差圧監視の実務において、差圧トランスミッタの出力を4～20mAの平方根信号に変換する処理が必要な場合があります。このような用途は、流量監視の一般的な手法の一つである差圧原理を利用した産業用流量測定システムでよく見られます。差圧流量測定について簡単に解説した後、差圧トランスミッタが流量計の動作をサポートする上でどのような役割を果たしているかを理解できます。
流量計は、複雑な産業パイプライン網における流量監視において重要な役割を果たします。流量をタイムリーかつ正確に測定することで、効率的な材料管理と操業安全性に貢献します。差圧式は、様々な種類の流量計を含む主要な流量測定技術の一つです。構造は異なりますが、流量計算のための圧力差を作り出すという共通の動作目的は共通しています。この原理は、ベルヌーイ方程式流体の流れにおける運動エネルギーと位置エネルギーからなる全エネルギーは、条件に関わらず一定です。したがって、これらの差圧流量計の主な構成要素は、局所的な流れの加速を引き起こし、流体の静水圧を低下させる絞り装置（オリフィス板、ベンチュリー管、ピトー管、Vコーンなど）です。
ここで差圧トランスミッターの出番です。基本的な構成要素は単なる機械装置であり、プロセス中に物理的に圧力差を発生させますが、その値を直接測定して出力信号を出力することはできません。そのため、上流と下流の差圧を検出し、最終的に流量測定値の出力信号に変換する補助装置が必要です。これは差圧トランスミッターにとって最適な役割と言えるでしょう。
DP測定が確立された後、差圧と体積流量の関係はどうなるのでしょうか？ベルヌーイの式と連続の式に基づくと、発生する差圧（ΔP）と実際の流体流量（Q）の間には非線形関係が存在します。
Q=K√ΔP
ここで、Kは流量計固有の係数であり、一次流量計の種類やその他の要因（流体の密度、配管サイズなど）によって決定されます。トランスミッタの4～20mA信号は流量に対して直線性がなく、その傾向を適切に表すことができません。この問題は、平方根抽出（SRE）処理によってΔPを平方根化し、最終的に信号を体積流量に比例させることで解決できます。
トランスミッタが内部でSREを実行できない場合、外部の流量計算コンピュータまたは制御システムで計算を行う必要があり、信号ルーティングの複雑さと潜在的なエラーポイントが増大する可能性があります。そのため、最新のDPトランスミッタは通常、アナログ回路に信号SRE機能を内蔵し、平方根演算された4～20mAを出力できます。さらに、DPトランスミッタは低流量カットオフを実装することで、低流量時に不釣り合いに増幅される可能性のあるセンサドリフトを軽減できます。このソフトウェア機能は、計算された流量が定義された閾値を下回った場合に出力を4mA（流量0%）に強制することで、不規則な信号や誤った流量の蓄積を回避します。
差圧式流量測定システムは、最も実績があり、広く普及している流量制御技術の一つです。優れた利点がある一方で、構造と原理に起因する制約も存在します。
+ 標準化された設計、確立された技術
+ 堅牢で耐久性のある構造、可動部品なし
+ 精度と安定性の向上
- 永続的な圧力損失
- ターンダウン比率が低い
- 流体の密度やその他の要因の変化に敏感
適切な流量計の選択は、流体流量測定の効率と精度にとって不可欠です。動作要因を総合的に考慮することで、ユーザーは特定の要求に適合した情報に基づいた決定を下すことができます。上海王源当社は20年以上にわたり、流量計、差圧伝送器、その他流量測定用継手など、計測・制御機器の製造・サービスに携わってきました。ご質問やご要望がございましたら、お気軽にお問い合わせください。
投稿日時: 2025年8月25日