در حال
جستجو...
روش های اندازه گیری ارتفاع سطح مایعات
- روشهای اندازه‌گیری ارتفاع سطح مایعات
- اندازه‌گیری استنباطی (Inferential)
- اندازه‌گیری مستقیم
- انواع ارتفاع‌سنج‌ها (Level gauges)
- اندازه‌گیری با فشار ساکن / اختلاف فشار
- کاربرد در مخازن (روباز، سر بسته، بخار قابل تقطیر)
- اندازه‌گیری ماورای صوت (Ultrasonic)
- اندازه‌گیری خازنی (Capacitance probe)
- کلام آخر
روشهای اندازه‌گیری ارتفاع سطح مایعات
اندازه‌گیری ارتفاع سطح مایعات را می‌توان به دو گروه کلی تقسیم کرد: اندازه‌گیری مستقیم و اندازه‌گیری غیرمستقیم (استنباطی). هر یک از این روش‌ها مزایا و محدودیت‌های خاص خود را دارند و انتخاب مناسب بستگی به نوع سیال، دقت مورد نیاز، شرایط محیطی و هزینه دارد. در ادامه روشهای متداول و تجهیزات مرتبط معرفی و موارد کاربردی آنها بررسی می‌شود.
اندازه‌گیری ارتفاع سطح مایعات به روش استنباطی (Inferential)
در روش استنباطی از خواص فیزیکی و شیمیایی ماده برای استنتاج سطح استفاده می‌شود. این روش‌ها مناسب موقعیت‌هایی هستند که دسترسی مستقیم مشکل است یا نیاز به اندازه‌گیری از راه دور، نمایش و کنترل خودکار وجود دارد. نمونه‌هایی از خواص و روشهای استنباطی عبارتند از: نیروی شناوری (Buoyancy)، فشار هیدرواستاتیک، التراسونیک، هدایت الکتریکی، خازن الکتریکی، تشعشع و توزین.
اندازه‌گیری ارتفاع سطح مایعات به روش مستقیم
روش مستقیم تغییرات فیزیکی واقعی سطح را مستقیماً اندازه‌گیری می‌کند. ابزارهای نمونه شامل خط‌کش‌های عمق‌سنج (Dip stick)، شاقول و نوار فلزی (Dip tape) و انواع ارتفاع‌سنج‌ها (Level gauges) است. این روش‌ها در مواردی که دسترسی فیزیکی ممکن و هزینه کم مدنظر باشد، مناسب هستند.
انواع ارتفاع‌سنج‌ها (Level gauges)
ارتفاع‌سنج‌ها را می‌توان بر اساس طراحی به سه دسته کلی تقسیم کرد: لوله شیشه‌ای، شیشه تخت و ارتفاع‌سنج مغناطیسی. انتخاب نوع بستگی به خواص سیال، فشار و دمای کاری، نیاز به خوانش از فاصله و الزامات ایمنی دارد.
اندازه‌گیری ارتفاع سطح با روش اندازه‌گیری فشار ساکن / اختلاف فشار
فشاری که ستون مایع بر کف مخزن اعمال می‌کند متناسب با ارتفاع و وزن مخصوص (دانسیته) مایع است؛ بنابراین با اندازه‌گیری فشار می‌توان ارتفاع را محاسبه کرد. برای این منظور معمولاً از ترانسمیترهای اختلاف فشار استفاده می‌شود. این روش برای مخازن روباز و بسته کاربرد فراوان دارد اما نیازمند توجه به اتصالات، legهای مرطوب یا خشک و کالیبراسیون صحیح است.
کاربرد در مخازن
مخازن روباز
در مخازن روباز، ورودی فشار بالای ابزار به پایین‌ترین نقطه مخزن و ورودی فشار پایین به هوای آزاد متصل می‌شود. این پیکربندی سبب می‌شود ابزار مستقیماً به تغییرات سطح استاتیک پاسخ دهد. در نصب به مسیریابی صحیح لوله‌ها و جلوگیری از هواگرفتگی توجه کنید.
مخازن سر بسته
در مخازن سر بسته، فشار پایین ابزار به بالاتر از سطح مایع (حاوی گاز یا بخار) متصل می‌شود (Dry leg). اگر ترانسمیتر پایین‌تر از کف مخزن نصب شده باشد و لوله‌های اتصال حاوی مایع باشند، خوانش کاذب رخ می‌دهد که با استفاده از تنظیمات صفر یا kitهای جبران‌کننده قابل اصلاح است.
مخزن سر بسته با بخار قابل تقطیر (Condensable Vapor)
اگر بخارات در مخزن قابل تقطیر باشند، لوله اتصال بالایی باید همیشه پر از مایع باشد (wet leg) تا از تغییرات سطح leg جلوگیری شود. در غیر این صورت تبدیل بخار به مایع در لوله باعث خطا می‌شود و نیاز به جبران الکترونیکی یا kitهای سطح صفر وجود دارد.
اندازه‌گیری ارتفاع مواد به روش ماورای صوت (Ultrasonic)
روش التراسونیک برای اندازه‌گیری سطح مایعات و جامدات کاربرد دارد و می‌تواند به صورت بدون تماس (Non-Contact) یا تماسی (Contact) اجرا شود. این روش مناسب برای محیط‌هایی است که تماس مستقیم با حسگر نامطلوب یا ناممکن است.
التراسونیک بدون تماس (Non-Contact Ultrasonic)
در حالت بدون تماس، فرستنده پالس صوتی تولید می‌کند و زمان رفت و برگشت بازتاب از سطح (T) اندازه‌گیری می‌شود. رابطه ساده تبدیل زمان به فاصله به صورت زیر است:
که در آن D فاصله بین سنسور و سطح، T زمان رفت و برگشت و Va سرعت صوت است. سنسور در بالای مخزن نصب می‌شود و با تغییر سطح، زمان بازتاب تغییر کرده و دستگاه مقدار سطح را محاسبه و نمایش می‌دهد.
التراسونیک تماسی (Contact Ultrasonic)
در روش تماسی از دو کریستال پیزوالکتریک در یک ترانسدیوسر استفاده می‌شود؛ یک کریستال فرستنده و یک کریستال گیرنده با یک گپ بین آنها. وجود یا عدم وجود سیال در گپ باعث تغییر در دریافت لرزش می‌شود و می‌توان از این وضعیت به عنوان سوئیچ سطح استفاده کرد.
اندازه‌گیری خازنی (Capacitance probe)
در این روش پروب و زمین دو صفحه یک خازن را تشکیل می‌دهند؛ دی‌الکتریک بین این صفحات تغییر می‌کند و در نتیجه ظرفیت خازنی تغییر می‌یابد. هوا دی‌الکتریک برابر با 1 دارد و سیالات مختلف دارای مقادیر دی‌الکتریک متفاوتی هستند (برای مثال: آب ≈ 80). با پر یا خالی شدن مخزن، ظرفیت خازن تغییر می‌کند و این تغییر توسط ترانسمیتر خازنی به سیگنال سطح تبدیل می‌شود. این روش برای سیالات هادی و عایق قابل تنظیم است ولی نیازمند کالیبراسیون بر اساس دی‌الکتریک سیال است.
نکات عملی و انتخاب سنسور
- برای انتخاب سنسور، ابتدا شرایط فرآیندی (فشار، دما، خورندگی، وجود کف یا ذرات معلق) و خواسته‌های دقت و نمایشی را مشخص کنید. - در مخازن دارای بخار یا دمای بالا، راهکارهای wet leg/dry leg و جبران‌سازی را مدنظر قرار دهید. - همواره سازگاری مواد سنسور با سیال و محیط را بررسی کنید تا طول عمر و دقت تضمین شود.
کلام آخر
انتخاب روش مناسب اندازه‌گیری سطح مایعات نیازمند بررسی دقیق مشخصات سیال، الزامات دقت، شرایط محیطی و هزینه است. روشهای فشارسنجی، التراسونیک و خازنی هر کدام در شرایط خاص نقاط قوت دارند؛ اجرای صحیح اتصالات، کالیبراسیون منظم و نگهداری مناسب باعث افزایش عمر مفید و دقت سیستم می‌شود. برای راهنمایی بیشتر و انتخاب سنسور مناسب بر اساس نیازهای صنعتی، می‌توانید با کارشناسان فنی شرکت‌های معتبر مشورت کنید یا از خدمات مشاوره فنی بهره ببرید.
توئیتر
فیس بوک
لینکدین
