JP3529474B2 - 液位測定装置 - Google Patents
液位測定装置Info
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- JP3529474B2 JP3529474B2 JP03482895A JP3482895A JP3529474B2 JP 3529474 B2 JP3529474 B2 JP 3529474B2 JP 03482895 A JP03482895 A JP 03482895A JP 3482895 A JP3482895 A JP 3482895A JP 3529474 B2 JP3529474 B2 JP 3529474B2
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- Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、タンク中の密度の変化
する液体の液位測定装置に関する。
する液体の液位測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】タンクの中に存在する密度が変化する液
体の液位を測定するために、従来の液位測定装置は図３
に示す構成となっている。タンク１の中に三本のチュー
ブを挿入されている。第一のチューブＴ１の先端はタン
ク１の底からＬ０の位置の下部に、第二のチューブＴ２
の先端は第一のチューブＴ１の上側のタンク１の底から
Ｌ１の位置の液体中に、第三のチューブＴ３の先端は、
タンクの底からＬＫの位置であるタンク上部の空気中に
設置されている。第一のチューブＴ１と第二のチューブ
Ｔ２との間に発生する密度差圧Ｐ１から液体の密度値Ｄ
１を密度出力回路ＭＯにより算出する。また、第一のチ
ューブＴ１と第三のチューブＴ３との間に発生する液位
差圧Ｐ２を、前記密度値Ｄ１で除算することで、タンク
中に充填された液体の液位Ｌを測定する。密度値Ｄ１
は、以下の式（Ａ）によって計算可能であり、液位Ｌ
は、式（Ａ）によって計算される密度値Ｄ１を使用して
式（Ｂ）によって計算が可能である。
体の液位を測定するために、従来の液位測定装置は図３
に示す構成となっている。タンク１の中に三本のチュー
ブを挿入されている。第一のチューブＴ１の先端はタン
ク１の底からＬ０の位置の下部に、第二のチューブＴ２
の先端は第一のチューブＴ１の上側のタンク１の底から
Ｌ１の位置の液体中に、第三のチューブＴ３の先端は、
タンクの底からＬＫの位置であるタンク上部の空気中に
設置されている。第一のチューブＴ１と第二のチューブ
Ｔ２との間に発生する密度差圧Ｐ１から液体の密度値Ｄ
１を密度出力回路ＭＯにより算出する。また、第一のチ
ューブＴ１と第三のチューブＴ３との間に発生する液位
差圧Ｐ２を、前記密度値Ｄ１で除算することで、タンク
中に充填された液体の液位Ｌを測定する。密度値Ｄ１
は、以下の式（Ａ）によって計算可能であり、液位Ｌ
は、式（Ａ）によって計算される密度値Ｄ１を使用して
式（Ｂ）によって計算が可能である。
【０００３】
【数１】
Ｄ１＝１０００・Ｐ１／（Ｌ１−Ｌ０） …… （Ａ）
Ｌ＝１０００・Ｐ２／Ｄ１＋Ｌ０ …… （Ｂ）
但し、Ｐ１，Ｐ２の単位：mmＡq
Ｄ１の単位 ：kg／ｍ3
Ｌ０，Ｌ１の単位：mm
とする。
【０００４】上記（Ａ），（Ｂ）式の関係を図４の液位
測定装置ＳＥ１の演算回路構成図を参照して説明する。
密度センサＤＴにより得られる密度差圧Ｐ１は、密度出
力回路ＭＯによって上記（Ａ）式から得られる密度値Ｄ
１を算出し、密度リニアライズ処理部Ｒ１を通して工学
値変換された後、レンジの上下限値を制限するフィルタ
回路Ｆ１を通り、密度値指示計ＳＤＩの表示として使用
される。一方、差圧センサＬＴによって測定された液位
差圧Ｐ２は、液位リニアライズ処理部Ｒ２を通して工学
値変換がなされ、除算回路Ｗ１により密度値Ｄ１で割ら
れた後、加算回路Ｋ１でＬ０が加えられ、密度補正され
た求めるべき液位Ｌを算出し、この値は液位指示計ＳＬ
１で表現される。このとき、密度値Ｄ１が上限値Ｄmax
と下限値Ｄmin の間の値をとるとすれば、密度値指示計
ＳＤＩのレンジは、
測定装置ＳＥ１の演算回路構成図を参照して説明する。
密度センサＤＴにより得られる密度差圧Ｐ１は、密度出
力回路ＭＯによって上記（Ａ）式から得られる密度値Ｄ
１を算出し、密度リニアライズ処理部Ｒ１を通して工学
値変換された後、レンジの上下限値を制限するフィルタ
回路Ｆ１を通り、密度値指示計ＳＤＩの表示として使用
される。一方、差圧センサＬＴによって測定された液位
差圧Ｐ２は、液位リニアライズ処理部Ｒ２を通して工学
値変換がなされ、除算回路Ｗ１により密度値Ｄ１で割ら
れた後、加算回路Ｋ１でＬ０が加えられ、密度補正され
た求めるべき液位Ｌを算出し、この値は液位指示計ＳＬ
１で表現される。このとき、密度値Ｄ１が上限値Ｄmax
と下限値Ｄmin の間の値をとるとすれば、密度値指示計
ＳＤＩのレンジは、
【０００５】
【数２】
Ｄmin ＜Ｄ１＜Ｄmax …… （Ｃ）
であり、求めるべき液位Ｌは
【０００６】
【数３】
1000・Ｐ２／Ｄmax ＋Ｌ０＜Ｌ＜1000・Ｐ２／Ｄmin ＋Ｌ０ … （Ｄ）
と表され、液位指示計ＳＬＩのレンジが求められる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来の方法では、密度値Ｄ１は液位がＬ１よりも低い位置
では差圧Ｐ１が測定できず、このため液位Ｌは液位差圧
Ｐ２の上限値をＰmax 、下限値をＰmin とすれば、以下
の（Ｅ）式の、
来の方法では、密度値Ｄ１は液位がＬ１よりも低い位置
では差圧Ｐ１が測定できず、このため液位Ｌは液位差圧
Ｐ２の上限値をＰmax 、下限値をＰmin とすれば、以下
の（Ｅ）式の、
【０００８】
【数４】
Ｌ１＜Ｌ＜1000・Ｐmax ／Ｄmin ＋Ｌ０ …… （Ｅ）
のレンジ範囲でしか表現できなかった。また、この式で
はＰmax ，Ｄmin がどのような関係を有するか分から
ず、タンク１に入りうる最大の液位をレンジの上限にと
るしかなかった。このため、従来の計算法による装置に
おいては、液位Ｌ１以下の値は測定不可能であり、レン
ジ決定が困難であった。
はＰmax ，Ｄmin がどのような関係を有するか分から
ず、タンク１に入りうる最大の液位をレンジの上限にと
るしかなかった。このため、従来の計算法による装置に
おいては、液位Ｌ１以下の値は測定不可能であり、レン
ジ決定が困難であった。
【０００９】
【課題を解決するための手段】［請求項１］記載の発明
は、チューブの先端がタンクの底部付近に位置されてい
る第一のチューブと、第一のチューブの先端より上方の
液体中の位置に設定されている第二のチューブと、チュ
ーブの先端がタンク内の空気中に設定されている第三の
チューブと、前記第一のチューブと第二のチューブとの
間に発生する差圧から液体密度を検出する密度センサ
と、前記第一のチューブと第三のチューブとの間に発生
する差圧を検出する差圧センサと、前記差圧センサにて
検出される差圧を前記密度センサにて検出される密度で
除算することでタンクの中に存在する密度が変化する液
体の液位を測定する液位測定装置において、タンク内の
液位が第二のチューブの先端以下に下がった場合、第二
のチューブの先端において下がる直前に検出される密度
を記憶し、この記憶された密度に基づいてタンク内の液
位の密度補正を行い、前記密度を記憶するタンク内の液
位 L は、Ｌ０を第一のチューブの先端位置、Ｌ１を第二
のチューブの先端位置、α，βを前記Ｌ１，Ｌ０の位置
における前記タンクの中に存在する液体の波打ち量を示
すタンク固有の値としたとき、条件［Ｌ０＋β≦Ｌ か
つ Ｌ≦Ｌ１＋α］に基づき第二のチューブの先端の密
度を記憶することを特徴とする。
は、チューブの先端がタンクの底部付近に位置されてい
る第一のチューブと、第一のチューブの先端より上方の
液体中の位置に設定されている第二のチューブと、チュ
ーブの先端がタンク内の空気中に設定されている第三の
チューブと、前記第一のチューブと第二のチューブとの
間に発生する差圧から液体密度を検出する密度センサ
と、前記第一のチューブと第三のチューブとの間に発生
する差圧を検出する差圧センサと、前記差圧センサにて
検出される差圧を前記密度センサにて検出される密度で
除算することでタンクの中に存在する密度が変化する液
体の液位を測定する液位測定装置において、タンク内の
液位が第二のチューブの先端以下に下がった場合、第二
のチューブの先端において下がる直前に検出される密度
を記憶し、この記憶された密度に基づいてタンク内の液
位の密度補正を行い、前記密度を記憶するタンク内の液
位 L は、Ｌ０を第一のチューブの先端位置、Ｌ１を第二
のチューブの先端位置、α，βを前記Ｌ１，Ｌ０の位置
における前記タンクの中に存在する液体の波打ち量を示
すタンク固有の値としたとき、条件［Ｌ０＋β≦Ｌ か
つ Ｌ≦Ｌ１＋α］に基づき第二のチューブの先端の密
度を記憶することを特徴とする。
【００１０】
【００１１】［請求項２］記載の発明は、［請求項１］
記載の発明において、 設計上の密度変化レンジの最大
値に基づいて計算される液位の上限値および下限値とす
ることで密度補正後の液位を表示する表示器を設けたこ
とを特徴とする。
記載の発明において、 設計上の密度変化レンジの最大
値に基づいて計算される液位の上限値および下限値とす
ることで密度補正後の液位を表示する表示器を設けたこ
とを特徴とする。
【００１２】
【作用】今まで測定が不可能であった液位Ｌ０＋β≦Ｌ
≦Ｌ１＋αを予測値ではあるが測定すること、及び液位
の指示計の値を必ず上限値から下限値の間に連続して変
化するようにしたことを可能にすることができる。
≦Ｌ１＋αを予測値ではあるが測定すること、及び液位
の指示計の値を必ず上限値から下限値の間に連続して変
化するようにしたことを可能にすることができる。
【００１３】
【実施例】本発明の実施例を図１と図２を参照して、以
下に説明する。図２は、本実施例の液位測定装置の演算
回路構成図を示すものである。図１は、本実施例の構成
図を示すものである。
下に説明する。図２は、本実施例の液位測定装置の演算
回路構成図を示すものである。図１は、本実施例の構成
図を示すものである。
【００１４】図１において、タンク１中の３本のチュー
ブのうち、第二のチューブＴ２の先端（タンク１の底か
らＬ１に位置する先端）の上側の液体中にて、このチュ
ーブの先端の上方近傍の位置を（Ｌ１＋α）とし、液体
がＬ１にあるときにも液位が波打ち等によって（Ｌ１＋
α）以上には液位が上がらない位置を定めておく。ま
た、タンク１中の液体中の下側に位置する第一のチュー
ブＴ１の先端（タンク１の底からＬ０の位置）の上方近
傍の位置を（Ｌ０＋β）とし、液体がＬ０にあるときに
も液位が波打ち等によって（Ｌ０＋β）以上には液位が
上がらない位置を定めておく。また、予め使用する液体
が決定していれば、計算によって定められる液体の最大
密度は予測可能であり、その値をＤ０とする。
ブのうち、第二のチューブＴ２の先端（タンク１の底か
らＬ１に位置する先端）の上側の液体中にて、このチュ
ーブの先端の上方近傍の位置を（Ｌ１＋α）とし、液体
がＬ１にあるときにも液位が波打ち等によって（Ｌ１＋
α）以上には液位が上がらない位置を定めておく。ま
た、タンク１中の液体中の下側に位置する第一のチュー
ブＴ１の先端（タンク１の底からＬ０の位置）の上方近
傍の位置を（Ｌ０＋β）とし、液体がＬ０にあるときに
も液位が波打ち等によって（Ｌ０＋β）以上には液位が
上がらない位置を定めておく。また、予め使用する液体
が決定していれば、計算によって定められる液体の最大
密度は予測可能であり、その値をＤ０とする。
【００１５】図２の液位測定装置ＳＥ２の演算回路構成
図を参照して説明する。密度センサＤＴから得られる密
度差圧Ｐ１は、密度出力回路ＭＯにより演算され密度値
Ｄ１となり、密度リニアライズ処理部Ｒ１を通して、工
学値変換がなされる。ただし、この密度値Ｄ１は液位が
以下の式（Ｆ）
図を参照して説明する。密度センサＤＴから得られる密
度差圧Ｐ１は、密度出力回路ＭＯにより演算され密度値
Ｄ１となり、密度リニアライズ処理部Ｒ１を通して、工
学値変換がなされる。ただし、この密度値Ｄ１は液位が
以下の式（Ｆ）
【００１６】
【数５】Ｌ１＋α＜Ｌ …… （Ｆ）
の時のみ信用できる値である。しかし、実際の液位を測
るためには、少なくとも下限値Ｌ０＋βまでの値を取る
必要がある。このため、液位が以下の式（Ｇ）
るためには、少なくとも下限値Ｌ０＋βまでの値を取る
必要がある。このため、液位が以下の式（Ｇ）
【００１７】
【数６】Ｌ０＋β≦Ｌ≦Ｌ１＋α …… （Ｇ）
の範囲ではＬ１＋αでの密度値Ｄ１を使用することに
し、タンク下部での密度をＬ１＋αでの密度値Ｄ１での
一定の値に保持しておくホールド回路Ｈを設ける。この
ホールド回路Ｈは、式（Ｇ）の条件式（ａ）の時、つま
り
し、タンク下部での密度をＬ１＋αでの密度値Ｄ１での
一定の値に保持しておくホールド回路Ｈを設ける。この
ホールド回路Ｈは、式（Ｇ）の条件式（ａ）の時、つま
り
【００１８】
【数７】
Ｌ０＋β≦Ｌ
かつ …… （ａ）
Ｌ≦Ｌ１＋α
のフラグの条件で、液位が下がる時に出力されていた信
号を、
号を、
【００１９】
【数８】Ｌ≦Ｌ１＋α
時点の密度Ｄ１で保持する保持回路Ｋと、条件式（ａ）
の条件の場合以外は、測定されている密度値をそのまま
出力する切替回路ＳＥＬを含んでいる。
の条件の場合以外は、測定されている密度値をそのまま
出力する切替回路ＳＥＬを含んでいる。
【００２０】このホールド回路Ｈより出力される密度値
Ｄ１は、予め計算によって示される予測最大密度と最低
密度の間にあることが前提条件となるため、この上下限
値で値を制限するフィルタ回路Ｆ１を通す。つまり、フ
ィルタ回路Ｆ１の出力である密度値Ｄ１は、上下限値を
それぞれ、Ｄmax ，Ｄmin とすれば
Ｄ１は、予め計算によって示される予測最大密度と最低
密度の間にあることが前提条件となるため、この上下限
値で値を制限するフィルタ回路Ｆ１を通す。つまり、フ
ィルタ回路Ｆ１の出力である密度値Ｄ１は、上下限値を
それぞれ、Ｄmax ，Ｄmin とすれば
【００２１】
【数９】Ｄmin ＜Ｄ１＜Ｄmax …… （Ｉ）
となり、この密度値Ｄ１はレンジＤmin からＤmax をも
つ密度値指示計ＳＤＩに表示される。
つ密度値指示計ＳＤＩに表示される。
【００２２】一方、差圧センサＬＴによって測定された
液位差圧Ｐ２は、液位リニアライズ処理部Ｒ２を通し
て、工学変換された後、減算回路Ｇ２でＬ０＋βを減算
された後、液体の最大密度値Ｄ０で除算し、除算回路Ｗ
２で以下の式（Ｊ）が計算され、仮の最大密度の液位Ｌ
２を求め、
液位差圧Ｐ２は、液位リニアライズ処理部Ｒ２を通し
て、工学変換された後、減算回路Ｇ２でＬ０＋βを減算
された後、液体の最大密度値Ｄ０で除算し、除算回路Ｗ
２で以下の式（Ｊ）が計算され、仮の最大密度の液位Ｌ
２を求め、
【００２３】
【数１０】
Ｌ２＝1000・Ｐ２／Ｄmax ＝1000・Ｐ２／Ｄ０ …… （Ｊ）
となる。この（Ｊ）式より得られるＬ２により、求める
べき液位Ｌは、前記で得られたＤ１を使用し、密度比回
路Ａから得られるＤ１／Ｄ０の値で割った後、Ｌ０＋β
を加えたものになる。これを式で表せば、
べき液位Ｌは、前記で得られたＤ１を使用し、密度比回
路Ａから得られるＤ１／Ｄ０の値で割った後、Ｌ０＋β
を加えたものになる。これを式で表せば、
【００２４】
【数１１】
Ｌ＝Ｌ２／（Ｄ１／Ｄ０）＋Ｌ０＋β
＝1000・Ｐ２／Ｄ１＋Ｌ０＋β …… （Ｋ）
として決定でき、液位Ｌは”液位差圧Ｐ２が最大でかつ
密度値Ｄ０が下限値Ｄminの時”に最大となり、測定下
限値であるＬ０＋βの値Ｌmin 、測定上限値の値をＬma
x とすれば、
密度値Ｄ０が下限値Ｄminの時”に最大となり、測定下
限値であるＬ０＋βの値Ｌmin 、測定上限値の値をＬma
x とすれば、
【００２５】
【数１２】
Ｌmin ＝Ｌ０＋β …… （Ｌ）
は明白であり、Ｐ２の上下限値を、それぞれＰmax ，Ｐ
min とすれば
min とすれば
【００２６】
【数１３】
Ｌmax ＝1000・Ｐmax ／Ｄ０＋Ｌ０＋β …… （Ｍ）
となる。これにより、従来、液位を液位指示計ＳＬＩで
表現するときに、困難であったレンジの幅を（Ｌ），
（Ｍ）の式により、次式（Ｎ）
表現するときに、困難であったレンジの幅を（Ｌ），
（Ｍ）の式により、次式（Ｎ）
【００２７】
【数１４】
Ｌmin ＝Ｌ０＋β＜Ｌ＜1000・Ｐmax ／Ｄ０＋Ｌ０＋β ……（Ｎ）
で指定できることとなる。
【００２８】
【発明の効果】これらの装置により、タンクの中に存在
する液体の波打ち量を示すタンク固有の値α，βを加味
したホールド回路Ｈをつけることで、従来から課題とな
ってきたチューブ上側値Ｌ１＋α以下で、かつチューブ
下側値Ｌ０＋β以上の液位の測定が可能となり、予め設
定される最大密度Ｄ０を使用することで、液位指示計Ｌ
１のレンジの上下限値を決定することができる。
する液体の波打ち量を示すタンク固有の値α，βを加味
したホールド回路Ｈをつけることで、従来から課題とな
ってきたチューブ上側値Ｌ１＋α以下で、かつチューブ
下側値Ｌ０＋β以上の液位の測定が可能となり、予め設
定される最大密度Ｄ０を使用することで、液位指示計Ｌ
１のレンジの上下限値を決定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施例の全体構成図。
【図２】本実施例の液位測定装置の演算回路構成図。
【図３】従来の全体構成図。
【図４】従来の液位測定装置の演算回路構成図。
ＤＴ…密度センサ、ＬＴ…差圧センサ、ＳＥ１，ＳＥ２
…液位測定装置、Ｈ…ホールド回路、ＭＩ１，ＭＩ２…
密度補正演算回路、Ｒ１…密度リニアライズ処理部、Ｒ
２…液位リニアライズ処理部、ＭＯ…密度出力回路
…液位測定装置、Ｈ…ホールド回路、ＭＩ１，ＭＩ２…
密度補正演算回路、Ｒ１…密度リニアライズ処理部、Ｒ
２…液位リニアライズ処理部、ＭＯ…密度出力回路
Claims (2)
- 【請求項１】チューブの先端がタンクの底部付近に位置
されている第一のチューブと、第一のチューブの先端よ
り上方の液体中の位置に設定されている第二のチューブ
と、チューブの先端がタンク内の空気中に設定されてい
る第三のチューブと、前記第一のチューブと第二のチュ
ーブとの間に発生する差圧から液体密度を検出する密度
センサと、前記第一のチューブと第三のチューブとの間
に発生する差圧を検出する差圧センサと、前記差圧セン
サにて検出される差圧を前記密度センサにて検出される
密度で除算することでタンクの中に存在する密度が変化
する液体の液位を測定する液位測定装置において、タン
ク内の液位が第二のチューブの先端以下に下がった場
合、第二のチューブの先端において下がる直前に検出さ
れる密度を記憶し、この記憶された密度に基づいてタン
ク内の液位の密度補正を行い、前記密度を記憶するタン
ク内の液位 L は、Ｌ０を第一のチューブの先端位置、Ｌ
１を第二のチューブの先端位置、α，βを前記Ｌ１，Ｌ
０の位置における前記タンクの中に存在する液体の波打
ち量を示すタンク固有の値としたとき、下記条件に基づ
き第二のチューブの先端の密度を記憶することを特徴と
する液位測定装置。Ｌ０＋β≦Ｌ かつ Ｌ≦Ｌ１＋α - 【請求項２】液体の設計上の密度変化レンジの最大値に
基づいて計算される液位の上限値および下限値とするこ
とで密度補正後の液位を表示する表示器を設けたことを
特徴とする請求項１記載の液位測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03482895A JP3529474B2 (ja) | 1995-02-23 | 1995-02-23 | 液位測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03482895A JP3529474B2 (ja) | 1995-02-23 | 1995-02-23 | 液位測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08233630A JPH08233630A (ja) | 1996-09-13 |
| JP3529474B2 true JP3529474B2 (ja) | 2004-05-24 |
Family
ID=12425066
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03482895A Expired - Lifetime JP3529474B2 (ja) | 1995-02-23 | 1995-02-23 | 液位測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3529474B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6782339B2 (en) * | 2000-07-31 | 2004-08-24 | Chart Industries, Inc. | Differential pressure gauge for cryogenic fluids which selects a density value based on pressure measurement |
| CN102080979B (zh) * | 2010-11-18 | 2012-04-25 | 杭州中美华东制药有限公司 | 一种测量发酵罐液位的方法 |
| CN104236669A (zh) * | 2014-05-26 | 2014-12-24 | 罗湘利 | 一种高精度液位传感器及液位遥测遥控仪 |
-
1995
- 1995-02-23 JP JP03482895A patent/JP3529474B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08233630A (ja) | 1996-09-13 |
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Legal Events
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