سطح سنج اختلاف فشاری

• فشار را می توان براساس نحوه عملکرد مانومترها و با محاسبه فشار ستونی از مایع اندازه گیری کرد.
• این روش جزء روش های پرکابرد و ارزان قیمت اندازه گیری ارتفاع مخزن حساب می شود.
• به کمک این روش می توان سطح سیالات تک فازی را قرائت کرد.
• همان طور که از رابطه زیر نیز مشخص است تغییر چگالی سیال (که در اثر تغییر فشار یا دما ایجاد می گردد) روی اندازه گیری سطح تاثیر خواهد گذاشت و دقت را کاهش می دهد.

رابطه سطح سیال با فشار

در سطح سنج هایی که براساس 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 گازها 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 ترانسمیتر های 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 باشدکه در حالت سکون درون مخزن قرار دارد. لذا به این روش روش اندازه گیری هیدرواستاتیک سطح نیز گفته می شود. 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.

این روش جزء روش های پرکابرد و ارزان قیمت اندازه گیری ارتفاع مخزن حساب می شود.

به کمک این روش می توان سطح سیالات تک فازی را قرائت کرد.

همان طور که از رابطه زیر نیز مشخص است تغییر چگالی سیال (که در اثر تغییر فشار یا دما ایجاد می گردد) روی اندازه گیری سطح تاثیر خواهد گذاشت و دقت را کاهش می دهد.

سطح سنج

از کانکشن های در نظر گرفته شده روی مخزن اتصال تیوب ها به سمت ورودی H.P و L.P ترنسمیتر اختلاف فشار انجام می گردد.
در مسیر اتصال از یک عدد 5-way Manifold یا 3-way manifold استفاده می گردد.

همانطور که مشخص است در این روش به کمک استفاده از اختلاف فشار در بالا و پایین مخزن، ترنسمیتر طبق رابطه زیر سطح را محاسبه می نماید.

ΔP = P2 – P1 = ρ.g.h

لول-ترنسمیتر-1

سطح سنج دیجیتال

در شکل فوق همانطور که مشخص است LT از نازل پایینی نیز پایین تر نصب شده است.

قسمتی از تیوب که سیال جهت اندازه گیری وارد آن می شود Wet leg و تیوبی که سیال وارد آن نمی شود Dry leg نام دارد.

طبق شکل فوق تیوب H.P دارای Wet leg و تیوب L.P دارای Dry leg است. (در ادامه در خصوص این واژه ها و کالیبراسیون ترنسمیتر توضیح بیشتری داده خواهد شد.)

توجه داشته باشید طبق Technical specification بیشتر پروژه ها چنانچه h>1219mm باشد از این روش استفاده می گردد.

این روش برای اکثر سیالات مناسب است.

هر چند که ذکر این نکته ضروری است که محدودیت های مربوط به تیوب کاری برای ارتفاع های بلند باعث می گردد که این روش برای ارتفاع های بیش از 6 متر توصیه نگردد.

لول-ترنسمیتر-2

سطح سنج لیزری

توجه داشته باشید نازل پایینی بر روی مخزن درجایی باید در نظر گرفته شود که از ورود ناخالصی ها (Burrs) به داخل تیوب ها جلوگیری به عمل آید.

همانطور که از شکل فوق پیداست نصب به صورت Yoke (با سایز 2 اینچ) و یا Bracket انجام می گردد.

سایز کانکشن ترنسمیتر ½” NPT ، متریال قسمت داخلی حداقل SS316 و متریال Housing ، Die cast Aluminum و متریال manifold ، SS316 در نظر گرفته می شود.

سطح سنج ابزار دقیق

کانکشن قسمت Electrical ترنسمیتر معمولا M20x1.5 است و سیگنال خروجی معمولا 4-20 mA HART Loop powered در خواست می شود.

هر چند که نمونه های Foundation fieldbus آن نیز در صنعت مورد استفاده قرار می گیرد.

از این روش در مخازن سربسته و روباز نیز می توان استفاده کرد، در حالتی که تجهیز را روی مخزن روباز نصب کنیم، یک پایه آن را به اتمسفر باز نگه می داریم. برای کالیبراسیون دستگاه دو روش موجود است. (1) dry leg (2) Wet leg

در روش dry leg که معمولا برای مخازن سر بسته استفاده می شود، Leg مربوط به Low pressure ترنسمیتر به بالای مخزن وصل می شود و Leg مربوط به high pressure با پایین مخزن متصل می گردد.

لول-ترنسمیتر-3

LRV (Lower Range Value) = ρ.g.X

(URV (Upper Range Value) = ρ.g.(X + H)

مقادیر محاسبه شده به کمک Hart Communicator به ترنسمیتر داده می شود.

در حالت Wet leg اگر مواد داخل مخزن دارای بخارات باشد، باعث ایجاد میعانات در leg بالایی خواهد شد که ایجاد خطا در اختلاف فشار می کند لذا در این روش پایه بالایی را نیز به صورت Wet leg در نظر می گیریم.

به عبارت بهتر، ابتدا leg بالایی از یک سیال مرجع پر می شود. سیالاتی نظیر آب مقطر، اتیلن گلایکول (ضد یخ) برای این امر توصیه می گردد.

لول-ترنسمیتر-4

در این روش یک بار فرض می کنیم مینیمم سطح را داشته باشیم و مقدار اختلاف فشار را بدست می آوریم سپس به ازای ماکزیمم سطح اختلاف فشار را محاسبه می کنیم:

LRV (Lower Range Value) = ρ.g.X – ρ.g.Y

URV (Upper Range Value) = ρ.g.(X + H) – ρ.g.Y = 0

از مدل های پر کاربرد این تجهیز می توان به Rosemount 3051 و Yokogawa EJA 110A اشاره کرد.

دستگاه سطح سنج

هنگامی که سیال داخل مخزن خورنده Corrosive و یا High viscos است بایستی از دیافراگم سیل استفاده نمود.

متریال قسمت wetted part دیافراگم سیل باید متناسب با سیال باشد.

معمولا از Coating های خاص در قسمت Wetted part می توان استفاده کرد تا تحمل در برابر خورندگی بالاتر رود.

همچنین در برخی از حالات دسترسی اپراتور نیز مد نظر قر ار گرفته و برای آن نیز از دیافراگم سیل به همراه کپیلاری تیوب استفاده می گردد.

قیمت سطح سنج

دیافراگم سیل به همراه Capillary tube که از جنس SS316 است همواره به صورت یکپارچه (Assembled) به همراه تجهیز تامین می شود.

هنگام نصب نیازی به ایجاد تیوبینگ ندارد و فلنج های Diaphragm seal ها مستقیما روی نازل های مخزن قرار می گیرند.

در این شرایط هم می توان کپیلاری را روی هر دو leg و هم صرفا روی یک leg در نظر گرفت.

به بیان بهتر دیافراگم سیل فلنجی در یک سمت به فلنج مخزن بسته شده و leg دیگر با کپیلاری تیوب و دیافراگم سیل به فلنج دیگر مخزن متصل می گردد. (فلنج ها می توانند 2 و یا 3 اینچ با کلاس فشاری حداقل 300 لحاظ گردند.)

طول Capillary tube باید متناسب با Application باشد ولی حداقل باید 1 متر برای آن در نظر گرفته شود.