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石油・ガスの計装

危険場所での圧力、温度、液位、流量。多くは 2 線式 4–20 mA ループです。設計上の余裕がどこにあり、どう確かめるかをまとめます。

測定項目

測定量代表的なセンサ信号使える計算ツール
坑口、配管、容器の圧力圧力伝送器HART 付き 4–20 mA圧力伝送器の総合誤差計算
仕様書間の圧力単位psi、bar、kPa のデータシート単位圧力単位換算
バリアと長いケーブル経由のループ電源アイソレータまたはバリア付き 2 線式伝送器4–20 mA4–20 mA ループ電源計算
危険場所用機器防爆認証の伝送器とセンサATEX / IECEx 表示防爆表示デコーダ
保護管内のプロセス温度PT100 と K または N 熱電対抵抗またはミリボルト熱電対計算ツール
差圧式流量オリフィスまたはベンチュリの差圧伝送器4–20 mA、開平特性4–20 mA 変換ツール
タンクとセパレータの液位静圧式・差圧式レベル伝送器4–20 mA液位–圧力計算ツール
プロセス接続1/2 NPT などのねじねじ規格プロセス接続ねじの判別
回転機械:ポンプ、圧縮機加速度センサと振動伝送器mm/s の 4–20 mA振動換算ツール
取引計量用流量コリオリ式、超音波式、タービン式流量計パルスとデジタルパルス出力計算ツール
ガス検知接触燃焼式、赤外線式、電気化学式検知器4–20 mAこのサイトにはありません

危険場所の 2 線式ループ

石油・ガスのフィールド計器の多くは、可燃性雰囲気が生じうる場所に設置された、HART 付き 4–20 mA ループの 2 線式伝送器です。この組み合わせから、毎回同じ設計上の問いが生まれます。計器はそのゾーン向けに認証されているか、バリアとケーブルを経てもループの電圧は足りるか、実際に校正したレンジで測定はまだ正確か、です。

ターンダウン時の圧力精度

圧力伝送器は測定上限値を決めて購入し、プロセスに必要なスパンに校正します。基準精度は校正スパンに対する百分率で示されますが、温度影響と長期安定性は通常、測定上限値に対して示されます。上限 400 bar の伝送器を 0〜100 bar に校正すると、ターンダウンは 4:1 です。基準精度 0.075 %、上限値の 0.1 %/10 K、年 0.1 % とすると、周囲温度の 30 K の変動で総合確率誤差は約 1.27 bar、スパンの 1.27 % となり、カタログ値の 17 倍です。伝送器精度計算機で、どの項が支配的かがわかります。

仕様書では psi と bar が混在します。1500 psi は 103.42 bar です。圧力換算ツールは換算しますが、ゲージ圧か絶対圧かは決めません。それはデータシートで確認する必要があります。

バリアを経由したループ電源

伝送器は、自身が流しうる最大電流、つまり 20 mA ではなく 22 mA 付近の上限アラーム電流で、端子に最低電圧が必要です。アイソレータやツェナーバリアは直列抵抗を加え、300 Ω 以上になることもあります。電源 24 V、バリアと入力の抵抗 550 Ω、1.5 mm² のケーブル 500 m では、10.5 V を必要とする伝送器の余裕は約 1.2 V しかありません。ループ電源計算機は余裕と、高温のケーブルトレイでそれがどう縮むかを示します。本質安全防爆ループでは、さらにバリアと機器のエンティティパラメータを満たす必要がありますが、これはこのツールでは行わない別の確認です。

防爆表示を読む

II 2G Ex db IIC T4 Gb のような表示は、機器カテゴリ、防爆構造、ガスグループ、温度等級、機器保護レベルを示しています。防爆表示デコーダは表示を分解し、ゾーンとガスグループに照らします。ツールは表示を説明するもので、何を設置してよいかを決めるのは認証書とその使用条件です。

温度、流量、液位

プロセス温度は保護管内の PT100 で、より高温では K または N 熱電対で測ります。K 熱電対は 550 °C で 22.776 mV です。熱電対計算機は冷接点補償付きで換算します。

差圧式流量計は、流量の 2 乗に比例する差圧を生じます。伝送器の出力が差圧に比例する場合、信号の中央である 12 mA は 50 % ではなくフルスケール流量の 70.7 % です。4–20 mA 換算ツールは開平を行います。伝送器がすでに開平している場合、信号は線形なので、もう一度開平してはいけません。

静圧式の液位は密度に依存します。870 kg/m³ の原油 10 m は 0.853 bar で、水なら 0.979 bar です。液位計算機は与えた密度での校正レンジを示し、密度が変われば読みもずれます。

このサイトの範囲外

取引計量、ガス検知、安全計装システム、本質安全防爆のエンティティ計算はここでは扱いません。

更新日:2026年10月11日

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