accuracy degrades because:

  • Liquid droplets do not generate vortices effectively
  • Density calculation assumes pure vapor
  • Actual enthalpy is lower than dry saturated value

Solution for Wet Steam: Install a steam separator upstream to remove moisture and ensure steam quality >98%.

Superheated Steam Measurement:

For superheated steam, both temperature and pressure must be measured because they are independent variables. Jade Ant vortex meters:

  • Measure both temperature and pressure simultaneously
  • Automatically detect superheated condition (temperature > saturation temperature at measured pressure)
  • Look up density and enthalpy from superheated steam tables
  • Calculate mass flow and energy flow accurately
  • Typical operating range: Up to 16 MPa (2320 psi), 600°C (1112°F) depending on model

Advantages for Superheated Steam:

  • More stable measurement (no condensation concerns)
  • Higher energy content per kg of steam
  • No wet steam complications
  • Suitable for main steam to turbines, high-pressure process applications

Automatic Phase Detection:

Jade Ant vortex flowmeters automatically detect whether steam is saturated or superheated by comparing measured temperature to saturation temperature at measured pressure:

  • If T = T_sat (within tolerance): Saturated steam mode
  • If T > T_sat: Superheated steam mode
  • Automatically selects correct property table and calculation method
  • No user intervention required when steam conditions change

Accuracy Specifications:

  • Volumetric flow: ±1.5% of reading
  • Mass flow (with T&P compensation): ±2.0% of reading
  • Energy measurement: ±2.5% (includes uncertainty in flow, T, P, and property tables)

This makes Jade Ant vortex flowmeters ideal for steam energy management, cost allocation, and performance monitoring across diverse industrial steam systems.

Q3: How do I properly size a vortex flowmeter for my application?

A: Proper sizing is critical for vortex flowmeter accuracy and reliability. Unlike some other technologies, vortex meters should generally be sized to match the pipe size, not downsized, because of their wide turndown ratio (40:1). Follow this systematic sizing procedure:

Step 1: Gather Application Data

Flow Rates:

  • Maximum flow rate: Highest flow you’ll ever measure (consider upset conditions)
  • Normal flow rate: Typical operating condition (most important for sizing)
  • Minimum flow rate: Lowest flow requiring accurate measurement

Fluid Properties:

  • Fluid type (water, steam, air, specific chemical, etc.)
  • Operating temperature (minimum, normal, maximum)
  • Operating pressure (minimum, normal, maximum)
  • For liquids: Viscosity (especially if >5 cP)
  • For gases: Molecular weight and compressibility

Pipe Information:

  • Existing or planned pipe size (DN or inches)
  • Pipe schedule (affects actual ID)
  • Pipe material
  • Flange standard (ANSI, DIN, JIS, etc.)

Step 2: Calculate Flow Velocities

For each flow rate (min, normal, max), calculate flow velocity in the pipe:

For Liquids: Velocity (m/s) = Volumetric Flow (m³/h) ÷ [Pipe Area (m²) × 3600]

For Gases and Steam: First convert mass flow or standard volumetric flow to actual volumetric flow at operating conditions, then calculate velocity.

Step 3: Check Against Velocity Limits

Compare calculated velocities to Jade Ant specifications:

Fluid TypeMinimum VelocityOptimal RangeMaximum Velocity
Water/Liquids0.5 m/s1-5 m/s7 m/s
Gases4 m/s8-40 m/s70 m/s
Saturated Steam5 m/s10-50 m/s70 m/s
Superheated Steam5 m/s15-60 m/s70 m/s

Sizing Criteria:

  • Normal flow velocity MUST fall within optimal range for best accuracy
  • Minimum flow velocity must exceed minimum for stable vortex generation
  • Maximum flow velocity must not exceed maximum to avoid sensor damage and erosion

Step 4: Determine Meter Size

General Rule: Select meter size matching your pipe size if normal flow velocity is within optimal range.

Example 1: Steam Application

Given:

  • Pipe size: DN100 (4-inch Schedule 40, ID = 102.3mm)
  • Steam flow: 2000 kg/h normal, 3500 kg/h maximum
  • Pressure: 1.0 MPa (145 psi)
  • Temperature: 180°C (saturated steam)
  • Steam density at conditions: 5.16 kg/m³

Calculate volumetric flow:

  • Normal: 2000 kg/h ÷ 5.16 kg/m³ = 388 m³/h
  • Maximum: 3500 kg/h ÷ 5.16 kg/m³ = 678 m³/h

Calculate pipe area:

  • Area = π × (0.1023m)² / 4 = 0.00822 m²

Calculate velocities:

  • Normal velocity: 388 m³/h ÷ (0.00822 m² × 3600 s/h) = 13.1 m/s ✓
  • Maximum velocity: 678 m³/h ÷ (0.00822 m² × 3600 s/h) = 23.0 m/s ✓

Recommendation: DN100 Jade Ant Vortex Flowmeter

  • Normal velocity 13.1 m/s is in optimal range (10-50 m/s) ✓
  • Maximum velocity 23.0 m/s is well below limit (70 m/s) ✓
  • Excellent performance expected

Example 2: Compressed Air Application

Given:

  • Pipe size: DN50 (2-inch)
  • Flow: 300 SCFM normal, 500 SCFM maximum
  • Pressure: 7 bar gauge (8 bar absolute = 116 psi)
  • Temperature: 25°C

Convert to actual flow:

  • Actual flow = Standard flow × (P_standard / P_actual) × (T_actual / T_standard)
  • Normal actual: 300 SCFM × (1.013/8) × (298/288) = 39 actual CFM = 66 m³/h
  • Maximum actual: 500 SCFM × (1.013/8) × (298/288) = 65 actual CFM = 110 m³/h

Calculate velocities for DN50 (ID = 52.5mm, Area = 0.00216 m²):

  • Normal velocity: 66 m³/h ÷ (0.00216 m² × 3600) = 8.5 m/s ✓
  • Maximum velocity: 110 m³/h ÷ (0.00216 m² × 3600) = 14.1 m/s ✓

Recommendation: DN50 Jade Ant Vortex Flowmeter

  • Normal velocity 8.5 m/s is in optimal range (8-40 m/s) ✓
  • Good performance expected

When to Consider Upsizing or Downsizing:

Upsize (select larger meter than pipe):

  • Never recommended for vortex – creates low velocity and measurement instability
  • If flow velocities too low, consider different technology (electromagnetic, thermal mass)

Downsize (select smaller meter than pipe):

  • Only if normal flow velocity is significantly below minimum
  • Requires pipe reducers upstream and downstream (adds cost and pressure drop)
  • Generally not recommended due to wide turndown ratio of vortex meters

Special Sizing Considerations:

High Viscosity Liquids (>5 cP):

  • Vortex performance degrades above 5 cP viscosity
  • Consult Jade Ant for viscosity correction factors
  • May require higher minimum velocity
  • Consider electromagnetic or positive displacement for viscous fluids >20 cP

Dirty or Abrasive Service:

  • Consider tungsten carbide coated vortex shedder
  • Or select alternative technology (electromagnetic for dirty liquids)

Very Low Flow Applications:

  • If minimum flow velocity cannot be achieved even in smallest meter size
  • Consider thermal mass flowmeter for gases
  • Consider electromagnetic or ultrasonic for liquids

Jade Ant Free Sizing Service:

Unsure about sizing? Send your application data to Jade Ant applications engineering:

  • Fluid type and properties
  • Flow rates (min, normal, max)
  • Operating temperature and pressure
  • Pipe size and material
  • Performance requirements

We’ll provide:

  • Recommended meter size with detailed calculations
  • Performance predictions (accuracy, rangeability, pressure drop)
  • Alternative options if applicable
  • Formal quotation
  • Response within 24 hours
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