LNGおよび極低温燃料補給における質量流量測定

信頼性の高い保管移送のための統合型計量スキッド

運用上の信頼性と法的防御力の両方を維持するため、管理移送用計量システムは一体型の計量スキッドとして設計されています。各スキッドには、管理移送に必要な以下のコンポーネントが統合されています。

• コリオリ流量計や超音波流量計などのインライン質量流量測定装置は、主要な測定要素として機能します。
• Lonnmeter社が提供するインライン密度計と粘度計は、正確な質量流量計算に不可欠な液体特性データをリアルタイムで提供します。これらの機器は、極低温環境下でも校正を維持する必要があります。わずかな密度誤差であっても、質量流量の偏差につながるためです。
• 自動サンプリング システムは、品質と発熱量の測定に必要な成分分析のために製品サンプルを抽出します。
• 診断および自己検証モジュールは、すべての計測機器の状態とパフォーマンスを継続的に監視し、センサーのドリフト、汚れ、または外部障害を早期にオペレーターに警告します。
• すべてのコンポーネントは、制御およびデータ記録サブシステムと統合されています。Lonnmeterはインライン密度計および粘度計に特化していますが、これらの要素は監査証跡や規制報告に必要な制御インフラストラクチャとシームレスに連携します。

システム全体は、極低温条件下での性能を検証するため、作業中および現場での立会いのもと受入試験を受けることがよくあります。スキッドの設計は、定期的な校正とメンテナンスを容易にする必要があり、機器がオフラインになった場合でも測定の継続性を維持するためのデバイスバイパスまたは冗長経路の確保も必要です。

例: 燃料補給およびターミナルにおける保管移送

LNG燃料補給ステーションまたは船舶間のLNG移送において、保管移送流量の測定は、コリオリ質量流量計、Lonnmeterインライン密度・粘度計、そして認証されたサンプリングポイントを備えた計量スキッドによって行われます。このシステムは、OIML R140に基づく初期検証、定期的な再校正、そして継続的な診断チェックを受けており、厳しい極低温環境下でも移送されたLNG量を正確に記録します。すべての移送イベントは、契約上の義務に従い、規制および財務監査のために完全に文書化されています。

流量計、密度計（ロンメーター）、温度計、校正計といった各コンポーネントが、全体の不確かさに影響を及ぼします。システムは、これらの要素を合わせた不確かさが契約または規制上の閾値である0.3%を超えないように設計する必要があります。

したがって、LNG 分野の保管移送計測は、極低温操作、法定計量、および商業的影響の複合的な圧力に耐えられるように構築された、厳密に統合され、検証され、準拠したシステムに基づいています。

LNG用主要質量流量測定装置：技術と比較

コリオリ質量流量計

コリオリ質量流量計は、LNGを運ぶ振動管内のコリオリ効果を測定することで動作します。LNGが流量計のセンサ管を通過すると、流体の動きによって管の振動に測定可能な位相シフトが生じます。このシフトは質量流量に正比例し、センサーによって検出され、高精度の質量流量、密度、温度データに変換されます。この技術は、機械的な流れの障害物や極低温液体と接触する可動部品がないという独自の設計により、LNGアプリケーションにおいて特に堅牢です。

極低温およびLNGサービスへの適応性は、ステンレス鋼や耐熱合金などの特殊材料によって実現されています。これらの材料は、極低温（多くの場合-160℃以下）でも構造的完全性を維持し、LNG燃料補給ステーションや極低温燃料補給システムで見られる急速な熱サイクルにおいても一貫した精度を確保します。材料の継続的な進化とデジタル処理の改善により、コリオリ質量流量計は、±0.1%～±0.25%の精度と、多くの場合±0.2 kg/m³以内の密度精度で信頼性の高い測定値を提供できるようになりました。これは、LNGオペレーションにおける保管、在庫管理、コンプライアンスに不可欠な性能レベルです。

LNGにおける液体コリオリ質量流量計の大きな利点は、厳しい極低温環境下でも高い精度と再現性を維持できることです。差圧計や機械式タービンとは異なり、コリオリ流量計はプロセス圧力やLNGの密度変化の影響を受けないため、質量流量を直接測定できます。これにより、他の計測技術で一般的に見られる系統的損失とランダム測定誤差の両方を最小限に抑えることができます。これらの流量計はLNGの流動に接触する可動部品を必要としないため、メンテナンスの必要性が軽減され、極低温燃料の長期ハンドリングにおける信頼性が向上します。

診断アルゴリズムの最近の強化により、リアルタイムのプロセス制御と自動検証ルーチンがサポートされます。これらの診断機能により、ユーザーはセンサーの状態を監視し、プロセスを停止することなくメーターのゼロ点状態を検証し、振動や部分的な障害による変化を検出できます。強化された診断機能は、LNGの保管移送制度で要求される計量基準への準拠を支援し、トレーサビリティとコンプライアンスのためのデジタル記録を提供します。

Lonnmeterのようなコリオリ質量流量計の認定サプライヤーまたはメーカーを選択することは、計測システムの整合性と運用信頼性に直接影響します。メーカーは、極低温で校正された流量計を提供し、現場検証ツールを提供し、高度なプロセス要件への適合性を確保する必要があります。仕様が不十分であったり、サポートが不十分な流量計は、特に設置時のストレスや二相流条件下で誤差が生じるリスクがあります。これは、高度な製造手法によって、より優れたチューブ設計と高度なコントローラによって軽減できます。実績のあるサプライヤーの役割は、設置後のサポートにも及び、校正、トラブルシューティング、継続的なコンプライアンス文書の作成などが含まれます。

超音波流量計

超音波流量計は、特別に設計された計測部内でLNGの流路を横切って超音波パルスを送受信することで機能します。上流と下流を伝わるパルスの時間差を利用して流量を計算します。LNG流路の外部にトランスデューサーを配置するこの非侵入型のアプローチは、低温流体との接触によって従来のセンサーが損傷する可能性のある極低温環境に適しています。

LNG用途において、超音波流量測定技術は、LNGターミナルでの船舶やトラックへの積み込みなど、高流量の取引輸送シナリオにおいて優れた性能を発揮します。この流量計は、大口径パイプライン向けに設計されており、高流量と低圧力損失が不可欠であり、多くのLNG施設が遠隔地または危険区域にあるため、最小限のメンテナンスが求められる場合にも適しています。超音波流量計は、必要な直管部を備え、LNG特有の音響特性に合わせて校正されていれば、取引輸送に関する公認計量標準に準拠できます。

超音波流量計の際立った利点の一つは、プロセス圧力に対する感度が極めて低く、可動部品がないため、摩耗や汚れに強いことです。この耐久性により、サービス間隔の延長、メンテナンス費用の削減、そしてダウンタイムのリスク低減につながります。超音波流量計の診断機能は、プロファイルの歪み、空気/ガスの侵入、またはトランスデューサの汚れを検出します。これらは、LNGの保管輸送における流量測定において、継続的な流量計性能が求められる重要な要素です。

超音波式流量計の典型的な用途としては、大容量LNG移送ラインや、パイプライン径が既存のコリオリ技術の実用範囲を超える状況などが挙げられます。例えば、輸出入ターミナルのLNGローディングアームでは、パイプライン径が12インチを超える場合に超音波式流量計が活用されています。これは、超音波式流量計が大きな圧力損失を招かずに精度要件を維持できるためです。

まとめると、コリオリ式と超音波式の両方の質量流量測定装置は、現代のLNG取引計量システムにおいて重要な役割を果たしています。コリオリ式流量計は高精度の直接質量流量アプリケーションをリードし、商取引に不可欠な計測トレーサビリティを提供します。一方、超音波流量計は、メンテナンスの容易さと高流量性能が優先される、堅牢で大口径のソリューションを提供します。最適な装置の選択は、LNGインフラにおける高度な質量流量測定に対する具体的なアプリケーションニーズ、プロセス条件、そしてコンプライアンス要件によって異なります。

LNG燃料供給ステーションにおけるボイルオフガス管理

ボイルオフガス（BOG）の効率的な管理は、LNG燃料供給ステーションにとって重要な課題です。BOGは、貯蔵および輸送中に熱の侵入によって副産物として生成され、メタンやエタンなどの成分が蒸発します。このガスの管理は、経済的にも環境的にも極めて重要です。

LNG燃料ステーションへの経済的圧力は、製品ロスを軽減し、不必要な運用コストを回避する必要性から生じています。BOG（液化ガス）を放出または燃焼させると、貴重な天然ガスが失われ、ステーションの日々の収益性が直接的に低下します。最近のBOG回収・利用シミュレーションでは、年間1億3,800万ドルを超える潜在的収益と97%近くの粗利益率が示され、高処理能力運用における収益機会の大きさが浮き彫りになりました。小規模なステーションであっても、BOG回収は持続的な収益源を生み出す可能性があります。ある分析では、回収ガスを車両燃料として利用することで毎月176ユーロの収益が得られていると報告されています。これは絶対額としては控えめですが、時間の経過とともに大きく蓄積されます。

環境への配慮も同様に重要です。BOGの主成分であるメタンは、非常に強力な温室効果ガスです。適切に管理されていないベントやフレアリングは、ステーションの二酸化炭素排出量を大幅に増加させます。稼働中のLNG輸送ステーションでテストされた回収システムは、BOGをオンサイトプロセスで再利用するか、車両用途に転換することで、毎月最大8,549kgのCO₂換算排出量を削減し、温室効果ガスの削減と燃料代替の両方を通じて大きな環境効果をもたらしました。

これらの課題に対処するため、LNG燃料ステーションでは様々なBOG管理手法が導入されています。最も経済的に魅力的な解決策は、多くの場合、BOGを圧縮天然ガス（CNG）に変換することです。比較ケース評価では、CNG生産が回収ガスの最低販売価格を最も低く抑え、ステーションの存続可能性と経済的利益の両方を最大化することが示されています。その他のBOG管理手法には、以下のものがあります。

• BOG を燃料として直接発電し、発電所内での使用または送電網への輸出用のエネルギーを生成して、発電所のエネルギー自給性をさらに高めます。
• BOG を LNG 貯蔵タンクに再注入するか、車両エンジンにリダイレクトします。
• 制御されたフレアリングは、通常、回収または再利用が不可能な場合にのみ使用されますが、この方法は規制と持続可能性の精査に直面しています。

現在、多くの施設では、高精度コリオリ質量流量計や超音波流量計などの高度な質量流量測定装置を用いて、BOG回収と極低温燃料供給システムを統合しています。これらの計測機器は、LNGの蒸気流と液体流の正確な監視と管理移送流量測定を可能にし、LNG管理移送計量システムの全体効率を最適化し、ステーションの性能向上に貢献しています。Lonnmeter社製のインライン密度計と粘度計は、BOG回収と利用を最適化するために不可欠な流体特性を継続的に正確に監視することで、サポート役を果たします。

包括的なBOG管理の導入は、LNG燃料供給事業者にとって、ベント製品による損失、超過排出に対するコンプライアンス違反の罰金、外部グリッド供給への依存によるエネルギーコストなど、様々な財務リスクを軽減します。強化された質量流量計測技術は、計測の整合性を確保し、検証・監査可能なガス処理を確保することで、リスク軽減を直接的に支援します。

総合的な証拠は、LNG燃料供給ステーションにおける堅牢なBOG管理が経済的にも環境的にも不可欠であることを明確に示しています。今日の厳しい規制と市場環境において、収益性と持続可能性を確保しながら操業を行うには、精密な極低温燃料の取り扱いと質量流量測定に支えられた回収システムの慎重な導入が不可欠です。

統合アプローチ：計測、制御、ストレージの統合

先進的なLNG燃料補給ステーションは、冷熱貯蔵、高精度質量流量測定、リアルタイムプロセス分析をシームレスに統合し、パフォーマンスと規制遵守を最大化します。この統合の要となるのは、LNGの再ガス化時に放出される極低温冷熱の活用です。液化天然ガス（LNG）が-162℃から気体状態に戻る際に、大量の冷熱を回収できるようになります。先進的な施設では、この冷熱を冷熱貯蔵システムに送るか、液体空気エネルギー貯蔵（LAES）ユニットと連携させることで、ハイブリッドなエネルギー・燃料補給ハブを構築しています。

Aspen HYSYSなどのプロセスシミュレータを含む熱力学モデリングは、LAESとLNG再ガス化を組み合わせることで、システムのエクセルギー効率（合計改善率は105%を超える）が向上するだけでなく、高度な貯蔵・発電サブシステムを考慮した場合でも、投資回収期間を最短2.5年に短縮できることを実証しています。このような統合アプローチで構成されたステーションは、冷熱の効率的なカスケード利用、運用柔軟性の向上、そしてサイトのエネルギー自立性の向上により、運用コストを大幅に削減できます。

同時に、これらの基地における輸送およびプロセス制御の精度確保には、高精度な質量流量測定が不可欠です。極低温流体環境における高精度が認められているコリオリ質量流量計は、質量流量を直接測定します。これは、従来の容積式流量計に比べて大きな利点です。これらの装置は、動的、低温、圧力変動を伴うLNG燃料補給環境においても信頼性を維持し、商業取引と政府による監督の両方をサポートします。

最新の統合計測システムには診断機能が組み込まれており、流量計やその他の重要なプロセス機器の常時自己監視が可能です。故障、ドリフト、校正の逸脱は即座に特定されます。その結果、事業者はトレーサビリティと認証を備えた計測値を維持し、LNGの国際取引基準への完全な準拠を確保できます。これは、たとえわずかな逸脱であっても、重大な財務上の差異や規制上の罰金につながる可能性がある燃料補給ステーションにおいて特に重要です。

自動化は、計測と制御を貯蔵プロセスと緊密に連携させます。例えば、コリオリ流量計から得られるリアルタイムの質量流量データは、自動制御ループに直接送られ、プロセスバルブの調整、ボイルオフガスの管理、あるいは運転異常の検出時に是正措置の発動などを行います。Lonnmeter社製のインライン密度計のようなインライン密度計の導入は、プロセスの透明性をさらに高めます。これらの計器は、インライン粘度センサーと併用することで、貯蔵、移送、最終供給に至るまでのあらゆる段階で、LNGの1リットルまたは1キログラム単位の正確な計量を可能にします。

下の図 1 は、貯蔵容器、極低温配管、質量流量測定、およびシステム分析が中央プロセス自動化プラットフォームを介して接続された統合 LNG 燃料補給ステーションを示しています。

取引計量システムは、コリオリ質量流量、密度測定、そして統合分析を組み合わせることで、証明可能な結果を​​提供します。これらのシステムは過酷な極低温環境にも耐え、キログラムまたはトン単位で記録されるLNGスループットの正確性と改ざん防止性を維持し、取引相手と規制当局の両方にとって安全を確保します。つまり、冷熱貯蔵、質量流量および密度測定装置、そして自動分析の融合が、信頼性、効率性、そして規制遵守を両立させたLNG燃料補給オペレーションの基盤を形成しているのです。

質量流量測定ソリューションの選択と調達

LNGアプリケーションに最適な質量流量測定ソリューションを選択するには、コリオリ式と超音波式を明確に比較することから始まります。両者の根本的な違いは測定原理にあります。コリオリ式質量流量計は、振動する管内の流体の動きによって生じる位相シフトを感知することで、質量流量を直接測定します。一方、超音波流量計は、超音波パルスの伝播時間に基づいて体積流量を求め、測定または推定された流体密度を考慮して質量流量を算出します。

LNGの保管輸送においては、わずかな計測ミスでも商業上の大きな差異につながる可能性があるため、精度が極めて重要です。コリオリ式質量流量計は、LNGの組成や温度の変動の影響を受けず、実質量流量の±0.1%に達する固有の精度を実現します。LNGの密度は物性の変化によって変化するため、この直接的な質量測定は、容積測定法に存在する変換誤差を軽減するのに役立ちます。超音波流量計は、理想的な条件下では±0.2%の容積精度を実現しますが、外部からの密度測定または推定値に依存しているため、輸送中にLNGの特性が予期せず変化した場合に潜在的な誤差が生じます。そのため、コリオリ式流量計は高精度の保管輸送、特に直接的な質量測定が必要でラインサイズが小～中規模の用途に適しています。

設置と運用上の要件も、さらなる差別化要因となります。コリオリ式流量計は、質量と熱サイクルに対する敏感さから、堅牢な機械的支持と効率的な断熱性を必要とします。これらの考慮事項は、極低温LNGの取り扱いにおいて特に重要となります。パイプ径が大きくなるにつれて圧力損失が大きくなるため、大規模パイプラインへの実用性は限定されます。一方、超音波式流量計は、設計上、圧力損失が最小限に抑えられ、最大48インチの大口径パイプに対応し、非侵入型またはクランプオン式のため、後付けが容易です。可動部品がなく、インラインでの保守が容易な点も、広大な極低温ネットワークを管理するLNG事業者にとって魅力的です。

両方のテクノロジーについて主要な技術仕様を評価する必要があります。

正確さ：コリオリ流量計は優れた質量流量精度を備えており、最終取引においてしばしば要求されます。超音波式流量計は体積流量において優れた精度を提供しますが、質量計算に使用する場合は組成変化に対する厳密な補正が必要です。

較正：どちらのタイプのメーターも、正確な校正ルーチンを必要とします。極低温LNGサービスの場合、温度と圧力のサイクル全体にわたって測定の忠実性を確保するために、動作条件を再現する必要があります。

信頼性：コリオリ流量計は、LNGの組成や圧力が変化する環境下でも堅牢な性能を発揮することで知られています。超音波流量計は機械的な摩耗に強いものの、結露やトランスデューサーの劣化による信号劣化がないか定期的に点検する必要があります。

診断:高度な診断機能は、どちらのカテゴリーのメーターにも搭載されています。コリオリ式メーターは、ゼロ点安定性とチューブの状態を自己監視し、超音波式メーターは信号強度、音響経路の整合性、流量プロファイルの異常を追跡します。

統合の柔軟性:どちらのタイプも、船上またはターミナルの制御システムと統合するための標準化された通信出力を備えています。ただし、メーターの重量、スペース要件、断熱の必要性といった設計および設置上の制約により、既存の極低温燃料取扱インフラへの適合性が損なわれる可能性があります。

LNG燃料補給ステーションにおける高スループットの保管移送など、LNG用コリオリ質量流量計の調達プロセスには、体系的なアプローチが必要です。LNGまたはその他の極低温流体アプリケーションで実績のあるコリオリ質量流量計のメーカーおよびサプライヤーを探しましょう。LNG燃料補給技術に関する具体的な実績、関連する保管移送手順への適合性、そして継続的な技術サポート能力について、ポートフォリオを評価しましょう。製造の厳密さ、極低温サービスのための校正設備、そしてフィールドサービスへの対応力を検査することは、長期的な運用の成功に不可欠です。

サプライヤーの選定と適格性評価においては、LNGターミナルへの設置における実証済みの信頼性、極低温における性能データに関する透明性のある文書、そして堅牢なアフターサービスを最優先に検討してください。サプライヤーの信頼性は、計測の信頼性とLNG保管移送業務の成功に直接影響します。LNGインフラのライフサイクル全体を通して、計測機器が信頼性の高い質量流量計測を維持できるよう、優れた運用実績と技術適応性を重視してください。

メリットの最大化：運用と環境のメリット

高精度質量流量測定装置、特にコリオリ質量流量計を導入することで、LNG燃料補給ステーション、LNG保管輸送計量、極低温燃料の取り扱いにおいて、運用面および環境面で明確なメリットがもたらされます。これらのメリットは、質量流量、密度、温度の高精度測定によってもたらされ、プロセス制御の最適化と信頼性の高い排出量の算出を可能にします。

排出量と損失の削減

高精度コリオリ質量流量計は、LNGサプライチェーン全体における排出量と製品損失の最小化に不可欠であることが実証されています。LNGアプリケーションでは、測定の不確かさが0.50%と非常に低い場合が多く、保管、積載、燃料補給作業中の未計測ガスの削減につながります。微小な流量変動も正確に測定し、わずかな質量変化も検出することで、これらの機器は漏れの迅速な特定、未検出損失の排除、排出量報告書の誤差低減に貢献します。この機能はボイルオフガス（BOG）管理に不可欠です。正確な流量データにより、事業者はBOGを排出する代わりに捕捉、定量化、収益化することができ、温室効果ガスの排出を直接抑制し、炭素会計の改善につながります。

収益性と持続可能性の向上

最適化された計測は、LNGの移送および販売中の1キログラム単位の正確な追跡、金銭紛争の削減、そして公正な取引の促進によって収益性を向上させます。LNG燃料供給技術および極低温燃料供給システムにおいては、コリオリ流量計または高度な超音波流量測定に基づく信頼性の高い保管輸送用計測システムが、追跡可能かつ監査可能な結果を​​提供します。このような厳格な在庫管理は、規制遵守を支援するだけでなく、オペレーターが非効率性を検出し、プロセスの歩留まりを向上させることを可能にします。

持続可能性も向上します。高度な質量流量測定により、燃料ライフサイクル全体にわたる廃棄物を削減し、メタンとCO₂の漏洩排出量を削減し、自主規制および規制枠組みへの信頼性の高い報告が可能になります。Lonnmeter社のインライン密度計・粘度計などのデバイスを用いて、リアルタイムの密度と粘度をモニタリングすることで、プロセスに関する洞察が深まり、エネルギー効率をさらに向上させ、環境への影響を最小限に抑える調整が可能になります。

優れた精度：直接的なメリット

優れた計測精度は、プロセス効率の向上と環境負荷の低減に直接つながります。極低温燃料のハンドリングやLNGの保管輸送において、最新のコリオリ流量計は直管配管やハンドル設置の制約を必要とせず、コンパクトな後付け環境でも高精度を実現します。堅牢な校正とトレーサブルな検証により、低温ストレス、高圧、あるいはガス組成の変動下でも、計測の不確かさを最小限に抑えます。

Lonnmeterのインライン密度計と粘度計は、質量流量測定データを補完するリアルタイムの流体特性データを提供することで、サポート役を果たします。この包括的な測定スイートにより、オペレーターはプロセスをリアルタイムで調整し、製品品質の維持、スループットの最大化、そして厳格化する排出ガス規制への準拠を実現できます。

まとめると、高精度質量流量測定装置の導入はLNGオペレーションを変革し、精密な監視、損失防止、排出量削減を通じて収益性と持続可能性を向上させます。密度・粘度計との統合により、環境面およびオペレーション面での成果がさらに強化され、今日の正確性、透明性、責任あるLNG管理に対するニーズに応えます。