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計装設計シリーズ-液面計の種類と選定方法-

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はじめに

前章では、計装エンジニアの計測機器設計の概要について書きました。この記事から、計測機器の種類や、実際の作業内容について分かったと思います。

本記事では、計測機器のうち液面計の概要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。

・流体の性質把握

・各液面計の測定原理

・液面計の選定方法

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

流体性質の把握

まず、流体性質の把握をすることが重要です。なぜかというと、液面計の各種で計測できる流体の得意不得意があるから。以下の事柄を明らかにしましょう。

・液体か個体か

・腐食性流体、スラリか

・界面測定必要か

その他にもノズルフランジ径や外部電源を供給できるかも調べておきましょう。

液面計の測定原理

さっそく、測定原理、と行く前に、測定目的を明らかにしましょう。なぜか?現場で見るだけなのか、中央操作室でもみたいのか、安全計装で利用するのかなどで、選定が変わってきます。

測定目的

考えられる測定目的を上げてみます。

・現場での目視用

・通常の監視や制御

・2oo3など安全計装で使用するため、複数個の要求あるか

測定原理

ここでは、ざっくりとした測定原理を説明します。個別の液面計については、別記事でかきます。まず、測定目的から考えましょう。現場での指示のみでよいか、それとも電気信号を利用して、中央操作室で見るか否か。つまり、通常の監視や制御に使うということです。私の経験では、現場での指示が必要な場合には、大抵電気信号を発する液面計も必要です。

次に個数です。液面計は、通常ドラム、タンクやピットなどの容器につけます。プロセス上そのタンクの液面が重要な制御に使用されている場合は、安全計装的に、2oo3など2台以上の液面計を据え付けることが多いです。

<現場での指示のみ>

・2色式(ガラス式):ガラスの覗き窓があり、液位が2色液体部が赤、非液体部が緑など。

・マグネットフロート式:磁気をおびたフロートが、液面に従い上下する。そのフロートの磁気に反応して、指示部が液位を示す。

・巻き取り式:原理はマグネットフロート式ににている。液面にフロートを浮かべる。それにテープがつながっており、タンク外のゲージとつながっている

<電気信号あり>

・差圧式:容器の高圧・低圧側の差圧を用いて計算により、液位を計算する方式

・ディスプレーサ式:ワイヤー付きフロートを容器中に浮かべ、そのワイヤーの長さで液位を計測する

・パージ式:容器の流体中に管を挿入し、気体を放出し、その放出に必要な圧力から液位を計測する方法

・レーダー式:マイクロ波を容器上部から、液面に向かって放ち、その反射の時間を計測して液位を計測する

・超音波式:超音波を容器上部から、液面に向かって放ち、その反射の時間を計測して液位を計測する

・放射線式:放射線源から放射線を放ち、それを受け取るレシーバを設け、液位を計測します。

・静電容量式:センサ部には、検出電極と接地電極の2つの極が有り、2つの電極間のキャパシタンスとコンダクタンス導電度を検出、電極部に接続されたアンプ部によって、物質の量や状態を計測します。

 

液面計の選定

各液面計の比較

以上の液面計のまとめ表は、以下の通りとなります。この表により、先に調査した流体性質を考えて、液面計タイプを選定しましょう。

 

 

配管・機器との取合

なお、機器との取り合いには気を付けてください。容器を設計する機器設計者とノズルの位置やサイズをすり合わせておくことが必要です。特に、機器は長納期のため、発注が早いです。計装品の条件を早い段階で機器設計者に連絡する必要があります。また、液面計の中には、ノズルから流体を外部に抜き出し測定するものもあります。その際には、抜き出し部分のスペースが必要となりますので、スペース取りが必要です。

計装工事

さらに、計装工事でどれくらいのボリュームがあるか知っておくべきです。例えば、差圧式ならば、導圧管の引き回しやドライ・ウェットレグなどを決める必要があります。また、スタンドパイプを外部に設置して計測するような場合は、位置取りが重要になってきます。また、特殊なところでは、放射線式などは、放射線源を取り扱うための資格保有者の有無や、現場での保管方法・場所なども気にする必要があります。

まとめ

まとめますと、液面計の選定方法は以下のようになります。

・流体性質を把握する

・測定目的を明らかにし、測定原理の得手不得手を考慮して選定する

・取合や計装工事についても考慮する

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