音叉式レベルスイッチ：特徴・動作原理・設置ガイド

METRAVON 音叉式レベルスイッチ：特徴、動作原理および設置ガイド。

音叉式レベルスイッチは、振動に基づいて点レベルを検出する計測装置です。 圧電素子は、所定の共振周波数でフォークを駆動する。液体、粉末、または粒状物質がフォークに接触すると、振動状態が変化する。電子回路はこの変化を検出し、出力状態を切り替える。

調律フォークスイッチは、高レベルアラーム、低レベルアラーム、過充填保護、空転検出、およびポンプのドライラン保護に主に用いられる。これらは連続的なレベル送信器ではなく、点レベル式デバイスである。 機械的な連結部や可動伝達部品を備えていないため、一般的にメンテナンスがほとんど必要なく、モデルに応じて液体、粉末、または粒状固体の計測に適用することが可能です。

1. 音叉式レベルスイッチの動作原理とは？

圧電励起方式

圧電素子が、設計された共振周波数でフォークを連続的に駆動します。

媒体との接触

液体または塊状の物質がフォークを覆った場合、フォークの振動周波数、振幅、または減衰特性が変化します。

電子式検出

電子回路が振動状態を継続的に監視し、フォークが覆われているかどうかを判定します。

スイッチ出力

スイッチ条件が満たされた時点で、装置はアラームまたは制御用としてリレー、トランジスタ、またはその他の離散型出力を出力します。

2. 高レベル検出と低レベル検出の違いとは？

最終的なスイッチングロジックでは、フェイルセーフモード、NO/NC接点構成、および PLC または DCS のインターロック方針も考慮すべきである。

3. 音叉式レベルスイッチの主な特徴は何か？

機械的伝達機構を備えていない

フォーク自体が振動するため、計器は摩耗や付着が生じる可能性のあるフロート、パドル、または機械的リンク機構に依存しない。

通常、複雑な較正は不要です。

多くのポイントレベルスイッチは、空／満充填状態での較正を行わずに稼働可能ですが、一部のモデルでは感度または遅延の設定が可能です。

さまざまな媒体に適用可能です。

モデルによっては、チューニングフォーク式スイッチを導電性または非導電性の液体、粉末、粒状材料などに対応して使用できます。

クリア・ポイントレベルスイッチング

高レベルアラーム、低レベルアラーム、過充填保護、およびプロセスインタロックに最適です。

チューニングフォークスイッチは、製品の色、透明性、または電気伝導性に対して一般的に感度が低い。 これにより、光学的または導電性に基づく点レベルの技術と比較して、広範な応用範囲が得られる。

4．気泡、フォーム、乱流および堆積が振動音叉型スイッチに影響を及ぼすか？

振動音叉型スイッチは、通常、通常の流量、気泡、および中等度の表面変動を良好に耐えられるが、これらの条件から完全に無影響であるとは考えないべきである。

5. 液体型とバルク・固体型のチューニングフォークスイッチの違いとは？

両者とも振動に基づくポイントレベル検出を採用しているが、液体型とバルク・固体型では機械的構造、振動特性、および感度設定が異なる場合がある。

液体用音叉式レベルスイッチ。

水、油、溶剤、化学物質、スラリーおよびその他の液体を対象とした高レベルまたは低レベル検出用途に使用されます。

塊状固体用振動フォーク式レベルスイッチ（

）：粉体、穀物、プラスチックペレット、セメント、フライアッシュ、およびその他の塊状固体の点レベル測定に使用されます。

：選定にあたっては、製品の密度、粒子径、流動性、堆積傾向、および取付位置を考慮すべきであり、外観のみを基準とすべきではありません。

：6．音叉式レベルスイッチとチューニングフォーク式レベルメーターは同じものですか？

より正確な技術用語としては、「音叉式レベルスイッチ」または「／振動フォーク式ポイントレベルスイッチ」が用いられる。.

これらの計測装置は、通常、高レベルまたは低レベルの検出に対して、個別の「被覆あり／なし」の状態を示す機能を提供する。 それらは0～100％のレベルを連続的に測定するわけではない。 このため、それらを連続的な「チューニングフォーク式レベル計」と呼ぶことは、誤解を招く可能性がある。

用語に関する注記：液体については「チューニングフォーク式液面スイッチ」を使用し、粉末および粒状物については「振動フォーク式液面スイッチ」または「バルク・固体用チューニングフォーク式液面スイッチ」を使用してください。連続的な液面測定が必要な場合は、レーダー、超音波、磁気収縮、または静水圧測定などの技術を検討すること。

7. チューニングフォーク式スイッチにはフィールド較正が必要ですか？

多くの産業用チューニングフォーク式スイッチは、連続型レベルトランスミッタのように「空」および「満」の範囲較正を必要としません。

ただし、設置後は以下の点を確認してください：

• 媒体がチューニングフォークを確実に覆い、また確実に覆わないこと；

• 高レベルまたは低レベルの機能が正しく動作していること；

• フェイルセーフモードが正しく設定されていること；

• 出力状態が PLC または DCS の論理と一致していること；

• いずれかの時間遅延または感度設定が適用用途に適していること；

8．取付向きはどのように選定すべきか？

すべてのチューニングフォークスイッチを固定の20°の下方角度に設置しなければならないという普遍的な規則は存在しない。 適切な取り付け向きは、使用媒体、取り付け位置、フォークの設計、および製造元の取扱説明書に依存します。

一部の液体用チューニングフォークの設計では、液体の迅速な排出を促進し、製品レベルが低下した後により迅速にリセットを行うためのフォークの幾何学的形状が採用されている。 これはすべてのチューニングフォークスイッチに共通する普遍的な特性ではなく、モデル固有の機能です。

9．スイッチは充填流路から離れた位置に設置すべき理由とは？

チューニングフォークスイッチには機械的な伝達機構は存在しないものの、そのフォーク自体はプロセス内に延在する機械的部品である。 高速の物質、大きな固体粒子、または強力な液体ジェットによる直接的な影響は、以下のような結果を引き起こす可能性がある：

• フォークの機械的変形；

• 異常振動；

• 誤作動；

• 長期的な機械的疲労；

• プロセス接続部への追加応力。

したがって、スイッチは直接の充填衝撃から離れた位置に設置する必要がある。 機械的保護が必要な場合、保護構造がブリッジ現象を引き起こしたり、プロセス媒体がフォークに正しく到達することを妨げたりしてはならない。

10．バルク・固体サイロにおいて、保持角が重要である理由とは？

粉体および粒状物質は、通常、平坦な水平面を形成しない。 充填および排出により、材料のピーク、バレー、および休止角の変化が生じる可能性がある。

不適切な取付位置では、以下のような問題が発生する可能性がある：

• シロが実際に満杯になる前に、局所的な材料ピークが高レベルスイッチを覆うこと；

• 他の部位に依然として大量の材料が存在する一方で、局所的な材料バレーが低レベルスイッチを露出させること；

• フォークに直接の充填による衝撃；

• ブリッジングにより生じる持続的な誤作動。

高・低レベルスイッチの設置位置は、実際の充填点、排出方式、材料の流動方向および休止角に基づいて選定する必要があります。

11. 振動振子式スイッチは高粘度液体で使用できますか？

はい、選定したモデルが実際の粘度および積層条件に適している場合に限ります。

粘度は通常、動的粘度として、mPa·sまたはcPで表します。mm²/sまたはcStで示される値は運動粘度を示し、密度を考慮しない限り、動粘度と直接比較することはできません。

高粘度液体については、以下の点を確認してください：

• 材料がフォークの歯先間に蓄積する可能性；

• 液面が低下した後も持続する液膜が残存する可能性；

• 切り替えおよびリセット時間；

• 粘性媒体用フォーク設計が必要かどうか。

12。リレーの出力は、モーターまたはバルブを直接制御できるか？

調音叉スイッチのリレー出力は、一般的に PLC 、 DCS 、警報回路、または中間リレーに切り替え信号を提供することを目的としています。

リレー接点が例えば250 VAC／5 Aと定格されている場合であっても、大型モーター、ソレノイドバルブ、またはその他の誘導性負荷を直接切り替えると想定することは、適切な技術的慣行ではありません。

より一般的な構成は以下の通りである：

チューニングフォークスイッチ → PLC ／中間リレー／コンタクター → 最終制御装置

必要に応じて、誘導性負荷に対して適切な過電圧抑制装置も使用すべきである。

13. 屋外および危険区域での設置時、考慮すべき事項は何か？

ケーブル導入

必要に応じてケーブルを滴下ループ状に配線し、雨水が直接外装内に流入しないようにする。

外装部の密閉性

ケーブルグランド、外装部カバー、および使用されていない入孔が適切に密封されていることを確認する。

危険区域

適切な認証を取得したモデルを使用し、配線および設置に関する関連する認証要件を遵守する。

「ケーブルの入り口は常に下方を向く必要がある」といった規則は、すべての設計に適用すべきではない。 重要な要件は、有効なシール性能および排水性能を確保しつつ、許容される取付向きを遵守することです。

14．一般的な技術仕様はどのように解釈すべきか？

以下の情報は、産業用音叉式レベルスイッチに関する一般的な選定の参考としてのみ提供されており、すべての産業用音叉式レベルスイッチに関するものであり、すべての用途に適用可能な汎用仕様と見なすことは避けるべきである。 METRAVON モデル。

FAQ：音叉式レベルスイッチについて。

Q1：音叉式レベルスイッチは連続的なレベル計算機能を持っていますか？

A：いいえ。本製品は主に高レベルまたは低レベルの点検に用いられ、通常はフォークが覆われているか覆われていないかのみを示します。

Q2：チューニングフォーク式スイッチは現場でのキャリブレーションを必要としますか？

A：多くのモデルでは複雑なスパン較正は不要ですが、設置後には運用試験を実施し、故障防止モード、遅延設定、および出力論理を確認する必要があります。

Q3：気泡および乱流はチューニングフォークスイッチに影響を及ぼすか？

A：中程度の気泡および表面の動きは通常、影響が限定的ですが、大量の気化、高速衝撃、または複雑な二相流については、具体的な用途に応じて評価を行う必要があります。

Q4：チューニングフォークスイッチはフォームを検出できますか？

A：フォームの密度、液体含有量、および計測装置の感度によって異なります。フォームの検出の可否については、選定時に明確に定義する必要があります。

Q5：同一のチューニングフォークスイッチを液体およびバルク固体の両方で使用できますか？

A：フォークの形状および振動特性が異なる可能性があるため、通常は液体またはバルク固体に特化して設計されたモデルを選択することをお勧めします。

Q6：チューニングフォークのスイッチは、20°の下方角度で設置しなければならないですか？

A：いいえ。製品および用途に応じて、垂直、水平、または任意の角度での取付けがすべて適しています。具体的な設置手順に従ってください。

Q7：スイッチを充填点から離れた位置に設置する必要がある理由は何ですか？

A：高速の材料や大きな固体からの直接的な衝撃により、チューニングフォークが損傷を受け、誤作動が生じたり、機械的寿命が短縮されるおそれがあります。

Q8：振動棒式スイッチは、高粘度の液体でも使用できますか？

A：はい、モデルが実際の粘度および積層条件に適している場合です。液体が振動棒から流出した後のリセット動作についても検討する必要があります。

Q9：リレーの出力は、モーターを直接駆動できますか？

A：多くの産業用システムでは、大きな負荷については、直接チューニングフォークスイッチのリレー接点を用いるよりも、 PLC 、中間リレー、またはコンタクターを介して制御することが推奨されます。

Q10： METRAVON は、チューニングフォークスイッチの選定において、どのような情報を必要としますか？

：媒体（液体または固体）の種類、密度、粘度、粒子径、温度、圧力、積載または結晶化傾向、取付位置、プロセス接続、電源、出力形式、および危険区域に関する要件をご提供ください。

結論

音叉式レベルスイッチは、振動に基づく計測装置であり、高レベル・低レベル検出、過充填検出、およびその他の点レベル検出機能に用いられます。主な利点として、機械的伝達機構の採用がないこと、一般的な設置・運転が容易であること、メンテナンスが少なく済むこと、および液体やバルク固体向けに専用設計が施されていることが挙げられます。

信頼性の高い運転を実現するには、適切な液体用または固体用モデルの選定、媒体の密度および粘度の確認、直接充填による影響の回避、適切な取付方向の選択、および出力を制御システムの負荷に適切に適合させることが必要です。20°の固定マウント角度やフォームおよび堆積に対する完全な耐性に関する主張などの固定された規定は、一律に適用すべきではありません。

METRAVON 音叉式レベルスイッチは、媒体、温度、圧力、取付位置、および制御システムの要件に応じて、適切なフォーク構造、プロセス接続、および出力オプションを備えた構成が可能であり、信頼性の高い高レベル・低レベルアラーム、過充填保護、およびプロセス相互遮断機能を提供します。