スラリーは多くのプロセス産業で見られ、スラリーの流量を測定することは、混入固形物のサイズと容積の変化、密度の変化、層流、および溶液中の混入固形物を維持するためにしばしば必要な高速度など、さまざまな理由によりしばしば挑戦的です。
パルプと紙は、硫酸法プロセスにおいて、典型的な濃度が3.6％の固形物であり、化学パルプの生産に最も一般的であり、機械パルププロセスよりも強いパルプを生産します。一般的なスラリー測定アプリケーション、課題
一般的なスラリー測定アプリケーションと課題
パルプストックからの流れを測定する際に、マグメーターはトランスミッターとセンサーから構成され、流れを測定します。マグメーターのセンサーはインラインに配置され、パイプを流れる液体によって生成される誘導電圧を測定します。トランスミッターはセンサーによって生成された電圧を取り、その電圧を流量測定に変換し、ホストシステムにその流量測定を送信します。
金属と鉱業では、多くの流れで5％から8％の固形物が見られ、銅濃縮プラントのテールラインでは50％以上の高固形物含有量があります。
石油およびガス、石油化学の化学注入では、反応がノイジーな流量信号に加わります。
フラッキングアプリケーションでは、井戸の課題を減らすために井戸に送られる水と砂の混合物の精度が0.25％で必要です。
水処理および廃水処理用の臭素では、約10％の固形物を含む高導電性の臭素が流量測定の高い変動性を生成します。
幸いなことに、ほとんどのスラリーは水ベースであり、それゆえ導電性の液体であり、乱流および層流のアプリケーションで流量を測定するために適しています。この測定技術は、乱流および層流のアプリケーションで流量を測定する数少ない技術の1つです。
マグメーターは、トランスミッターとセンサーから構成され、一緒に流量を測定します。マグメーターのセンサーはインラインに配置され、パイプを流れる液体によって生成される誘導電圧を測定します。トランスミッターはセンサーによって生成された電圧を取り、その電圧を流量測定に変換し、ホストシステムにその流量測定を送信します。
パルプストック、臭素、鉱石からの流れを測定する際に、インピンジメントプレートを備えたマグメーターを使用している場合でも、スラリー流れストリーム中の粒子は不安定な読み取り結果につながる可能性があります。これらの問題などは、各アプリケーションに適した適切なマグメーターを慎重に選択することで対処できます。
不安定で正確でないマグメーターの読み取りは、流体中の混入物が電極センサーに影響を与え、ミリボルトのスパイクを引き起こし、それが流量スパイクとして解釈されることがしばしばあります。ガラス繊維管は臭素や化学薬品のサービスでよく使用され、アプリケーションで多くの静電流を生成する傾向があります。これは、粒子の衝突問題と同様に、測定の整合性に影響を与えます。標準のマグメーターを使用すると、電極によって測定されたこれらのノイズ信号は、流量信号から一貫して正確に分離するのに苦労します。パルプストック、臭素、鉱石を使用したマグメーターによる流量測定
スラリー流量測定における不安定な信号の管理
この種のノイズに対する伝統的な補償方法は、流量信号のダンピング時間を延長することであり、これはトランスミッターで行われます。これらのスラリー信号の性質により、ダンピング時間が30から60秒になることは珍しくありません。この技術は安定した流量値を生成しますが、リアルタイム制御には適していません。多くの流程では、プロセスのデッドタイムは1秒未満であることがよくあり、このように大幅にダンピングすることは、制御が複数のサイクル前に発生した変化に反応していることを意味し、制御システムの不安定な動作を引き起こす可能性があります。
この種の不安定な動作は、制御弁の振動、生産性の低下、および停止時間を引き起こすことがよくあります。トランスミッターと制御システムの両方にダンピングを適用しても、多くの場合、プロセスを効果的に調整するためのノイズが依然として多すぎます。
あるパルプ工場の例では、問題が最悪の状態にあるとき、施設は自動制御を完全にオフにして制御弁を手動でストロークする必要があり、パフォーマンスが低下するだけでなく、オペレーターの時間の無駄遣いにつながりました。
スラリー流量を測定するためのより良いアプローチ
ノイズ効果を軽減する1つの方法は、センサーによって生成される信号の利用可能な電力を増やすことです。たとえば、従来の設計では0.5アンペアから新しい設計では2アンペアに電力を増やすことがあります。ただし、信号電力を増やすことは、ノイジーな信号という問題の1つを解決するだけであり、デブリやその他のプロセス誘発スパイクという課題を完全に解決するわけではありません。
開発中に200以上の実世界の過酷な環境ノイズサンプルを分析し、改善されたマイクロプロセッサの能力を活用することで、マグメーターの開発チームは、トランスミッター内で信号をアクティブに処理して粒子の衝突による外れ値を識別および無視するための要件を特定することができました。
技術の内部：磁気流量計の改良
この高度なトランスミッターは、新しいマグメーターの購入時に供給され、既存の設置に後付けすることができます。ゼロトリム、スキャン時間、実行平均の時間制限などに基づいた3つのプロセスノイズプロファイル、2つのコイル周波数、および平均時間、プロセスノイズレベル、プロセスノイズファクター/許容レベル、スキャン時間、および実行平均の時間制限に基づいた5つの事前構成された信号処理モードが含まれています。また、アプリケーションに基づいたユーザー固有の6番目の「カスタム」信号処理モードも完全にカスタマイズ可能です。ファインチューニングやカスタム構成の開発に関する技術サポートも利用可能です。
メーターのセンサーは、移動部品のない障害物フリーデザインであり、メンテナンスと修理を最小限に抑えるため、導電性スラリーを測定するのに理想的です。移動部品や障害物がないことは、機械的な故障や材料の堆積もないことを意味し、高い信頼性を提供します。
組み込み診断機能は、産業全体でますます重要性を増しています。インストール状況、プロセス状況、およびデバイスの健康状態に対する洞察を提供できる計測デバイスを導入することは、予防保守のための重要な要素です。スマートメーターの検証機能により、これらの診断情報がリアルタイムでアラートを発し、問題がプロセスに関連する問題につながる前にメンテナンスに問題があることを通知します。診断には、空管、逆流、電極飽和、接地および配線の故障など、その他の問題に関する指示が含まれます。
診断変数、ユーザー選択可能なセカンダリ変数（電子温度、積算流量などの16種類の変数のいずれか）、およびその他の情報を制御システムやアセット管理システムなどのホストに送信するには、デジタル通信プロトコルが必要です。HART（FieldComm Groupから）は1つのオプションであり、4-20mA流量測定信号に重畳されます。
プロセス産業で最も広く使用されているフィールドデバイスプロトコルであるため、多くのホストシステムがこのプロトコルをサポートしています。サポートしていないシステムには、HART信号を複数の離散および4-20mA信号に変換するプロトコルコンバーターが利用可能であり、すべてのホストシステムとの互換性が確保されます。
エンドユーザーは、±0.25％の標準精度および±0.15％の高精度オプション構成を備えた、3〜36インチ（80〜900 mm）の幅広いサイズのマグメーターラインを探すべきです。これにより、ほとんどのアプリケーションを処理できます。
高度な計測技術の活用：包装材料の応用
スラリーマグメーターを設置する前、メーターからのフローシグナルは、150L/minまでの高い値から10L/minuteまでの低い値まで変動していました。新しいスラリーマグメーターを設置した後、ダンピング低減が15秒からわずか3秒に短縮されました。これに加えて、トランスミッター内の信号処理機能を組み合わせると、より安定した信号が生成され、観測された測定値が実際のスラリーフローをよりよく表しています。
結果として、改善されたスラリーフローの読み取りによって可能となるプロセス制御の向上は、重要な運用の変更を検出するだけでなく、誤った材料供給による再作業を回避し、包装材料の品質に影響を与えることも防ぐのに役立ちました。
スウェーデンのパルプ産業の別の応用例では、過剰なプロセス振動が発生していました。制御弁の頻繁なストロークによる過剰な摩耗に加えて、多くの場合、閉ループ制御から手動制御に戻る必要がありました。このスウェーデンの工場に新しいスラリーマグネットフローメーターを設置することで、工場のスタッフは一貫して自動閉ループ制御モードで運転することができ、生産性が向上し、原料の使用量が減少し、プロセスの中断が少なくなりました。
高度な計測技術の活用：鉱業アプリケーション
同様の改善は、スラリーマグメーターが鉱石パルプ配送ラインに設置された南米の金鉱山など、他の産業でも見られます。設置前は、循環負荷（ミルに戻される粗い材料と細かい材料の比率）の自動負荷分散が不可能であり、調整要因を考慮して手動で行う必要がありました。これらの手動調整はしばしば不正確であったり、適切なタイミングで行われなかったりし、大幅な再作業を引き起こしました。スラリーフローの幅広い変動も、プロセスのpHを管理するのが難しく、安全上の理由から生産を減らす必要がありました。スラリーマグネットフローメーターの設置後、フロー率の変化に対するリアルタイムの応答が可能となりました。これにより、必要な再作業が最小限に抑えられ、スループットが向上し、自動質量バランスがリアルタイムで実行されることが大きな要因となりました。
高度なマグメーターが精度、制御性、スループットを向上させる
ノイズの多いマグメーターシグナルが観察される産業では、特にスラリーの場合、精度、制御性、およびスループットの大幅な改善が見られる同様の成功事例が見られます。スラリーフローの測定は依然として課題であり、特に流量読み取りが閉ループ制御に使用される場合、高導電性または摩耗性の環境でのスラリーフローの多くのアプリケーションは、現代のマグメーターテクノロジーで対処できます。
改善されたプロセス制御は、改善されたスラリーフローの読み取りによって可能となりました。これにより、重要な運用の変更を検出するだけでなく、誤った材料供給による再作業を回避し、包装材料の品質に影響を与えることも防ぐことができました。このような最新技術を設定可能かつカスタマイズ可能な方法で使用することは、流量読み取りの低変動性を提供し、スタッフがプラントを運転限界に近づけることを可能にします。また、改善された自動閉ループ制御、より良いプロセス安定性、増加したスループット、および幅広い流量領域、プロファイル、および範囲での装置の摩耗を減らします。
