September 29, 2026
水素流量測定は、多くの従来の産業用ガス測定よりも困難な場合があります。水素は密度が非常に低く、圧力と温度の変化は、その物理的状態と体積流量に大きな影響を与える可能性があります。
このため、圧力と温度は、水素流量計を選択および設定する際に考慮する必要があります。特に、測定値を質量流量または標準体積流量に変換する必要がある場合はなおさらです。1. 圧力と温度が重要な理由ガスは圧縮性があるため、圧力または温度が変化すると体積が変化します。
たとえば、高圧のパイプラインを流れる水素は、低圧の同じ量の水素よりもはるかに小さい体積を占めます。
温度も同様の効果があります。ガス温度が変化すると、密度と体積も変化します。
このため、最終的な値が標準体積または正規化体積として表される場合、ガス流量測定には圧力と温度の情報が必要となることがよくあります。
2. 水素は密度が非常に低い
水素は最も軽いガスであり、同等の条件下では天然ガスよりもはるかに密度が低いです。
これにより、測定原理の選択が重要になります。
アプリケーションに応じて、コリオリ式、渦式、熱式質量流量計、その他のガス流量測定方法などの技術が検討される場合があります。
3. 圧力が水素流量測定に与える影響
ガス圧の上昇は、一般的にガス密度を増加させます。
したがって、運転中に圧力が大幅に変化する場合、適切な補償を適用せずに、測定された運転体積を固定の標準体積値と比較することはできません。
そのため、圧力測定は、流量計またはフローコンピューターと組み合わせて、補正または正規化された流量を計算するために使用される場合があります。
ガスメータリングシステムの場合、実際の測定構成は、必要な出力に応じて選択する必要があります。
実際の体積流量
標準体積流量
正規体積流量
質量流量
4. 温度が水素流量測定に与える影響
温度もガスの密度と体積を変化させます。
水素流量測定システムが標準体積を報告する場合、測定された流量を参照条件に変換する際に、運転温度を考慮する必要があります。
したがって、温度測定は、システム設計に応じて、流量計に統合されるか、個別の温度センサーを介して提供される場合があります。
5. 圧力と温度は連携して機能する
圧力と温度は、常に独立して考慮されるべきではありません。
単純化された関係は次のように表すことができます。
密度 ∝ 圧力 / 温度
これは単純化された表現であり、実際のガス計算では、特に運転条件が理想気体挙動から大きく逸脱する場合、圧縮率が必要になる場合があります。
したがって：
流量測定 → 圧力 + 温度 + ガス特性
より意味のある質量または基準体積の結果を得るために必要になる場合があります。
6. 実際の体積流量と標準体積流量
この区別は、水素アプリケーションにとって特に重要です。
これは、パイプライン内の実際の圧力と温度における水素が占める体積を表します。
これは、測定されたガス量を定義された基準圧力と温度に変換します。
流量計またはフローコンピューターは、圧力と温度の入力を利用してこの変換を実行できます。
7. コリオリ流量計が水素に魅力的な理由
コリオリ流量計は、体積流量と密度から質量を計算するのではなく、質量流量を直接測定します。
多くの最新のコリオリ流量計は、密度と温度情報も提供できます。
ただし、水素アプリケーションでは、依然として慎重な評価が必要です。
流量範囲
圧力
温度
配管サイズ
材料適合性
標準体積が必要な場合の基準条件
必要な精度
危険区域要件
したがって、コリオリ式は、すべての水素アプリケーションにとって自動的に正しい選択ではありません。
8. 水素用渦流量計
渦流量計は、アプリケーションと流量計の構成に応じて、水素を含むガス測定にも使用できます。
ガスの密度、圧力、温度は運転条件に影響を与えるため、アプリケーションを流量計の測定範囲と比較して確認する必要があります。
標準体積または質量関連の値が必要な場合、圧力と温度情報も補償または変換に使用される場合があります。
9. 高圧システムにおける水素流量測定
水素の圧縮、貯蔵、輸送は、高圧を伴う場合があります。
水素は一部の材料に浸透し、水素関連の材料劣化に寄与する可能性があるため、圧力センサーの材料も重要です。
したがって、測定システムは両方を考慮する必要があります。
測定性能
と
材料適合性
圧力、温度、流量計は、完全に独立したデバイスとしてではなく、完全な測定システムとして選択する必要があります。
高いガス速度
見積もりを依頼する前に、以下を提供してください。
最小流量
通常流量
最大流量
運転圧力
最小および最大圧力
運転温度
最小および最大温度
配管サイズ
必要な出力：質量または体積
標準体積が必要な場合の基準条件
精度要件
危険区域分類
プロセス接続
通信プロトコル
液体水素の場合、極低温条件と可能性のあるガス同伴は、追加の測定上の考慮事項をもたらします。
11. 一般的な水素流量測定の問題
不安定な読み取り値
不正確な基準条件または欠落している圧力および温度補償は、不正確な変換流量値につながる可能性があります。
水素アプリケーションは、広い運転範囲を持つ場合があります。流量計は、最小および最大流量条件の両方に対して確認する必要があります。
圧力センサー、シール、および濡れた材料は、水素サービス用にレビューする必要があります。
低いガス密度は高い速度につながる可能性があります。これは、一部の速度ベースの技術の適切な運転範囲を制限する可能性があります。
圧力と温度は、ガスの密度と体積に影響を与えるため、水素流量測定において重要な要因です。
圧力 + 温度 → ガス密度 → 体積 / 質量流量の関係
標準または正規化体積を必要とするアプリケーションでは、圧力と温度の補償が必要になる場合があります。直接質量流量を必要とするアプリケーションでは、適切な質量流量測定技術により、測定システムが簡素化される場合があります。
コリオリ式と渦流量計の両方が水素サービスで検討できますが、最終的な選択は、実際の圧力、温度、流量範囲、配管サイズ、精度、および設置要件に基づいている必要があります。
Endress+Hauser、KROHNE、Rosemountなどのメーカー、およびその他の産業用計装ブランドの水素流量測定ソリューションを、圧力および温度トランスミッターと組み合わせて提供できます。
水素ガスの流量計を選択する場合は、流量範囲、圧力、温度、および配管サイズを提供して、構成レビューを行ってください。
