液位測定機器と液位センサ

このカテゴリの対象範囲

液位は量ではなく境界を測定するものです。液体とその上にある水蒸気の面、2 種類の非混和液体の間、あるいはサイロ内の固体と空気の間の面です。このカテゴリの難しさのほとんどは、その境界の状態から生じます。泡、水蒸気、結露、撹拌、付着、動く面は、いずれも計器が境界をどう見るかを変えます。

実務上の分かれ目は、測定範囲全体にわたって値を報告する連続測定と、媒体が位置に到達したかどうかだけを報告する液位スイッチです。在庫には連続測定のトランスミッタ、そしてトランスミッタが正しいかどうかに依存しない高液位のインターロックには液位スイッチ、という具合に、両方を使う設置が多くあります。

計器の選択は精度要件ではなく、媒体とタンクに従います。開いたピットにある清水タンクと、結露する水蒸気を持つ加圧反応槽は、原理では同じ測定ですが、実務ではまったく別の問題です。

液位測定の製品タイプ

液位計、サイトグラス、マグネット式フロート表示器は直接目視で読み取る機器で、トランスミッタと同じこのカテゴリに掲載されています。

液位計器の選び方

ある用途に対して正しい計器がただ1つということは稀ですが、納得できる候補と、それ以外を外せる判断材料は必ずあります。それを決めるのが次の質問です。

• 連続測定か液位スイッチか、あるいは両方か。インターロックと警報は、トランスミッタより独立したスイッチのほうが適することが多くあります。
• 面の状態。泡、乱流、沸騰する液体、動く粉体面は、いずれも精度の話の前に方式を除外します。
• 媒体の上にある水蒸気空間。結露、粉じん、蒸気、腐食性ガスは光学系と音響系にそれぞれ違う影響を与え、パージ付きの設置が必要になる場合があります。
• 誘電率と密度。レーダーは前者に、静圧式は後者に依存し、どちらかを変えるプロセスは表示も変えます。
• タンクの形状。ノズル、撹拌機、加熱コイル、はしご、内部構造物はすべて測定経路にあり、説明が必要です。
• 容器内の圧力と温度。フランジ等級と電子部の構成が決まります。
• 衛生的な要件と CIP 洗浄。接液材質と隙間の許容値を制限します。
• 区域区分。トランスミッタとケーブルに使う保護方式が決まります。
• 付着と被覆の挙動。粘着性、結晶性、架橋を起こす製品は、清浄な放射面に依存しない方式が必要になります。
• 取付アクセス。非接触の計器でも、容器の上部での設置、照準合わせ、保守が必要になるためです。

順番に沿って選定を進める

1. 連続値と液位スイッチ信号のどちらが必要か、トランスミッタに加えて独立したスイッチが必要かを定めます。
2. 面の特徴を記述します。静止か撹拌か、清浄か泡立つか、液体か固体か、単一相か界面を持つか。
3. 水蒸気空間の特徴を記述します。圧力、温度、結露、粉じん、腐食性です。
4. その環境に耐える方式を選び、依存する誘電率または密度を確認します。
5. ノズルからタンク底部まで測定経路をたどり、ビームやプローブが何と出合うかを列挙します。
6. 測定範囲、精度、そして下限側で必要な分解能を定めます。液位の読み取り値は下限で最も重要になることが多いからです。
7. フランジ、接液材質、区域区分を適用します。
8. 出力、現地表示の要否、そして静定管またはバイパスチャンバを注文に含めるかを決定します。

方式の比較

注文前に確認するパラメータ

測定方式を選んだ後に残るのは、設置現場でしか確定できない値の一覧です。型式、価格、納期を変えるのは、次の値です：

• タンクまたは容器：寸法、形状、開放、ベント付き、密閉の別。
• 媒体とその性質。清浄、高粘度、粘着性、泡立ち、粒状、または 2 相界面か。
• 水蒸気空間の条件。圧力、温度、結露、粉じん、腐食性成分の有無。
• レーダー用途では誘電率、静圧式用途では密度。判っている範囲で示します。
• 測定経路上の内部障害物。撹拌機、コイル、はしご、バッフル、ノズル。
• 連続測定か液位スイッチか、そして独立した高液位スイッチが必要か。
• プロセス接続：フランジまたはねじの規格、サイズ、等級、ノズルの向き。
• 接液材質と衛生的な要件。
• 出力：4-20 mA、HART、Modbus、スイッチ接点、または現地表示のみ。
• 区域区分と、必要な保護方式。

これらの機器の使用分野