超音波式レベル計の正しい設置方法

1. 超音波レベル計の設置はなぜ重要なのか？

型超音波レベル計は、廃水、酸性・アルカリ性液体、樹脂、パラフィン、スラリーなど、多様な液体およびプロセス媒体の液位測定に使用できます。また、石油・化学工業、発電、冶金、水処理などの分野でも広く採用されています。

超音波レベル計は、プローブから液体表面に向けて超音波を発し、その後、液体表面から反射された信号を受信して距離を算出します。

したがって、適切な計測機器モデルが選択されている場合でも、不適切な設置位置が以下の問題を引き起こす可能性があります：

• 不安定なエコー信号；

• 液面レベルの変動する測定値；

• 液面を検出できない状態；

• 異常な表示値；

• タンク壁面または内部構造物による干渉。

インストール時に最優先の対応事項は、プローブに可能な限りクリアかつ安定した超音波伝播経路を確保することです。

2. 超音波レベル計の設置位置を選定する際には、どのような原則を遵守すべきですか？

2.1.

プローブを設置する際は、可能な限り、流入口、流出口、または液体表面が大幅に変動する場所を避けてください。

超音波ビームが流入する材料流に直接照射された場合、計器は流入流からの反射信号を液面信号と誤認する可能性があります。

一方で、強力な波動、渦、または連続的な攪拌が反射方向を継続的に変化させることで、液面高さの測定値が不安定になる可能性があります。

したがって、プローブ下部の液面面積を比較的安定状態に保つことが望ましいです。

2.2。プローブの伝送面は、液体表面に対して適切に向き付けられる必要があります。

一般的な水平な液体表面の場合、プローブの伝送面は可能な限り液体表面と平行に保つようにすべきです。これにより、超音波がほぼ垂直方向に液体表面に向かって伝搬することができます。

プローブが顕著に傾斜している場合、反射された超音波がプローブに効果的に戻らない可能性があります。

特に長い測定距離においては、わずかな設置角度の偏差であっても、顕著な影響を及ぼす可能性があります。

2.3. 最低液面は計器の測定範囲内に置かれるべきです。

プローブと最低液面との間の距離は、選択した超音波レベル計の有効測定範囲を超えてはなりません。

例えば、実際の最大測定距離が8 mの場合、有効測定範囲が8 m未満の計測機器を選択してはなりません。

モデル選定の際には、理論上の最大測定距離のみに基づいて製品を選択するのではなく、適切な工学的余裕を確保するべきです。

2.4。最高液面が計測機器の「ブラインドゾーン」内に入ることを避けてください。

超音波レベル計では、通常、プローブ付近に通常の測定が不可能な領域が存在します。この領域を「ブラインドゾーン」と呼びます。

最高液面がブラインドゾーン内に入ると、計測機器が実際の液面を正確に検出できない可能性があります。

したがって、設置時に以下の要件を満たす必要があります：

探針から最高液面までの距離 ＞ 塗料計器に定義された「ブラインドゾーン」の値

該当モデルのデータシートまたはマニュアルにて、具体的なブラインドゾーンを確認してください。

単一の固定距離をすべての超音波レベル計用の汎用基準として使用してはなりません。

3。超音波プローブをタンク壁からどの程度離して設置すべきか？

プローブをタンク壁に過度に近接して設置すると、超音波ビームが以下の部位に当たる可能性があります：

• 粗いタンク壁；

• 焊接縁；

• 支持構造物；

• 出露部；

• その他の内部構成部品。

これらのいずれも、干渉エコーを生じさせる可能性があります。

実務上の出発点として、次を確認します。

プールまたはタンクの壁面が不均一な場合、プローブと壁面の間には0.3 m以上の距離を確保することを推奨します。

この値は一部の現場において実用的な参照値として利用可能ですが、実際の設置距離については以下の要素も考慮する必要があります：

• プローブのビーム角度；

• 測定距離；

• 輸送容器の直径；

• 容器壁構造；

• 特定のモデルに関する使用説明書。

測定範囲が広いほど、通常、遠方端でのビームカバレッジエリアも広くなる。したがって、タンクの上端における距離のみを考慮するだけでは不十分です。

4. 最高液面が「ブラインドゾーン」内に進入した場合、どのように対処すべきか？

インストールスペースが限られ、プローブが最高液面から十分な距離を維持できない場合、特定の計測機器の要件に応じて、延長パイプまたは取り付け用パイプを設置する検討を加えることができます。

延長管の一般的な構成例は次のとおりです。

• 長さが120 mmを超える延長パイプ；

• 長さは約0.35–0.50 m；

• 立式設置；

• 内壁が滑らかな状態であること；

• 塔体の開口部は、延長パイプの内径以上である必要があります。

もう一つの選択肢は、パイプをタンク内まで延長する方法であり、この際、パイプ内部と外部の液体レベルが正常に連動していることを確認する必要があります。

この寸法は特定の設置実績に基づいており、すべてのモデルに対して汎用的な設計パラメータとして直接使用するべきではありません。

これは、延長パイプ自体も超音波の反射を発生させる可能性があるためです。

したがって、延長パイプを使用する前に、以下の項目を確認してください：

• 允許されたパイプ直径；

• 最大パイプ長さ；

• プローブの寸法；

• 内壁が滑らかかどうか；

• 管口に突起（バーラ）があるかどうか；

• 本品が特定の計測機器のビーム特性と互換性があるかどうか。

5。設置前に、どの計測器のパラメータを再度確認すべきですか？

設置前に、現場の条件を再度確認し、選択したモデルの要件を満たしているかを確認してください。

主要な確認項目は以下の通りです：

工程圧力

被圧容器の圧力が計測器の許容範囲を超えないことを確認してください。

工程温度；

媒体温度および周囲温度の両方が、計測機器の許容範囲内にあることを確認してください。

媒体

の化学的特性：酸性、アルカリ性、廃水およびその他の腐食性媒体においては、プローブおよびプロセス接触用材料が化学的に互換的であることを確認してください。

電気的要件：配線前に電源を遮断してください。

防爆型超音波レベル計を使用する場合、配線、シール処理および設置は、対応する防爆規格に従って行う必要があります。

6。屋外に超音波レベル計を設置する際の考慮事項：

6.1. 長時間の直射日光への曝露を避ける：

超音波レベル計を屋外に設置し、長時間にわたり強力な太陽光照射にさらされた場合、計測機器のハウジングおよび電子部品の温度が上昇する可能性があります。

太陽光照射が強力な高温環境においては、現場の状況に応じて日よけまたは保護カバーを設置することができます。

日よけ装置は、プローブによる通常の超音波送受信に干渉してはならない。

6.2. ケーブルおよび保護用ケーブル導管は適切に防水処理されるべきである。

雨水および凝縮水は、屋外設置において一般的な問題である。

ケーブル導管およびケーブル入力部が適切に密封されていない場合、水がケーブルに沿って移動し、計測機器内に侵入する可能性がある。

したがって、以下の点に注意してください：

• ケーブルグランドを確実に締め付ける；

• 電線管の接続部を適切にシールする。

• 水が上方から直接計器内部に流入するようなケーブル配線路を避ける；

• ドリップループを設ける。

シンプルながらも重要な方法は以下の通りです：

ケーブルは、計器内部に入る前にまず下方へ曲げた後、再び上方へ延びてケーブル入力部へ接続する必要があります。

これにより、雨水や凝縮水が計器ハウジング内に直接流入するのではなく、ケーブルに沿って下方へ滴下するようになります。

6.3。雷雨が頻繁に発生する地域では、追加的な雷保護対策を検討する必要があります

機器に一定レベルの内部過電圧保護機能が備わっていようとも、雷活動が頻繁に発生する地域では、現場の電気設計に基づき、外部過電圧保護または雷保護措置を検討する必要があります。

— この規格は特に以下の用途に適しています：

• 間接屋外用水タンク；

• 高位貯蔵タンク；

• 長距離ケーブル敷設場所；

• 開放空間；

誘導型雷電や電圧過大（サージ）問題により特別な注意が必要な場所。

— 7. 超音波レベル計は高温・低温環境においてどのように設置すべきか？

竣工現場の周囲温度が計器の許容動作範囲を超える可能性がある場合は、適切な保護措置を講じる必要があります。

例：

• 高温区域には日射遮蔽または熱絶縁処理を施す；

• 高温機器の表面に直面しないようにする；

• 低温環境において熱絶縁を考慮する；

• プローブに氷が直接覆われないよう防止する。

超音波レベル計の許容される周囲環境および使用媒体の温度はモデルによって異なります。したがって、該当する製品のデータシートを基準とすることをお勧めします。

8. チャネルまたは開放式タンクへの設置に際しては、どのような点を考慮すべきか？

チャネル、プール、またはその他の開放式容器に設置する場合、通常、取り付け用ブラケットが必要となります。

以下の項目を注意深く確認してください：

ブラケットの荷重容量

ブラケットには十分な機械的強度が備わっている必要があります。長期的な屋外使用の場合には、腐食および風荷重も考慮する必要があります。

プローブビームの照射範囲

超音波ビームの照射範囲内には、プールの壁、横梁、その他の障害物が存在してはなりません。

設置高さ；

液体の最低水位は計測機器の有効測定範囲内に維持され、最高水位は不感帯に含まれてはならない。

したがって、取り付けブラケットの高さは施工上の利便性のみで決定されるものではなく、完全な測定範囲の要件も満たさなければならない。

9. 超音波レベル計をドーム状タンクに設置する際の注意点は？

ドーム状タンクの上部における多重反射現象には特に注意を払う必要があります。

超音波レベル計を、集中反射が発生しやすい位置に直接設置する場合、ドーム状屋根と液体表面の間で複雑なエコーが生じる可能性があります。

実務上の目安として、タンク屋根半径の約1/2から2/3の位置は、多重反射が発生しやすい領域を避ける候補になります。

この比率は実用的な参考値として使用可能ですが、実際の位置は以下の項目に基づいて決定する必要があります：

• タンクの寸法；

• ドーム形状；

• プローブのビーム角度；

• 内部の障害物。

基本的な原則は以下の通りです：

タンク構造によって生じる干渉エコーが、実際の液体表面エコーよりも強力になるのを防ぐこと。

10. アルトラサウンドレベル計を円錐形タンクに設置する際の手順は？

平底の円錐形容器において、円錐底部まで測定が必要な場合、通常、上部の中心点を最優先で検討する必要があります。

これにより、プローブを円錐形容器の底面に直接向けられるようになります。

ただし、容器の中心部に以下の構造物がある場合は、

• 入口パイプ、

• 混練シャフト、

• 内部構造物、または

設置位置を再度調整する必要があります。

したがって、「中央設置」は、容器構造上可能である場合には、絶対的な要件ではなく、優先される選択肢として扱うべきである。

11. 一般的な超音波レベル計の設置における誤り

実際の現場運用において、最も一般的な問題は通常、計測機器の故障によるものではなく、不適切な設置によるものである。

一般的な誤りには以下が含まれる：

よくある質問（FAQ）

Q1：超音波レベル計を設置する際の最も重要な考慮事項は何ですか？

まず、測定範囲およびブラインドゾーンを確認してください。次に、プローブを液体表面に正確に整列させた後、流入口、タンク壁、その他の障害物が超音波ビームの照射範囲内に侵入しないようにしてください。

Q2：超音波式レベル計は、必ずタンク壁から0.3 m離れた位置に設置しなければならないか？

必ずしも必要ではない。特定の設置条件下では、0.3 mの距離を実用的な基準値として使用することも可能ですが、実際の距離はビーム角、測定距離および使用する計測機器のモデルに応じて決定する必要があります。

Q3：最高液面が「ブラインドゾーン」内に達した場合、どのように対処すべきか？

プローブの設置高は調整可能であり、メーカーの許可がある場合は適切な延長管を使用することも可能です。拡張パイプの寸法は随意に選定してはならず。そうでない場合、追加的なエコーが発生する可能性があります。

Q4：超音波レベル計を給入口の真上に直接設置しない理由とは？

流入する材料の流量自体が超音波を反射または散乱させることがあります。このため、計測機器は流入する流量を液体表面と誤認し、結果として急激な変化または誤った測定値が得られる可能性があります。

Q5：屋外設置においてケーブル用ドリップループを採用する理由は？

この対策により、雨水や凝縮水がケーブルに沿って直接計器ケーブルの入力口に流入するのを防ぐことができます。これはシンプルかつ効果的な防水対策です。

Q6：超音波レベル計をドーム状タンクの中央部に直接設置することは可能か？

評価を経た上でなければ、その場所に設置することを推奨しません。ドーム状屋根構造物では複数回の反射が生じる可能性があるため、タンクの構造およびエコー条件に応じて、より適切な設置位置を選択する必要があります。

細則、

超音波レベル計の設置品質は、その後の測定安定性に直接影響します。

設置時に考慮すべき最も重要な要因は以下の通りです：

測定範囲、ブラインドゾーン、プローブの設置方向、吸入口位置、タンク壁からの距離、ビーム内の障害物、延長パイプ、温度、屋外防水処理、および雷保護。

チャネル型、ドーム型、円錐型タンクの場合には、プローブの設置位置も容器の構造に応じて選定する必要があります。

上記の寸法と比率は実務上の参考値であり、すべての機種に共通する限界値ではありません。最終的な設置寸法は、選定した超音波レベル計のデータシートと設置説明書に従って決定してください。