JP2002340656A - スラッジ界面計測装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】計測機能の向上と適用可能範囲の拡大を図る。 【解決手段】プラントの容器室又は容器エリア1内に設
置された容器２の上部から保護管７内で液面付近に浮遊
させて設置した浮遊型超音波式界面計送受波器５と、沈
降分離したスラッジ界面４からの超音波反射時間にてス
ラッジ界面４迄の距離を計測する超音波式界面計変換器
（送受信器）ＳＬＴと、容器の液面レベル計測用の超音
波式液面計送受波器１１と液面３からの超音波反射時間
にて液面３迄の距離を計測し液位計測範囲Ｓに液位換算
する超音波式液面計変換器（送受信器）ＷＬＴと、スラ
ッジ界面計計測信号１３−１と液面計計測信号１３−２
により容器底面からのスラッジ貯蔵レベルを演算処理す
る演算器Ｚ１及びスラッジ貯蔵レベル指示計ＸＳＬＩ等
の機能を備えた監視制御装置１２より構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プラント計測設備
に関し、スラッジ類を貯蔵する容器におけるスラッジ貯
蔵レベルの計測システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のスラッジ界面計測装置例を図３に
より説明する。 （例Ａ）プラントの容器室又は容器エリア1内に設置さ
れた容器２のスラッジ界面計測は、容器２上部から液中
の所定レベルに超音波式界面計送信子１４と受信子１５
を送受信子支持管１６にて固定設置し、端子／コネクタ
ボックス１７とケーブル１８を介した界面スイッチＳＬ
Ｓの構成により、沈降分離したスラッジ界面が所定のス
ラッジ貯蔵レベルに到達しているか否かを超音波式界面
計送信子１４と受信子１５間の超音波減衰を利用し、界
面スイッチＳＬＳによりＯＮ−ＯＦＦ（スラッジ−水）
判定計測していた。 （例Ｂ）プラントの容器室又は容器エリア1内に設置さ
れた容器２のスラッジ界面計測は、容器２上部から液中
の所定レベルに超音波式界面計送受波器１９を保護管２
１にて固定設置し、ケーブル２０、端子／コネクタボッ
クス２２とケーブル２３を介した超音波式界面計送受信
／指示計ＳＬＩの構成により、沈降分離したスラッジ界
面からの超音波反射時間を利用し、超音波式界面計送受
波器１９からスラッジ界面までの距離を超音波式界面計
送受信／指示計ＳＬＩにより計測していた。

【０００３】なお、洗浄水配管９は超音波式界面計送受
波器１９の洗浄用に付属していた。 （例Ｃ）プラントの容器室又は容器エリア1内に設置さ
れた容器２のスラッジ界面計測は、容器２上部から液中
の所定レベルに超音波式界面計送受波器２４を超音波式
界面計送受波器昇降装置２６とケーブル２５にて計測時
に降下設置し、コネクタボックス２７とケーブル２８を
介した超音波式界面計送受信／指示計ＳＬＩの構成によ
り、沈降分離したスラッジ界面からの超音波反射時間を
利用して超音波式界面計送受波器２４からスラッジ界面
までの距離を超音波式界面計送受信／指示計ＳＬＩによ
り計測していた。

【０００４】なお、洗浄水配管９は超音波式界面計送受
波器２４の洗浄用に付属していた。

【０００５】また、この種の装置として関連するものに
は例えば特開平８−３２７４３７号公報及び特開平１０
−２３９１３５号公報、特開２０００−２４１２３２号
公報等が挙げられる。

【０００６】従来の公知例として特開平８−３２７４３
７号公報について図４により説明する。

【０００７】超音波送受波器は液面に浮かぶ浮き構造の
ものとし、処理槽に固定された支持腕に取付けたガイド
バーを貫通させ、このガイドバーに案内されて上下に滑
動可能となっているので液面の上下移動に従って超音波
送受波器も上下し、空間に取り残されることはない。界
面位置は第１の計測手段により超音波送受波器から界面
までの距離を計測し、基準位置に設けた第２の計測手段
により基準位置から超音波送受波器までの距離を計測す
ることにより行われる。

【０００８】上記の計測にて、既知である「基準位置か
ら処理槽底面までの距離」から「第２の計測手段により基
準位置から超音波送受波器までの距離」と「第１の計測手
段により超音波送受波器から界面までの距離」を減じた
値が処理槽の底面から界面までの距離を示すことにな
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】前述例Ａの従来技術
は、所定のスラッジ貯蔵レベルへの到達の有無の計測で
はスラッジ貯蔵レベルの途中経過が把握し難く、把握し
易くするには送信子／受信子の設置数を増やす必要があ
った。また、前述の例Ｂ又は例Ｃの従来技術は、所定の
液中レベルに超音波式界面計送受波器を固定設置又は降
下設置するためにスラッジ界面計測時に超音波式界面計
送受波器になる様に液面レベルを所定値に維持すること
や昇降機構の操作維持管理及びスラッジ貯蔵量算出等の
運転員の運用に依存するところが大きく、運転員の負担
が大きくなっていた。

【００１０】また、図４の公知例において容器内に機械
的な可動部が摺動部への異物付着等より送受波器の上下
動が阻害されるポテンシャルが高く、可動機構部のメイ
ンテナンスのために当該部へ容易にアクセス可能な設備
での使用に限られ、使用場所が制約されるという問題点
がある。

【００１１】また、容器の底面から界面までの算出にお
いて、容器の底面の形状が平面で、かつ、基準位置から
容器の底面までの液面レベル計測又は基準位置から容器
の底面付近迄降下する超音波送受波器までの距離の計測
が使用条件となり、底面の形状（球面、斜面、等）や液
面レベル計測方法／計測精度による液面レベル計測範囲
及び浮き構造の超音波送受波器の水没レベル等を考慮す
る必要があり使用範囲が制約されるという問題点があ
る。

【００１２】本発明の目的は、容器内のスラッジ界面計
測において液面レベル維持等の運転員の調整作業を必要
とせず、容器内の可動機構部無しで液面レベルに依らず
に常時スラッジ界面計測可能とし且つ、その界面計計測
信号と別途併設した液面計による液面計計測信号に基づ
く演算処理することにより容器形状／計測範囲等からの
制約を無くして容器底面からのスラッジ貯蔵レベルを直
接計測演算指示可能とする計測システム化によって計測
機能の向上と適用可能範囲の拡大を図ることにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、超音波式界面
計送受波器を液面付近に浮遊させるための浮子を超音波
式界面計送受波器に付属させ送受波器を容器内可動機構
部無しで常時液面付近に接液させ且つ、前述の浮遊型超
音波式界面計送受波器によるスラッジ界面レベル信号と
別途併設した液面計による液面レベル信号にて容器底面
形状や液面レベル計測範囲等を考慮して容器底面からの
スラッジ貯蔵レベルを演算処理する様にしたものであ
る。この様にすれば、液面レベル状況に依らずに常時ス
ラッジ界面計測することが可能になると共に、容器形状
／計測範囲等からの制約を無くし容器底面からのスラッ
ジ貯蔵レベルを直接計測演算指示することが可能にな
る。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の全体構成及び機能
を図１と図２を使用して説明する。

【００１５】本発明のスラッジ界面計測装置は、プラン
トの容器室又は容器エリア1内に設置された容器２の上
部から保護管７内で液面に浮遊させて設置した浮遊型超
音波式界面計送受波器５から超音波を発信し沈降分離し
たスラッジ界面４にて反射された超音波が再び浮遊型超
音波式界面計送受波器５に到達する時間を計測し浮遊型
超音波式界面計送受波器５からスラッジ界面４までの距
離を計測する超音波式界面計変換器（送受信器）ＳＬＴ
と、別途併設した液面レベル計測用の超音波式液面計送
受波器１１から超音波を発信し液面３にて反射された超
音波が再び超音波式液面計送受波器１１に到達する時間
を計測し超音波式液面計送受波器１１から液面３までの
距離を計測して超音波式液面計不感帯Ｋ３(定数)を加味
し液位計測範囲Ｓ内で０％レベルからの液面レベルＷに
液位換算する超音波式液面計変換器（送受信器）ＷＬＴ
と、スラッジ界面計計測信号１３−１と液面計計測信号
１３−２により容器底面からのスラッジ貯蔵レベルＸを
演算処理する演算器Ｚ１と、スラッジ貯蔵レベル指示計
ＸＳＬＩ及び所定のスラッジ貯蔵レベル到達を検知し警
報等に使用するためのスラッジ貯蔵レベル設定器ＸＳＬ
Ｓの機能を備えた監視制御装置１２より構成する。

【００１６】超音波式液面計送受波器１１と超音波式界
面計変換器（送受信器）ＳＬＴは、ケーブル６と端子／
コネクタボックス８及びケーブル１０により接続され、
保護管７の上部には必要に応じ洗浄水配管９が設置され
る。

【００１７】浮遊型超音波式界面計送受波器５の詳細な
具体例を図２で説明する。浮遊型超音波式界面計送受波
器５は、超音波を発信／受信する超音波振動子２９と、
発信された超音波を下方に反射させたり下方からの反射
波を超音波振動子２９に反射させるための超音波反射器
３０及びそれら超音波式界面計送受波器を液面に浮遊さ
せるための浮子（金属製中空タイプ又は樹脂製）３１か
ら構成する。

【００１８】超音波式界面計変換器（送受信器）ＳＬＴ
と超音波式液面計変換器（送受信器）ＷＬＴにおいて
は、各々にて送信と受信を所定周期で交互に繰返してお
り超音波パルスを発信する際の原発信に基づくタイミン
グパルスにより、超音波発信後にスラッジ界面４又は液
面３からの反射波を受信するまでのパルスカウントする
ことにより時間を計測し、音速を乗算して１/２するこ
とにより距離を求める。

【００１９】浮遊型超音波式界面計送受波器５は容器内
液体は上澄液となることから所定の水没レベルで液面付
近に浮遊するためあらかじめ浮遊型超音波式界面計送受
波器水没レベルＫ２（定数）が定まる。

【００２０】別途併設の液面レベル計測用の超音波式液
面計変換器（送受信器）ＷＬＴの液位計測範囲Ｓの０％
から１００％は、容器底面が必ずしも平面ではなく鏡面
（球面）や斜面等のケースがあり、また、液面レベル計
測方法や計測精度を考慮して基準レベルとなる「０」レベ
ルを確実に計測するために容器底面から０％間を液位計
測デットレベルＫ１（定数）を設けている。液位計測デ
ットレベルＫ１（定数）は、容器底面の形状や液面レベ
ル計測方法／計測精度や設備の運用等を考慮して確実に
計測可能なレベルとしてあらかじめ定められる。

【００２１】超音波式界面計変換器（送受信器）ＳＬＴ
は浮遊型超音波式界面計送受波器５からスラッジ界面４
までの距離を界面計計測値Ｙとして信号出力する。超音
波式液面計変換器（送受信器）ＷＬＴは超音波式液面計
送受波器１１から液面３までの距離を計測して超音波式
液面計不感帯Ｋ３(定数)を加味し液位計測範囲Ｓ内で０
％レベルから液面レベルまでの距離を液位換算し液面計
計測値Ｗとして信号出力する。演算器Ｚ１は容器底面か
らのスラッジ貯蔵レベルＸを以下式にて演算出力してス
ラッジ貯蔵レベル指示計ＸＳＬＩにて指示する。

【００２２】Ｘ＝(Ｗ＋Ｋ１−Ｋ２)−Ｙ （但し、
Ｋ１，Ｋ２は定数設定） 上記演算出力に対し所定のスラッジ貯蔵レベル到達を検
知し警報等に使用するためのスラッジ貯蔵レベル設定器
ＸＳＬＳの機能を設けることも可能である。

【００２３】さらに、容器にてスラッジ貯蔵レベルが所
定量に達した後排出移送を必要とするプラント設備の場
合には、演算器Ｚ１による容器底面からのスラッジ貯蔵
レベルＸの信号と超音波式液面計変換器（送受信器）Ｗ
ＬＴからの液面計計測値Ｗを利用して演算器Ｚ２は容器
内のスラッジ濃度（ｖｏｌ％又はｗｔ％）Ｎを以下式に
て演算出力してスラッジ濃度指示計ＳＮＩにて指示す
る。

【００２４】Ｎ＝Ｘ／(Ｗ＋Ｋ１) （但し、Ｋ
１は定数設定） 上記演算出力に対し所定のスラッジ濃度到達を検知し警
報等に使用するためのスラッジ濃度設定器ＳＮＳの機能
を設けることも可能である。

【００２５】監視制御装置１２では前述の他にスラッジ
界面計計測値指示計ＳＬＩ、液面計計測値指示計ＷＬＩ
及び所定液面レベル到達を検知し警報やインターロック
用の接点信号を出力するための液位設定器ＷＬＳの各機
能を備える。

【００２６】前述の２式において容器の液面計測範囲が
容器底面からの場合でも液位計測デットレベルＫ１（定
数）をゼロにすることで対応可能である。

【００２７】なお、本発明は前述した実施形態に限定さ
れるものではなく、別途併設の液面計計測方式は問わな
いものであること、容器形状によりレベルや体積換算補
正すること、超音波式スラッジ界面計送受波器を所定レ
ベルに固定設置とすること等、本発明の要旨を逸脱しな
い範囲で実施可能である。

【００２８】

【発明の効果】本発明によれば、以下のことが達成でき
る。 （１）容器内の可動機構部無しで液面レベル状況に依ら
ずに常時スラッジ界面計測することが可能となる。 （２）容器形状／計測範囲等からの制約を無くし容器底
面からのスラッジ貯蔵レベルを直接計測指示することが
可能となる。 （３）容器内スラッジ含有水のスラッジ濃度を直接計測
指示することが可能となり、スラッジ含有水排出移送の
ためのスラッジ濃度調整が容易に可能となる。 （４）上記により、適用範囲の拡大が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の全体構成と機能を説明する図である。

【図２】本発明の浮遊型超音波式界面計送受波器例を説
明する図である。

【図３】従来技術の全体構成と機能を説明する図であ
る。

【図４】従来技術の公知例を説明する図である。

【符号の説明】

１…容器室叉は容器エリア、２…容器、３…液面（上澄
相）、４…スラッジ界面（沈降分離状態）、５…浮遊型
超音波式界面計送受波器、６…ケーブル（送受波器
用）、７…保護管、８…端子／コネクタボックス（送受
波器）、９…洗浄水配管、１０…ケーブル（送受波器〜
変換器用）、１１…超音波式液面計送受波器、１２…監
視制御装置、１３…計測信号（１３−１界面計計測信号
／１３‐２液面計計測信号）、１４…送信子、１５…受
信子、１６…送受信子支持管、１７…端子／コネクタボ
ックス（送受信子）、１８…ケーブル（送受信子〜界面
スイッチ用）、１９…超音波式界面計送受波器（固定
式）、２０…ケーブル（送受波器用）、２１…保護管、
２２…端子／コネクタボックス（送受波器）、２３…ケ
ーブル（送受波器〜変換器用）、２４…超音波式界面計
送受波器（昇降式）、２５…ケーブル（送受波器用）、
２６…超音波式界面計送受波器昇降機構、２７…端子／
コネクタボックス（送受波器／昇降機構）、２８…ケー
ブル（送受波器〜送受信／指示計、昇降制御器用）、２
９…超音波振動子、３０…超音波反射器、３１…浮子
（浮遊型超音波式界面計送受波器付属）、３２…超音波
発信波及び反射波、Ｋ１…液位計測デットレベル（定
数）、Ｋ２…浮遊型超音波式界面計送受波器水没レベル
（定数）、Ｋ３…超音波式液面計不感帯（超音波式液面
計送受波器下面から液位計測範囲上限の１００％レベル
までの距離(定数)）、Ｙ…スラッジ界面計計測値、Ｘ…
スラッジ貯蔵レベル（容器底面からの堆積レベル）、Ｗ
…液面計計測値（０％レベルからの液面レベルまでの距
離）、Ｓ…液位計測範囲（０％〜１００％）、ＳＬＴ…
超音波式界面計変換器（送受信器）、ＳＬＩ…スラッジ
界面計計測値指示計、Ｚ１…演算器（Ｘ＝(Ｗ＋Ｋ１−
Ｋ２)−Ｙ）、ＸＳＬＩ…スラッジ貯蔵レベル指示計
（容器底面からの堆積レベル）、ＸＳＬＳ…スラッジ貯
蔵レベル設定器（警報用等）、ＷＬＴ…超音波式液面計
変換器（送受信器）、ＷＬＩ…液面計計測値指示計、Ｗ
ＬＳ…液位設定器（警報又はインターロック用）、Ｎ…
スラッジ濃度（vol％又はwt％）、Ｚ２…演算器（Ｎ＝
Ｘ／(Ｗ＋Ｋ１)）、ＳＮＩ…スラッジ濃度指示計（vol
％又はwt％）、ＳＮＳ…スラッジ濃度設定器、ＳＬＳ…
界面スイッチ（警報又はインターロック用）、ＳＬＤＩ
…超音波式界面計送受信／指示計。

フロントページの続き (72)発明者 佐藤 文康 茨城県日立市幸町三丁目２番１号 日立エ ンジニアリング株式会社内 Ｆターム(参考） 2F013 AA05 BB10 BG01 CA17 CB04 CC01 2F014 AA02 AA06 FB01

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 スラッジ類を貯蔵する容器内の沈降分離
   したスラッジ界面レベルの計測で、超音波式界面計送受
   波器を液面に常時接液させ任意の液面レベルでのスラッ
   ジ界面計測を可能とする浮き構造の超音波式界面計送受
   波器において、容器内に可動機構部を設置せず浮子を付
   属させ所定範囲内で自由に浮遊させた超音波式界面計送
   受波器による界面計計測信号と、別途併設した液面計に
   よる液面計計測信号に基づく演算装置を設けて容器底面
   からのスラッジ貯蔵レベルを直接計測演算指示可能とす
   ることを特徴とするスラッジ界面計測システム。