食品工場ソリューション

蒸気用超音波流量計/EMSソリューション

蒸気の計測からはじめる食品工場の省エネ対策・エネルギーマネジメント

適用業界

食品工場の省エネ・蒸気ボイラー設備の最適運用に課題はありませんか？

蒸気用超音波流量計/EMSソリューションを導入する３つのメリット

蒸気のエネルギーを効率的に利用することで、工場の省エネ対策が可能に

生産ラインで使用する蒸気はボイラで作られ、ヘッダーから各設備に送られます。 蒸気を測る流量計はヘッダー出口にのみ設置されていること多く、各設備には個別に流量計が設置されていない場合があります。

このため、各設備でどのくらいの蒸気量が使用されているのか、どのくらいロスが出ているのか、などの実態や課題が見えにくくなっています。

また、その実態を「見える化」しようとしても「調べる方法が分からない」そもそも、蒸気の効率化についての「費用対効果が分からない」といった理由で、思うように対策が進んでいないのが現状です。

経済産業省 資源エネルギー庁の「実はCO2削減によく効く、熱エネルギーの低炭素化」によると、低炭素化への取り組みを進めるためには、熱エネルギーの多くを占めている化石燃料由来の熱を、さらに効率的なものとしていく必要だとされています。

蒸気の有効利用率を上げるためには、いま各設備で蒸気がどれくらいの量を使用しているのか、どれくらいのロスが発生しているのかを計測し「見える化」することが重要です。

クランプオン式蒸気用超音波流量計は外付けで設置することができ、今まで導入が難しかった工場や設備における蒸気流量の「見える化」を実現します。

クランプオン式蒸気用超音波流量計の概要

クランプオン式蒸気用超音波流量計

主な特長

クランプオン式蒸気用超音波流量計ご紹介動画（全業種向け）

クランプオン式蒸気用超音波流量計のご紹介動画。製品の用途、導入メリット、外観や取付作業イメージをご確認いただけます。さらに、この超音波流量計を活用した、工場の熱エネルギーの効率化ソリューションをご紹介します。

蒸気用超音波流量計の適用事例

適用事例１：殺菌設備で使用している蒸気の熱収支分析

某A工場の殺菌設備で使用している蒸気について、蒸気超音波流量計を使って熱収支分析を行い、省エネ診断のフィールドテストを実施。このテストの結果、製品出口温度が設計値より5℃以上高く、排温水から約30kWのフラッシュ蒸気が発生しており、設備停止中も蒸気による入熱があることが分かりました。

これらの事象の原因を分析したところ、熱交換器の経年劣化により回収熱量が設計値より低下していることが分かりました。 また、フラッシュ蒸気は0.3MPa (G) の高圧水から0.0MPa (G) の配管に流れたことで発生していたため、フラッシュタンクで分離回収して利用し、廃温水はヒートポンプなどで排熱回収利用できることが分かりました。

適用事例2：蒸気量のリアルタイム・遠隔監視システム

クランプオン式蒸気用流量計を活用し、工場の殺菌設備に流入する蒸気量のリアルタイム・遠隔監視システムを構築しました。本設備においてフィールドテストを行ったところ、殺菌設備が停止している間も、蒸気が流れていることが分かり、無駄なエネルギーを見える化することができました。

特長・機能

配管工事不要で設備稼動中でも設置可能

クランプオン式とは、蒸気用流量計を配管に外付けする設置方法のことです。一般的に蒸気流量計には差圧式や渦式がありますが、これらのタイプの流量計は配管を切らないと取付けができません。そのため、24時間稼働の工場や異物混入が許されない製造ラインでは設置が難しく、蒸気の計測・見える化の阻害要因となっていました。

このクランプオン式はインライン式と比較して、流量計を設置するために配管工事をする必要がないというメリットがあります。食品工場の既存設備が稼動中でも設置が可能で、専用レールにより取付け位置の調整も容易にできます。可動部がないため、清掃等の定期的メンテナンス費用を低減できます。

配管工事が不要のため、配管の接合部からの蒸気漏れの心配がありません。また、流量計全体を断熱材で覆うことができ、機器からの放熱によるエネルギーロスも抑えることができます。

圧力損失・ウォーターハンマーによる機器故障リスクなし

クランプオン式の流量計は、配管の外側に設置するため、圧力損失がなく、ウォータハンマ―などの測定流体の状態変化から影響を受けることがありません。

一方で、差圧式や渦式流量計は配管内構造物 (オリフィスや渦発生体) による圧力損失が発生するため、不要 なエネルギー損失が発生してしまいます。また、配管の詰まりが発生した場合はメンテナンスが必要になります。

インライン式と比較してエネルギーロスがなく、機器故障のリスクが低く抑えられるため、 省エネ・省力化に適しています。

蒸気ボイラ設備の末端流量まで測定が可能

正確に流量計測するための技術

蒸気の測定では、液体の測定と比べて受信信号が小さく、変換器に信号が伝わるまでに信号が減衰してしまうという問題があります。 富士電機の蒸気用超音波流量計では独自のデジタル信号処理により、管内の飛沫による計測障害を低減、測定が可能なレベルの信号を受信可能にしています。

また、蒸気配管では、配管の金属内部を回り込む信号がノイズとなり、蒸気流量を計測するうえでの課題になります。 金属から蒸気に透過する信号よりもこのノイズの方が大きく、信号と同じ周波数を持つため、フィルタ処理で取り除くことが難しいためです。

蒸気用超音波流量計では耐熱性ゴムのノイズ除去フレームを配管表面に巻くことで、ノイズを低減させ、超音波信号を正確に捉えることを可能にしています。

質量流量へ換算が可能

測定した体積流量測定値と密度（固定値）入力によって、質量流量への換算や出力ができます。また、飽和蒸気の圧力（DC4～20mA）や温度（測温抵抗体）を測定し、外部信号（AI）で入力することで、密度補正を行うこともできます。

ローダーソフトによる計測データトレンド把握

RS-485通信(Modbus仕様)が可能で、ローダーソフトを使用することで計測データのトレンド確認、受信波形の確認、パラメーター設定が可能です。また各種データをCSVファイルにて保存することもできます。

工場全体の省エネ・最適運用を実現するエネルギーマネジメントシステム

エネルギーマネジメントシステム（EMS：Energy Management System）を導入することで、電気・水・空気・蒸気など、工場内で使用するエネルギーを系統別に計測できるようになります。実際に使用したエネルギーを把握し、最適な運用によって、省エネルギーを実現します。

食品工場のエネルギーロスの削減、省エネ化、Co2の削減やカーボンニュートラルへの取り組みを推進させるためには、エネルギーを「見える化」「分かる化」「最適化」が必要です。これにより、例えば設備の運用改善や設備運転設定値の調整による省エネ、排熱回収利用、排熱量の削減などの効果が得られます。

エネルギーの見える化・分かる化・最適化ソリューション

はじめに取り組むのは、「エネルギーの見える化」です。現状のエネルギー使用状況を把握し、すぐにできる対策を実施します。具体的には主要設備のエネルギー計測による状況把握や、実行可能な省エネ対策を実施します。

次に取り組むのは「エネルギーの分かる化」です。エネルギー管理すべきポイントを抽出し効果を分析します。データ蓄積により、エネルギー消費傾向のモデル化や、改善ポイントの顕在化とムダ取りの推進できるようにします。

最後は「エネルギーの最適化」です。省エネ機器・制御技術によるエネルギーコスト低減、エネルギー消費モデルに基づいた最適供給制御、発電・蓄電デバイス活用によるエネルギー負荷平準化を可能にすることで、エネルギーの運用管理や設備投資の最適化を実現します。

蒸気のエネルギーの見える化システムの構成例

蒸気用超音波流量計を活用した熱エネルギー効率・排出量の分析システムの構成例です。BOX盤では、収集したデータからリアルタイムで熱エネルギーを計算し、 蒸気設備の蒸気使用量、熱エネルギー効率、排出量の見える化を行います。いつもの「熱収支状態」を基準にして、状態監視を行い、蒸気使用量に増加などのエネルギー効率悪化を検知します。

関連：超音波流量計シリーズ

富士電機では既設配管に簡単に取付可能なクランプオン式超音波流量計を幅広くラインアップ、製品生産管理や省エネを支援します。様々な流体（液体・空気・飽和蒸気）をクランプオン式で測定でき、純水、薬液、油などの液体をはじめ空気や飽和蒸気などの測定を容易に実現します。

価格・導入費用

価格・導入費用については別途お問い合わせください。

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製造業向けに製造活動を支える省エネ技術、IoTシステムや制御システムを数多く提供、その実績をベースとし、食品工場向けにIoT活用・ 生産性向上・スマート工場化を支援するためのシステム＆ソリューションを提供しています。

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