超音波液位計

超音波液位計が買われるのは、それが触れないもののためです。容器が汚水、酸、食品、スラリーを保持している場所では、接液する計器は媒体に耐え、後で清掃されねばならず、フロートやプローブには手を届かせねばなりません。表面の上方から測れば、そのすべてを避けられます。変換器は容器の上の空気の中にあり、内容物は決してそれに届かないからです。

簡素さで得たものは、形状で支払います。計器はその面から表面までの見通しを必要とし、中に何かがある容器では、それは最初に思えるほど小さな譲歩ではありません。

測定方式

変換器は音のバーストを下方へ送り、その後で聞き取ります。パルスは表面での密度の変化で反射して戻り、送信と受信の間隔が距離を与えます。その距離を取付高さから引くと液位が出ます。音速はそれが伝わる空気の温度に依存するため、計器は温度センサを持ち、その分だけ計時を補正します。設置場所の温度が周囲の細かい事項ではなく選定の一部であるのはそのためです。

この 1 文から 3 つの形状上の制約が導かれ、それらが合わさって、その容器をそもそも測定できるかが決まります。面の真下には、計器が自分の送信を戻ってくるエコーから分離できない帯があり、容器が到達し得る最高液位はその帯より下にとどめねばなりません。パルスは伝わるにつれて広がるため、背の高い細い容器では、ビームが壁面または内部の金具に届き、表面より先に偽のエコーを返すことがあります。そして測定範囲が定まれば、変換器と容器の壁面の間には最小距離が必要です。壁面の反射が、表面の反射と極めて近い時刻に届くためです。

一体形か分離形か

2 つの形式は、ヘッドがどこにあるかだけが異なります。一体形は変換器をヘッドに収めて容器に取り付けます。上方に空間があり、上部に手が届くタンク向けの構成です。分離形は変換器を容器に、ヘッドを人が読める場所に置きます。上部の空きが低い場所、上部にアクセスがない容器、洗浄域がこれを要求します。

利便性のほかに 2 つの帰結があります。分離形は低圧の電源に加えて商用電源も受け付けるため、容器の場所に電源はあるが低圧の供給がないプラントに適します。また、一体形が用意する無線オプションを持たないため、配線がまったくない遠隔地は逆に一体形が答えになります。

測定範囲、ブランキング距離、そして小さな容器

測定範囲と精度は買い手が最初に探す数値ですが、この方式ではそれだけでは足りません。ブランキング距離は測定範囲ではなく変換器の構成に属します。同じスパンでも一体形と分離形で異なる数値が資料に与えられ、ブランキング距離の短い形式が浅い容器を測定可能にする形式になり得るのはそのためです。短ブランキング距離形はまさにその場合のために存在します。深さ 1〜2 m までの容器をカバーし、ブランキング距離は数十センチではなくセンチ単位で測られます。

その関係が、仕様の話が計器ではなく容器から始まる理由です。容器の高さと、内容物が届く最高液位が合わさって、その液位を空白帯の外に保てるほど高く計器を取り付けられるか、それとも測定範囲、取付、または方式を変える必要があるかが決まります。

出力と制御

計器は 4-20 mA のアナログ出力と、Modbus-RTU を話す RS-485 接続を備えます。調節計や制御システムへの標準的な経路です。加えて商用電源の開閉に対応した定格のリレー接点が 1 対あります。1 台の計器に、報告だけでなく動作を行わせるのがこのリレーです。ポンプを起動しまたはバルブを開く液位スイッチには接点が必要で、警報にはもう 1 つ必要です。より多くの動作が必要な場合、分離形は 4 接点をオプションで用意します。

アナログ出力の精度は、測定の精度とは別に、フルスケールの 0.2 % と与えられています。両者は区別しておく価値があります。前者は計器とそれを読む側の間の信号の質を述べ、後者は測定そのものを述べるからです。

測定上の制約と選定の留意点

この方式の制約は、上に挙げた 3 つの形状上のものです。それぞれに、計器を変えるより安い回避策があるため、率直に述べておく価値があります。空白帯に達する液位は、取付を高くするか、静定管を容器の上まで立ち上げることで扱えることがあります。壁面に届くビームは、狭めるか、計器を移すか、別の原理で容器を測ることができます。しかし表面の上の空気が水蒸気、結露、粉じん、泡を運ぶ場合、形状では解決せず、通常はレーダーが答えになります。両技術の境界が液位の測定範囲ではなく媒体の上の大気で引かれるのはそのためで、両者は同じスパンをカバーするからです。

資料はまた、いくつかの数値を未確定のまま残しており、それらは言い繕わずに列挙してあります。同じ文書の中で精度が 3 通りに表現され、精度等級とフルスケールの百分率は同じ量ではありません。ブランキング距離は 1 つの測定範囲で 2 つの形式の間で異なります。電源の構成も両者で異なります。そして、無線モジュールのオプションと分離形の 4G ユニットの関係は説明されていません。

ご注文について

答えを固定する項目は、容器の高さ、その直径、使用中の最高液位と最低液位、媒体とその上の水蒸気または粉じん、計器における使用温度と極端温度、表面に泡・結露・乱流が生じるか、容器の中にあるものと、計器を壁面からどれだけ近くに取り付けられるか、読みを現地で見る必要があるのか信号としてだけか、必要な出力とそれを読む側、容器の場所に配線があるか、そして確保できる電源です。容器の図面がこれらの大半に一度に答え、照会の中で最も有用な単項目です。数量、仕向港、必要な納期がこれを完成させます。