preloader
لطفا صبرکنید...

روشهای اندازه گیری سطح

bearing failure process 1 1
محتوا نمایش

هدف از کنترل سطح

كنترل سطح از فعاليتهاي مهم در اتوماسيون پروسه هاي صنعتي ميباشد.

هدف از کنترل سطح ،تعيين نسبت يا ميزان يک يا چند ماده در يک مخزن است.

چند نمونه از مواردی که کنترل سطح در آن الزامی است به شرح زير است :

  • جلوگيری از سر ريز شدن مواد از مخزن که باعث ايجاد خسارت به محيط می شود.
  • جهت کنترل صحيح پروسه چون ميزان سطح مخزن باعث کم و زياد شدن فشار شده وسيستم را بسمت ناپايداری سوق می دهد.
  • کم وزياد شدن بيش از حد لول (Level ) باعث اخالل در جدا سازی در برجها می شود.‏
  • کم شدن بيش از حد لول باعث اخلال در سيستمهای کنترلی (پمپ ها و…) می شود.
  • خالی شدن لوله ها در هيتر ها باعث صدمه زياد به سيستم می شود. 

اندازه سطح پروسه را می توان برحسب طول ،درصد ،وزن ،حجم و…..‏بيان نمودکه همه موارد در حين کاليبره نمودن ترانسميتر انجام می شود.
چند نمونه ازعواملی که در انتخاب اندازه گيرهای سطح موثر است عبارتند از:

الف:‏حداکثر وحداقل دما 

ب:‏حداکثر وحداقل فشار 

ج:‏شکل هندسی مخزن(تانک)

د:‏جنس بدنه مخزن 

ه:مواد شيميايی پروسس

و:‏ميزان رطوبت برای جامدات گرانولی

ز: سرعت وقدرت همزن

ح:‏نحوه تغييرات سرعت صوت در ماده مورد نظر

ط:‏ميزان هدايت الکتريکی ماده مورد نظر

ی:مقرون به صرفه بودن

اندازه گیری سطح به دو روش کلی انجام می شود که عبارتند از:

  1. روش مستقیم
  2. روش غیر مستقیم 

در روش مستقيم با مشاهده خود ماده مورد اندازه گيری سطح اندازه گيری می شود.
در روش غير مستقيم با اندازه گيری يکی از موارد مانند فشار ،مقاومت، نيروی ارشميدوس و……‏لول را اندازه گيری می کنند.

روشهای اندازه گير های سطح

اندازه گير های سطح به دسته های زير تقسيم می شود.

1 –  اندازه گير های ارتفاع از روش مکانيکی
2 – اندازه گير های ارتفاع از روش تغييرات فشار
3 – اندازه گير های ارتفاع از روش الکتريکی
4 – اندازه گير های ارتفاع از روش نوری

مکانیکی

در این روش تغییر در سطح مواد باعث تغییر در وضعیت عنصر اندازه گیر شده این تغییر وضعیت ملاکی جهت اندازه گیری است
به دسته های زیر تقسیم می شود :

  1. اندازه گیری لول با استفاده از شناور (Floater)
  2. اندازه گیری لول با استفاده از Sight glass
  3. اندازه گیری لول با استفاده از Displacer

اندازه گیری لول با استفاده از شناور (Floater)

1. لول گیج
level 1

این اندازه گیر بر اساس قوانین فیزیکی، نیروی فشار مایعات، خاصیت الکترومغناطیسی جذب و دفع قطبهای غیر همنام و همنام طراحی شده است.
یک نوع از این اندازه گیر لول گیج نام دارد.بدنه آن لوله استوانه ای شکل می باشد که از ناحیه فلنجهای مربوطه به صورت عمودی بر روی مخازن وصل میگردد. 
مایع درون مخزن از دو نازل به داخل لوله استوانه ای هدایت شده و فلوتر دارای خاصیت آهنربای دائمی راشناور میسازد.
با تغییر سطح مایع فلوتر به حرکت درآمده و در اثر قوانین فوق الذکر و تغییر رنگ ،غلطکها سطح مایع مخزن نشان داده می شود.
در بعضی مواقع بجای گروه حلقه میتوان یک حلقه قرار داد که با بالا رفتن لول حلقه به همراه فلوتر بالا و پایین می رود.

کاربرد این اندازه گیرها برای لول ،درام،ها بویلرها وسایر تانکهایی که دارای فشار پایین میباشند است.
*) اگر بخواهیم فرمانهایی را جهت stop و start نمودن پمپها یا آلارم جهت اطلاع اتاق کنترل ارسال گردد میتوان از سوئیچهایی (سنسور لول) استفاده نمود تا در موقع لازم پمپ ها را off – on نماید.

2. فلوتر مغناطیسی
level 2

نوع دیگری از این اندازه گیر در داخل محل مورد نظر قرار می گیرد و به ازای تغییر سطح فلوتر مغناطیسی جابجا شده و باعث
حرکت پیستون آهنی و انتقال لول درام به ترانسمیتر می شود در ترانسمیتر ، 20-4 ma ایجاد میگردد و بطور پیوسته به اتاق کنترل ارسال میگردد.

محاسن :

  • بدلیل عدم ارتباط مکانیکی و الکتریکی بین قطعات داخل و خارج آن این دستگاه با امنیت بیشتری قابل نصب است.
  • امکان دید از فواصل دور در حالت حلقه ای 
  • قابل استفاده در حرارت بالا و فشار کاری متوسط 
  • قابل ساخت در طولهای مختلف
  • دارای قابلیت ارسال فرمانهای مختلف

 

معایب :

  • قابل استفاده در فشار بالا نیست.
  • دانسیته سیال باید در رنج مشخصی باشد. 
  • برای اندازه گیری لول مواد با ویسکوزیته بالا استفاده نمی  شود.
3. لول سوئیچ
level 3

در مواقعی که ارسال پیوسته اطلاعات برای اپراتور الزامی نباشدیا اینکه جهت اطمینان بیشتر از لول ترانسمیتر نصب شده در محل از لول سوئیچ استفاده می شود.
در لول سوئیچ ها تغییر سطح مایع موجب حرکت فلوتر میشود حرکت فلوتر باعث عمل نمودن لیمیت سوئیچ شده و فرمانهای مورد نیاز به مدار الکتریکی جهت کنترل آلارمها و دستگاه هایی نظیر سلونوئید ها و الکتروموتورها ارسال می گردد.

لیمیت سوئیچهای تعبیه شده دارای دو کنتاکت (اتصال) یکی باز (NO) و دیگری بسته (NC) می باشد که بر اساس نوع کاربرد آنها را می بندند.

یکی از حالتها که در صنعت کاربرد زیادی دارد این است که سوئیچ پائینی که اصطلاحا LSL (level switch low) می نامند را NO و بقیه را NC می بندند در صورتی که لول کمتر از LSL شود آلارم و فرمان مورد نظر ارسال و اگر لول بالا تر از حد سوئیچهای بالایی شد نیز آلارم و فرمان ارسال گردد.

بستگی به حساسیت سیستم تعدادی سوئیچ بر روی مخزن استفاده می شود.

محاسن :

  • بدلیل عدم ارتباط مکانیکی و الکتریکی بین قطعات داخل و خارج آن این دستگاه با امنیت بیشتری قابل نصب است.
  • با جابجایی پینهای تعبیه شده میدان بازی شناور را می توان کنترل نمود.
  • نوسانات و موجهای لحظهای مایع باعث قطع و وصل مدار نمی شود.
  • عمر مفید دستگاه بالا است.
  • دستگاه در مقابل نفوذ سیال کاملا آب بندی شده است.

معایب:

  • معمولا برای سیستمهای کم فشار استفاده میشود
  • اطلاعات را بطور مداوم ارسال نمی کند
4. مرکوری سوئیچ
level 4

از دوشناور از جنس پروپیلن وکابل مربوطه از جنس PVC مخصوص میباشد که داخل آن ساچمه فلزی و یک عدد لیمیت سوئیچ تعبیه شده است
با تغییر سطح مایع ، فلوتر تغییر وضعیت داده و هر تغییر وضعیت باعث تغییر در کنتاکتها می گردد که میتواند فرمانهایی را جهت ON و OFF شدن پمپها یا تغییر حالت سلونوئید ولوها گردد.

اندازه گیری لول با استفاده از Sight glass

level 5

در مواقعی که فشار مخزن یا تاور (برج) بالا باشد جهت نمایش لول از sight glass استفاده می شود.

• بر روی این نوع نشانگرها سوئیچ جهت ارسال اطلاعات به اتاق کنترل یا انجام عمل دیگر نمی توان تعبیه نمود این نوع اندازه گیر را بر بدنه تاور یا مخزن نصب نموده و مایع داخل مخزن در آن وجود دارد.


• اگر ارتفاع تاور زیاد باشد معمولا از چند عدد نشانگر استفاده می شود.

اندازه گیری لول با استفاده از Displacer

level 6

در این اندازه گیرها در اثر افزایش سطح در درام تغییرات دیسپلیسر خیلی جزئی است انتهای آن از طریق فنر وارد یک LVDTشده واز طریق آن آشکار سازی صورت می گیرد.

جهت کالیبره نمودن این ترانسمیترها معمولا آنرا در شرایط صفر (خالی) قرار داده و Zero آنرا اعمال نموده سپس در شرایط ۱۰۰ پر از مایع داخل درام و Span آنر اعمال می کنیم سپس آنرا در سرویس قرار میدهیم.

معمولا کاربرد لول ترانسمیترهای نوع دیسپلیسری را در مواردی اختلاف بین محل اتصال ها کمتر از ۱/۵ متر باشد استفاده میشود.

در صنعت لول سوئیچهای دیسپلیسری کاربرد زیادی دارد.

اساس کارش این است که بازای تعداد نقاط مورد نظر فلوترها را تنظیم کرده از طریق سیم اتصال آنرا به مبدل و ترانسمیتر نصب می نمایند.

در صورتی لول بالا رود دیسپلیسر بسمت بالا حرکت کرده و باعث میشود آهنربا جذب گردد و انتهای آهنربا باعث تغییر کنتاکت گردد با تعویض محل دیسپلیسر میتوان محل کنتاکت را تغییر داد.

level 6.5

محاسن:

  • در طولهای زیاد میتوان ساخته شود.
  • نوسانات و موجهای لحظه ای مایع باعث قطع و وصل
    مدار نمی شود.
    عمر مفید دستگاه بالا است.
  • مقرون به صرفه است.

معایب :

  • اطلاعات را بطور مداوم ارسال نمیکند.
  • معمولا برای سیستمهای کم فشار استفاده میشود.

اندازه گيري لول بوسیله تغییرات فشار

کاربرد اندازه گیرهای مکانیکی بیشتر برای فشارهای کم و یا در حد متوسط است.

برای اندازه گیری لول تانکهای تحت فشار لول را تحت شرایطی به اختلاف فشار تبدیل نموده و از طریق مبدل ها و ترانسمیتر آن را به ۴-۲۰ میلی آمپر تبدیل می کنند.

از روشهای زیر میتوان سطح را اندازه گیری نمود:

۱- اندازه گیر لول با استفاده از عکس العمل گاز (Bubbler tube) 

۲- اندازه گیر لول با استفاده از دیا فراگم 

۳- اندازه گیر لول با استفاده از اندازه گیری تغییرات فشار (d/p cell)

اندازه گیر لول با استفاده از عکس العمل گاز (Bubbler tube) 
level 7

اگر فشار گاز ورودی سیستم به اندازه ای تنظیم کنیم که به آرامی در کف تانک به صورت حباب تبدیل شود. فشار گاز، برابر فشار هیدرواستاتیک لوله ورودی بوده و متناسب با لول تانک است. 

گاز مورد استفاده معمولا نیتروژن یا آرگون است. در صورتی که لول تانک کم باشد فشار هیدرواستاتیک کمتری ایجاد شده و وقتی لول زیاد باشد برعکس فشار بالاتری ایجاد میگردد.

این تغییرات فشار را میتوان توسط ترانسمیتر در صورتی که یک طرف دیافراگم را مسدود و یا در هوای آزاد باز باشد) اندازه گیری نمود. 

. با توجه به رابطه خطی بین فشار وارتفاع میتوان لول را اندازه گیری کرد.
P = p.g.h

محاسن :

  • قیمت پایین
  • ساختار ساده
  • عملکرد آسان

معایب :

  • حفاظت و نگهداری زیاد نیاز دارد.
  • احتیاج به منبع تغذیه هوا دارد.
  • برای مخزنهای سر بسته مناسب نیست.
اندازه گیر لول با استفاده از دیافراگم (Diaphragm)
level 8

در مواقعی که مخزن تحت فشار است ،لول را با استفاده از دیافراگم اندازه گیری می کنند.

معمولا در جائیکه پائین ترین نقطه مخزن تعریف شده باشد ترانسمیتر را قرار می دهند.

هرچه لول مخزن بالاتر میرود. فشار وارد بر دیافراگم بیشتر شده و ترانسمیتر لول بیشتری را نشان می دهد.

جهت در سرویس قرار دادن ترانسمیتر ها باید محدوده اندازه گیری به آن داده شود تا بتواند درصد بندی نماید.

اصطلاحا این دو مقدار را (LRV(lower range value و (URV(upper range value می نامند

LRV = (Sp.Gr).h = p.g.h

URV = (Sp.Gr).h = p.g.h

مینیمم ارتفاع * چگالی نسبی ماده = حد پائین ترانسمیتر

ماکزیمم ارتفاع * چگالی نسبی ماده = حد بالای ترانسمیتر


محاسن:

1 . بطور دائمی اطلاعات به اتاق کنترل ارسال میکند.

2. برای مخازن سر بسته نیز استفاده میشود

3. برای اندازه گیری لول مخزن تحت فشار نیز استفاده میشود.

4.دقت اندازه گیری بالایی دارد.


معایب:
1. در صورتی که مواد خاصیت خورندگی داشته باشد ممکن است دیافراگم خراب شود (وجود محدودیت برای اندازه گیری مداوم
مایع)

2.جهت در سرویس قرار دادن باید مینیمم و ماکزیمم فشار بر حسب لول به آن داده شود.

۳- دمای بالای مواد داخل مخزن دیافراگم را خراب می کند.

اندازه گیر لول با استفاده از اندازه گیری تغییرات فشار (d/p cell)
level 9

در اندازه گیرهای دیافراگمی مواد داخل مخزن مستقیما با دیافراگم در ارتباط بود و دما و جنس مواد تاثیر مستقیم در اندازه گیری داشت.

این اندازه گیر را میتوان با فاصله بیشتری از مخزن قرار داد تا 

– اولا مواد داخل مخزن سرد شود.

– ثانيا داخل تیوب ترانسمیتر میتوان از مواد غیر خورند نیز استفاده کرد. 

این اندازه گیر را هم میتوان برای مخازن سر باز وهم مخزن تحت فشار استفاده نمود.

برای کالیبراسیون ترانسمیترهای لول دو روش وجود دارد که عبارتند از:

  • Dry leg
  • Wet leg
Dry Leg

این روش معمولا برای مخازن سر بسته استفاده می شود.
در این روش leg مربوط به low ترانسمیتر را به بالای تانک و leg مربوط به high را به پائین تانک متصل می نمایند.

level 10
level 10.5
Wet Leg

در روش لاین خشک اگر مواد داخل مخزن بخارات داشته باشند. بخارات به مایع تبدیل شده و در leg دیگر وارد می شود که ایجاد خطا در اختلاف فشار می کند. در صورتی که تانک پر شود نیز در این ترانسمیتر خطا ایجاد می شود.

در این روش وقتی لول تانک پر هم بشود ترانسمیتر بدون خطا به کار خود دهد و اصلا بخارات مواد هم تاثیری روی آن نمی گذارد ولی دانسیته مواد در کالیبراسیون تاثیر دارد.

level 11
level 12
level 12.5
level 13

اندازه گیرهای ارتفاع از روش الکتریکی

  • اندازه گیری سطح با استفاده از تیوب مقاومتی غوطه ور
  • اندازه گیری سطح با استفاده از تغییر ظرفیت خازن
  • اندازه گیری سطح با استفاده از سوئیچهای الکترودی
  • اندازه گیری سطح با استفاده تغییرات مقاوت

اندازه گیری سطح با استفاده از تیوب مقاومتی غوطه ور

level 14

در این روش یک تیوب انعطاف پذیر شامل یک ماده مقاومتی بصورت معکوس در مایع فرو میرود.

هنگام غوطه ور شدن تیوب در زیر سطح مقاومت الکتریکی تیوب تغییر میکند این تغییر مقاومت به اندازه سطح مایع مقیاس میشود.

اندازه گیری سطح با استفاده از تغییر ظرفیت خازن

این اندازه گیر براساس اصل ظرفیت خازنی کار می این لول کنترلر جهت کنترل اختلاف سطح در سیالات رسانا و غیر رسانا کاربرد
دارد. 

لول ترانسمیتر خازنی دارای میله الکترودی شکل و دیواره عایقی می باشد که در اصل حالتی از یک خازن است.

مقدار ظرفیت بستگی به مقدار دی الکتریک ، ثابت آن ، سطح مقطع صفحات و فاصله بین آنها دارد.

در این دستگاه سطح مقطع الکترود وفاصله آنها ثابت می باشد،تنها چیز متغیر ثابت دی الکتریک است. 

در صورتیکه سطح ماده تغییر کند متناسبا مقدار ظرفیت خازن قابل شارژ بر روی سطح مقطع الکترود نیز تغییر میکند چون با افزایش لول ضریب دی الکتریک افزایش یافته وظرفیت خازن را افزایش می دهد این تغییرات پس از کالیبره نمودن سیستم می تواند 4-20 ma را به اتاق کنترل ارسال نماید. 

نکته مهم در این اندازه گیر آنست که سطح قابل اندازه گیری به اندازه طول الکترود آن میباشد و میله اندازه گیری داخل سیال همیشه باید درون سیال عایق باشد.

اندازه گیرهای خازنی برای سطوح زیر مناسب است که عبارتند از:

  •  سطح سنجی در شرایط فرایندی و یا محیطی دشوار مانند فلزات مایع شده در دمای بالا گازهای مایع شده در دمای پائین و مایعات خورنده 
  • اندازه گیری فصل مشترک گاز و سیال 
  • اندازه گیری سطح چند سیال با دانسیته متفاوت ه اندازه گیری سطح سیلوهای مواد جامد 

 

مزایا: 

  • جزء متحرک ندارد 
  • ساده و خیلی ارزان است 
  • پروب آن به سادگی قابل پاک کردن و ترمیم است در ضمن می تواند ضد خوردگی و پوسیدگی باشد 
  • وابستگی به فشار و حرارت کمی دارد 
  • برای اندازه گیری لول بسته به هادی یا غیر هادی بودن ماده مورد اندازه گیری دو روش وجود
برای اندازه گیری لول بسته به هادی یا غیر هادی بودن ماده مورد اندازه گیری دو روش وجود :
مواد غیر هادی 

برای موادی که ضریب هدایت کمتر از μ.mho/cm3)  0.1) الکترود داخل نقش یک جوشن و سطح تانک نقش جوشن دوم را بازی میکند از رابطه زیر ارتفاع دست می آید :

level 15

جهت ایمنی تانکهای فلزی بایستی به زمین وصل شوند که این موضوع ممکن است از نقطه نظر الکترونیکی تنظیم کننده سیگنال مهم باشد.
همچنین ممکن است باعث نویز الکتریکی بدلیل وجود حلقه های زمین بشویم.

مواد هادی 

برای اندازه گیری لول در اینحالت باید بدنه تانک و الکترود با یک ماده عایق پوشانده شود.

level 16

لول سوئیچ الکترودی (Conductive level limit switch)

در این لول کنترل که با استفاده از خاصیت رسانایی الکتریکی عمل میکند جهت عبور جریان از خود سیال استفاده می شود.

در این کنترلر جهت عملکرد مطمئن باید رسانایی الکتریکی سیال را سنجید.

در این اندازه گیردو حالت برای هر الکترود میتوان در نظر گرفت یا الکترود با سیال مماس میشود که لیمیت سوئیچ عمل نموده وفرمان جهت onو off پمپها یا سلونوئیدولوها ارسال می گردد.

در صورتیکه لول پائین تر از الکترود باشد لیمیت سوئیچ عمل نمی کند. این سوئیچ ها را همانند لیمیت سوئیچهای دیگر می توان در هنگام پر یا خالی بودن مخازن تنظیم نمود.

level 17

خصوصیات و کاربردهای این نوع اندازه گیر

امکان دادن آلارمهای حداقل و حداکثر و stop,start به پمپها که برای هر کدام یک الکترود در نظر گرفته می شود.

امکان کنترل بصری بوسیله LEDهای موجود بر روی پانل الکتریکی

برای اطمینان از دستور فرستاده شده از الکترودها، که تحت تاثیر نوسانات احتمالی سیال قرار نگیرد از ویژگی تاخیر زمانی استفاده می شود (0-7 sec) 

طراحی ویژه جهت استفاده در سیالات گرم 

ضریب اطمینان بالا در سوئیچینگ

عمر مفید بالا

تنظیم کنترل سطح سیال به دلخواه در جهت افزایش سطح سیال 

هر سوئیچ برای اندازهگیری یک نقطه در نظر گرفته شده است.

این سوئیچ ها علیرغم سادگی و ارزانی خود سنسور به دلایل زیر کاربرد آن محدود یا توام با هزینه های اضافی است.

نکات ایمنی در کاربرد آن باید به دقت رعایت شود.

مدار ایزولاتور و حفاظت الکتریکی بطور کامل در نظر گرفته شود از طریق محدود کننده ، حداکثر توان و میزان جریان محدود گردد.

اندازه گیری سطح به روش آلتراسونیک (Sonic & Ultrasonic)

درصورتیکه امکان تماس با ماده مورد اندازه گیری وجود نداشته باشدیا سطح مورداندازه گیری قابل دسترسی نباشد از این روش استفاده می شود. 

اساس کار روش آلتراسونیک استفاده از موجهای صوتی فرکانس بالا میباشد. 

این موجها با استفاده از اعمال یک سیگنال ac به یک کریستال پیزوالکتریک حاصل میشوند. 

در کاربردهای صنعتی معمولا از فرکانس (40~20) کیلوهرتز استفاده میشود (فرکانسهای بالاتر آلتراسونیک معمولاً در کاربردهای دارویی استفاده میشود. همچنین برای سیالات با ويسكوزيته بالا مثل مازوت از فرکانس 10khz استفاده می شود).

سیستم را طوری نصب میکنند که بطرف پائین متمرکز باشد.

یک پالس برای شروع اندازه گیری به سیستم اعمال می شود. 

وقتیکه سیگنال آلتراسونیک فرستاده شد با استفاده از یک شمارنده خارجی بایستی زمان بین پالس ارسال شده و پالس دریافت شده را اندازه گیری نمود.

با استفاده از رابطه زیر میتوان فاصله را اندازه گیری نمود.

 d = v.t/2

d: فاصله تا سطح مایع 

V:سرعت صوت

t:زمان رفت و برگشت


مزایا:

  • دسترسی و نصب آن آسان
  • احتیاج به ایزولاسیون سیستم در مقابل تاثیر مواد نیست

در این سیستم هرچه تانک پر میشود فاصله بین سنسور وسطح كم می شود این باعث میشود زمان رفت و برگشت کم شود در نتیجه شمارنده شمارش کمتری داشته باشد بعبارت دیگر هرچه سطح بالاتر می رود اطلاعات جمع آوری شده تولید شماره کمتری می کند. 

دو راه حل وجود دارد . 

یکی استفاده از آشکار ساز آلتراسونیک که با مواد داخل تانک کار می کند به این صورت که سیستم را در ته تانک قرار داده شعاع از سطح مایع منعکس شده و زمان بیشتری را برای رفت و برگشت به سطح مایع نیاز دارد.

دوم استفاده از یک سیستم آماده سازی اطلاعات Data manipulation با یک شمارنده برای تصحیح اطلاعات دریافت شده از آشکار ساز آلتراسونیک نصب شده در بالای تانک است.

level 19

سوئیچ های آلتراسونیک

در این حالت از قطع شدن یا حذف سیگنال صوتی یا ما فوق صوتی در صورت قرار گرفتن ماده در بین دو الکترود پیزو الکتریک فرستنده و گیرنده استفاده شده و آلارم یا فرمان on/off برای پمپ ها یا سلونوئید ولوها ارسال می شود.

level 20

اندازه گیرهای ارتفاع از روش نوری

اندازه گیرهای نوری به دسته های مختلف تقسیم می شوند که عبارتند از:

  • اندازه گیر لول تشعشعی هسته ای
  • اندازه گیر لول نوسانی(ارتعاشی)
  • اندازه گیر لول فتو الکتریک
  • اندازه گیر لول انتقال حرارت

اندازه گیر لول تشعشعی هسته ای (Radiation method)

تشعشع هسته ای از سزیم ۱۳۷ یا کبالت ۶۰ را میتوان به سطح سیال یا جامد در یک مخزن ربط داد.

چون این یک روش غیر تماسی است برای اندازه گیری لول در تمام حالات مناسب است. موادرادیو ایزوتوپ که برای اندازه گیری لول بکار می رود انرژی را بطور تصادفی با نرخ خیلی کم و ثابت از دست میدهند بطوریکه مقدار متوسط آن را در کالیبراسیون در نظر گیرند. از تجزیه مواد رایو اکتیو ذرات آلفا بتاو گاما ایجاد می گردد.

در اندازه گیرهای سطح از ذرات بتاو گاما استفاده میگردد چون تشعشعات گاما دارای انرژی بالا، طول موج پائین و قدرت نفوذ بالایی برخوردار است بیشتر از ذرات گاما استفاده میشود. 

در این اندازه گیرها شدت تشعشع توسط شمارنده گیگر (Geiger counter)اندازه گیری میشود.

اجزاء لازم جهت استفاده از این اندازه گیر شامل :

منبع رادیو اکتیو

یک آشکار ساز اشعه گاما

و یک تقویت کننده 

میباشد. 

در این اندازه گیر هر چه لول تغییر میکند میزان جذب انرژی تشعشعی توسط آشکارساز تغییر میکند بعبارت دیگر هرچه لول پائین بیاید میزان دریافت تشعشع توسط آشکار ساز بیشتر می شود و برعکس. 

در آشکار ساز این تغییرات به جریان الکتریکی ضعیفی تبدیل شده که پس از تقویت ملاک اندازه گیری لول می گردد.

level 21

لول سوئیچ های نوسانی (Vibrating level switch)

لول سوئیچهای نوسانی به سه دسته تقسیم میشود که عبارتند از:

  1. Reed
  2. Probe
  3. Tuning Fork

Reed

level 22

لول سوئیچ Reed شامل سه قسمت است که عبارتند از :

پره(paddle)، 

درایور 

و بازو (Pickup)


تحریک درایور کویل باعث ایجاد نوسان با فرکانس ۱۲۰ هرتز در پره می شود. هرگاه لول مخزن بالا رود و به پره برخورد نماید باعث تغییر در فرکانس (کم کردن فرکانس) شده در نتیجه ملاکی برای فرمان جهت on/off پمپ ها وسلونوئید ولوها میگردد. 

این آشکار ساز تغییرات مواد با دانسیته و ویسکوزیته های مختلف و همچنین مواد دو سطحی (مایع مایع ، مایع بخار وجامد بخار را میتواند آشکار نماید. در صورتیکه این لول سوئیچ برای مواد پودری استفاده شود نوسانات پره ایجاد گودال ویا بصورت مواد گرانولی برپره می چسبد وباعث ایجاد خطا در آشکار سازی می شود.

برای رفع این مشکل میتوان از ساختارهای بدون پوشش و یا نوعی اسپری در سیستم تعبیه گردد که بطور مداوم پره را تمیز نماید این عمل مقرون به صرفه نمی باشد.

Probe

در این لول سوئیچ از دو عدد کریستال پیزو الکتریک استفاده شده بطوری که یکی از آنها فرکانس ۲۰۰ تا ۴۰۰ هرتز را تولید و دیگری آنرا آشکار می نماید.
جنس المنت ها استیل بوده و به هیچ عنوان مواد به آن نمی چسبد. 

کاربرد این سنسورها برای مواد پودری ، جامدات و مواد گرانولی می باشد.

Tuning Fork

در این لول سوئیچ فرکانس کار ۸۵ هرتز است ساختار المنتهای آن همانند Probe می باشد.

کاربرد آن در آشکار سازی ،روغن آب مایعات هیدرولیکی و مابعات با نوسان بالا است.

level 23

عملکرد لول سوئیچ Reed در محدوده فشاری psig ۳۰۰۰ ودو نوع دیگر psig ۱۵۰ و در محدوده دمائی ۱۰۰ تا ۱۵۰ است

اندازه گیر لول فتو الکتریک

 آشکار سازهای نوری نیز میتواند بعنوان اندازه گیر لول استفاده شود این در صورتی است که سیال تیرگی مناسب را داشته که مانع از عبور نور شود.

فرستنده های نوری دیودهای نوری مادون قرمز یا لنزها و جهت دهنده های مناسب نوری هستند. 

گیرنده یک ترانزیستور حساس به نوربا یک فیلتر نوری مناسب برای گرفتن طول موج نوری ارسال شده است. 

این موضوع باعث کم شدن خطاهای ناشی از نور محیط کار خواهد شد. وقتیکه سطح پائین تر از سنسور است نور به گیرنده میرسد و ترانزیستور نوری اشباع میشود و یک سطح پائین دیجیتال می دهد. 

وقتیکه سطح تانک مانع از عبور نور میشود فتوترانزیستور قطع می گردد. علاوه بریک منبع dc شما ممکن است نیاز به یک مقاومت pull-up بین ترانزیستوربا کلکتور باز و ولتاژی داشته باشید که سطح بالای منطقی شما را دارد. 

اگر شرایط نور از سیال مناسب نباشد از یک شناور با شرایط مناسب که در لوله شفاف مجاور حرکت . کند ، استفاده می شود. 

گیرنده های نوری نیز موجودند که بجای فتو ترانزیستور از فتوتریستور استفاده می کنند.این اندازه گیرها یک خروجی ۱۱۵ ولتی وقتی که شعاع نوری به آنها بخورد، تولید می کنند.


آشکار ساز نوری عمر بیشتری نسبت به کلید های شناور دارند.چون هیچ قسمت مکانیکی که عمل نکند در آنها وجود ندارد فقط آشکار کننده نوری احتیاج دارند که ماده مانع انتقال نور گردد.

level 24

اندازه گیر لول انتقال حرارت (Thermal Levels Sensor)

در این اندازه گیراز اندازه گیری حرارت برای محاسبه لول تانک استفاده می شود. 

یک سنسور از نوع RTD تغذیه می شود که باعث گرم شدن خودش شود حرارت منتشر شده بداخل هوا از این سنسور کم است و باعث میشود که سنسور درجه حرارت نسبتا بالایی را آشکار کند وقت داخل مایعی شود سنسور حرارت خود را به مایع داده و تغییر زیادی میکند این تغییر دما پل وتسون را از بالانس خارج نموده و باعث ایجاد یک ولتاژ می گردد.

این ملاک خوبی برای اندازه گیری لول است.

اندازه گیر لول از نوع رادار (Radar Transmitter)

امواج استفاده شده در سیستم اندازه گیرهای لول راداری سیگنالهای الکترومغناطیس می باشد که از دوسیگنال الکتریکی و مغناطیسی عمود بر هم تشکیل شده است. 

معمولا سرعت انتشار آن بین 5-30 Ghz می باشد (بهترین فرکانس ارسال 10Ghz است).

level 25

یک سیستم رادار از قسمتهای زیر تشکیل شده است. 

  • یک اسیلاتور برای ایجاد سیگنالهای الکتریکی فرکانس بالا 
  • واحد آشکار ساز جهت اندازه گیری پارامترهای اساسی مانند اختلاف ،زمان اختلاف فرکانس و شیفت فاز 
  • آنتن جهت تبدیل سیگنالهای الکتریکی به موج رادار
level 26

بطور کلی دو تکنولوژی در اندازه گیرهای لول راداری استفاده میشود که عبارتند از: 

1. زمان طی مسافت توسط موج پالسی Pulse radar 

2- موج پیوسته مدوله شده FMCW (Frequency modulated continuous wave)

پالس رادار (Pulse Radar)

سیگنال توسط فرستنده بسمت ماده داخل تانک فرستاده میشود در اثر برخورد با مواد انعکاس پیدا کرده و توسط گیرنده دریافت می گردد.
سیگنال دریافتی و ارسالی از لحاظ قدرت(توان) خیلی با هم فرق دارند از بدست آوردن اختلاف زمان ارسال و دریافت می توان فاصله (لول) را بدست آورد.

level 27

دقت اندازه گیری کم است مخصوصا اگر دقت کمتر از mm 1 مد نظر باشد.

پیک (قدرت) سیگنال منعکس شده کم است یعنی قدرت سیگنال دریافتی کم بوده که باعث می شود سیگنالهای منعکس شده به آنتن نرسیده و خطا در اندازه گیری ایجاد گردد.

وقتی لول به آنتن نزدیک باشد نمی تواند دقیق اندازه گیری نماید چون تفاوت زمانی بین ارسال و دریافت خیلی کم است. 

کاربرد این اندازه گیرجهت مسافتهای بزرگ بوده که دقت زیاد در آن مد نظر نباشد.

مدولاسیون فركانس FMCW

در این روش امواج رادار (با فرکانس حدود 10Ghz) بطور مداوم ارسال میگردد و در اثر برخورد با سطح مایع منعکس شده و توسط گیرنده دریافت می گردد.
تفاوت فرکانس بین سیگنال ارسال و برگشت در واحد زمان ملاکی جهت تعیین لول میباشد و از رابطه زیر محاسبه می شود.

level 28.5

مزایا:

  •  با ماده درون تانک در تماس نیست.
  • خیلی دقیق 
  • مدلهای خیلی دقیق در مقابل بخارات مواد ایمن هستند.

 

معایب  :

  • قیمت بالا 
  • میزان فشار برای آنتن محدود است. 
  • حالتهای دو سطحی را نمیتواند اندازه گیری کند. 
  • در حالتیکه سیستم دارای بخارات زیاد باشد خطا وجود دارد.

نکات عملی مورد استفاده

در مورد هیدروکربنها در کف تانک مقداری آب جمع می شود برای اندازه گیری لول دقیق باید توسط روش دیگری مقدار آب را اندازه گیری نمودو ترانسمیتر را با مقدار آب موجود کالیبره نمود.

در مورد مخازن با سقف شناور نیاز به نصب steel pipe (لوله مخصوص فلوتر) است که امواج منعکس شده از steel pipe می تواند روی دقت اندازه گیری دستگاه تاثیر منفی بگذارد. 

آنتن رادار آنتن جهت تبدیل سیگنال الکتریکی به موج رادار استفاده میگردد و به دو دسته تقسیم میشود :

  • تک روزنه ای (single feeder)
  • چند روزنه ای (multiple feeder)
تک روزنه ای (single feeder)

در این نوع فقط یک نقطه جهت ارسال امواج وجود دارد.

این روش دارای خصوصیات زیر می باشد:

یک نقطه جهت ارسال و دریافت وجود دارد.احتیاج به قسمتهای مکانیکی لوله شیپوری برای شکل دادن امواج رادار دارد.

مدهای ارسال مختلف بوسیله تغییر وضعیت وضعیت (جابجایی) مبدل صورت می گیرد.

رسوب مواد روی لوله شیپوری بر سیگنال رادار اثر می گذارد و دقت سیستم را کم می کند.

level 30
چند روزنه ای (multi feeder)

در این روش چند نقطه جهت ارسال وجود دارد این روش دارای خصوصیات زیر است :

  • چند نقطه جهت ارسال وجود دارد. 
  • نیاز به قسمتهای مکانیکی ندارد امواج رادار راحت قابل تنظیم است. 
  • امواج صاف و مستقیم ، انعکاس تیز،دقت بالا
  • مدهای مختلف ارسال بوسیله موقعیت روزنه ها تنظیم می گردد.
  • آشکار سازی با دقت بالا
  • آنتن صاف
level 31

اندازه گیر لول از نوع servo

این اندازه گیر بر اساس تغییر مکان اندازه گیر (دیسپلیسر) ونیروی غوطه وری کار می کند

اگر لول کم شود وزن ظاهری دیسپلیسر افزایش پیدا می کند و توسط مبدل نیرو به فرکانس تبدیل می شود فرکانس دریافتی توسط کنترلر تبدیل به فرمانی جهت پائین رفتن دیسپلیسر به stepper motor می شود.

در صورتی که لول زیاد شود وزن ظاهری کاهش و عکس عمل فوق صورت میگیرد

level 32

مزایا :

  • تاثیر کم دانسیته محصول 
  • آلودگی کم دیسپلیسر
  • تاثیر کم نوسانات ماده
  • اثر کم بخارات مواد

آیا این نوشته برایتان مفید بود؟

فرزین رضاقلی وب‌سایت

نظرات بسته شده است.