冷却塔における超音波レベルセンサでの測定

冷却塔は、外気に直接接触させて水の温度を下げる熱交換システムの一種です。水は冷却塔の上部に連続的にくみ上げられ、一連のバッフルを通り、冷却のために空気と混合され、冷却塔の直下にある下部水槽または別の場所の水槽に集められます。熱と水が蒸発することにより逃げるため、追加の水を定期的にシステムに追加する必要があります。冷却塔は屋上システムから建物の大きさ等、様々な大きさのものがあります。一般的な下部水槽は、空気にさらされており、ガラス繊維、金属またはコンクリートの素材です。深さは1.2m以下で、システム内のすべての水を保持するのに十分な大きさです。冷却塔には基本的な制御システムが2つあり、1つは流域に液体を追加するシステム、もう1つは水循環システムをオンまたはオフにするシステムです。このアプリケーションの主な要件は、液面を監視し、自動的に補充し、液面のレベル低下を防ぐことです。

短時間の高周波超音波（パルス）は変換器から毎秒4回発信されます。音波は液体の表面から反射し、変換器にもどります。レベルセンサは、超音波の発信と受信の間の時間を測定し、これを変換器の表面と液体表面との間の距離に変換します。測定された距離を割合に変換し、4-20mA信号で出力します。

冷却塔は環境保護のない屋外に設置されています。また、レベルセンサの設置場所や設置のタイプによっては、トランスデューサー（変換器）に水滴や氷が形成され、超音波の伝達と受信に影響を与える可能性があります。適切な耐候性を備え、定格より大きな測定範囲を備えたレベルセンサを選定してください。かなりの結露が存在する場合は、より強力な測定範囲を持つレベルセンサを選択し、変換器面全体に非常に薄く撥水のためのワセリンを塗布します。レベルセンサの下の測定スペースには、流域内のパイプ、継手、壁などの障害物がないことを確認してください。設置されたレベルセンサは、水没しないように、また直接水がかからないように、液面の上に設置する必要があります。

超音波レベルセンサの設置には主に2つの方法があります。推奨される方法は、スタンドパイプによるもので、表面の振動を減衰させ、変換器を水から分離させる方法です。次に、側壁に取り付けて使用するサイドマウントブラケットを使う方法、またはタンクアダプタを使用する方法です。設置にはレベルセンサが測定する液面に超音波が直接アクセスできる設置場所を探します。さらに液面に垂直にアクセス可能な平坦場所でなければなりません。以下のアダプタを使用してセンサを取り付けることができます。

レベルセンサは、スタンドパイプに設置して表面の乱流を抑え、レベルセンサの信号強度を最大にすることができます。スタンドパイプには切れ目や段差がなく１つのつながったパイプを使用しなければなりません。パイプの内径はレベルセンサのビーム幅以上でなければならず、より大きな直径のパイプが推奨されます。レベルセンサを取り付けるには、パイプの上部にロープロファイルのねじで取り付けます。カップリングの直下で、レベルセンサのデッドバンド内で、パイプの両側に2つ6.4mmの通気孔を開けます。パイプは、タンクの底まで、または少なくとも水位センサの測定スパンの下まで伸びていなければなりません。パイプの底面に45度の角度をつけます。水面は45°で切った場所より上にする必要があります。パイプには常に液体がある状態に維持する必要があります。

サイドマウントブラケットを使用して、水槽の側壁や水槽の上の開口部に取り付けることができます。

タンクの取り付け位置が水平で斜面ではない場合は、タンクアダプタをお勧めします。スリップxスレッドのタンクアダプタを使用し、スレッドxスレッド アダプタを使用しないでください。タンクアダプタは上下逆さには使用しないでください。

より短いハーフカップリングは、より長いフルカップリングよりも推奨されます。スリップxスレッドのカップリングを使用し、スレッドxスレッドカップリングを避けてください。

冷却塔は、大きなポンプ、モータ、または可変周波数ドライブの近くに配置され、実質的なEMIまたはRFIノイズを生成する可能性があります。そのようなデバイスがアースに接地されていることを確認し、レベルセンサと関連する電気機器をこれらのデバイスと同じアースに接地してください。一部の地域では、頻繁な落雷の可能性もあるため、適切なサージ保護とフィルタリングが推奨されます。

レベルセンサは、冷却塔内の測定スパンに比例した4-20 mAの信号を出力します。ユーザーは、通常、4 mAを空または最低測定レベルに設定し、20 mAを最高または最高測定レベルに設定します。ポンプ、バルブ、またはアラームが作動する可能性のあるレベルまたはそれに近いレベルに4 mAまたは20 mAのスパン設定値を設定しないでください。

レベルセンサ4-20mAの電流信号は、通常、ローカルコントローラまたは集中制御システムに接続されています。これらのデバイスには、PLC、SCADA、DSC、またはスタンドアロンのレベルコントローラが含まれています。いずれの制御装置も、4〜20mAの電流信号を受け入れる限り、良好である。コントローラの動作範囲は、レベルセンサの測定スパンと一致するようにプログラムされていなければならず、センサ4 mAの設定値が通常は空のタンク状態より上に置かれることを考慮に入れてください。コントローラの動作範囲が正しいレベルと工学単位に設定されると、リレー、設定値がポンプ、バルブ、またはアラームの自動化に利用されます。この処理の主な制御は、水が蒸発する前に水槽が満たされ、水の供給が不足して処理が止まらないようにすることです。これは一般的にはバルブを用いて行われます。水の充填処理は、水位が低レベルになった時にバルブを開放し、高レベルで閉鎖する設定が必要になります。低レベル時のアラームまたは遮断弁の設定値は、バルブを開く設定値の下に置く必要があります。主システムに加えて、独立した高レベル時のアラームまたは安全遮断弁のシステムを常に使用する必要があります。さらに独立した低レベル時のアラーム、または安全遮断弁を処理の保護のために使用することを推奨します。



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