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Bobby Brown
Post 2022-02-25
累積流量とは?流量トータライザー(Flow Totalizer)とは?

概要

  • パドルホイール式流量計のトータライザーは流量データを累積し、ユーザーが総水使用量や流体消費量を追跡するのに役立ちます。
  • 長期間のデータを正確に集計するため、水資源管理、産業プロセスの監視、コスト計算に有用です。
  • トータライザーを使用することで、流体資源の過剰使用や不足を防ぎ、運用効率を向上させます。

目次


1. トータライザーとは?

一般に、「トータライザー」は、流れる物質(液体など)の総量を計測するために使用される装置です。

日常生活でも「トータライザー」の応用を目にすることがあります。たとえば、ガソリンスタンドで給油する際、トータライザーは支払いの基準となります。給油ノズルを持ち上げてスイッチを入れると燃料計がゼロにリセットされ、給油後にノズルを戻すと、燃料計には給油されたガロン数が表示されます。この「給油したガロン数」が、いわゆる「トータライザー」であり、この数値に基づいて料金が請求されます。この場合、速度よりも「総量」が直接的に重要な意味を持ちます。

また、毎月確認する水道メーター、ガスメーター、電力メーターもトータライザーの一種であり、同じ仕組みで使用量を計算して請求を行っています。
 
赤い円で囲まれた部分がトータライザー

流量計における「トータライザー」とは、流量を累積する機能を指します。累積流量は、特定の配管を通じて輸送される液体薬品、廃水、生鮮食品原料などの流量を管理し、コストコントロールを行うために利用されます。また、正確な液体投与量を管理することで、化学反応の処理を制御したり、食品や医薬品の製造配合の一貫性を確保したりすることが可能です。 さらに、市場に出回っている一部の電子流量計には、一定期間内の累積流量データにアクセスできる機能も備わっています。


2. 流量計の一般的な3つの監視指標

1 ) 累積流量(Cumulative flow) : 時間単位が固定されており、各時間単位に流れる液体の体積を指します。たとえば、廃水が1分間に50リットル排出される場合、瞬時流量は50 L/minです。また、瞬時流量が50 L/minで変化が全くなく、1日8時間安定して排出されると仮定すると、1日あたりの累積廃水排出量は24,000リットルとなります。

2 ) 瞬時流量(Instantaneous flow): LPMは「Liters Per Minute(リットル毎分)」の略で、特定の瞬間(マイクロ秒やミリ秒など)に測定された値です。ただし、このデータは、瞬時流量が1分間維持され、かつ管径が一定である場合にのみ適用されます。実際には、一定期間内で瞬時流量は高くなったり低くなったりすることがあり、時間が経つと測定された累積流量は瞬時流量と一致しない場合があります。たとえば、10分間の流量監視で、あるミリ秒の瞬時流量が60 LPMであり、別のミリ秒の瞬時流量が40 LPMであった場合でも、10分後の累積流量は50 LPMとなります。

3 ) 流速(Flow rate): 流体が単位時間あたりにある断面を通過する速度を指します。これは、液体や気体の流量変化を監視するための物理量としてよく使用されます。


3. ユーザーが「トータライザー」のデータを取得する方法

1 ) 手動記録
14日間の記録機能を活用すると簡単です。
現場の担当者は、流量計の設置場所で一定の時間と頻度で累積流量を監視・記録します。しかし、流量計の設置場所が遠い場合、時間や管理コストが増加します。LORRICのパドルホイール流量計は、14日間の累積流量メモリを提供するため、毎日頻繁に現場を訪れる必要がなくなり、管理コストや時間を大幅に削減できます。

2 ) LORRIC AxleSenseパドルホイール流量計
「14日間の正流量/逆流量/純流量の累積記録」機能
非プロセス設備のインフラでは、通常、システムを監視するPLCがありません。LORRIC AxleSenseパドルホイール流量計は、以下の流量監視データの累積を提供します:正流量、逆流量、純流量。これらのうち1つを過去14日間の履歴データとして設定できます(データは最大10桁まで表示可能)。さらに、バックアップバッテリーを装備しているため、デバイスが一時的に電源を失ってもデータを完全に保持できます。
FP-AS510特許AxleSenseパドルホイール流量計

3 ) 電子信号によるデータ伝送
手動データ記録方法は、追加の設備や中央制御システムを必要とせず、リアルタイムの信頼性を提供します(より複雑な計算には外部ロガーを使用可能)。ただし、一般的な流量計の画面は、コスト、サイズ、設計上の制約、設置場所のアクセス困難さや照明条件の悪さなどにより、現場スタッフが監視するのが難しい場合があります。
より大規模で高度な運用環境では、すべてのデバイスのデータがPLC(プログラマブルロジックコントローラー)などの外部デバイスによって調整・記録されます。この場合、RS485、4-20mA、スイッチ信号などの有線通信方法を使用して個々のデバイスをPLCに接続します。このセットアップでは、各デバイスに特定の通信機器が必要です。


4. 通信プロトコル (Communication Protocol)

1 ) 4-20mA
即時流量データに一般的に使用される4-20mA出力は、LORRICのパドルホイール流量計では累積流量データを出力するよう設定することも可能です。専用線の使用により、信頼性が高く、迅速なデータ伝送が可能で、遅延が最小限に抑えられ、自動制御のような迅速な応答が求められるアプリケーションに適しています。
例えば、自動制御では遅延が1ミリ秒以下である必要がある場合があり、このような場合には4-20mA伝送が理想的です。ただし、データ精度は流量のサイズと事前設定された範囲に基づいて正確に設定された4-20mA範囲に依存します。出力が20mAに達した場合、データ収集を続行するためには手動でリセットする必要があるため、この方法を採用するユーザーは少なくなります。それでもなお、累積流量信号のフィードバックとして役立ちます。
⇒ 詳しくはこちら:アナログ出力とは?

2 ) RS485
一対多の伝送ラインであり、データ収集に時間がかかるものの、最も多様な情報を提供し、長距離伝送が可能です。
RS485は一対多の接続であるため、即時のタイミングを必要としないデータ収集に適しています。累積流量計からさまざまなデータを直接収集し、後続のアプリケーションに利用できます。ただし、PLCエンジニアは、流量計のマニュアルに基づいて通信内容をデコードするためのプログラムを追加で記述する必要があります。
⇒ 詳しくはこちら:RS485とは?

3 ) スイッチ信号
最もシンプルな方法で、内蔵設定による上限値および下限値アラームを使用して、累積量が制限を超えているかどうかを監視します。
「データがアナログ出力電流の対応する上限を超えた場合」および「データが対応する下限を下回った場合」の設定により、「瞬時流量」が正常範囲内にあるかを監視することができますが、データそのものを取得することはできません。例えば、瞬時流量が60l/sの化学物質の注入速度と量を制御したい場合、上限値を62、下限値を61に設定することで、超過や不足のアラートを利用して化学物質の流量を正確に制御することが可能です。
また、磁気ポインタやリングを備えた機械式流量計は、これらの制限設定に基づいてスイッチ信号を送信し、現在の流量監視状態を確認できます。スイッチ信号を通じてリアルタイムの累積流量データを得るには、出力をパルス信号に変更し、PLCやカウンターに接続することで即時結果を得ることができます。
⇒ 詳しくはこちら:スイッチ信号について

通信プロトコル:4-20mA、RS485、スイッチ信号

5. 累積流量における「トータライザー」の応用

累積流量と車両の総走行距離の比較
「累積流量」は、「車両の総走行距離」に例えることができます。総走行距離は、車両が製造されてから現在までに走行した総距離を示し、定期的な点検や整備が推奨されています。メーカーが指定する走行距離内での整備は、車両の安全性と長寿命を保証します。

累積流量の重要性
「累積流量」の解釈は、業界や用途によって異なります。例えば、食品業界では、材料の混合比率が製品の味に大きく影響します。瞬時流量の監視に加え、各材料の累積流量データを記録することで、正確な調整や管理が可能となり、食品の生産を標準化できます。さらに、累積流量データは、設備の定期メンテナンススケジュールを計画する際にも役立ちます。正確な記録は、運用や保守計画の効率化に貢献します。

LORRICは、「瞬時流量」と「累積流量」の両方を流量計が提供する基本データと考えています。これらのデータは、環境要因を考慮するあらゆる用途やプロセスにおいて重要です。

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