小規模プロジェクト向けの超音波レベルゲージ: 本当にそれだけの価値がありますか?

昨年の春、ある工場長が私に電子メールで、単一の 2,000- リットル投与タンクの 4 つのレベルセンサーの見積もりを比較したスプレッドシートを送ってきました。基本的に同じ作業の場合、価格は 80 ドルから 950 ドルの範囲で、いつ補充するかをオペレーターに伝えます。その広がりが、この質問が次々と出てくる理由です。安価なフロートスイッチとフル機能のフロートスイッチの間のどこかレーダー送信機座る超音波レベルゲージ、ほとんどの小型水槽では、これが最も後悔することのない選択肢です - が、常にそうとは限りません。

これは「これを買え」という記事ではありません。これは、実際にコストがどこにかかるのか、超音波がすぐに元が取れるところ、そして見積書では最も安く見えたにもかかわらず、ひっそりと間違った選択になってしまうところについてのウォークスルーです。

ここでの「小規模プロジェクト」とは何ですか

この用語は曖昧に飛び交っているため、しっかりと理解しておく価値があります。この記事では、小規模プロジェクトとは次のことを意味します。

1 つのタンクまたはタンクの小さなクラスター - 水、注入化学物質、燃料、またはプロセス液体 -、通常高さ 10～15 メートル未満
ワークショップ、小規模な飲料または食品ライン、農場、または専用の機器予算のない遠隔監視ポイント
制御エンジニアではなく、メンテナンスチームの誰かがインストールと時折のトラブルシューティングを行います

これが重要な理由: 製油所のタンクファーム向けに書かれた仕様書は、倉庫の後ろにある雨水タンクにきれいに転送されません。社内に機器の世話をするエンジニアがいない場合、購入ロジックは異なります。-

センサーが実際にどのように機能するかをわかりやすく説明

超音波発信機が液体の上に取り付けられ、下向きに音波パルスを発射します。エコーが表面で反射して戻ってくるまでの時間を計測し、それを距離とレベルの読み取り値に変換します。液体には何も触れないため、- を腐食したり、コーティングしたり、交換したりするものがありません。これが、この技術が水処理、食品加工、軽度の化学薬品の取り扱いで頻繁に使用される理由の大きな部分を占めています。

小型タンク用に販売されているほとんどの汎用ユニットは、最大約 8～10 メートルの範囲をカバーしており、メーカーは狭い容器に特化した狭いビーム角モデルと、使用可能なタンクの高さを取り戻す短いデッドバンドを提供しています-。現在、いくつかのサプライヤーはスペースが限られた設置向けに特別に製造しています。-[1]。その細部は見た目よりも重要です-幅の広いビームや長い不感帯を備えたセンサーでは、小型タンクの意味のある部分が永久に読み取れなくなる可能性があり、これは注水中にタンクがオーバーフローするまで誰も気づきません。-

What is ultrasonic level sensor?

実際に支払っているもの

ハードウェア

タンク、ドラム缶、ゴミ箱用の入門レベルのユニットは数百ドル前半から始まり、基本モデルは範囲と出力タイプに応じて 125 ドル程度から販売されています [2]。プログラマブルリレー、4-20 mA 出力、PVDF やステンレス鋼などの耐薬品性-ハウジングにステップアップすると、通常は 300 ～ 800 ドルの範囲になります。防爆バージョンや長距離バージョンではさらに性能が高くなります。{10}

比較すると、-非接触レーダーは価格の面で上位に位置しており、一般に、撹拌機、内部構造、または精度が本当に重要なアプリケーションを備えたタンクの方が適しています-が、コストが高く、正確に調整するのに時間がかかります-コンパクトなレーダーユニットは、液体およびスラリーに対して約±2 mm以内の精度を維持できます。これは、価格のステップアップと同等の精度の超音波からの有意義なステップアップです[3]。

インストール

これは、小規模なセットアップでは通常、超音波が完全に勝つ場所です。センサーはタンクの上部に設置されます - 容器壁への切り込み、静止井戸、接液部の熱間作業許可はありません-。メンテナンス技術者は通常、特に外部構成ソフトウェアを完全にスキップしたモデルでは、基本ユニットの取り付けと配線を 1 時間以内に行うことができます。

継続的なメンテナンス

タンクのヘッドスペースにはトランスデューサー面のみが露出し、液体には露出しないため、超音波センサーは汚れや粘性媒体中で最終的にフロートスイッチやディスプレーサゲージを破壊する汚れや機械的磨耗を回避します。産業用ユニットのいくつかのメーカーは、通常の条件下では実質的に定期メンテナンスなしで数十年間のサービスを市場に提供しています。-一部の大型産業用ユニットでは、20 年を超えたサービス評価が付いています-[4]。保守契約のない運用の場合、実際に購入を決定するのは表示価格ではなく、数値であることがよくあります。

統合

標準アナログ出力 (4-20 mA または 0-10V) は、独自のソフトウェアを必要とせずに、ほぼすべての PLC または基本コントローラに接続できます。ハイエンドのレーダーや誘導波システムでは発生する可能性がある、設定ツールのライセンスを取得したり、トレーニングに誰かを派遣したりする必要がないため、少額のプロジェクト統合費用が低く抑えられます。-

実際の-世界の簡単な比較

私が携わった小規模な瓶詰め作業では、4 つのシロップタンクのセットで、タンクごとに 2 つのフロートスイッチ - を 1 つずつ高圧用、もう 1 つを低圧用 - として実行していました。スイッチは機能していましたが、機能しなくなりました。シロップの粘着性の残留物が定期的にフロートアームに詰まり、年に 2 回、誰かがスイッチを引き抜いて掃除する必要があり、最初にタンクの水を抜く必要がありました。既存の PLC に接続された 4 ～ 20 mA 出力の超音波送信機をタンクごとに 1 台に交換することで、排水と洗浄のサイクルが完全に不要になりました。ハードウェアの初期費用はフロート 1 組よりも高かったが、年 2 回のシャットダウンで節約された労働力により、その差額は最初の 12 か月以内に回収されました。これは小規模なプロジェクトで何度も見られるパターンです。勝利は単価ではなく、その後何をしなくても済むかどうかにあります。

超音波が最適な場合

開放タンクまたは通気タンク内の洗浄-～-中程度の洗浄-液体 - 水、低濃度の化学薬品、燃料、雨水の貯蔵
既存のタンクに切り込むことができない場合の改造
遠隔地または無人現場。可動部品が少ないため、そこに車で出かける理由が少なくなります。
予算-が限られており、レーダーレベルの精度がまったく必要ない小規模な作戦-

足りないところ - たとえ小さな仕事であっても

泡、重蒸気、または乱流表面

測定はクリーンエコーに依存します。センサー面の泡、凝縮、または濃い蒸気はパルスを散乱または吸収し、信頼性の低い測定値を生成します。これは、内部に障害物があるか、または重い泡や蒸気があるタンクにおけるこの技術の弱点であることが十分に文書化されています[5]。-発酵タンクや一部の廃水用途は、定期的にこのトラップに陥ります。通常、予算が限られている場合でも、長期的には静水圧送信機または誘導レーダーユニットを使用する方が良いでしょう。-

内部障害物

はしご、撹拌器、加熱コイル、バッフルが誤ったエコーをセンサーに反射させます。戦車の信号経路に内部ハードウェアが搭載されている場合、障害物除去能力に優れた狭ビームレーダーは、多くの場合、追加費用を投じる価値があります。

厳しい精度要件

超音波ゲージは全範囲の約 0.25 ～ 0.5% の精度で到達し、ほとんどの保管および投与作業を快適にカバーします。プロセスにミリメートル-レベルの再現性-の正確な化学比率のバッチ処理、たとえば-レーダーの精度がさらに高い-が必要な場合、液体およびスラリーでは約±2 mm-がより防御可能な支出[3]です。

購入前の 3 つの質問

タンクには通気があり、表面はかなり穏やかになっていますか?「はい」の場合、超音波は引き続き機能します。
内部障害物、重い泡、または濃い蒸気はありますか?「はい」の場合は、代わりにレーダーまたは静水圧センサーを調べてください。
0.5% よりも厳しい精度が必要ですか?「はい」の場合、超音波ハードウェアの節約によって、将来の再キャリブレーションやプロセスの差異にかかるコストは相殺されない可能性があります。{0}

タンクが清潔で通気性があり、内部に障害物がない場合、-これはほとんどの小規模な商業および軽工業用のセットアップを表します。-超音波は、ハードウェアのコストが低く、設置の手間が最小限で、耐用年数にわたってメンテナンスがほぼゼロであることを兼ね備えた、最も費用対効果の高いオプションである可能性が非常に高くなります。-

よくある質問

超音波レベルゲージは小型タンクには十分な精度ですか?

ほとんどの保管、投与、在庫追跡アプリケーションでは、そうです。全範囲の 0.25 ～ 0.5% の精度は、水深 10 ～ 15 メートル未満の水槽では十分です。これは、正確なバッチ処理など、ミリメートルレベルの再現性が必要なプロセスの場合にのみ制限となります。{6}}

超音波レベルセンサーの寿命は通常どれくらいですか?

工業用グレードのユニットは一般に、トランスデューサが液体と接触することがないため、定期メンテナンスなしで数十年間継続して使用できると評価されています。実際の寿命は周囲条件に大きく依存します。- センサー面での蒸気、粉塵、温度変動はすべて寿命を縮めます。

超音波センサーは腐食性液体や粘性液体にも使用できますか?

多くの場合、そうです、まさにセンサーが媒体に触れていないためです。制限要因は液体そのものではありませんが、表面で起こっていることは、液体が何であるかに関係なく、- 泡、重い蒸気、または飛沫によって信号に干渉する可能性があります。

超音波計の測定値が信頼性の低い主な理由は何ですか?

ほとんどの場合、センサー面の泡または蒸気、誤ったエコーを反射する内部の障害物、またはタンクの高さに対して長すぎるデッドバンドの 3 つのうちの 1 つです。センサーのせいにする前にこれら 3 つを確認すれば、現場でのほとんどの苦情は解決します。

予算が限られている初めての購入者にとって、超音波とレーダーのどちらが適していますか?{0}}

内部構造のない清潔な通気タンクの場合は、通常、超音波を使用するのがより費用対効果の高い開始点となります。{0}}タンクに撹拌機、はしご、その他の障害物がある場合、または精度要件が異常に厳しい場合、レーダーの価格は高くなります。

超音波レベルセンサーは設置後に再校正が必要ですか?

多くのモデルは事前にキャリブレーションされているか、セットアップ時に空/完全ティーチ機能を使用して自己構成されているため、安定した動作条件下では継続的な再キャリブレーションが行われることはほとんどありません。{0}{1}内部形状が変化したり、障害物が追加されたタンクは例外です。

最終的な考え

小規模プロジェクトの費用対効果が見積書の数値に反映されることはほとんどありません。{0}インストールにかかる時間、1 年間の使用後に交換が必要なものがあるかどうか、センサーが既存のものに接続されているか、新しいソフトウェアを強制的に使用されているかどうかは、- の後に表示されます。超音波レベル計は、清潔で通気性があり、障害物がないタンクの 3 つの点すべてにおいて優れている傾向があります。-泡、蒸気、内部ハードウェア、またはそのテクノロジーが想定していない精度の要求など、どこで負けるかも予測可能です。

センサーの仕様を決定する最も安全な方法は、センサー自体の価格ではなく、タンクの実際の状態にセンサーを一致させることです。泡だらけのタンク内で悪い測定値を示す 150 ドルのユニットはお買い得ではありません - これは、まだ請求書に記載されていないだけの費用です。

特定のタンク - の寸法、媒体、泡や内部構造の有無、- のオプションを比較検討している場合は、その詳細を送信していただければ、どのセンサータイプが販売されているかだけでなく、実際に適合するセンサータイプを絞り込むことができます。簡単な推奨事項と見積もりについては、当社のチームにお問い合わせください。

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