Thread Content
はじめに 小麦粉加工工場の自動化が進むにつれて、その生産プロセスにおける現場での検出や制御を行うための計測機器の適切な選定がますます重要になってきています。製粉所の加工工程は、原料となる小麦を工場に運んだ後、不純物を取り除き、小麦を湿らせて24時間保管し、その後加工ラインに送って加工する（剥皮や粉砕を含む）。小麦を剥皮した後に粉にして、製粉倉庫に保管するか、包装する。潤麦の保管倉、小麦粉貯蔵庫、包装用一時保管容器などは、生産が効率的に行われるように、材料のレベルを管理する必要があります。国内の製粉所では現在、レベルスイッチのブランドが多種多様であり、品質もまちまちです。レベルスイッチの故障によってレベルの誤報が発生し、生産が停止することが頻繁に起きています。製粉所がどのようにして科学的かつ合理的にレベルセンサーを選定するかは、業界全体で共通の課題となっている。本稿では、製粉所の実際の運用状況におけるニーズや、国内外の主要なレベルセンサーの比較分析を通じて、製粉所におけるレベルセンサーの選定に役立つ情報を提供する。 http://www.jiweimeter.com/uploads/image/20181112/1542012634.png 原料倉用ステンレスタンク 小麦・セメント用タンク セメントタンク用上部給料レベルスイッチ レベルスイッチの応用技術の現状 現在、製粉所の原料倉（小麦）や完成品倉（小麦粉）で最も多く使用されているレベルスイッチは、回転式レベルスイッチとRFアドミタンス型レベルスイッチです。レーダー式レベル計や超音波式レベルスイッチも少しずつ利用されています。 回転阻止型レベルスイッチは、価格が安く設置も簡単なため、かつて多くのメーカーに好まれていました。しかし、多くのメーカーが回転防止型レベルスイッチを使用した後、そのモーターが容易に破損し、正常に動作しなくなることが判明しました。これにより生産効率が低下し、場合によっては生産自体が滞ることもあります；また、動く部品を内蔵しているため、原料倉や小麦潤滑倉、完成品倉の材料が汚染されやすく、経済的な損失を招くことがあります。 小麦を湿らせた後の湿度や小麦粉の湿度が異なるため、誘電率が頻繁に変化し、その結果、RFアドミタンス式のレベルセンサーが正常に動作しなくなりやすい；また、RFアドミタンス式レベルスイッチのプローブは埋め込み型構造（長くて細い）であるため、プローブが押しつぶされたり折れたりしやすく、その結果RFアドミタンス式レベルスイッチが損傷し、正常な生産に支障をきたします。 レーダー式物位計は原料倉での測定性能は良いものの、価格が高いためコストパフォーマンスは低い；超音波レベルスイッチの価格は手頃ですが、製粉所では粉塵が多いため、完成品倉庫での測定ではしばしば不正確になり、誤報が頻発します。 製粉所における材料のレベル測定において、どのようにして適切なレベルスイッチを選定し、材料の安全かつ確実な保管を実現し、継続的で安定した生産を保証するかは、製粉所が緊急に解決すべき重大な課題となっている。 レベルスイッチ技術の選定要件 小麦加工工場の自動化生産が長期にわたって効率的かつ安全・安定に稼働し続けることを確保し、生産性を向上させ、人件費を削減し、小麦加工工場の経済的効果を最大限に高めるためです。製粉所の実際の生産工程を考慮すると、レベルスイッチの選定には以下の要件が満たされる必要があります： （1）食品グレード。小麦粉は人々の健康に関わるため、製品の密閉性の問題によって原料倉、湿潤化倉、完成品倉などの在庫が二次的に汚染されるのを防ぐため、レベルスイッチの選定には食品グレードであることが求められます。つまり、製品には摺動部品を含んではならず、プローブの材質は少なくとも304ステンレス鋼を使用し、表面の平滑度は0.8μm未満でなければなりません。 （2）高信頼性。小麦粉の製造工程には、原料の受け入れ、保管・清掃、小麦の粉砕、小麦粉の後処理、完成品および副産物の包装・保管・出荷といった多くの工程が含まれ、作業環境もかなり複雑です。そのため、レベルスイッチの選定にあたっては、誤報を起こさないこと、干渉に強いこと、付着物に強いこと、高性能であること、長寿命であることといった高い信頼性が求められます。 （3）粉塵爆発防止。小麦粉の製造過程では大量の粉塵が発生し、これらの粉塵が空中に浮遊して爆発濃度に達すると、火種や火花、アーク、または適切な温度に触れるだけで瞬時に燃焼し、激しい爆発を引き起こします。そのため、料位スイッチの選定にあたっては粉塵爆発防止の要件を満たす必要があり、工場の安全な生産を確保するためです。 （4）設置が簡単。設置調整にかかる時間や今後のメンテナンスコストを削減し、同時に工事の効率を向上させるため、選定時には設置が簡単でメンテナンス不要な測定ソリューションを考慮する必要があります。 （5）コストパフォーマンスが高い。上記の条件が満たされた場合、価格は製品選定における重要な参考要素となります。レーダー式物位計は価格が高く、コストパフォーマンスが極めて悪い。 国内外の主要なレベルセンサーの性能比較 異なる物質や状況における測定には、それぞれ適したレベル測定装置を使用する必要があります。国内外で主に使用されているレベル測定装置には、ロータリーレベルセンサー、フォーク型レベルセンサー、RFアドミタンス式レベルセンサー、レーダーレベルメーター、振動棒式レベルセンサーなどがあります。原理が異なるため、物位計の性能はそれぞれ異なり、実際の生産において最適な計測器をどのように選択するかが非常に重要です。 （1）回転阻止型レベルスイッチ。抗回転式レベルスイッチには潤滑用の可動部品があるため、製粉所の食品グレードの要件を満たすことができません。 （2）音叉式レベルスイッチ。国産の一般的な音叉式レベルセンサーは、粉状の物質を測定する際に穴が開く現象が起きやすく、それによって誤報警が発生するため、製粉所での使用には適していません。 （3）RFアドミタンス式レベルスイッチ。RFアドミタンス式レベルスイッチは、その構造上の理由から、粉塵爆発防止の要件を満たすことができません。 （4）シングルロッドレベルスイッチ。食品加工でよく使用されますが、単一の棒状構造のために付着物に対する耐性が低く、誤検知を起こしやすい上、価格も高いためコストパフォーマンスは良くありません。 （5）ダブルロッドレベルスイッチ。二本棒式振動式レベルスイッチは、一本棒式レベルスイッチが持つ残留物への耐性が低いという欠点を克服しており、より安定かつ信頼性の高い動作を実現します。また、回路設計や構造設計の面でも粉塵爆発の防止要件を満たしているため、製粉所における材料の測定に非常に適しています。各種レベルスイッチの性能比較については、下表をご参照ください。 各種レベルセンサーの性能比較表 レベル測定用計器 食品グレードに適合 媒体の誘電率に依存 付着物に対する耐性 設置・調整の容易さ 誤報警が発生しやすい 粉塵爆発防止機能 コストパフォーマンス 回転防止型レベルセンサー 否 否 悪い 容易 はい 低い 国産のフォーク型レベルセンサー はい 否 普通 容易 はい 中程度 RFアドミタンス型レベルセンサー 否 はい 普通 難しい（調整が必要） はい 否 中程度 シングルロッド型レベルセンサー はい 否 悪い 容易 はい 否 低い 輸入品のダブルロッド型レベルセンサー はい 否 高い 容易 はい 中程度 国産のダブルロッド型レベルセンサー はい 否 高い 容易 はい 高い 上記の表から、ダブルロッド型レベルセンサーが製粉所でのレベル測定に最も適していることがわかります。現在、輸入品の二本棒式レベルスイッチは価格が高くコストパフォーマンスが低いのに対し、国産の二本棒式レベルスイッチは価格が手頃で、性能は海外製のものと同等です。 2017年から、中糧集団は原料倉や完成品倉などに、以前使用していた抵抗式レベルセンサーの代わりとして、深セン計為自動化技術有限公司製の長型Tube-11二本棒式振動式レベルセンサー36台を設置しました。二本棒式振動式レベルスイッチを使用して以来、常に安定して信頼性の高い動作を示しており、製粉所がこれまで使用していた他のレベルスイッチに見られた、設置や調整が複雑であること、誤報警が起きやすいこと、プローブが簡単に曲がってしまうこと、穴が開いてしまうこと、使用寿命が短いといった問題をしっかりと解決しました。その結果、生産が繰り返し中断されるという悩みから解放され、人件費も節約され、生産効率も向上しました。 結語 本稿では、製粉所におけるレベルスイッチの現状と課題を体系的に説明し、さまざまなレベルスイッチの性能特性や長所・短所を比較することで、製粉所におけるレベルスイッチの選定に役立つ情報を提供しようとした。これにより、製粉工場の自動化生産が長期にわたって効率的かつ安全に安定して運営され、財政的・人的な損失をできるだけ減らし、製粉工場の経済的効率性を最大限に高めることを目指す。