気体と液体などの 2 つの異なる相の混合物からなる二相流は、多くの産業パイプラインで一般的に発生します。この複雑な流れを正確に処理することは、石油やガスから化学処理に至るまで、さまざまな用途にとって非常に重要です。パイプライン流量計の大手サプライヤーとして、当社は二相流の測定に伴う課題と複雑さを理解しています。このブログでは、コリオリ流量計がパイプライン内の二相流を効果的に処理する方法を探っていきます。
二相流を理解する
コリオリ流量計が二相流をどのように処理するかを詳しく説明する前に、二相流自体の性質を理解することが重要です。二相流は、気泡流、スラグ流、環状流、成層流など、さまざまなパターンで存在します。各パターンには、流量測定の精度に影響を与える可能性のある独自の特性があります。たとえば、スラグ流では、大きな液体のスラグとガスのポケットが交互に発生し、圧力と流量に大きな変動を引き起こします。
2 相の存在により、相分布、空隙率 (混合物中のガスの割合)、滑り速度 (2 相間の相対速度) などの変数も導入されます。これらの変数により、従来の流量計を使用して正確な流量測定を取得することが困難になる場合があります。
コリオリ流量計の仕組み
コリオリ流量計は、地球の回転による移動物体の偏向を説明するコリオリ効果の原理に基づいて動作します。コリオリ流量計では、流体が 1 つまたは複数の振動管を通って流れます。流体が振動するチューブの中を移動すると、コリオリの力によってチューブがねじれます。ねじれの量は流体の質量流量に直接比例します。
コリオリ流量計の主な利点の 1 つは、密度、粘度、温度などの流体特性に関係なく、質量流量を直接測定できることです。これにより、二相流を含む幅広い用途において精度と信頼性が高くなります。
コリオリ流量計による二相流の処理
1. 二相混合物の質量流量の測定
コリオリ流量計は、二相混合物の総質量流量を正確に測定できます。コリオリ効果はチューブを流れる流体の質量に基づいているため、複数の相の存在には影響されません。これは、気体と液体が存在する場合でも、流量計は合成質量流量を正確に測定できることを意味します。
たとえば、原油と天然ガスの混合物が流れる石油とガスのパイプラインでは、コリオリ流量計で二相混合物の総質量流量を測定できます。これは、金融取引において転送される製品の質量を正確に測定することが重要である保管転送アプリケーションに特に役立ちます。
2. ボイド率の検出と補正
空隙率は二相流測定における重要なパラメータです。空隙率が高いと、気相が完全に考慮されていない可能性があるため、流量測定が不正確になる可能性があります。コリオリ流量計は、チューブ内の流体の密度と振動特性を分析することにより、空隙率の変化を検出できます。
一部の高度なコリオリ流量計には、流量測定における空隙率の影響を補正できるアルゴリズムが装備されています。これらのアルゴリズムは、測定された密度およびその他のパラメーターを使用して空隙率を推定し、それに応じて流量測定を調整します。これは、二相流状態における流量測定の精度の向上に役立ちます。
3. さまざまなフローパターンの処理
前述したように、二相流はさまざまなパターンで現れる可能性があり、それぞれに流量測定における独自の課題があります。コリオリ流量計は、幅広い流れパターンに対応できるように設計されています。
小さな気泡が液相中に分散している気泡流でも、コリオリ流量計は正確な質量流量測定を提供できます。小さな気泡は、チューブを流れる流体の全体質量に比較的小さな影響を与えます。
液体の大きなスラグとガスのポケットが交互に現れるスラグ流では、流量計はより大きな変動を経験する可能性があります。ただし、高度な信号処理技術を使用すると、これらの変動を除去し、安定した正確な流量測定を行うことができます。
課題と限界
コリオリ流量計は二相流の測定に多くの利点をもたらしますが、いくつかの課題や制限にも直面しています。
1. 高い空隙率
空隙率が非常に高い場合、コリオリ流量計の精度が影響を受ける可能性があります。気相が混合物中で優勢である場合、コリオリ力が小さすぎて質量流量を正確に測定できない可能性があります。このような場合、測定精度を向上させるために追加の技術や流量調整が必要になる場合があります。
2. インストール要件
コリオリ流量計を適切に設置することは、特に二相流アプリケーションにおいて正確な測定を行うために非常に重要です。流量計は、流れがよく発達し、過度の乱流がない場所に設置する必要があります。設置が間違っていると、測定が不正確になり、流量計の早期摩耗が発生する可能性があります。
当社の Z-6000 シリーズ パイプライン流量計
パイプライン流量計のサプライヤーとして、当社はZ-6000シリーズ パイプライン流量計、パイプライン内の二相流を処理するために特別に設計されています。
Z-6000 シリーズは、二相混合物の質量流量を正確に測定できる高度な信号処理アルゴリズムを備えています。空隙率を検出して補正できるため、困難な流れ条件でも正確な測定が保証されます。この流量計は信頼性も高く、メンテナンスも最小限で済むため、産業用途に最適です。
結論
パイプライン内の二相流の測定は複雑な作業であり、信頼性が高く正確な流量計が必要です。コリオリ流量計は、質量流量を直接測定する機能と高度な信号処理機能により、二相流を処理するための実行可能なソリューションを提供します。
パイプライン流量計のサプライヤーとして、当社は二相流量測定の課題に対応できる高品質の流量計をお客様に提供することに尽力しています。二相流アプリケーション向けの信頼性の高い流量計をお探しの場合は、詳細についてお問い合わせいただき、特定の要件についてご相談ください。当社の専門家チームが、お客様のニーズに合った適切なソリューションを見つけるお手伝いをさせていただきます。
参考文献
- ベイカー、O. (1954)。石油とガスが同時に流れる。石油およびガスジャーナル、52(43)、185-195。
- デュクラー、AE、ハバード、MG (1975)。水平および水平に近い気液流れにおける流れ状態の遷移を予測するためのモデル。工業およびエンジニアリング化学のプロセス設計と開発、14(3)、337-347。
- GW ゴヴィエ、アジズ K. (1972)。パイプライン内の複雑な混合物の流れ。ヴァン・ノストランド・ラインホルト。
