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計装設計シリーズ-フロート式レベル計、巻き取り式レベル計の測定原理と設計における注意点-

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はじめに

前章では、液面計の概要について書きました。この記事から、液面計の概要がわかったと思います。本記事では、液面計のうちフロート式レベル計の種類を説明するとともに、巻き取り式レベル計の設計における注意点について説明します。

この記事を読むことで、以下のことがわかります。

・フロート式レベル計の概要

・巻き取り式レベル計の設計における注意点

 

作者の紹介

・国立大学の工学部、国立大学院の工学部を卒業し、プラントエンジニアリング会社に就職して7年がたちます

・7年間計装設計業務に携わっています

・Twitter(@myu40073086)もやっていますので、フォローお願いします

 

フロート式レベル計とは

液面にフロート(浮き子)を浮かべて、その位置から液位を計測する方式。古くから利用されている、主に現場指示ようの液面計であり、多数の種類がある。また、安価であるので、導入のハードルは低い。

 

種類

・マグネットフロート式:磁石内蔵のフロートを浮かべ、液位により上下するフロート(磁石)におうじて、指示部が回転するようになっている。

・巻き取り式:フロートに接続したテープを巻き取り、液位を観測する。後程詳述する。

その他にアームフロート式やボールフロート式などがあるが、筆者は経験はない。

 

巻き取り式レベル計の概要

フロートに測定テープが接続されており、フロートの上下により、プーリを介しているテープが巻き取られる。その先端が指示部に接続されており、現場で液位を知ることができる。サーボ式と似ているが、サーボ部分がないだけ安価となる。

このうち、スプリング式のものは、タンクゲージとも呼ばれる。

 

巻き取り式レベル計の構造

図を見てほしい。フロートとステンレステープがプーリーを介して、液面計本体に接続されている。フロートが液位に応じて上下し、テープもこれに追従する。

 

 

巻き取り式レベル計の選定方法

測定範囲

タンクの最大高さを計測できるレンジを選定すること。

 

精度・接液部材質

通常の液体であれば、そこまで精度に影響しないだろう。カタログ通りの精度がでるはず。しかし、高粘度液体(例えばアスファルトなど)の場合、フロートに付着・固化し、フロートの上下を妨げる可能性がある。こうしたプロセスでは注意必要。接液部材質はステンレスでよいだろう。

 

巻き取り式レベル計の設置における注意点

・フロートがタンク側壁に当たらないよう、ノズルの位置には注意必要。また、プーリーの設置位置なども、ベンダー推奨があるので、これを考慮してノズル位置を決めることが重要。ベンダーによっては、フロートの他に両サイドにガイドワイヤを挿入するためのノズルを要求されることがある。

・ガイドワイヤはタンク底部にピン止めするので、そのため、当て板を溶接する必要がある。

・液の異常流れや波立ちを防止するため、防波板を設置することあり。

・タンク内のフロート等を設置するため、マンホール必要

・計器本体と、測定テープを固定する治具をタンク外側壁につける必要がある。

 

まとめ

まとめますと、巻き取り式レベル計の選定方法は以下のようになります。

・測定原理は、液面に浮かべたフロートが液位により上下し、接続された測定テープが液位を示す

・メリットは、計測原理が簡単なのでトラブルがそこまで予想されない・比較的安価

・注意点は、高粘度プロセスの場合は、トラブルが予想されるので、注意必要

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