シンプルなレベル計。差圧式(液圧式)液面計の原理，特徴

2022 9/29

2022-01-20 2022-09-29

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差圧(液圧)式液面計(以下，差圧式液面計)は液の任意の高さにおいて圧力(液圧)がその位置から液位と液密度の積に比例することから，圧力を測って液位を測定する方法です。

差圧式液面計の原理(開放系の場合)

差圧伝送器は圧力を測定するための計装機器です。差圧伝送器は高圧側の圧力と低圧側の圧力を受圧し，(高圧 – 低圧)の圧力差(ΔP)を測定することができます。

差圧伝送器を用いることで液位を測定することができます。

\(Ph－Pl = ρg(h + H1)\)

\(Ph：差圧伝送器高圧側圧力 [Pa]\)
\(Pl：差圧伝送器低圧側圧力 [Pa]\)
\(g：重力加速度 [m/s2]\)
\(ρ：液の密度 [kg/m3]\)
\(h：任意の液位の高さ [m]\)
\(H1：差圧伝送器の受圧素子中心 [m]\)

上記式のように差圧が分かれば，高さが分かるということを用いて液位を測定することができます。大気開放系のタンク貯槽ではP=0となり，液の高さのみ圧力が差圧伝送器に掛かることがわかります。

差圧を求めることで液位が分かるため，差圧式液面計と言います。これが差圧液面計の基本的な考えとなります。

onilog

\(H1\)は任意の高さとなるため，設置位置と0%ととしたい位置を決めておく必要がありますね。

簡易計算フォームでも差圧を求める計算フォームを用意しています。

差圧式液面計の原理(密閉系の場合ドライレグ方式)

密閉系の場合，大気開放系と異なり，タンク貯槽内部の液圧＋内圧が差圧伝送器に掛かります。そのため，内圧が変化すると液面が変動するため，内圧の補正をする必要があります。

内圧を測定するために，差圧伝送器の低圧側はタンク貯槽の気相部に導圧管を接続します。伝送器に内圧を受圧させることで，伝送器内部で内圧の補正を行い，高圧－低圧の差圧を伝送し，測定ができるようになります。

\(Ph = ρg(h + H1) + Pg\)
\(Pl = Pg\)
\(Ph－Pl = ρg(h + H1)\)

差圧式液面計の原理(密閉系の場合ウェットレグ方式)

密閉系で内圧補正が必要な場合，導圧管の施工をします。しかし，気相部にあるガスが凝縮しやすいと導圧管に凝縮液が貯まるため，誤指示の原因になります。

そのため，予めタンク貯槽内の液や，揮発しにくい液を導圧管に入れて測定する方法をウェットレグ方式といいます。

\(Ph = ρ1g(h + H1) + Pg\)
\(Pl = ρ2gH2 + Pg\)
\(Ph－Pl = ρ1g(h + H1)－ρ2gH2\)

\(Ph：差圧伝送器高圧側圧力 [Pa]\)
\(Pl：差圧伝送器低圧側圧力 [Pa]\)
\(g：重力加速度 [m/s2]\)
\(ρ1：液の密度 [kg/m3]\)
\(ρ2：ウェットレグ液の密度 [kg/m3]\)
\(h：任意の液位の高さ [m]\)
\(H1：差圧伝送器の受圧素子中心 [m]\)
\(H2：ウェットレグの液柱の高さ [m]\)