ガイド波レーダー：プローブ選定・設置・試運転ガイド

要点：ガイド波レーダー（GWR）は、ロッドまたはケーブルに沿ってマイクロ波を伝搬させ、液面や界面までの距離を測る連続式レベル計です。選定では測定レンジだけでなく、媒体の誘電特性、プローブ形式、付着、ノズル、上部不感帯、引張荷重、温度・圧力、接液材質を確認する必要があります。

1. ガイド波レーダーの測定原理

電子部から送信されたパルスはプローブに沿って進み、誘電率が変化する境界で反射します。機器は反射信号の伝搬時間から距離を算出し、空距離の設定値を用いてレベルに変換します。自由空間レーダーと異なり、信号経路がプローブで規定されるため、狭い容器や内部構造物が多い設備で有利な場合があります。

ただし、プローブへの付着、ノズル内接触、ケーブルの揺れ、上部の近距離反射は測定を乱します。GWRだから自動的にすべての低誘電率液体や泡を測れるわけではなく、実媒体での反射条件を確認する必要があります。

短～中距離の液体タンクや、プローブを安定して設置できる用途に適します。曲がりや横荷重を避け、ノズルや攪拌機との干渉を確認します。

高いタンクやサイロに使用できます。充填流、材料の引張力、摩耗、揺れを考慮し、必要な場合だけ下端固定を採用します。固定部は熱膨張と引張荷重を吸収できる構造にします。

信号が外管内を伝搬するため、比較的明確な測定経路を得られます。一方、粘性物や結晶化物が内部に詰まる用途には適さないことがあります。

界面測定では上層を通過した信号が界面で十分に反射することが必要です。エマルジョン層が厚い場合や誘電率差が小さい場合は、事前試験または別方式の検討が必要です。

プローブをノズル中心に配置し、壁、攪拌軸、加熱コイルなどに接触させないでください。長いケーブルでは容器の運転状態で揺れと張力が変化します。下端固定を使用する場合も、プローブを過度に張らず、温度変化と材料荷重を考慮します。

ノズル内に付着しやすい製品では、ノズル径と長さ、プローブとの隙間を確認します。プローブを切断または延長した場合は、実長に合わせて再設定し、基準点からの距離を再確認します。

電源電圧、ループ負荷、シールド、接地、危険場所用バリアを図面に従って接続します。初期設定では空距離、プローブ長、測定単位、4 mA点、20 mA点を入力します。その後、エコーカーブで上部反射、製品表面、プローブ終端を識別します。

受入試験では少なくとも低・中・高の三点で基準値と比較し、4、12、20 mAをPLCまたはDCSで確認します。初期エコーカーブとパラメータを保存しておくと、付着やプロセス変化の診断に役立ちます。

使用できる場合がありますが、反射強度は媒体、プローブ形式、レンジ、付着条件に依存します。仕様値だけで判断せず、メーカーに実条件を提示してください。

いいえ。揺れや壁接触を防ぐ必要がある場合に検討します。固定による引張荷重や熱膨張の影響も評価します。

プローブの付着・変形・接触、接続部、エコーカーブ、設定履歴を確認し、清掃方法が接液材質とシールに適合することを確認します。

執筆：Arvin · 出典：METRAVON Instruments