سطح سنج Level Meter

38 خواندن ثانیه
1
977

سطح سنج ها ابزار هایی هستند که به کمک آن ها می توان سطح مایعات و به طور کلی سطح سیالات را با دقت بالا اندازه گیری کرد.  سطح سنج ها با توجه به نوع تکنولوژی و کاربری آن ها به انواع مختلفی تقسیم بندی می شوند.در حالت کلی با توجه به نوع اندازه گیری به دو دسته نقطه‌ای و پیوسته تقسیم بندی می شوند که در اندازه گیری نقطه‌ای سطح، سطح سیال در یک نقطه خاص اندازه گیری می شود و در اندازه گیری پیوسته سطح ارتفاع سیال درون مخزن به طور پیوسته اندازه گیری می شود.
در ادامه به انواع لول سنج ها می پردازیم.

انواع لول سنج های پیوسته سطح

?لول سنج های که به طور پیوسته ارتفاع سیال را در هر نقطه درون مخزن اندازه گیری می کنند به انواع زیر تقسیم می شوند ؛
۱) سطح سنج شناوری
Float Level Switch

۲) سطح سنج های تغییر مکانی

۳) سطح سنج اختلاف فشاری
Differential Pressure Level Transmitter

۴) سطح سنج اولتراسونیک
Ultrasonic Level Transmitter

۵) سطح سنج راداری
Radar Level Transmitter

۶) سطح سنج رادیو اکتیو
Radioactive Level Transmitter

۷) سطح سنج سروو موتوری
Servo Level Transmitter

 

سطح سنج شناوری (Float Level Switch )

?از خاصیت شناوری هم در اندازه گیری نقطه‌ای سطح گسسته و هم پیوسته استفاده می شود. در اندازه گیری پیوسته می توان به کمک مکانیزم هایی، موقعیت شناور را در هر نقطه داخل مخزن اندازه گیری و به اتاق کنترل ارسال کرد. یکی از روش ها استفاده از وزنه و کابل می باشد. در این نوع از سطح سنج یک وزنه تعادل به وسیله کابل به شناوری که درون مخزن قرار گرفته متصل می‌شود. این وزنه تعادل همزمان با بالا و پایین رفتن شناور در اثر تغییر ارتفاع سیال درون مخزن، جابجا و ارتفاع سیال را بر روی درجه بندی که در بیرون از مخزن نصب شده است نمایش می دهد. وزنه تعادل کشیدگی کابل را هنگام بالا و پایین رفتن شناور حفظ می کند. به جای کابل می توان از زنجیر نیز استفاده کرد.
?این لول سنج ها دقیق می باشند اما معایب مکانیکی همچون گیرکردن کابل و یا اصطکاک میان کابل و چرخ دنده ها از دقت آن ها می کاهد.
?لول سنج های شناوری تکنولوژی ساخت پیچیده ای ندارند و نسبت به انواع دیگر لول سنج های پیوسته ارزانتر بوده و اندازه گیری دقیق و قابل اطمینانی را فراهم می نمایند.
❗️با توجه به اینکه شناور و لوله آن به طور کامل درون سیال فرو می روند باید از مواردی که در برابر خوردگی مقاوم هستند، ساخته شوند.در هنگام نصب سنسور باید دقت شود که میله سنسور به صورت کاملا قائم درون سیال قرار گیرد و شناور به راحتی و آزادانه درون آن جابه‌جا شود.

سطح سنج تغییر مکانی (Displacement Level Transmitter)

?سنسورهای تغییر مکانی نیز بر اساس اصل شناوری ارشمیدس طراحی می‌شوند. همانطور که گفته شد بر اساس این اصل هرگاه یک جسم درون مایعی غوطه‌ور باشد، نیرویی رو به بالا و برابر با وزنش به آن وارد می‌شود که به آن نیروی شناوری گفته می‌شود. طبق قانون ارشمیدس وقتی جسمی در مایع فرو می‌رود به اندازه وزن مایعی که جسم در بر می‌گیرد، از وزن آن کاسته می‌شود. از این قاعده در ساخت سنسورهای تغییر مکانی استفاده می شود.
?در این سنسورها یک جسم جابه‌جا شونده که به اهرمی متصل است، وارد مخزن می‌شود. هنگامی که مخزن خالی است تمام نیروی وزن جسم جابه‌جا شونده، به اهرم وارد شده و ترانسمیتر این نیرو را به عنوان سطح صفر سیال منظور می کند. وقتی سیال وارد مخزن می‌شود و بخشی از جسم جابه‌جا شونده را در بر می‌گیرد، همزمان با افزایش نیروی شناوری سیال، از میزان نیروی وزن جسم، که به اهرم وارد می‌شود،کاسته می‌شود. ترانسمیتر سطح با اندازه گیری این تغییر نیرو، ارتفاع سیال درون مخزن را محاسبه می کند.

سطح سنج اختلاف فشاری (Differential Pressure Level Transmitter)

?همانطور که می دانیم فشار را می‌توان بر اساس نحوه عملکرد مانومتر ها و با محاسبه فشار ستونی از مایع اندازه گیری کرد.
? در سطح سنج هایی که بر اساس محاسبه فشار کار می کنند می توان طبق رابطه زیر با اندازه گیری فشار و معلوم بودن مقدار چگالی سیال (ρ) ارتفاع ستون مایع درون مخزن را بدست آورد ؛

? (Pabs=P +(ρ * g * h

در این رابطه P فشار گاز ها و بخارات بالای مخزن است که در مخازن بدون سقف با فشار جو در منطقه برابر می باشد.
?جهت محاسبه ارتفاع سیال درون یک مخزن با این روش نیاز است که فشار ستون مایع و فشار بالای مخزن اندازه گیری شوند. بدین منظور ترانسمیترهای اختلاف فشاری ساخته شده اند که با محاسبه اختلاف فشار مخزن،سیگنالی متناسب با ارتفاع سیال درون آن ارسال می کنند. فشاری که در این حالت اندازه گیری می شود فشار استاتیک مایعی می باشد که در حالت سکون درون مخزن قرار دارد. لذا به این روش، روش اندازه گیری هیدرواستاتیک سطح نیز گفته می‌شود. اندازه گیری سطح با این روش پیچیدگی خاصی ندارد و استفاده از این نوع سنسورها به دلیل سادگی و قیمت پایین بسیار فراگیر شده است.

 

سطح سنج اولتراسونیک (Ultrasonic Level Transmitter)

?در سنسورهای اولتراسونیک و یا مافوق صوت از اصل انعکاس امواج استفاده می شود، ترانسمیتر امواج اولتراسونیک صوت را تولید و به سطح سیال ارسال می کند، این امواج پس از برخورد با سطح سیال برگشت داده می‌شوند، یک گیرنده امواج برگشت شده از سطح سیال را، دریافت می کند.ترانسمیتر با محاسبه زمان رفت و برگشت امواج، ارتفاع سیال را اندازه‌گیری می کند.
?در اندازه گیری سطح در مواردی که امکان تماس با سطح سیال وجود نداشته باشد، می توان از سطح سنج های اولتراسونیک استفاده کرد.
?ارتفاع مخزن به عنوان اطلاعات اولیه به ترانسمیتر داده شده است و ترانسمیتر با اندازه گیری فضای خالی مخزن، ارتفاع سیال درون آن را محاسبه می کند.
?دقت این سنسورها به میزان بازگشت امواج از سطح سیال بستگی دارد. در مخازنی که سطح سیال آرام و بی تلاطم است، امواج به خوبی بازگشت می شوند، اما حضور حباب، بخار و گرد و غبار غلیظ در سطح سیال موجب جذب امواج شده و دقت اندازه گیری کاهش می یابد.
?هرچه امواج فاصله بیشتری را طی کنند از قدرت آن ها کاسته می شود و میزان امواج بازگشت داده شده به سمت سنسور کمتر می‌شود لذا در صورتی که ارتفاع مخزن زیاد باشد باید از ترانسمیتر هایی استفاده شود که امواج پرقدرت و با زاویه کمتری ارسال می کنند.

سطح سنج سروو موتوری (Servo Level Transmitter)

?سطح سنج های سروو موتوری در دهه ۱۹۵۰ به بازار معرفی شدند. این سنسورها در حقیقت ارتقاء یافته سطح سنج های تغییر مکانی می باشند، در این سطح سنج ها جسم جابه‌جا شونده به یک وزنه به قطر تقریبا ۵۰ میلیمتر و با چگالی بالاتر از چگالی سیال مورد اندازه گیری تبدیل شده است.
?مبنای کار اندازه‌گیری در این سطح سنج ها نیز بر اساس اندازه گیری نیروی شناوری ارشمیدس می باشد.
?استفاده از فناوری زیر پردازنده امکان تصحیح بسیاری از خطاهای محیطی از قبیل وزن و یا تغییر شکل مخزن که به علت وجود فشار هیدرواستاتیکی به وقوع می پیوندد را فراهم نموده است.

 

سطح سنج راداری (Radar Level Transmitter)

?امواج راداری Detection and Ranging Radio که مخفف و به معنای تشخیص رادیویی و مسافت یابی می باشند، در اواخر دهه ۱۹۳۰ و در صنایع نظامی جهت تخمین مسافت های هوایی ارائه شد. در حدود ۵۰ سال است که با ساخت سنسورهای راداری از این امواج جهت اندازه‌گیری ارتفاع سیال درون مخزن نیز استفاده می‌شود.
?امواج راداری در حقیقت امواج الکترومغناطیس هستند، طیف وسیعی از امواج همچون امواج رادیویی و تلویزیونی، امواج تلفن همراه و رادیواکتیو ایکس و گاما در محدوده امواج الکترومغناطیسی قرار می‌گیرند.
?در استفاده از امواج الکترومغناطیسی مساله ایمنی بسیار مهم است و امواج راداری مورد استفاده در ترانسمیتر های راداری از این حیث کاملا ایمن می باشند.فرکانس کاری این امواج در محدوده ۳ تا ۳۰ گیگا هرتز می باشد. این محدوده کاملا ایمن می باشد. میزان انرژی لازم جهت ارسال امواج رادار نیز در یک محدوده ایمن قرار دارد.
❗️انرژی امواج ارسالی ترانسمیتر های راداری در حدود ۳ درصد انرژی نشتی مجازی است که وسایل خانگی نشت می کند.
?سطح سنج راداری با ارسال امواج به سطح سیال، فضای خالی مخزن را اندازه‌گیری می کنند و با کسر مقدار اندازه گیری شده از ارتفاع واقعی مخزن که به عنوان مقدار اولیه ترانسمیتر داده شده است، ارتفاع مایع درون مخزن را محاسبه می کنند.

 

سطح سنج رادیواکتیو (Radioactive Level Transmitter)

?نوع دیگری از سنسورهای اندازه‌گیری سطح، از ارسال و دریافت امواج رادیواکتیو استفاده می کنند. این سنسورها بیرون از مخزن نصب می شوند و یک منبع رادیواکتیو امواج را به درون مخزن فرستاده، امواج ارسالی توسط گیرنده رادیواکتیو که در سمت دیگر مخزن نصب شده است، دریافت و به سیگنال الکتریکی متناسب با سیستم کنترل تبدیل می شوند. وقتی که مخزن خالی است میزان امواج دریافتی بیشتر می باشد و هنگامی که سیال در مسیر امواج قرار می‌گیرد مقداری از امواج ارسالی منحرف شده و به گیرنده نمی رسند.
?امواج رادیواکتیو در محدوده خطرناک برای انسان قرار دارند، لذا منبع ارسال امواج رادیواکتیو باید به گونه‌ای طراحی شود که هیچگونه خطری برای نفرات شاغل در واحد صنعتی نداشته باشد.
?این منبع مجموعه ای از امواج رادیواکتیو را به صورت موازی با مخزن ارسال می کند و از انتشار امواج به جهت های دیگر جلوگیری می کند. نیرو و انرژی امواج ارسالی وابسته به ضخامت مخزن و فاصله بین منبع رادیواکتیو و گیرنده امواج و چگالی سیال درون مخزن می باشد.

 

 

 

بارگذاری توسط pedram nouri
بارگذاری در بهره‌برداری و فرآیند

1 نظر

  1. Ali

    مهر ۶, ۱۳۹۷ at ۳:۴۲ ق.ظ

    بهترین وبسایتی که تاحالا دیدم.ازتون متشکرم

    پاسخ

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *