JPH09229842A - オンライン式液体密度計測システム - Google Patents

オンライン式液体密度計測システム

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JPH09229842A
JPH09229842A JP8060128A JP6012896A JPH09229842A JP H09229842 A JPH09229842 A JP H09229842A JP 8060128 A JP8060128 A JP 8060128A JP 6012896 A JP6012896 A JP 6012896A JP H09229842 A JPH09229842 A JP H09229842A
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JP
Japan
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liquid
density
tank
container
differential pressure
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Withdrawn
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JP8060128A
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English (en)
Inventor
Makoto Nanba
誠 難波
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 機械的動作が少なく、被検液と接触すること
なく、簡易なシステムで構成され、液体に何も添加する
ことなく、また、放射線を使用することのない、安全確
実,操作簡単かつ経済的なオンライン式液体密度計測シ
ステムを得る。 【解決手段】 計測対象の被検液1を溜めるタンク2
と、密度が既知である液体を一定高さ注入してある容器
8と、前記タンク2及び前記容器8の下方にそれぞれか
かる圧力の差を測定する差圧測定手段3と、前記タンク
2中の液面の高さを測定する手段4と、前記差圧測定手
段3及び前記液面の高さを測定する手段4でそれぞれ測
定した値に基づいて計測対象の液体の密度を求める演算
処理装置7とを具えたこと。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、プラント等におい
て、タンク等の容器内の被検液の密度を計測するオンラ
イン式液体密度計測システムに関する。
【0002】
【従来の技術】液体の密度を計測する手段としては、従
来、気体追い出し法,浮秤法,振動法,放射線法の4種
類の手段等が知られている。 (1)気体追い出し法:この手段は、図5系統図に示す
ように、気体20を管13と管14のそれぞれ先端から
容器18内の被検液19中に追い出し、その際に、管1
3と管14の差圧を差圧伝送器3により計測するのであ
る。この手段は、この差圧が、液体密度に比例するので
差圧を計測することにより、密度を知ることができるこ
とによる。ここで、規準液16は差圧伝送器3の零点調
整のために使用し、リピーター17は管13,管14の
先端から気体20を追い出すために必要な圧力を調整す
る装置である。しかしながら、このようなシステムは構
成が複雑で、メインテナンスに手間がかかり、また、追
い出す気体20が液体(被検液)19に溶けると、液体
19の性質が変化する関係上、場合によっては気体20
は不活性ガスを用いる必要がある。さらに、本方式は測
定液が密閉されているタンクに入っている場合は、定期
的にタンク内の気体を抜く必要があるから、計測操作が
厄介である。 (2)浮秤法:この手段は、図6系統図に示すように、
浮秤21を被検液22中に沈めると、被検液22の密度
に比例した浮力が浮秤21に作用して、ばね24の弾性
力と釣り合う。このとき、浮秤21とばね24の変位を
鉄心25に伝え、鉄心25の変位を差動変圧器23によ
り電気信号に変換して計測するのである。この手段は、
ばねの伸縮と被検液の密度とが互いに比例する関係を利
用して、この変位を計測することにより、被検液の密度
を求めることができることによる。しかしながら、この
ような浮秤を用いる手段は、機械的動作を伴うので、故
障率が高いという問題がある。 (3)振動法:この手段は、内部に被検液を満たした断
面一様な計測パイプの横方向の自由振動数を計測するこ
とにより、液体の密度を計測するのである。しかしなが
ら、この手段は計測パイプを振動するという機械的動作
を伴うので、故障率が高く、また、液体と接触する部分
が多い関係で、腐食の影響を受け易い。 (4)放射線式:この手段は、ガンマ線を被検物質に当
てて、透過したガンマ線を計測することにより、物質の
密度を計測するのである。しかしながら、この手段は、
法的規制により安全管理に注意しなければならないし、
放射能を含む物質の密度は計測不可能である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】このように、従来の各
計測手段においては、下記のような問題がある。 (1)気体追い出し法では: i システムが複雑で保守が大変である。 ii 追い出す気体に不活性ガスを用いると、ランニング
コストが高くなる。 iii 密閉タンク中の被検液を計測する際は、ガスを抜く
作業工程が必要となる。 (2)浮秤法では:機械的動作を伴うから、故障発生率
が高い。 (3)振動法では: i 機械的動作を伴うので、故障発生率が高い。 ii 被検液と接触する部分が多い関係で、計測システム
に対する腐食の影響が大きい。 (4)放射線法では: i ガンマ線を利用するので、法的に規制され安全管理
が厄介である。 ii 放射能を有する物質の密度計測は、物質自身がガン
マ線を放射するから、不可能である。
【0004】本発明はこのような事情に鑑みて提案され
たもので、機械的動作が少なく、被検液と接触すること
なく、簡易なシステムで構成され、液体に何も添加する
ことなく、また、放射線を使用することのない、安全確
実,操作簡単かつ経済的なオンライン式液体密度計測シ
ステムを提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、請求項1の発明は、計測対象の被検液を溜め
るタンクと同タンクに上端が連通し密度が既知である液
体を一定高さ注入してある容器と、同タンクと同容器の
下部のそれぞれ同一レベルにかかる圧力の差を検出出力
する差圧伝送器と、同タンク中の被検液面のレベル検出
手段と、同差圧伝送器及び同被検液面のレベル検出手段
の出力信号に基づいて被検液の密度を求める演算処理装
置とを具えたことを特徴とする。
【0006】請求項2の発明は、請求項1において、そ
のタンクの上端を大気に連通するとともに、その差圧伝
送器に下端が接するその容器を空容器としたことを特徴
とする。
【0007】請求項3の発明は、請求項2において、そ
のタンクを上端が閉塞された密閉タンクとなすととも
に、その容器を上端が同タンクの上端に連通する空容器
としたことを特徴とする。
【0008】請求項4の発明は、請求項3において、そ
の差圧伝送器をその容器の上下端以外の部位に挿入する
とともに、同容器の上下端をそれぞれ上部ベローズ,下
部ベローズを介して同上端密閉タンクの上下端に接続
し、同容器の上記両ベローズ間に既知の密度の封水を封
入したことを特徴とする。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明の一実施例を図面について
説明すると、図1はその包括的全体システム図、図2,
図3,図4はそれぞれ図1の第1,第2,第3変形例を
示す縦断面図である。
【0010】まず、図1において、差圧伝送器3に入力
される差圧は、タンク2中の被検液密度をρ1 ,導圧管
8中の液体密度をρ2 とすると下記式で表される。ここ
で、導圧管8は本願発明の特許請求の範囲の記載中の
「密度が既知である液体を一定高さ注入してある容器」
に対応する枢要部材である。 差圧=ρ2 2 −ρ1 1 ただし、h1 (10),h2 (11)はそれぞれタンク
2中の被検液1の液位,導圧管8の高さである。そし
て、上記の差圧は、差圧伝送器3により電気信号に変換
され、信号ライン6によって演算処理装置7に入力され
る。一方、超音波レベル計4によって、被検液1の液面
12の位置、すなわち、h1 (10)を電気信号に変換
し、信号ライン5によって演算処理装置7に入力する。
演算処理部では下記の演算を行うことで、式(1)によ
り被検液の密度ρ1 を求めることができる。 ρ1 (被検液1の密度)=(ρ2 2 −ΔP)/h1 ・・・・・(1) ただし、ρ2 (導圧管8中の液体密度)及びh2 (導圧
管高さ8)は既知であるから一定とする。また、ΔPは
差圧伝送器3によって計測される差圧であり、被液液1
の密度が式(1)により求まるのである。
【0011】このようなシステムにおいて、超音波レベ
ル計4によって計測されるのは被検液の液面のレベルで
ある。よってこの液面のレベルとタンク等の形状により
被検液の体積が計測可能となる。差圧伝送器3により計
測されるのは被検液の圧力であり、これとタンク等の形
状により被検液の質量が計測可能となる。これら2つの
手段により、リアルタイムで求められる被検液の体積,
質量の情報を用いて、液位,密度が変化しても、オンラ
イン・リアルタイムで被検液の密度を計測することがで
きるのである。
【0012】本発明の第1変形例を説明すると、大気開
放タンクの場合は、図2に示すように、差圧伝送器3に
入力される差圧ΔPは、タンク中の液体密度=ρ,液位
=hとすると、 ΔP=ρh となる。一方、超音波レベル計4により液位hは測定で
き、被検液の密度ρは、下記式により求まる。 ρ=ΔP/h ここで、ΔPは差圧伝送器3により測定できる。
【0013】本発明の第2変形例を説明すると、図3に
示す構造において、下記式により、ΔP及びhに基づい
て被検液の密度ρを求めることができる。 ΔP=ρh この第2変形例では、導圧管8に液体は存在しない。そ
れ故、 ρ=ΔP/h 上式に基づいて、演算処理装置7による演算が行われ、
その密度ρが求まる。本変形例の場合は、第1実施例の
大気開放タンクの場合と実質的に同一となる。
【0014】本発明の第3変形例では、図4に示す構造
において、 被検液の液位 h(超音波レベル計より計測) 封水の密度 ρk(既知) 封水の高さ hk(既知) 被検液の密度 ρ 差圧 ΔP(差圧伝送器により計測) とすると、被検液の密度ρは下記式により求まるのであ
る。 ρ=|ρk・hk−ΔP|/h この第3変形例では、上下端がそれぞれベローズもしく
はダイアフラムシールを介して被検液タンク2の上下端
に接続されており、両ベローズ間のキャピラリチューブ
(ハッチング)には封水が封入されている。このような
第3変形例によれば、被検液に直接接触することなく封
水を介して差圧を計測でき、その結果、被検液の密度を
求めることができる。
【0015】このような第3変形例によれば、下記の効
果が奏せられる。 (1)システムが簡単であるとともに、機械的動作が少
ないので、信頼性が高く、関係部材が被検液と接触する
ことがないから腐食されにくい。 (2)被検液に何も添加しないので、被検液の性質に影
響を与えず、放射線を利用しないので、法的規制を受け
ず、さらに放射能を含む被検液であっても、オンライン
・リアルタイムでその密度の計測が可能である。
【0016】
【発明の効果】要するに、請求項1の発明によれば、計
測対象の被検液を溜めるタンクと、同タンクに上端が連
通し密度が既知である液体を一定高さ注入してある容器
と、同タンクと同容器の下部のそれぞれ同一レベルにか
かる圧力の差を検出出力する差圧伝送器と、同タンク中
の被検液面のレベル検出手段と、同差圧伝送器及び同被
検液面のレベル検出手段の出力信号に基づいて被検液の
密度を求める演算処理装置とを具えたことにより、機械
的動作が少なく、被検液と接触することなく、簡易なシ
ステムで構成され、被検液に何も添加することなく、ま
た、放射線を使用することのない、安全確実,操作簡単
かつ経済的なオンライン式液体密度計測システムを得る
から、本発明は産業上極めて有益なものである。
【0017】請求項2の発明によれば、請求項1におい
て、そのタンクの上端を大気に連通するとともに、その
差圧伝送器に下端が接するその容器を空容器としたこと
により、機械的動作が少なく、被検液と接触することな
く、簡易なシステムで構成され、被検液に何も添加する
ことなく、また、放射線を使用することのない、安全確
実,操作簡単かつ経済的なオンライン式液体密度計測シ
ステムを得るから、本発明は産業上極めて有益なもので
ある。
【0018】請求項3の発明によれば、請求項2におい
て、そのタンクを上端が閉塞された密閉タンクとなすと
ともに、その容器を上端が同タンクの上端に連通する空
容器としたことにより、機械的動作が少なく、被検液と
接触することなく、簡易なシステムで構成され、被検液
に何も添加することなく、また、放射線を使用すること
のない、安全確実,操作簡単かつ経済的なオンライン式
液体密度計測システムを得るから、本発明は産業上極め
て有益なものである。
【0019】請求項4の発明によれば、請求項3におい
て、その差圧伝送器をその容器の上下端以外の部位に挿
入するとともに、同容器の上下端をそれぞれ上部ベロー
ズ,下部ベローズを介して同上端密閉タンクの上下端に
接続し、同容器の上記両ベローズ間に既知の密度の封水
を封入したことにより、機械的動作が少なく、被検液が
封水と接触することなく、簡易なシステムで構成され、
被検液に何も添加することなく、また、放射線を使用す
ることのない、安全確実,操作簡単かつ経済的なオンラ
イン式液体密度計測システムを得るから、本発明は産業
上極めて有益なものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の1実施例に係る液体密度の計測用シス
テム図である。
【図2】図1のシステムを大気開放タンクに適用した第
1変形例を示す縦断面図である。
【図3】図1のシステムを蒸発しない温度特性を有する
被検液に適用した第2変形例を示す縦断面図である。
【図4】図1のシステムを差圧伝送器と被検液とが直接
接触しないようにした第3変形例を示す縦断面図であ
る。
【図5】従来の気体追い出し法による液体密度の計測シ
ステム図である。
【図6】従来の浮秤法による液体密度計測システム図で
ある。
【符号の説明】
1 被検液 2 被検液タンク 3 差圧伝送器 4 超音波レベル計 5 信号ライン 6 信号ライン 7 演算処理装置 8 導圧管(容器) 9 最高液位 10 被検液面の高さ 11 導圧管8の高さ 12 被検液面 ρ1 被検液密度 ρ2 導圧管8中の液体密度 h1 被検液1の液位 h2 導圧管8の液位

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 計測対象の被検液を溜めるタンクと、同
    タンクに上端が連通し密度が既知である液体を一定高さ
    注入してある容器と、同タンクと同容器の下部のそれぞ
    れ同一レベルにかかる圧力の差を検出出力する差圧伝送
    器と、同タンク中の被検液面のレベル検出手段と、同差
    圧伝送器及び同被検液面のレベル検出手段の出力信号に
    基づいて被検液の密度を求める演算処理装置とを具えた
    ことを特徴とするオンライン式液体密度計測システム。
  2. 【請求項2】 請求項1において、そのタンクの上端を
    大気に連通するとともに、その差圧伝送器に下端が接す
    るその容器を空容器としたことを特徴とするオンライン
    式液体密度計測システム。
  3. 【請求項3】 請求項2において、そのタンクを上端が
    閉塞された密閉タンクとなすとともに、その容器を上端
    が同タンクの上端に連通する空容器としたことを特徴と
    するオンライン式液体密度計測システム。
  4. 【請求項4】 請求項3において、その差圧伝送器をそ
    の容器の上下端以外の部位に挿入するとともに、同容器
    の上下端をそれぞれ上部ベローズ,下部ベローズを介し
    て同上端密閉タンクの上下端に接続し、同容器の上記両
    ベローズ間に既知の密度の封水を封入したことを特徴と
    するオンライン式液体密度計測システム。
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