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日本工業規格

JIS

 Z

8765

-1980

タービン流量計による流量測定方法

Method of Flow Measurement by Turbine Meters

1.

総則

1.1

適用範囲  この規格は,タービン流量計(以下,流量計という。)を用いて,管内を充満して流れる

液体の流量を測定する方法について規定する。

引用規格:

JIS C 0903

  一般用電気機器の防爆構造通則

1.2

測定原理  図 に示すように円筒状の流路の中にロータ(回転翼)を設け,これに液体が流れると,

通過する液体の速度に比例した回転速度でロータが回転する。このロータの回転速度を電気信号として取

り出し,流量に比例した出力信号を得る。

図 1  測定原理

1.3

用語の意味  この規格で用いる主な用語の意味は,次のとおりとする。

(1)

ハウジング  液体が通過する管部分を有し,その内部にロータ,軸,軸受,サポート等の流量検出に

関与する部分を保持する流量計本体。

(2)

ロータ  液体の流れにより回転する部分。

(3)

軸  ロータの回転中心を保持する軸。

(4)

ステータ  ロータに当たる液体の流れを調整する部分。

(5)

サポート  ロータ,軸,軸受,ステータをハウジングの中の定位置に保持し,軸をハウジングの中心

に合わせる部分。

(6)

ピックアップ  ロータの回転を電気信号に変換する装置で,ピックオフと呼ぶこともある。

(7)

プリアンプ  ピックアップで得られた電気信号を,伝送のため増幅・整形し,出力信号を得る装置。

(8)

変換器  プリアンプの出力信号を受信し,遠隔指示・積算に適したアナログ信号又はディジタル信号

に変換する装置。

(9)

積算器  変換器の出力信号を受信し,流量の積算値を表示する装置。


2

Z 8765-1980

(10)

整流器  流れの中の旋流,偏流,縮流及び脈流を消滅又は減少させる装置。

(11)

メータラン  液体が流量計に流入・流出する状態を整えるために必要な整流器及び上流・下流の直管

並びに流量計を含む配管部分。

(12)

メータ係数  試験された流量において,流量計を流れた実量と流量計積算器の指示量との比。

(13)

器差  試験された流量において,流量計積算器の指示量から流量計を流れた実量を減じた値を積算器

の指示量で割った値の百分率。

1.4

測定に必要な基本事項  測定に必要な基本事項は,次のとおりとする。

(1)

原則として,流量計は水平に設置されていること。

(2)

必要な長さのメータランが確保されていること。

(3)

測定中,液体が常に流量計のハウジング内を充満して流れていること。

(4)

混入物(異物)が測定に支障のないように除去されていること。

(5)

出力信号へのノイズの混入がないこと。

2.

流量計の構造

2.1

構成  流量計は,大別してハウジング,ロータ等の接液部と,ピックアップ及びプリアンプから構

成される。

2.2

構造  流量計は,1.3  用語の意味の(1)(7)に示した要素を主体として図 のように構成される。

図 2  流量計の構造例

備考  この図は単に名称を示すものであって,構造を規定するものではない。

3.

流量計及び附属機器の選定

3.1

流量計  流量計は,使用条件に応じ,特に次の事項を考慮して選定するものとする。

(1)

流量範囲  測定に必要な精度によって決められた,連続又は間欠の最大流量及び量小流量に注意する。


3

Z 8765-1980

(2)

口径  口径は,メータランに含まれる上流・下流の直管部の口径と同一とする。

(3)

構造  防滴,防水,防爆(

1

)

等を考慮する。

(4)

測定液体の性状  粘度,密度,蒸気圧,腐食性,潤滑性及び混入物(異物)の有無に注意する。

(5)

温度  測定液体の温度及び流量計を使用する場所の周囲温度に注意する。

(6)

圧力,圧力損失及び背圧  測定液体の圧力,流量計の圧力損失及び必要な背圧に注意する。

(7)

接液部の材質  3.1(4)(6)に留意し,ハウジング,ロータ,軸,軸受,ステータ,サポート等は,測

定液体に適した材質を選定する。

(8)

流量特性  流量−器差(又はメータ係数),流量−圧力損失の関係に注意する。

(9)

接続規格  測定液体の温度及び圧力の範囲を考慮し,配管への接続に適した構造と規格を選定する。

(10)

出力信号の種類  ディジタル(電流パルス又は電圧パルス),アナログ(電流又は電圧)の別,出力イ

ンピーダンス及び時定数を考慮する。

(11)

電源  交流又は直流の別,電圧,周波数及び消費電力を考慮する。

(12)

配管のレイアウト  メータランの長さ及び構造並びに接続配管のレイアウト及び機器の組合せに注意

する。

(

1

)  JIS C 0903

(一般用電気機器の防爆構造通則)参照,

3.2

附属機器(

2

)

  附属機器は,使用条件に応じ,特に次の事項を考慮して選定するものとする。

(1)

口径  気体分離器及びストレーナの口径は,原則としてメータランの口径以上とする。

(2)

構造  測定液体の性状及び保守点検作業に適した構造のものを選定する。

(3)

接液部の材質  測定液体の性状に応じ,機械的及び化学的に十分に耐久力のある材質を選定する。

(4)

接続規格  測定液体の温度及び圧力の範囲を考慮し,配管への接続に適した構造と規格を選定する。

(

2

)

ここで附属機器とは,気体分離器,ストレーナ及びメータラン(流量計を除く)をいう。

4.

設置

4.1

周囲条件  流量計及び附属機器は,高温,低温又は放射熱の多いところ,湿度の高いところ又は著

しく低いところ,振動の大きいところ,腐食性の大きいふん(雰)囲気のところはなるべく避けて設置す

る。

4.2

配管  流量計及び附属機器の設置に当たっては,次の事項を考慮して配管を行う。

(1)

メータランの流れ方向を確かめる。

(2)

メータランは,原則として水平状態とし,その長さ及び各部の組合せは,

図 を基準とする。

図 3  メータランの長さ及び各部の組合せ


4

Z 8765-1980

(3)

メータラン(流量計を除く)には,内側に突起物がないこと。例えば溶接による突起,ガスケットの

はみ出し,温度計の保護管等の突出しがないこと。

また,取り付けに当たっては,メータランの中心軸が一致するように注意する。

(4)

メータランの上流側配管のレイアウトにより流れが影響を受けるとき,例えばグローブ弁,半開のゲ

ート弁,同一平面上にない二つのエルボ等があるときは,メータランの上流に,更に直管部を設ける

などを考慮する。

(5)

ストレーナを使用する場合は,メータランの上流に設置する。

(6)

測定液体が気化しやすい場合又は気体が混入するおそれのある場合は,メータランの上流に気体分離

器を設置する。

(7)

バイパス弁等,測定に影響を及ぼすおそれのあるバルブは,漏えいの防止とその監視措置を施す。

(8)

過大な配管応力と振動から流量計を保護する。

(9)

圧力の変動,液体の熱膨張等による過大な圧力から流量計を保護する。

(10)

流量調節弁を設ける場合は,メータランの下流とする。

(11)

保守の容易な場所を選ぶ。

(12)

配管の温度が液体の温度に等しくなるまでに時間のかかる場合,液体が配管内で気化するおそれのあ

る場合,配管内に不安定な気相が排除されないでいる場合など,測定に影響を及ぼすおそれがあると

きは,分岐管を設けてあらかじめ液体を十分に流すなど,必要な措置を施す。

(13)

同一配管系で 2 種類以上の液体を交互に測定する場合は,交換時の混合ができるだけ少なくなるよう

にする。

(14)

高温又は低温の液体を測定する場合は,プリアンプに熱絶縁の措置を施す。

(15)

流れを一方向に限定できない場合は,逆流の防止又は逆流しても支障のない措置を施す。

(16)

液体の温度,圧力又は密度の測定部は,メータランの上流又は下流側で流れの乱れの影響がないとこ

ろに設ける。

(17)

流量計を取り付けた状態のままで校正することができる基準校正器を設置する場合は,次の事項に注

意する。この場合の標準配管例を

付図に示す。

(a)

流量計から基準校正器(又は基準校正器から流量計)までの配管は,できるだけ短くすること。こ

の部分は,校正中に液体の体積が変化しないこと。

(b)

空気又は蒸気が混入するおそれのないこと。

(c)

使用時流量と校正時流量とに差が生じないこと。

(d)

校正前に,基準校正器及びこれらの配管部の空気の除去ができるようにすること。

4.3

電気接続  電気接続は,次の事項を考慮して行う。

(1)

プリアンプへの電源の供給及び出力信号の伝送に使用するケーブルの種類・配線方法は,使用するプ

リアンプ及び変換器に適合したものを採用する。特に,プリアンプと変換器間のケーブル長さに注意

する。

(2)

シールドケーブルを使用する場合は,シールドは一点接地とし,通常,変換器側(パネル側)で接地

する。

(3)

交流電源からの出力信号線へのノイズ混入を防止する。

5.

測定及び保守点検

5.1

測定の準備  測定に当たっては,次の事項を考慮して事前の準備を行う。


5

Z 8765-1980

(1)

配管の洗浄には,流量計を損傷しないように洗浄液を流量計のバイパス配管に流すか,又は流量計の

取付け部分に仮の短管を取り付ける。

(2)

洗浄後のエアーパージは,流量計の過回転による損傷を防止するため 5.1(1)と同じ処置をとる。

(3)

測定液の温度により流量計の軸受又はロータが凍結・固着するおそれのある場合は,配管及び流量計

内の水分・油分を十分に除去する。

(4)

設置した流量計に初めて測定液体を流すときは,過大な流量とならないよう,流量計出口側のバルブ

を徐々に開く。

(5)  4.2(12)

の分岐管があるときは,あらかじめ液体を流して測定状態を安定させる。

(6)

測定液体の流れているときの圧力  (P)  は,流量計の下流 5Dはメータランの内径)以上の位置で

測定したとき,次の式により求めた圧力以上であること。

P

=2⊿P+1.25P

V

ここに

P

流量計の圧力損失

P

V

測定時の温度における液体の蒸気圧(ゲージ圧)

(7)  2

種類以上の液体に 1 台の流量計を共用する場合は,切り替えの際の液の混合による支障について確

かめる。

(8)

流量計のバイパス配管のバルブ,その他測定に影響を及ぼす閉め切り弁に,漏えいのないことを確か

める。

(9)

流量計の取付け配管に振動がないこと及び液体の流れに脈動がないことを確かめる。

5.2

測定  測定は,次の事項に注意して行う。

5.2.1

一般  測定の一般事項は,次による。

(1)

流量計及びその他の関連機器に電源を供給する。測定液体が配管及び流量計に充満し,かつ静止の状

態にあるとき,流量計の出力が 0 であること及び流量計積算器の指示量(以下,指示量という。

)に変

化のないことを確かめる。

(2)

液体を流しながら測定を行う。この場合,必要とする測定精度に応じ,指示量  (I)  (測定終了時の積

算量と測定開始時の積算量との差,以下同じ。

)に対して,流量計の器差  (E)  又はメータ係数  (f)  の

補正を行い,次の式によりその測定状態における測定量  (Q

i

)

を求める。

÷

ø

ö

ç

è

æ −

×

100

1

E

I

Q

i

又は Q

i

If

5.2.2

測定液体の膨張補正

  流量計の測定量  (Q

i

)

を,基準温度  (t

s

)

又は基準圧力  (P

s

)

(一般に大気圧)

における量として求める必要があるときは,次の補正を行う。

(1)

温度補正

  測定量を基準温度における量として求めるときは,次の式による。

Qt

s

Q

i

×{1−

α (t

i

t

s

)}

ここに

Qt

s

基準温度  (t

s

)

における測定液体の体積

α: 測定液体の温度膨張係数

t

i

測定状態における液体の温度  (℃)

(2)

圧縮補正

  測定量を基準圧力における量として求めるときは,次の式による。

QP

s

Q

i

×{1+

γ (P

i

P

s

)}

ここに

QP

s

基準圧力  (P

s

)

における測定液体の体積

γ: 測定液体の圧縮係数

P

i

測定状態における液体の圧力(ゲージ圧)


6

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5.2.3

流量計の器差変化の補正

  流量計の測定状態と校正状態とが著しく異なる場合は,必要とする精度

に応じて,それぞれ次の器差補正を適用しても差し支えない。ただし,液体の流れがメータランの部分に

おいて乱流状態となっており,

かつ校正時と使用時とにおいて液体の粘度がほぼ等しくなければならない。

これらの条件が満足されない時は,使用状態又はこれに近い状態において流量計の校正を行い,あらたに

器差を求め,測定量  (Q

i

)

を求める。

(1)

温度による器差変化の補正

  流量計の温度による器差変化の補正は,次の式による。

Et

i

Et

c

−(2

β

H

β

R

) (t

i

t

c

)

×100

ここに

Et

i

測定状態の温度  (t

i

)

における流量計の器差

Et

c

校正状態の温度  (t

c

)

における流量計の器差

β

H

流量計ハウジング材料の線膨張係数

β

R

流量計ロータ材料の線膨張係数

(2)

圧力による器差変化の補正

  流量計の圧力による器差変化の補正は,次の式による。

Ep

i

Ep

c

δ (P

i

P

c

)

×100 

ここに

Ep

i

測定状態の圧力  (P

i

)

における流量計の器差

Ep

c

校正状態の圧力  (P

c

)

における流量計の器差

δ:

÷

ø

ö

ç

è

æ −

2

1

)

2

(

R

A

tY

R

π

µ

で求める。

R

流量計ハウジングの内半径

µ: ポアソン比

t

流量計ハウジングの肉厚

Y

流量計ハウジング材料のたて弾性係数

A

流量計ロータの軸に直角な面の最大面積

π: 円周率

5.3

保守点検

  新設時及びその後の使用中必要に応じて,点検・調整を行う。点検方法は次による。

5.3.1

メータランの内部点検

  メータランの内部点検は,次による。

(1)

流量計のハウジング,ロータ,軸,軸受,サポート等の摩耗,異物の付着・たい(堆)積の有無を定

期的に点検し,

必要に応じて清掃又は交換を行う。

交換を行った場合には校正を行うことが望ましい。

(2)

メータラン(流量計を除く。

)及び附属機器についても

5.3.1(1)

と同様の処置をする。

5.3.2

機能点検

  機能点検は,次による。

(1)

測定系の検査

  流量計の設置されている全測定系に試験的に液体を流すことにより,検査する。

(2)

ロータの回転による検査

  流量計,変換器及び積算器と関連する計器との組合せで行う。液体を流す

代わりに,流体ジェットをロータに与えて回転させることによって検査する場合は,ロータの過回転

に注意する。

(3)

誘導信号検査

  自己発信形流量計のピックアップコイル,プリアンプと変換器又は積算器の組合せに

対し,ピックアップコイルに誘導信号を加えて検査する。

(4)

印加信号検査

  プリアンプと変換器又は積算器の組合せに対し,擬似入力をプリアンプに印加するこ

とによって検査する。

(5)

分割検査

  回路を次の二つに分けて検査する。

(a)

ピックアップコイルの検査

  コイルの抵抗及び絶縁抵抗が所定の値であることを確かめる。

(b)

プリアンプ以降の検査

  プリアンプと変換器又は積算器は,使用最小流量及び使用最大流量におけ

るピックアップの出力信号に対応する周波数と振幅の信号を発振器により印加して検査する。


7

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6.

校正

6.1

校正方法

  流量計の校正方法には,ひょう量法,体積法及び比較法がある。これらは校正精度,測

定液体又は測定系の種類などを考慮して選ぶ。

6.1.1

ひょう量法

  各種のはかりを基準校正器として使用する方法である。質量を体積に換算するため,

液体の密度を正しく求めなければならない。

また,ひょう量の際には空気による浮力の影響を考慮する必要がある。

流量計を通して液体を所定の流量でひょう量容器に流し込む。ひょう量の方法には,所定の量が流れ込

んだ後にその流れを停止させるか,又は転流器によってその流れをひょう量容器外に転流させ,この間容

器に流れ込んだ液体の質量を測定する静的ひょう量法と,ひょう量容器に流れ込んでいる液体の質量が所

定の値に達するまで,液体を連続的に流し込む動的ひょう量法とがある。ひょう量容器が風の影響を受け

ないように,一般に屋内で行う。代表的な例を

図 4

及び

図 5

に示す。

図 4  静的ひょう量法


8

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図 5  動的ひょう量法

6.1.2

体積法

  体積管又はタンクを基準校正器として使用する方法である。

タンクには,開放形と密閉形がある。開放形は低蒸気圧液体に使用する。密閉形は,液体の気化による

散逸を防ぐため,校正システムの系が密閉される場合又は加圧状態で校正を行う場合に使用する。

タンクによる場合は,静的ひょう量法と同様に行って,この間に流れ込んだ液体の体積を測定する。

体積管による場合は,流量計と体積管を直列に接続し,所定の流量で液体を流しながら,流量計の指示

量と基準となる実量との比較を行う。代表的な例を

図 6

及び

図 7

に示す。

図 6  体積法(タンク法)


9

Z 8765-1980

図 7  体績法(体積管法)

6.1.3

比較法

  既に精度が確かめられている流量計を基準校正器として使用する方法である。ひょう量法

及び体積法より小さい装置であるが,ある程度校正精度が悪くなることがある。必要に応じて体積管など

によって,この基準校正器を更に校正できるシステムがすすめられる(

付図

参照)

。代表的な例を

図 8

に示

す。

図 8  比較法

6.2

校正状態

  流量計の校正状態には停止試験と通液中試験とがある。


10

Z 8765-1980

6.2.1

停止試験(スタンディングスタートアンドストップ)

  校正の際,指示量の読み取りを,液体の流

れが停止している状態で行う方法である。この場合は,ひょう量容器又はタンクへの取込み時間を

1

分間

以上とすることが望ましい。

6.2.2

通液中試験(ランニングスタートアンドストップ)

  校正の際,指示量の読み取りを,液体が流れ

ている状態で行う方法である。体積管による場合及び比較法は,一般にこの方法である。静的ひよう量法

又はタンクによる体積法でこの試験を行う場合には,転流器が必要である。

6.3

器差及び流量特性

  流量計の器差及び流量特性は,次によって求める。

6.3.1

器差

  流量計の器差

  (E)

又はメータ係数

  (f)

は,次の式によって求める。

100

(%)

×

I

Q

I

E

I

Q

f

ここに

I

: 積算器の指示量

Q

: 基準校正器によって求めた実量(定められた状態に補正された値)

6.3.2

流量特性  校正される流量計の流量特性は,直線性が定義される流量範囲におけるメータ係数又は

器差によって決まる。この関係を

図 に示す。

図 9  流量特性

6.4

校正上の注意

(1)

流量計の校正は,

測定に使用している状態のままで,

その測定液体によって校正することが望ましい。

(2)

使用状態のままで校正できないときは,使用状態と同じ姿勢で,流量計のメータランごとに校正場所

に取り付けて行う。メータランが取り外せないときは,これと等しいメータランを別に取り付けて校

正する。

(3)

測定液体で校正できないときは,粘度及び密度のほぼ等しい液体を用いて行うか,又は水を用いて行


11

Z 8765-1980

う。ただし,この場合には,液体又は水の流れがメータランの部分において乱流状態となっているか,

又はその流速が,流量計に必要な校正精度に影響を及ぼさない範囲とする。


12

Z 876

5-198

0

付図  基準校正器を備えた流量計測定系の標準配管例〔4.2(17)及び 6.1.3 参照〕


13

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タービン形流量計による流量測定 JIS 原案作成委員会構成表

氏名

所属

(委員会長)

穂  坂  光  司

工業技術院計量研究所

仲井真  弘  多

工業技術院標準部

中  村  欽  一

国税庁間税部

西  村  伸  二

財団法人日本規格協会

石  丸      進

麦酒酒造組合

末  続      靖

日揮株式会社 DE 本部電気計装部

森      外  夫

東亜燃料工業株式会社技術部制御システム課

菊  地  義  彦

東亜燃料工業株式会社技術部制御システム課

宮  川  彰  彦

日本鋼管株式会社重工技術部技術企画室

山  中  元  人

東亜合成化学工業株式会社設計部

吉  田  忠  弘

三井石油化学工業株式会社技術部

渡  部      剛

日本石油株式会社技術部

浅  田  康  夫

株式会社北辰電機製作所設計技術部

足  立      壽

愛知時計電機株式会社製造一部

斉  藤      弘

オーバル機器工業株式会社製品検査課

杉  山  薫  郎

トキコ株式会社川崎工場設計部

中  村  好  宏

株式会社東京タツノ研究部設計課

牧  井      司

日東精工株式会社計器事業部技術課

(事務局)

松  村  正  勝

社団法人日本計量機器工業連合会

※  途中から委員交代