トップページ >レベルのお話 第3回 |
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2003年3月号 | |||||||||
レベル の お 話
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松山技術コンサルタント事務所 所長 松 山 裕 |
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ディスプレーサ式レベル計の原理は、大きく浮力比例式とサーボバランス式に分けられます。
この原理におけるスプリングとしては、普通のコイルバネも使用されますが、工業用の製品ではトルクチューブが主として使用されています。トルクチューブ式レベル計の原理図を図2に示します。 トルクチューブは細長いチューブで、その先端にレバーを取り付け、レバーの先端にディスプレーサを吊します。トルクチューブはねじれて、このとき生ずる力によってディスプレーサを支えます。液面の動きによってディスプレーサに加わる浮力が変わると、トルクチューブのねじれ角も変化します。トルクチューブは、液体が入っているタンク(ボイラーなど)の内圧をシールしながら、フロートの動きを出力軸の回転角として外部へ取り出します。出力軸には空気式や電子式の変換器を接続し、レベルに比例した出力を出します。また、調節計を接続して現場でレベル制御を行うこともできます。 電子式の製品の例を図3に示します。ホール効果センサというのは、回転角を非接触で電圧に変換するセンサです。なお、浮力は液体の密度に比例するので、このレベル計を使用するときには、液体密度をレベル計にあらかじめ設定しておきます。またディスプレーサは、液体中にいつも部分的に浸っていることが必要です。そのため、ディスプレーサはレベルの測定範囲より若干長く作ります。 このレベル計には、内筒式と外筒式があります。内筒式では、レベル計をタンクの上部(トップ)か側面(サイド)に取り付け、ディスプレーサを直接タンクに入れます。外筒式では、ディスプレーサを筒形の容器(外筒といいます)に入れ、この外筒をタンクの側面に取り付けます。取り付けの例を図4(a)、(b)に示します。 このレベル計は、2種類の液の界面の位置を測定する目的にも使用できます。ただし、2種類の液の密度差が0.1g/cm3以上あることが必要です。
サーボバランス式レベル計にはテープ式とワイヤ式とがあります。テープ式は前回説明したフロート・スプリングバランス式レベル計とほぼ同じです。ただしサーボバランス式では、測定テープの途中に張力検出器を取り付け、ここで検出したテープの張力が一定になるようにサーボモータでテープを引っ張ります。張力を一定にすることにより、ディスプレーサの吃水面を一定に保つ(すなわちディスプレーサに加わる浮力を一定にする)ことができます。 一方ワイヤ式は、ディスプレーサを吊すのに細いワイヤを使用します。このとき、ワイヤを巻き上げるワイヤドラムの回転トルク(回転に要する力)を一定にするようにモータを制御します。この場合も結果としてワイヤの張力を一定にすることになります。ワイヤ式の構造例を図5に示します。 図において、マグネットA・Bは隔壁を介してマグネットカップリングを形成しています。そのためワイヤドラムは、減速機構(ウォームホイールとウォームギア)を介して、ステッピングモータによって駆動されます。ただしウォームホイールと駆動軸の間にはスプリングが入っていて、駆動軸に作用するトルクはトルク検出器によって検出されます。検出されたトルク量は増幅され、マイクロプロセッサとステッピングモータによって一定値に制御されます。 ■ |
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