超音波式レベル計の正しい設置方法

著者：Arvin　出典：METRAVON Instruments

設置位置が測定品質を決める

超音波式レベル計は、センサーから対象表面までの音波の往復時間を測ります。測定経路に投入流、梯子、補強材、攪拌機が入ると、それらからの反射が実レベルのエコーより強くなる場合があります。機種が正しくても、取付位置が不適切なら安定した測定はできません。

センサーは投入流の直下を避け、代表的な液面または材料表面に向けます。槽の中心が常に最適とは限りません。ドーム形、円すい形、内部構造を考慮して位置を決めます。

送信直後はセンサーが受信状態へ切り替わるまで時間が必要で、この範囲がブラインドゾーンです。最高レベルがこの範囲に入ると、指示値が固定したり信号を失ったりします。通常運転だけでなく、波立ちやオーバーシュートも考慮して余裕を確保します。

ノズルの先端からではなく、メーカーが指定する測定基準面から距離を確認します。安全上重要な上限警報は、別の独立したスイッチを設ける必要があるかリスク評価で判断します。

ビームは距離とともに広がります。最低レベルでのビーム径を計算し、壁面、配管、攪拌軸、補強材が入らないことを確認します。カタログのビーム角だけを見ず、実際の測定距離に換算してください。

障害物を避けられない場合は、設置位置の変更、細いビームの機種、またはレーダー方式を検討します。誤エコーマッピングは設置不良を隠す手段として使用しません。

センサー面を長く細いノズルの奥に配置すると、ノズル内で残響が発生します。ノズル径、長さ、内面仕上げはメーカーの推奨値に合わせます。溶接ビードや段差は誤エコーの原因になるため除去します。

センサー面は対象表面に対して垂直にします。傾いた液面や材料の山を測る場合は、代表点へ向けられる調整金具を使用します。取付部は振動で角度が変わらない剛性を確保します。

屋外では直射日光、雨、凍結、塩害、結露を考慮します。日よけ、適切なケーブルグランド、下向きのケーブル入口、ドリップループを使用し、ケーブルを伝う水が筐体へ入らないようにします。

雷の多い場所では設備基準に従って接地とサージ保護を設けます。未使用のケーブル口は認証されたプラグで閉止します。保護等級は施工状態を含む性能です。

温度変化は音速を変化させます。内蔵温度補償は有効ですが、槽内に強い温度勾配がある場合は残留誤差が生じます。蒸気や気流は音波の伝播を乱し、泡は信号を吸収することがあります。

これらの影響が運転条件で大きく変化する場合、最悪条件で信号を確認します。真空や強い蒸気が常態化する設備では、レーダー方式が適することがあります。

空距離、測定レンジ、単位、出力、ダンピング、異常時出力を設定します。複数レベルで基準測定と比較し、ローカル表示とPLC/DCSの値、4–20 mA出力が一致することを確認します。

ポンプ運転、投入、攪拌、泡発生など実際の状態でも試験します。静止状態だけで合格としてはいけません。設定値、エコー状態、試験結果を記録し、保守時の基準にします。

固定値を示す場合は、ノズルや障害物のエコーを疑います。投入中だけ不安定なら、投入流、泡、粉じんの影響を確認します。徐々に悪化する場合はセンサー面の汚れや結露を点検します。

対策は清掃、位置・角度の修正、障害物の除去を優先します。フィルタやマッピングの調整は、実エコーを確認した後に最小限で行います。これにより応答性と警報の信頼性を維持できます。