همانطور که واضح است، کنترل و اندازه گیری سطح سیالات همواره از اهمیت بسیار بالایی در صنایع مختلف برخوردار است. نیازهای صنعت همواره مهندسان را به جستجوی تجهیزات اندازه‌گیری سطح دقیق تر و مطمئن تر سوق داده است. در صورت استفاده از تجهیزات اندازه گیری سطح با دقت بالا می توان حجم سیال را در کاربردهای مختلف به طور دقیق رصد نمود. به این ترتیب می توان هزینه های کلی یک پروژه را به طور چشمگیری کاهش داد. در اینجا ما قصد داریم تا شما را با انواع، کاربرد و مزایای تجهیزات اندازه گیری سطح آشنا کرده و در انتها نیز شما را در خرید آنلاین تجهیزات اندازه گیری سطح همراهی کنیم. با اینرژی همراه باشید.
ذخیره سازی سیالات و جامدات مختلف در بسیاری از صنایع به وفور انجام می شود که به این منظور از مخازن ذخیره ساز بهره گرفته می شود. همانطور که مشخص است هر مخزنی حجم مشخصی دارد و به همین جهت دانستن میزان سیال و یا جامد ذخیره شده در مخزن مهم است. چون مخازن ذخیره ساز از اشکال هندسی مشخصی (مثلا استوانه، مکعب مستطیل و … ) ساخته می شوند و حجم آن ها وابسته به ارتفاع ماده موجود در مخزن است، بنابراین داشتن آگاهی از ارتفاع سیال و یا جامد ذخیره شده در مخزن می تواند ما را به حجم ماده ذخیره شده در مخزن برساند.
اینجاست که کاربرد تجهیزات اندازه گیری سطح روشن می شود. ساده ترین و قدیمی ترین تجهیزات اندازه گیری سطح صنعتی، مخازن شفاف مدرج (Sight glass) هستند. با توجه به اینکه ماده مورد استفاده در ساخت چنین مخزنی باید شفاف باشد تا سیال ذخیره شده در آن رویت شود، از این رو نمی توان از مواد اولیه مقاوم نظیر فولاد ضد زنگ استفاده نمود. به همین دلیل امکان ترک برداشتن و یا شکسته شدن چنین مخزنی در طول زمان بسیار بالاست که می تواند خطرات متعددی را برای محیط زیست و پرسنل به همراه داشته باشد.
شکل 1- مخزن شفاف مدرج، ساده ترین تجهیز اندازه گیری سطح
همانطور که می دانیم، اندازه گیری و کنترل سطح سیالات همواره از اهمیت بسیار بالایی در صنایع مختلف برخوردار است. نیاز به این دسته از تجهیزات در صنعت، همواره مهندسان را به جستجوی تجهیزات اندازه‌گیری سطح دقیق تر و مطمئن تر سوق داده است. در صورت استفاده از تجهیزات اندازه گیری سطح با دقت بالا می توان حجم سیال را در کاربردهای مختلف به طور دقیق رصد نمود. به این ترتیب می توان هزینه های کلی یک پروژه را به طور چشمگیری می توان کاهش داد.
آخرین تجهیزات اندازه گیری سطح که امروزه کاربردهای مختلفی در صنایع مختلف از قبیل صنایع نفت، گاز، پتروشیمی، غذایی، دارویی، شیمیایی، نیروگاه ها و … دارند عبارتند از:
شناورها بر اساس اصل ساده ای کار می کنند. به این ترتیب که یک جسم شناور با وزن مخصوص مشخص بر روی سطح سیال قرار داده می شود. سپس این جسم شناور به یک وسیله مکانیکی برای خواندن موقعیت آن متصل می گردد تا ارتفاع سیال از طریق یک صفحه مدرج به کاربر نشان داده شود.
یکی از انواع روش های اندازه گیری سطح، اندازه گیری به روش هیدرواستاتیک است، که بر مبنای اندازه‌گیری فشار بوده و خود به سه روش تقسیم بندی می شود:
دیسپلیسر بر اساس اصل ارشمیدس کار می کند. به این ترتیب که دیسپلیسر که یک میله صلب است که چگالی آن از سیال درون مخزن بیشتر است، درون سیال قرار می گیرد. با بالا و یا پایین رفتن سطح سیال، نیروی بویانسی وارد بر دیسپنسر تغییر می کند. این تغییر نیرو توسط یک سنسور حس می شود.
این فناوری در کشتی هایی که تحت فشار اتمسفر کار می کنند استفاده می شود. در این تکنولوژی، هوا توسط یک لوله غوطه ور که انتهای باز آن در انتهای مخزن قرار دارد به داخل مخزن منتقل می شود. این فرآیند تا زمانی که بر فشار هیدرواستاتیک سطح مایع در خروجی غلبه کند ادامه می یابد.
در این روش، اندازه گیری سطح با استفاده از اندازه‌گیری فشار انجام میشود. به این ترتیب که دو ترانسمیتر فشار در کمترین ارتفاع و بیشترین ارتفاع سیال در مخزن نصب شده و نهایتا با استفاده از رابطه فشار هیدرواستاتیک ارتفاع سیال قابل محاسبه است.
مکانیزم عملکردی تجهیزات اندازه گیری سطح مغناطیسی مشابه شناورها است؛ با این تفاوت که سطح سیال در این حالت به صورت مغناطیسی سنجیده می شود. در این روش یک آهنربای دائمی قوی که بوسیله یک میله محدود می شود تا فقط بتواند در راستای ارتفاع سیال حرکت کند. با کاهش و یا افزایش ارتفاع سیال، نشانگر مغناطیسی حرکت کرده و موقعیت شناور را نشان می‌دهد. در نتیجه نشانگر سطح را ارائه می‌کند. این سیستم تنها در صورتی می تواند کار کند که ستون کمکی و دیواره های محفظه از مواد غیر مغناطیسی ساخته شده باشند.
اندازه گیری سطح به روش خازنی با استفاده از تغییر ظرفیت یک خازن انجام می شود. بر اساس این روش یک خازن الکتریکی بین پراب (Probe) و دیواره مخزن که باید رسانا باشد تشکیل می شود. زمانی که مخزن خالی از سیال باشد، بین دو تیغه خازن هوا قرار می گیرد و ظرفیت آن در کمترین حالت قرار دارد. با پر شدن مخزن، سیال بین دو تیغه خازن قرار گرفته و به علت اینکه دی الکتریک سیال از هوا بیشتر است، ظرفیت خازن افزایش می یابد.
در این روش، امواج آلتراسونیک به سطح سیال داخل مخزن تابیده میشود. این امواج پس از برخورد به سطح سیال، به دلیل وجود اختلاف چگالی بین هوا و سیال، از سطح محصول بازتابیده شده و به سنسور تعبیه شده در بالای مخزن برمی‌گردند. مدت زمان ارسال و دریافت موج التراسونیک، با فاصله عمودی سنسور و سطح سیال ارتباط مستقیم دارد. محاسبه این زمان، می تواند بینشی از ارتفاع سیال موجود در مخزن بدست دهد.
در این روش از امواج رادیویی استفاده می شود. به این ترتیب که امواج رادیویی با استفاده از پراب به سطح سیال تابیده شده و بر اساس مدت زمان رفت و برگشت موج، ارتفاع سیال سنجیده می شود. امواج رادیویی جزو امواج الکترومغناطیسی به حساب می‌آیند و فرکانس بالایی در حد گیگاهرتز دارند.
اندازه گیری سطح با استفاده از لیزر از فناوری مشابه با امواج آلتراسونیک استفاده می کند با این تفاوت که در این روش از سرعت نور برای سنجش سطح سیالات بهره گرفته می شود. به این ترتیب که یک فرستنده لیزری پالس کوتاهی از نور را به سطح سیال پرتاب می کند که سطح سیال آن را به آشکار ساز منعکس می کند. یک مدار نیز زمان سپری شده را اندازه گیری کرده و فاصله را محاسبه می نماید.
لول متر یا لول سنج یکی از تجهیزات اندازه گیری است که برای سنجش ارتفاع سطح سیال از آن استفاده می شود. به عنوان یک نمونه کاربردی می توان به سنجش میزان ارتفاع آب موجود در کولرهای آبی اشاره نمود.
در کولرهای آبی یک شناور (فلوتر)، که جزو ابتدایی ترین تجهیزات اندازه گیری سطح به شمار می رود، بر روی سطح آب درون کولر قرار داده می شود. این فلوتر توسط یک اهرم به نشانگر بصری ارتفاع آب متصل است که ارتفاع آب موجود در کولر را به صورت کم، متوسط و زیاد نشان می دهد. در ادامه انواع لول متر (سطح سنج) ارائه شده است.
لول سوئیچ از تجهیزات دسته ابزار دقیق است که جهت اندازه گیری سطح سیالات از کف مخازن تا بالای سطح سیال کاربرد دارد. از لول سوئیچ به جهت تعیین مقدار سیال، تنظیم و کنترل قطع و وصل خروجی در ست پوینت نیز استفاده می شود. سوئیچ های سطح در حقیقت مجهز به سنسور اندازه گیری سطح هستند و با ارسال فرمان های قطع و وصل به مدار الکترونیکی می توانند تجهیزاتی نظیر الکتروپمپ، سلونوئید و … را کنترل کنند.
این عمل به این صورت انجام می شود که با رسیدن سطح سیال به ارتفاع مشخصی، لول سوئیچ فرمان کنترلی را به مدار ارسال کرده و متناسب با نیاز کاربر، مدار اقدام به روشن و یا خاموش کردن سیستم می کند. از این تکنولوژی در کلورهای آبی نیز استفاده می شود. انواع لول سوئیچ (سوئیچ کنترل سطح) در ادامه آورده شده است.
از لول ترانسمیتر (ترانسمیتر سطح) برای مانیتورینگ و انتقال اطلاعات ارتفاع سیال موجود در مخازن با توجه به وضعیت مخزن اعم از تحت فشار بودن، دما و فشار کاری، نوع سیال و … استفاده می شود. انواع لول ترانسمیتر (ترانسمیتر سطح) در ادامه مطلب ذکر شده است.
| کاربرد بهینه | معایب | مزايا | روش اندازه گیری |
|---|---|---|---|
| مخازن آب و سیالات کم خورنده کولرهای آبی | دقت محدود (۱۰-۵ میلی متر) | ||
| مستعد گیر کردن در سیالات چسبناک | ساختار ساده و هزینه كم | ||
| نصب و نگهداری آسان | شناور (Float) | ||
| مخازن تحت فشار سیالات یکنواخت شیمیایی | نیاز به هموارسازی فشار پایه | ||
| حساسیت به تغییر چگالی سیال | بدون قطعات متحرک درونی | ||
| دقت متوسط (۵-۲ میلی متر) | |||
| مناسب سیالات چگال | هیدرواستاتیک | ||
| صنایع غذایی و دارویی مخازن مواد خورنده | نیاز به دیواره مخزن رسانا | ||
| آثار آلودگی و رسوب بر اندازه گیری | دقت بالا (۱) میلی متر | ||
| مناسب سیالات صابونی خورنده | |||
| نصب فشرده | خازنی | ||
| (Capacitive) | |||
| آب و فاضلاب؛ مخازن باز؛ محیط های بهداشتی | حساس به رطوبت و بخار | ||
| محدودیت در ارتفاع زیاد (<10 متر) | تماس نداشتن با سیال | ||
| دقت خوب (3-2 میلی متر) | |||
| مناسب مخازن بزرگ | التراسونیک | ||
| نفت و گاز؛ پتروشیمی؛ مخازن تحت فشار و بخار | هزینه اولیه بالا | ||
| نیاز به نصب دقیق پروب | دقت بسیار بالا (1 – 0.5 میلی متر) | ||
| کار در شرایط دما/فشار بالا | |||
| بدون نیاز به تماس | راداری هدایت شده |
توضیح کاربرد بهینه
شناور: مناسب محیط‌های کم‌دردسر و هزینه‌پایین؛ در سیستم‌های ساده که نیاز به دقت فوق‌العاده نیست.
هیدرواستاتیک: در خطوط انتقال فشار‌دار یا سیالات با دانسیته ثابت مانند نفت خام و گازوییل.
خازنی: در مخازن خورنده یا اسیدی، صنایع غذایی که بهداشت اهمیت دارد (مثلاً مخازن لبنیات).
التراسونیک: در مخازن باز و مسیرهای بدون مانع؛ مناسب برای اندازه‌گیری از بیرون مخزن و محیط‌های بهداشتی.
راداری هدایت‌شده: در شرایط سخت صنعتی (دمای بالا، فشار بالا، سیالات متغیر) و مخازن بزرگ و عمق زیاد.
در صورتی که شما نیز جزو آن دسته افرادی هستید که در صنعت خود نیازمند خرید تجهیزات اندازه گیری سطح (Level measurement equipment) هستید، می توانید با مراجعه به فروشگاه اینترنتی اینرژی لیست انواع تجهیزات اندازه گیری سطح را مشاهده نموده و از قیمت تجهیزات اندازه گیری سطح مطلع شوید.
اینرژی ارائه دهنده می‌توانید انواع تجهیزات اندازه گیری سطح از قبیل لول متر (سطح سنج)، لول سوئیچ (سوئیچ کنترل سطح) و لول ترانسمیتر (ترانسمیتر سطح) است. علاوه بر این کارشناسان متخصص اینرژی آماده ارائه انواع مشاوره های تخصصی رایگان در خصوص انواع، کاربرد و مزایای تجهیزات اندازه گیری سطح بوده و شما را در خرید اینترنتی تجهیزات اندازه گیری سطح راهنمایی خواهند کرد. به این منظور می توانید با کارشناسان اینرژی در تماس باشید.
سوییچ سطح (Level Switch) و ترانسمیتر سطح (Level Transmitter) چه تفاوتی دارند؟
سوییچ سطح، وجود یا عدم وجود سیال در یک نقطه را تشخیص می دهد و عملکرد ON/OFF دارد، اما ترانسمیتر سطح، مقدار پیوسته سطح را اندازه گیری و به صورت جریان و ولتاژ الکتریکی ارسال می کند.
انواع رایج سوییچ سطح کدامند؟
از انواع سوئیچ سطح می توان به شناوری (Float)، خازنی (Capacitance)، رسانایی (Conductivity)، دیاپازونی (Vibrating Fork) و نوری (Optical) اشاره کرد که هر کدام برای سیالات و شرایط خاصی مناسب هستند.
انواع رایج ترانسمیتر سطح کدامند؟
رایج ترین ترانسمیترهای سطح شامل ترانسمیتر سطح هیدرواستاتیک (Hydrostatic)، التراسونیک (Ultrasonic)، راداری (Radar)، خازنی (Capacitance) و رادار هدایت شده (Guided Wave Radar) می باشد.
در انتخاب تجهیز اندازه گیری سطح چه نکاتی مهم است؟
نوع سیال، محدوده و دقت اندازه گیری، شرایط محیطی (دما، فشار)، نوع مخزن و هزینه از موارد مهم در انتخاب تجهیزات اندازه گیری سطح به شمار می رود.
کالیبراسیون تجهیزات اندازه گیری سطح چگونه انجام می شود؟
برای کالیبراسیون تجهیزات اندازه گیری سطح می توان از روش هایی مانند تنظیم پارامترها و مقایسه با سنسور مرجع و مطابقت با استاندارد استفاده نمود.
