フラッシュダイヤフラム式レベル伝送器：詰まりのないスラリー＆スラッジ液位

フラッシュダイヤフラム式レベル伝送器：目詰まりのないスラリー・汚泥レベル測定

フラッシュダイヤフラム式レベル伝送器は、感圧素子がプロセス接続部と面一に取り付けられた平らな金属またはポリマーダイヤフラムである静水圧式圧力伝送器であり、圧力ポート、ノズル、またはインパルスラインがなく、目詰まりしません。0-1 mH₂Oから0-100 mH₂Oのレンジで、その上の液柱の静水ヘッドを測定し、代表的な精度はフルスケール（FS）の0.25-0.5%で、4-20 mA信号を出力します。316LまたはPTFEライニングのダイヤフラムがタンク壁またはフランジ面と面一になるため、デッドスペースが排除され、汚泥、スラリー、パルプ、または結晶化する媒体が素子の背後に架橋または詰まることがありません。これにより、フラッシュダイヤフラム式レベル伝送器は、廃水、スラリー、粘性媒体向けの標準的な目詰まりのないレベル測定ソリューションとなっています。

目詰まりの問題：従来の圧力伝送器がスラリーや汚泥で失敗する理由

標準的な圧力伝送器は、プロセスから感圧素子に接続する圧力ポートまたはインパルスラインを通じてレベルを測定します。清浄な水や軽い化学薬品ではうまく機能しますが、汚れた、粘性のある、または固形分を含む媒体では、予測可能な方法で失敗します。

ダイヤフラム背後でのデッドゾーン。 従来の伝送器には、プロセスとシリコンセルの間にキャビティ、キャピラリーチューブ、またはノズルがあります。汚泥タンクやスラリーサンプでは、固形物がそのキャビティに沈降し、時間とともに硬化して、圧力をうまく伝達しないか、まったく伝達しないプラグを形成します。その結果、ゼロ点がドリフトし、レベル読み取りが実際のタンク内容物を追跡しなくなります。

インパルスラインの閉塞。 伝送器がリモートに取り付けられ、チューブまたはパイプで接続されている場合、インパルスラインはプロセス媒体で満たされます。パルプ・紙ストックの繊維状物質、廃水のラグ含有物、化学サービスでの沈殿塩はすべてラインに蓄積します。ラインが閉塞すると、伝送器は実際の液面ではなく閉じ込められた圧力を読み取り、ラインの清掃は手作業で労力がかかり、計器をサービスから外す必要があります。

固形物の架橋とクラスト形成。 苛性ブライン、石灰スラリー、石膏、ポリマー注入溶液など、結晶化またはクラストを形成する媒体は、圧力ポートの開口部を架橋する可能性があります。数ミリメートルの厚さのクラストだけで、セルをプロセスから隔離し、凍結した読み取りを生成するのに十分です。同じ故障は、ペーストやシロップがポート周りでキャラメル化または固化する食品用途でも現れます。

共通の糸は形状です：すべての凹んだポート、ノズル、またはチューブは、固形物が蓄積する場所を作り出します。フラッシュダイヤフラム式レベル伝送器は、その形状を完全に排除します。

フラッシュダイヤフラムの原理：平らで面一に取り付けられた素子を通じた圧力

フラッシュダイヤフラム式計器では、検出素子が溶接またはクランプされ、その前面がフランジ、ねじ込みプロセス接続、またはクランプの面と正確に同一平面になります。プロセス媒体はダイヤフラムの全面に直接押し付けられ、通常316LまたはPTFE/PVDF被覆付き316Lで厚さ0.05〜0.20 mmのダイヤフラムが、加えられた静水頭の下でたわみます。ダイヤフラムと検出セルの間に封入された充填液がそのたわみを後方のシリコン圧力センサーに伝達します。

ダイヤフラムがフラッシュであるため、デッドスペース、インパルスライン、詰まりやすいポートがありません。スラッジ、スラリー、パルプ、粘性ペーストは素子に付着せずに洗い流されるため、この設計はフラッシュマウント圧力伝送器またはゼロデッドスペース伝送器とも呼ばれます。圧力レンジはダイヤフラムの面積と剛性によって設定されます。大型ダイヤフラム（DN80/DN100または3〜4インチフランジまで）は、0〜1 mH₂Oまでの低レンジを良好な分解能で提供し、小型接続は高い静圧に対応します。WELKの フラッシュダイヤフラム式静水圧レベル伝送器 は、スラリーおよび廃水用途で使用されるダイヤフラムサイズ、接液材質、出力オプションの全範囲をカバーしています。

接液材質と媒体適合性

接液材質の選択は、フラッシュダイヤフラム伝送器にとって最も重要な決定事項です。プロセス媒体の化学的性質と摩耗性の両方に耐える必要があるためです。

316Lステンレス鋼 は標準のダイヤフラム材質であり、ほとんどの廃水スラッジ、最初沈殿池および最終沈殿池、中程度の濃度のパルプストック、中性または弱腐食性のスラリーに適しています。連続プロセス温度が約130〜150°Cまでの場合、通常316Lで十分です。

ハステロイC-276 ダイヤフラムは、塩酸、湿式塩素サービス、廃水処理における塩化第二鉄注入など、強酸性または塩化物を含むスラリーに指定されます。ハステロイダイヤフラムは、これらの流れで316Lの寿命を縮める孔食や隙間腐食を回避します。

PTFEまたはPVDF被覆ダイヤフラム は、濃酸、苛性、攻撃性溶剤などの高腐食性媒体に対して金属の上にポリマーバリアを追加し、フラッシュ形状を維持します。PTFE面は、媒体が金属に付着しやすい場合にも使用されます。WELKの 耐腐食型静圧式レベル伝送器 は、化学スラリーや過酷な薬注用途向けに耐食性のある接液部で構成されています。

サニタリー仕様 は、食品・飲料・医薬品用途向けに、Ra ≤ 0.4 μmの表面仕上げ、3A準拠のクランプ接続、隙間のない溶接を備えた316Lを使用しています。これらについては、以下のサニタリーセクションで説明します。

摩耗性の媒体の場合、連続的な固体の衝撃にさらされる薄いダイヤフラムは、長年の使用で侵食される可能性があります。摩耗が極端な場合、より厚いダイヤフラム、PTFEキャップ、またはエレメントを保護されたポケットに移動する延長タイプが適切な場合があり、WELKのエンジニアがダイヤフラム径、媒体の硬度、流速から適切な組み合わせを推奨します。

フラッシュダイヤフラム式レベル伝送器の主要仕様

フラッシュダイヤフラム式伝送器を比較する際、プロセス上の決定に重要な仕様は次のとおりです。

• 測定範囲： 通常、0-1 mH₂O（0-10 kPa）から0-100 mH₂O（0-1 MPa）までで、0-2、0-5、0-10、0-20、0-35 mH₂Oなどの中間スパンが一般的に利用可能です。最大10:1の広いターダウンレシオにより、1台の機器で複数のタンクをカバーできます。
• 精度： 工業用バージョンではフルスケールの0.25〜0.5％、中間プロセス温度では0.5％FSが一般的です。サニタリーおよび取引級バージョンでは0.1〜0.2％FSに達する場合があります。
• 出力と電源： 標準の4-20 mA二線式HART、RS-485/Modbus、および0-5 Vまたは0-10 Vのオプション。既存のプラントDCSおよびPLCシステムでは、4-20 mAループが依然として主要なインターフェースです。
• プロセス温度： 標準の316Lバージョンでは、ダイヤフラムの温度限界は連続-20 °C～+130 °Cで、高温バージョンは+200 °Cまで、低温バージョンは極低温用途に対応しています。電子機器ハウジングは通常-20 °C～+70 °Cで、ダイヤフラムとフィル流体によってプロセス温度から分離されています。
• 環境保護： 工業用ハウジングはIP65-IP68の定格を備えています。完全に 水中型静水圧レベル伝送器 はIP68定格で、タンク、井戸、サンプへの恒久的な浸漬が可能です。一方、フランジ取り付けのフラッシュタイプはIP66/IP67ハウジングで、タンク上部の設置に対応します。
• 真空耐性： ダイヤフラムはフィル流体とセルに直接結合しているため、ダイヤフラムの破損やフィル流体の損失なしに真空状態に耐える必要があります。真空耐性設計は、センサーより下までポンプで吸引または空にされるタンク、および圧力と真空を繰り返す容器にとって重要です。タンクが吸引される可能性がある場合は、真空能力を明示的に指定してください。

静圧定格は通常、フランジ定格（PN16、PN40、ANSI 150/300）に応じて1.6 barから40 bar以上まであり、機器を選定する際には液面だけでなくタンクの運転圧力を確認してください。

フラッシュ vs. エクステンデッドダイヤフラム vs. コンベンショナル：選定ガイド

3つのファミリーはすべて静水圧レベルセンサーですが、汚れたサービスでは互換性がありません。

媒体が詰まる、沈殿する、または結晶化する場合は、フラッシュダイアフラムを選択してください。プロセス温度がフラッシュユニットの封入液の限界（約150°C以上）を超える場合、または静圧が非常に高い場合は、小さなデッドポケットを受け入れて延長ダイアフラムを選択してください。媒体が清浄で、最大のレンジアビリティまたは最低コストが必要な場合にのみ、従来型トランスミッタを選択してください。スラッジおよび廃水用途向けのレーダー、超音波、静水圧、その他の技術のより完全な比較については、WELKの 水および廃水レベル測定センサー選定ガイド で、用途ごとのトレードオフを説明しています。

アプリケーション詳細解説

廃水スラッジタンクと揚水ポンプ場

自治体または産業廃水処理プラントでは、フラッシュダイアフラムトランスミッタは、スラッジ貯留タンク、濃縮槽、消化槽、および揚水ポンプ場のウェットウェルの底部に取り付けられます。固形分2〜6%の一次スラッジでは、従来型ポートトランスミッタは数週間で詰まりますが、316Lフェースのフラッシュダイアフラムは何年も正確に読み取り続けます。揚水ポンプ場は、媒体が布や砂利を含む生下水であり、もう一つの典型的なケースです。フラッシュエレメントは、バブラーラインやポートを塞ぐ布の蓄積を防ぎます。WELKの 廃水用静水圧式レベル送信機 は、これらの用途に特化して構成されており、 水・廃水レベルアプリケーションページ には、この分野向けの全計器セットが記載されています。

パルプ・紙ストックチェスト

濃度3〜6%の紙ストックは繊維質で研磨性があり、突出したセンサーにマット状に絡みつきます。チェスト壁に取り付けたフラッシュダイヤフラムがストックの静水圧ヘッドを確実に読み取り、平滑な面がバッチ間の繊維の蓄積を防ぎます。ストックには空気が混入することがあるため、フラッシュ設計の液柱への直接接触により、空気圧方式よりも安定した読み取りが可能です。

化学スラリー

化学プラントでは、スラリーの取り扱いは石灰スラリー、二酸化チタン懸濁液から石膏、触媒スラリーまで多岐にわたります。石灰や石膏のスラリーは結晶化してポートに皮膜を形成します。ハステロイまたはPTFEフェーシングを備えたフラッシュダイヤフラムは、検出点での皮膜形成を防ぎます。複数の腐食性液体を取り扱うタンクファームでは、 化学貯蔵タンクレベル測定ガイド および 化学貯蔵タンクアプリケーションページ が、フラッシュダイヤフラム製品ラインと併せて有用です。

食品ペースト、塗料、接着剤

トマトペースト、マスタード、チョコレート、塗料、接着剤、樹脂などのペースト状や高粘度の製品は、すべて金属に濡れて付着します。フラッシュダイヤフラムは、平滑で広い面積の面を持つため、これらの製品が信号を遮るように付着することを防ぎます。食品用途では、以下に説明するサニタリーフラッシュタイプも、プラントの洗浄要件を満たしています。

スラリーサンプとテーリング

鉱山のサンプは、重量比で20〜40%の固形分を含む高密度の研磨性スラリーを集めます。サンプ壁に取り付けるフラッシュダイヤフラム式トランスミッタは、プローブやバブラーよりも固形分の衝撃にはるかに耐え、4-20 mA出力はサンプレベルを制御するポンプ制御ロジックに直接供給されます。非常に深いサンプや池には、IP68の水中用フラッシュタイプが壁掛けユニットの代替となります。

食品・医薬品プラント向けサニタリーフラッシュダイヤフラムトランスミッタ

食品・医薬品のレベル測定では、詰まりの問題に加えて、洗浄および衛生設計の要件が追加されます。製品自体（ヨーグルト、シロップ、クリーム、発酵ブロス、CIPリターン液）は粘性があり、製品接触面には細菌を繁殖させる残留物が滞留しないようにしなければなりません。

A サニタリーフラッシュダイヤフラム式レベル伝送器 は、Ra ≤ 0.4 μmに研磨された316Lダイヤフラムを備え、溶接またはクランプ接合で隙間のない構造となり、DN25からDN51の3Aサニタリークランプ（トリクランプ）接続、またはVariventやDIN11851継手で終端されます。ダイヤフラムがフラッシュ構造のため、製品が溜まって発酵する可能性のあるねじ山、ポケット、デッドレッグがありません。

CIP（定置洗浄）およびSIP（定置殺菌）との適合性は、計器の耐温度性と耐薬品性に依存します。サニタリーフラッシュ伝送器は、85〜95 °Cの苛性ソーダおよび酸によるCIPサイクルに耐え、SIPでは、ダイヤフラムや封入液に損傷を与えることなく、130〜140 °Cの飽和蒸気への短時間の曝露に耐える必要があります。EHEDGおよび3Aのガイダンスは、まさにここで説明した理由から、フラッシュ構造で隙間のない検出素子を推奨しています。つまり、デッドスペースがなければ残留物がなく、微生物の温床にならないということです。プロセスと封入液の間に無菌バリアが必要な場合、溶接金属ダイヤフラムを備えたサニタリーフラッシュ伝送器が必要な完全性を提供します。

設置と校正のヒント

フラッシュダイヤフラム式伝送器を正しく設置することは、長年にわたる信頼性の高いサービスと慢性的なメンテナンス問題の違いを生みます。

溶接インラインフランジまたはパイプサドル。 最も一般的な取り付け方法は、タンク壁に溶接される溶接インラインフランジ、ノズル、またはパイプサドルで、送信機をそれにボルトで固定します。最初に取り付け部品を溶接し、その後送信機を設置してください。計器を取り付けた状態で溶接しないでください。溶接電流がダイヤフラムと充填液をアーク放電で貫通し、熱が電子機器を損傷する可能性があります。設置済みの計器の近くで溶接が必要な場合は、計器を取り外すか、溶接カバープレートでダイヤフラムを保護してください。

取り付け方向。 送信機は、ダイヤフラム面が垂直または側壁取り付けでやや下向きになるように取り付けてください。これにより、沈降した固形物のパッドがダイヤフラム面に載るのを防ぎます。底部取り付けの場合は、固形物が面から流れ落ちるようにフラッシュ配置を使用してください。

ゼロ点調整。 設置後、タンクを既知の基準レベルまで満たすか空にして、ゼロ点トリムを実行してください。フラッシュダイヤフラムは、レッグ充填や取り付け応力を含む完全な静水圧ヘッドを読み取るため、実際のプロセス条件でのフィールドゼロトリムは両方を補正します。充填液に影響を与えるプロセス温度の変化後は再ゼロ調整し、計器が対応している場合はハンドポンプで確認してください。

建設中のダイヤフラム保護。 水圧テストまたは試運転の前に、保護カバーでダイヤフラムをブランクオフしてください。ダイヤフラムは設計上薄く、ライン試験中の溶接スパッタや圧力スパイクが1回でも発生すると、永久的に変形する可能性があります。

配線とサージ保護。 4-20 mAループにはシールド付きツイストペアケーブルを使用し、シールドは一端で接地し、ケーブルが屋外または可変周波数ドライブの近くを配線される場合はサージ保護を設置してください。

比較：スラリーおよび廃水用のフラッシュダイヤフラム vs 水中プローブ vs バブラー vs レーダー

フラッシュダイヤフラムと水中プローブはどちらも静水圧ヘッドを測定しますが、汚泥やスラリーでは、センシング面が清浄なため、フラッシュマウントが耐詰まり性で勝ります。レーダーは、タンクに泡、蒸気、または撹拌機の干渉があり接触式センサーが機能しない場合に最強の非接触代替手段ですが、安定した泡ブランケットには苦戦し、アンテナの慎重な選定が必要です。技術を最終決定する前に、プロセスデータをWELKに送ってレビューを受けることが、説得力のある決定への最速の道です。

FAQ

フラッシュダイヤフラム式トランスミッタと通常の圧力トランスミッタの違いは何ですか？ フラッシュダイヤフラム式トランスミッタは、センシング素子がプロセス接続面と完全に面一に取り付けられており、通常のトランスミッタの圧力ポート、ノズル、インパルスラインを排除します。これにより、汚泥、スラリー、粘性媒体が堆積して詰まるデッドスペースがなくなりますが、最大レンジがわずかに低くなり、プロセス接続が大きくなるという代償があります。

フラッシュダイヤフラム式レベルトランスミッタは汚泥やスラリーを確実に測定できますか？ はい。平らなダイヤフラムは固形物が架橋したり詰まったりする場所を残さないため、汚泥、スラリー、パルプ、結晶化する媒体は圧力信号を遮断せずに通過します。これは廃水汚泥や工業用スラリーレベル測定の標準的な静水圧方式です。

フラッシュダイヤフラム式レベルトランスミッタから期待できる精度はどのくらいですか？ 産業用バージョンは通常、フルスケールの0.25～0.5%を達成し、広い温度範囲で0.5% FSが一般的です。高精度のサニタリーおよびカストディバージョンは0.1～0.2% FSに達することができます。精度はスパン、温度安定性、および正しい設置に依存します。

フラッシュダイヤフラムトランスミッタは食品工場のCIP/SIP洗浄に適していますか？ Ra ≤ 0.4 μmに研磨された316Lダイヤフラムと3Aクランプ接続を備えたサニタリーフラッシュダイヤフラムトランスミッタは、CIP用に約95°Cまで、短時間の130～140°Cのスチームエクスカーションに対応したクリーンインプレイスおよびスチームインプレイスサイクル用に設計されており、残留物がたまる隙間がありません。

従来のレベルトランスミッタが石灰スラリーで頻繁に詰まるのはなぜですか？代わりに何を使用すべきですか？ 石灰や石膏のスラリーは結晶化し、圧力ポートやインパルスラインに皮膜を形成します。ハステロイまたはPTFE被覆ダイヤフラムを備えたフラッシュダイヤフラムトランスミッタに交換することで、皮膜が形成されるポケットがなくなり、連続的で詰まりのないレベル測定が可能になります。

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すべてのスラリー、スラッジ、ペーストは異なり、フラッシュダイヤフラムトランスミッタは、ダイヤフラム材質、接続サイズ、レンジ、真空定格がプロセスに適合している場合にのみ信頼性があります。WELKのエンジニアに媒体データ（スラリー密度、固形分重量%、温度、圧力、タンク寸法、タンクがポンプダウンされるかどうか）を送信し、アプリケーションに適合した無料のフラッシュダイヤフラムトランスミッタ推奨品を入手してください。メール sales@level-meters.com またはサイトのお問い合わせフォームを使用し、 RFQチェックリスト の詳細を含めて、見落としがないようにしてください。すべての機器はWELKの文書化された 品質管理 出荷前の手順、およびプロトタイプやサンプル評価は、認定試験のために手配することができます。