اندازه گیری سطح مایعات در مخزن
در تمامی صنایعی که از مخازن برای ذخیره مایعات استفاده می‌کنند، اندازه‌گیری دقیق سطح مایعات اهمیت زیادی دارد و توسط سطح سنج اندازه‌گیری می‌شود. باتوجه‌به اهمیت این پروسه، چندین روش مختلف برای اندازه‌گیری سطوح مایعات در مخازن و کانال‌ها وجود دارد. این کار اغلب به دو روش کلی اندازه‌گیری سطح مستقیم و غیرمستقیم انجام می‌شود.
در روش مستقیم، از ابزارها و حسگرهایی استفاده می‌شود که مستقیماً با سطح مایع در تماس هستند. این شامل استفاده از سنسور های غوطه‌ور، رادارها و لیزرها است. در روش غیرمستقیم به‌وسیله پارامترهایی مانند فشار یا دما، سطح مایع را اندازه‌گیری می‌کنند. این شامل استفاده از سیستم‌های اولتراسونیک یا کاپستانسیومتری است. در ادامه انواع روش‌های اندازه گیری سطح مایعات در مخزن را به طور مفصل شرح می‌دهیم.
اندازه گیری سطح به روش آلتراسوینک
از جمله تکنولوژی‌هایی که در زمینه اندازه گیری ارتفاع سطح مایعات به کار می‌رود، سنسورهای آلتراسوینک (سطح سنج التراسونیک) است. این سنسورها با استفاده از امواج مافوق صوت، توانایی اندازه‌گیری سطح مایعات را دارند. در این روش، امواج اولتراسونیک توسط فرستنده به سمت مایعات داخل مخزن فرستاده می‌شوند. سنسورهای آلتراسوینک دارای دو نوع اندازه‌گیری هستند که شامل اندازه‌گیری پیوسته و اندازه‌گیری نقطه‌ای است. در اندازه‌گیری پیوسته اطلاعات به‌صورت مداوم جمع‌آوری می‌شوند و این کار امکان مانیتورینگ مداوم و دقیق سطح مایعات را فراهم می‌کند.
در روش اندازه‌گیری نقطه‌ای اطلاعات تنها در زمان‌های خاص جمع‌آوری می‌شوند. این روش معمولاً برای برخی از برنامه‌های خاص کاربرد دارد. استفاده از سنسورهای آلتراسوینک با نصب آسان و بدون تماس، یکی از مزایای اصلی این تکنولوژی است. بااین‌حال، حساسیت زیاد این امواج به بخار، دود و حرارت داخل مخزن یک محدودیت‌هایی در کاربرد آنها ایجاد کرده است.
اندازه گیری سطح به روش هیدرواستاتیک
استفاده از سطح سنج هیدرواستاتیک یکی از بهترین روش‌ها برای اندازه‌گیری سطح مایعات است. این روش از سنسورهای فشار بهره می‌برد و برای اندازه‌گیری فشار مایعات داخل مخزن مورداستفاده قرار می‌گیرد. این فشار مستقیماً با سطح مایعات در ارتباط است. اغلب از یک فرمول خاص برای تبدیل این فشار به ارتفاع یا لول سیال استفاده می‌شود.
در مخازن باز، معمولاً استفاده از یک حسگر فشار در انتهای مخزن کافی است. اما در مخازنی که سقف آنها بسته است، به دلیل ایجاد فشار مضاعف در ناحیه خالی مخزن، باید از یک سنسور دیگر نیز در بالای مخزن استفاده کرد. این حسگر معمولاً یک سنسور فشار دیفرانسیلی یا DP است.
اندازه گیری سطح با اختلاف فشار
روش دیفرانسیلی یا فشار تفاضلی یکی دیگر از روش های اندازه گیری سطح مایع در مخزن است. این روش بر پایه اندازه‌گیری فشار سیالات در دو سطح مختلف ایجاد شده و به‌وسیله ترانسمیتر یا دیتالاگر فشار اندازه‌گیری می‌شود. برای اندازه‌گیری، دو سطح مختلف انتخاب می‌شوند که معمولاً باتوجه‌به کاربری مخزن تعیین می‌گردند. سپس فشار در این دو سطح محاسبه می‌شود. این محاسبه با استفاده از دو ترانسمیتر فشار که در هر سطح قرار دارند، انجام می‌گیرد. سپس با استفاده از چگالی سیال و شتاب گرانش، فشار سیال به ارتفاع سطح تبدیل می‌گردد. حالا با داشتن ارتفاع سطح به‌دست‌آمده، می‌توان سطح مایعات درون مخازن را اندازه‌گیری کرد.
اندازه گیری سطح به روش رادار
استفاده از سیگنال‌های فرکانس رادار برای اندازه‌گیری سطح مخازن به سال ۱۹۷۶ برمی‌گردد. دلیل اصلی پرکاربرد بودن این تکنولوژی، برد زیاد سیگنال و عدم تأثیرپذیری از تغییرات دما، رطوبت و پارامترهای محیطی دیگر است. تکنولوژی مورداستفاده در این روش، TOF یا اندازه‌گیری زمان رفت‌وبرگشت سیگنال ارسالی است. این تکنیک با پیشرفت تکنولوژی و افزایش سرعت پردازنده‌ها، از فرکانس‌های بالایی نظیر ۸۰GHz و یا بالاتر از ۱۰۰GHz استفاده می‌کند. سطح سنج راداری به دو نوع هدایت شده توسط میله (GWR) و یا بدون تماس (NCR) تقسیم می‌شوند. با بررسی مختلف این حسگرها، سنسورهای سطح رادار دقت و کارایی بسیار زیادی دارند.
تجهیزات اندازه گیری سطح مایع در مخازن
انواع وسیله اندازه گیری سطح مایع در مخزن شامل لول مترها (سطح‌سنج‌ها)، لول سوئیچ‌ها، ترانسمیترهای سطح، و سنسورهای سطح هستند. این تجهیزات حساسیت زیادی به تغییرات سطح مایع در مخزن دارند. به‌طورکلی تجهیزات کنترل و اندازه‌گیری سطح مایع دارای مدل‌ها و ویژگی‌های مختلفی است. در نتیجه انتخاب مناسب‌ترین تجهیزات به نیازهای هر صنعت و شرایط محیطی آن بستگی دارد.
سنسور فشار (ترانسمیتر فشار)
سنسورهای فشار یا ترانسمیترهای فشار در کنترل فرایندها و نظارت بر شرایط فشار مخازن و لول‌های مختلف، اهمیت بسیار زیادی دارند. این حسگرها دارای دقت بسیار بالا در اندازه‌گیری فشار هستند. این سنسورها معمولاً از مواد مقاومی ساخته شده‌اند که در برابر شرایط محیطی گوناگون مانند دما و فشار، تحمل بالایی دارند. اکثر ترانسمیترهای فشار اندازه‌های کوچکی دارند که نصب و نگهداری آنها را راحت‌تر می‌کند. این سنسورها معمولاً قابل اتصال به شبکه‌های صنعتی و سیستم‌های اتوماسیونی هستند. همچنین سنسورهای فشار با اندازه‌گیری تغییرات فشار و تبدیل آن به سیگنال الکتریکی، اطلاعات لازم را برای کنترل فرایندها فراهم می‌کنند.
نحوه عملکرد سنسور فشار
این سنسورها بر اساس اندازه‌گیری تغییرات فشار در محیط کار می‌کنند. این تغییرات به‌صورت مستقیم یا غیرمستقیم از فشار سیال یا گاز درون یک واحد به دست می‌آید. در حالت اندازه‌گیری مستقیم، سنسور فشار مستقیماً در تماس با سیال قرار دارد. وقتی که فشار افزایش می‌یابد، این سنسور تغییرات آن را به یک سیگنال الکتریکی تبدیل می‌کند. این سیگنال سپس به سیستم کنترل یا نمایشگر منتقل می‌شود.
در روش غیرمستقیم، اندازه‌گیری فشار از طریق اندازه‌گیری تغییرات خواص فیزیکی مانند ولتاژ، مقاومت، یا خازن صورت می‌گیرد. برای مثال، در سنسورهای سوزنی، تغییر فشار بر روی یک ممبران، در مقاومت یک المان حسگر تغییر ایجاد می‌کند.
کاربردهای سنسور فشار در اندازه گیری سطح مایعات
این تکنولوژی در انواع صنایع از جمله صنایع نفت و گاز، شیمیایی، آب و فاضلاب، خودروسازی و صنایع غذایی کاربرد دارد. به‌عنوان‌مثال سنسورهای فشار در مخازن نفتی و گازی برای اندازه‌گیری فشار و در نتیجه سطح مایعات مورداستفاده قرار می‌گیرند. این اطلاعات برای کنترل و نظارت بر استخراج و تخلیه مایعات از مخازن بسیار حیاتی هستند. همچنین در صنایعی مانند راکتورها و تجهیزات شیمیایی نیز برای اندازه‌گیری سطح مایعات به کار می‌روند. این ابزارها در صنایع خودروسازی و تولید و بسته‌بندی محصولات غذایی کاربرد بسیار زیادی دارند.
لول ترانسیمتر (ترانسمیتر سطح)
لول ترانسمیتر یا ترانسمیتر سطح، یکی از تجهیزات ابزار دقیق است. این ابزار یک خروجی الکتریکی به وجود می‌آورد که با اندازه‌گیری سطح مواد ثابت در یک مخزن یا کانال مرتبط است. اگر بخواهیم مقدار مایع یا جامد را درون یک مخزن یا کانال اندازه‌گیری کنیم، باید از یک لول ترانسمیتر کمک بگیریم. این ابزار باتوجه‌به سطح مواد، یک سیگنال الکتریکی تولید می‌کند که متناسب با ارتفاع سطح است. به زبان ساده، لول ترانسمیتر یک ابزار هوشمند است که با تولید سیگنال الکتریکی، میزان مواد در یک مخزن یا کانال را اندازه‌گیری می‌کند. این ابزار در صنایع مختلف از جمله نفت و گاز و شیمیایی کاربرد بسیار زیادی دارد.
مشاهده کنید: خرید ابزار دقیق
نحوه عملکرد لول ترانسیمتر
لول ترانسمیتر یا ترانسمیتر سطح، یک ابزار دقیق است که یک خروجی الکتریکی تولید می‌کند. این خروجی متناسب با اندازه‌گیری سطح مواد ثابت در یک مخزن یا کانال است. ترانسمیترهای سطح برای تعیین سطح مواد جامد یا مایع در زمان مشخص مورداستفاده قرار می‌گیرند. لول ترانسمیتر با لول سوئیچ یا سوئیچ‌های سطح تفاوت‌های زیادی دارد. لول سوئیچ‌ها فقط در صورت رسیدن به یک سطح خاص، خروجی را تغییر می‌دهند. اما ترانسمیترهای سطح خروجی، میزان دقیق سطح مواد را نشان می‌دهند. ترانسمیترهای سطح برای اندازه‌گیری مایعات مانند آب، سوخت و موادی ازاین‌قبیل مورداستفاده قرار می‌گیرند.
کاربردهای لول ترانسیمتر در اندازه گیری سطح مایعات
این ابزار سطح یک ماده مایع یا جامد را در یک ظرف یا فضا، اندازه‌گیری کند. این ترانسمیترها از از روش‌های برای اندازه‌گیری سطح استفاده می‌کنند. برخی از آنها می‌توانند به‌صورت مداوم اطلاعات را ارسال کنند و برخی دیگر در نقاط خاص مشخص شده فعال می‌شوند. در مخازن نفت و گاز، ترانسمیترهای سطح برای نظارت بر مقدار مایعات یا جامدات در مخازن به کار می‌روند. در صنایع شیمیایی نیز این ترانسمیترها به کنترل دقیق سطح مواد کمک می‌کنند.
لول سوئیچ
همان‌طور که در طول مطلب نیز گفته شد لول سوئیچ یا سوئیچ سطح وسیله‌ای است که برای اندازه‌گیری ارتفاع و سطح مایعات درون مخازن به کار می‌رود. این تجهیزات نسبت به تغییرات ارتفاع سیالات و جامدات واکنش نشان می‌دهند و سطوح مخازن را به طور دقیق اندازه‌گیری می‌کنند. مکانیزم اصلی لول سوئیچ، تعیین مقدار مواد، تنظیم و کنترل قطع و وصل خروجی در ست‌پوینت است. این ابزارها در صنایعی مانند نفت، گاز، پتروشیمی و داروسازی به‌عنوان یکی از پرکاربردترین سنسورها به شمار می‌روند.
انواع لول سوئیچ شامل لول سوئیچ خازنی، القایی، دیافراگمی، دیسپلیسری یا جابه‌جایی، شناوری یا فلوتری، لول سوئیچ نوری، پره‌ای، ارتعاشی یا دیاپازونی یا فورک، مغناطیسی و لول سوئیچ الاکلنگی است. لول سوئیچ‌ها به دلیل انعطاف‌پذیری و کارایی در صنایع گوناگون کاربردهای بسیار زیادی دارند.
نحوه عملکرد لول سوئیچ
هر نوع لول سوئیچ با تکنولوژی مختلفی کار می‌کند، اما هدف آنها یکسان است، یعنی کنترل دقیق سطح مایعات و جامدات در مخازن و سیستم‌های صنعتی. به‌عنوان‌مثال در لول سوئیچ خازنی تغییرات در خازن بین الکترودها با تغییر سطح سیال تغییر می‌کند. هنگامی که سطح مایع بالا می‌رود، خازن بین الکترودها بزرگ‌تر می‌شود و این تغییر بر اساس کنترل سطح اندازه‌گیری می‌شود. در لول سوئیچ القایی تغییرات در میدان مغناطیسی القا شده توسط سطح مایع، باعث تغییر در ویژگی‌های القایی می‌شود. این تغییر در ویژگی‌های القایی به کنترل سطح وابسته است.
در لول سوئیچ دیافراگمی، از دیافراگم برای انتقال حرکت به‌عنوان پاسخ به تغییرات سطح مایع استفاده می‌شود. حرکت دیافراگم در اثر تغییرات فشار به کنترل سطح منتقل می‌گردد. در لول سوئیچ دیسپلیسری یا جابه‌جایی، از تغییرات جابه‌جایی مایع درون یک لول سوئیچ، برای اندازه‌گیری سطح استفاده می‌شود. حرکت جابه‌جایی به تغییرات در سطح مایع وابسته است.
کاربردهای لول سوئیچ در اندازه گیری سطح مایعات
لول سوئیچ‌ها به دلیل عملکرد دقیق و انعطاف‌پذیری در اندازه‌گیری سطح مایعات در صنایع مختلف مورداستفاده قرار می‌گیرند. به‌عنوان‌مثال در مخازن نفت و گاز برای کنترل سطح مایعات استفاده می‌شوند. در صنایع شیمیایی، لول سوئیچ‌ها در تجهیزات و مخازن مختلف مورداستفاده قرار می‌گیرند تا فرایندها به‌دقت و بهینه اداره شوند. در پروژه‌ها و تجهیزات مربوط به محیط‌زیست، کنترل دقیق سطح مایعات اهمیت زیادی دارد. لول سوئیچ‌ها در این حوزه برای اندازه‌گیری و کنترل مواد مایع استفاده می‌شوند.
جمع‌بندی
باتوجه‌به مطالب ذکر شده در این مقاله دریافتیم که اندازه گیری سطح مایعات در مخزن در صنایع مختلف اهمیت بسیار زیادی دارد. با استفاده از این ابزار صنایع مختلف قابلیت کنترل دقیق سطح مایعات را دارند. امیدواریم که مطالعه این مقاله مفید بوده باشد. از اینکه تا انتها همراه ما بودید، سپاسگزاریم.
