SN61.XXAGHKNAX/VEGA: 超音波レベル計の誤作動を防ぐバッチングタンク

I. 設計目的

• コア要件: 構造最適化と保護設計を通じて、複雑な作業条件下での超音波レベル計の干渉を受けやすく、不正確な測定という問題を解決する。
• 適用シナリオ: 食品加工や化学製造など、レベル監視精度に対する要求が高いバッチングプロセス。

II. 主要設計モジュール

1. 干渉防止構造設計

• 傾斜タンク本体
  • 設計原理: タンクの側壁は水平面に対して5°～10°の角度を形成し、液体の変動による超音波信号への干渉を低減する。
  • 実装: タンク底部は円錐構造を採用し、ガイドパイプと組み合わせて液面低下を制御し、泡を形成する空気混入を回避する。
• 導波管の設置
  • 機能: 垂直導波管（直径≧50mm）をプローブの下に設置し、超音波の垂直放射を誘導し、信号減衰を低減する。
  • 材料選択: 耐食性があり、強い信号透過性を持つ316Lステンレス鋼またはPVDF（ポリフッ化ビニリデン）。
• フランジ型設置
  • 仕様: プローブはフランジを介してタンク上部に垂直に固定され、液面からの垂直度偏差は≦1°、タンク壁からの距離は≧30cm。
  • ブラインドゾーン制御: 測定範囲に応じて≧50cmのブラインドゾーンを確保し、プローブが液体に浸かるのを防ぐ。

2. 防泡および消泡システム

• 恒温制御層
  • 構造: タンク本体は、電気ヒーターフィルムと温度センサーを内蔵した二重ジャケット設計を採用し、安定した液体温度（±1℃）を維持する。
  • 原理: 温度変動≦2℃は、界面活性物質の移動と泡の発生を抑制できる。
• 消泡装置
  • 機械的消泡: 回転ブレード型消泡装置をタンク上部に設置し、回転速度50～100rpmで液面上の泡を破壊する。
  • 化学的消泡: 自動滴下をサポートする消泡剤注入ポートを確保（例：シリコーン系消泡剤、投与量0.1～0.5ppm）。
• 流量最適化
  • 供給パイプ設計: 接線方向の供給ポートを採用し、液体の衝撃を低減; パイプ直径はDN25～DN50、流量は≦1.5m/s。
  • 液面制御: 可変周波数ポンプで流量を調整し、液面の激しい変動を回避する。

3. 保護および校正システム

• 保護設計
  • 保護カバー: IP68防水・防塵カバー、内蔵乾燥剤で湿気の侵入を防ぐ。
  • 電磁シールド: タンクの外表面に導電性コーティングをスプレーし、電磁干渉（例：インバーター、モーターなど）を低減する。
• 自動校正機能
  • 温度補償: 内蔵温度センサーで音速をリアルタイムに補正（音速=331.5 + 0.6 × 温度）。
  • ゼロ校正: 標準液体（水など）を自動的に注入して、日常生産前に範囲を校正し、誤差が5％を超える場合はアラームをトリガーする。
• 故障早期警告システム
  • 監視パラメータ: 信号強度、エコー品質、温度、電流出力。
  • 早期警告メカニズム: データが異常な場合、バックアップレベル計に切り替え、HMIインターフェースを通じてメンテナンスを促す。

III. 材料および設置仕様

• 材料選択
  • 一般的なシナリオ: タンク本体は304ステンレス鋼製、シーリングリングはシリコーン製。
  • 化学グレードのシナリオ: タンク本体はPTFE（ポリテトラフルオロエチレン）ライニング、プローブ材料はPVDF。
• 設置仕様
  • 垂直校正: レーザーレベルを使用して、プローブが液面に垂直であることを確認する。
  • 接地要件: タンク本体の接地抵抗≦4Ωで、静電干渉を防ぐ。
  • ライン保護: 信号線はシールドツイストペアを使用し、別々のパイプに敷設し、電源線と平行にならないようにする。

IV. 実装効果

• 測定精度: 液面誤差≦±5mm; 泡の被覆率が40％を超えても安定した動作。
• 故障率: 干渉防止設計により、レベル計の誤動作率が80％以上低下。
• メンテナンスサイクル: 消泡装置は3ヶ月ごとに清掃し、レベル計は6ヶ月ごとに校正する。

V. 適用事例

• 食品工場におけるシロップバッチングタンク: 傾斜タンク本体+導波管設計を採用後、液面変動による測定誤差が±20mmから±3mmに低減。
• 化学プラントにおける酸性液体バッチングタンク: PVDFプローブと恒温制御により、腐食性の高い環境下で12ヶ月間連続運転。