به عبارتیطور که گفتیم، مراقبت اعتنا اندازه گیری، چگونگی
کیفیت
چگونگی
جنس، ایمنی تیم و بازده اقتصادی مواقعی هستند که استعمال از طریقهای سطح سنجی را در یک فرآیند توجیه مینمایند. البته نحوههای اندازه گیری سطح بسیار بلندمرتبه میباشد. کالا درون مخزن می تواند مایع، خمیر، توده انباشته (مانند سیمان و گندم) یا این که گاز مایع باشد. از طرف دیگر، صورت مخزن، سیلو یا این که حتی دور و اطرافهای متحرک، قادر است در گزینش نوع تجهیز تأثیرگذار باشد. صورت تحت بعضا از انواع ترانسمیترهای سطح را نماد میدهد که هر مورد برای کاربری خاصی پیاده سازی گردیدهاند.
دمای فرایند در شرایط گوناگون ممکن می باشد از حدود
−
200
∘
C
−200∘C
تا
+
450
∘
C
+450∘C
متغیر باشد. از طرف دیگر، تغییرات و دوران فشار هم بایستی در حیث گرفته خواهد شد. ممکن میباشد در مخزنی، شرایط فضای خالی و فشار
−
1
b
a
r
−1bar
حکم کننده باشد. ولی مخزن دیگری، ذیل فشار
+
400
b
a
r
+400bar
قرار بگیرد. نمونههایی از این مورد ها، کل فرآیندها را مشتمل بر می گردد؛ از صنعت های شیمیایی و پتروشیمی تا داروسازی و صنعت های غذایی. علاوه بر این خصوصیات فیزیکی، ملاحظات اقتصادی و قابلیت و امکان باور از دیگر مواقعی هستند که باید در انتخاب تجهیز مطلوب، مد حیث قرار داده شوند.
گونه های امکانات اندازه گیری سطح
گستردگی امکانات اندازه گیری سطح بدین ادله است که هیچیک از این امکانات به تنهایی برای تمام فرآیندها مطلوب وجود ندارد. از این رو بایستی در هر پروسه و هر کاربردی، شایسته ترین و بهینهترین گزینه را تعیین کرد. درین قسمت، اشکال امکانات اندازه گیری سطح معرفی و هر کدام به اختصار تفحص شود. بعضا از این امکانات برای اندازه گیری پیوسته سطح به کار میروند. این امکانات، از یک سنسور و ترانسمیتر سطح ساخته شدهاند و در غایت، سیگنال
4
–
20
m
A
4–20mA
را به اتاق در دست گرفتن ارسال مینمایند. گروه دیگر، تجهیزاتی می باشند که برای سنجش سطح در یک نقطه گزینه استعمال قرار می گیرند. بهاین امکانات، سوئیچ سطح (level switch) گفته میشود.لول ترانسمیتر کاربرد سوئیچهای سطح، در گشوده و بسته کردن کنتاکتهای متصل به آنهاست.
اندازه گیری سطح به طرز التراسونیک (Ultrasonic)
دراین امکانات، امواج التراسونیک به سطح متاع باطن مخزن تابیده می گردد. این امواج بعد از واکنش، به جهت اختلاف چگالی فی مابین هوا و متاع، از سطح کالا بازتابیده می گردند و به سنسور برمیگردند. مجال فرصت ارسال و اخذ این موج، با مسافت سنسور و سطح ماده رابطه بدون واسطه دارااست. محاسبه این فرصت، معیاری از سطح ماده باطن مخزن آماده میسازد. صورت تحت، کوشش این دستگاه را به طور شماتیک علامت می دهد. پارامترهای مورد نیاز برای کالیبراسیون این تجهیز را مشاهده می کنید. این تجهیز کار کشته به اندازهگیری مسافتهای کمتر از BD وجود ندارد.
این، یکی از معمولیترین و نادرهزینهترین روشهای اندازه گیری سطح میباشد. اینشیوه غیر تماسی میباشد و برای اندازهگیری پیوسته سطح به عمل میرود. یکی از کاربردهای اساسی سطح سنج التراسونیک، شبکه ورودی تصفیهمنزلها و اندازهگیری دبی آب در پارشال فلوم می باشد. همینطور میقدرت از اینراه برای اندازهگیری طول مایعات،پرشین ابزار دقیق خمیرها و گردآوریهای انباشته نیز بهره برد. برخی گونه های سطح سنج التراسونیک، میتوانند تا حدود ۷۵ متر را نیز اندازهگیری نمایند. از مزیتهای اینشیوه میاقتدار به مفاد ذیل اشاره نمود.
عدم تأثیر پذیری از بعضا خصوصیتهای فرآورده مانند اثبات دیالکتریک، چگالی و درصد رطوبت
نصب و راه اندازی سهل و سریع و عدم نیاز به حفظ مرتب
قابلیت و امکان جاری ساختن مراحل کالیبراسیون سوای لبریز و خالی کردن مخزن
اندازه گیری سطح به روش خازنی (Capacitance)
سطح سنج خازنی براساس تغییر و تحول گنجایش خازن شغل مینماید. به صورت زیر توجه کنید. در هنگام استعمال از این تجهیز، فی مابین پراب (probe) و دیواره مخزن، یک خازن الکتریکی تشکیل میگردد. اعتنا فرمایید که محصول دیواره مخزن می بایست از مادهای رسانا باشد. زمانی که فضای میان پراب و دیواره خالی است (صورت 1) خازن تشکیلشده، کمترین گنجایش ممکن را دارااست. در این حالت، هوا نقش دیالکتریک را ایفا مینماید. هنگامی که مخزن پر می گردد، بر طبق صورتهای 2 و ۳، مادهای غیر از هوا در بین دو تیغه خازن قرار میگیرد. دیالکتریک این ماده بیشتر از هواست. در منفعت، گنجایش خازن بالا میرود.
معین گردیده است. دراین طریق، ارتفاع پراب را میقدرت با تمرکز به حالت روند، کوتاهخیس یا این که رفیعتر گزینش کرد. قابلیت استعمال از سطح سنج خازنی برای هر دو خواسته اندازهگیری پیوسته سطح و همینطور سوئیچ سطح وجود دارد. از خصوصیتهای جالب این تجهیز، میتوان به امکان آن در اندازه گیری سطح جدایش (interface) دو مایع اشاره نمود. مثلا، ادغام آب و بنزین که با یکدیگر ادغام نمیشوند، را در حیث بگیرید. سطح سنج خازنی برای گستره وسیعی از مایعات مانند آب، بنزین، آبمیوه و اسید قابل استفاده است. حداکثر ارتفاعی که با این تجهیز میقدرت اندازهگیری کرد را میقدرت نزدیک به 10 متر تقریب زد. چون برخی محدودیتهای فیزیکی، ارتقا ارتفاع پراب را با مشکل مواجه میسازند.
اندازه گیری سطح به طرز فشار تفاضلی (Differential Pressure)
دراینراه، اندازه گیری سطح با به کار گیری از اندازهگیری فشار اعمال میگردد. دوتا ترانسمیتر فشار، یکی از در حین %
0
0
و دیگری در حین %
100
100
مخزن نصب میگردند. اعتنا نمائید کهاین دو نقطه، لزوماً مطابقت و همخوانی به کف و سقف مخزن نیستند. در اینجا، فقطً محدودهای که قرار است در سیستم اتوماسیون تمجید گردد، مد لحاظ قرار میگیرد. اختلاف فشار این دو نقطه و به کارگیری از ارتباط آشنای
Δ
P
=
ρ
×
g
×
H
ΔP=ρ×g×H
، طول متاع را در مخزن بهره می دهد.
به عبارتیطور که میبینید، با دقت به ارتباط فشار، یکیاز عوامل تأثیرگذار در دقت این تجهیز، چگالی ماده میباشد. از آنجایی که معمولاً در کاربردهای حقیقی وواقعی، اعتنا متعددی روی مقدار چگالی نمیشود و مقدار چگالی میانگین گزینه استفاده قرار می گیرد، اندازه گیری سطح با کمک این تجهیز، همواره با درصدی از نادرست یار و همدم می باشد. شماتیک اندازه گیری سطح به نحوه فشار تفاضلی، در صورت تحت قابل مشاهده هست. با تمرکز به مطالبی که گفته شد، منفعت این اندازهگیری را میقدرت به طور اختلاف فشار نیز اظهارکرد. سنسور فشار بالا (HP) فشار هیدرواستاتیک و سنسور معدود فشار (LP) نیز فشار هد را اندازهگیری مینماید.
اندازه گیری سطح به روش رادار (Radar)
سطحسنج رادار نیز مانند سطحسنج التراسونیک و براساس فرصت زمان رفت و رجوع و برگشت موج عمل مینماید. تفاوت اصلی این دو دسته تجهیز درین میباشد که در سطحسنج رادار، به مکان موج التراسونیک، موج رادیویی منتشر میشود. فرکانس رادیویی جزء امواج الکترومغناطیسی به اکانت میآیند و فرکانس بالایی درحد گیگاهرتز دارند. سطحسنج رادار در بلندترین طول مخزن نصب میشود و آنتن آن، فرکانس رادیویی ارسال مینماید. شماتیک اندازه گیری سطح به شیوه رادار را در صورت ذیل مشاهده میکنید.
این نحوه، غیر تماسی میباشد و چگالی و هدایت الکتریکی ماده جان دار در مخزن، تأثیری روی چگونگی اندازهگیری ندارد. اما شاید برگ غالب این تجهیز در مقابل بقیه رقیبانش این باشد که گرد و غبار و نویز، کوچکترین تأثیری روی کوشش سطحسنج رادار ندارد. مخزنی را در لحاظ بگیرید که برای انبار کردن عده انباشتهای از سیمان به فعالیت میرود. درین شرایط، فضای داخل مخزن همواره مملو از گرد و غبار میباشد. این گرد و غبار، میتواند کارایی تجهیزی مانند سطحسنج التراسونیک را به طور کاملً مختل نماید. البته سطحسنج رادار بدون تأثیرپذیری از این آیتم، به فعالیت خویش ادامه میدهد. از سایر مزایای اینشیوه میقدرت به تحمل دما تا حدود
+
450
∘
C
+450∘C
نیز اشاره نمود.
اندازه گیری سطح به نحوه رادار هدایت گردیده (Guided Radar)
اساس شغل این تجهیز، برخلاف تجهیز قبلی، شیوه تماسی است. در اینجا از پرابهایی برای هدایت فرکانس رادیویی به کار گیری می گردد. شماتیک کوشش سطحسنجِ رادارِ هدایت گردیده در صورت زیر علامت داده گردیده است. با مقایسه این صورت با صورت مرتبط با سطحسنج رادار، در مییابیم که فرکانس رادیویی دیگر به طور مخروط منتشر نمیشوند و فقط در راستای پراب هدایت کننده، زیر میآیند. این تجهیز در فرآیندهایی کاربرد دارااست که دیالکتریک ماده، نسبتاً زیر باشد.
خصوصیتهای اصلی این شیوه، میتوان بهاین آیتم اشاره نمود که به کارگیری از این تجهیز حتیدر هنگام پر شدن مخزن هم در گیر ایراد نمیشود. در سطحسنج رادار هدایت گردیده، بعد از اینکه فرکانس رادیویی به سطح ماده واکنش مینماید، بخشی از آن به تجهیز بازتابیده می گردد. البته قسمت دیگر، همچنان به طریق خویش ادامه می دهد. در منفعت، چنانچه دو ماده با دو دیالکتریک متفاوت در مخزن وجود داشته باشد، با اینشیوه میتوان طول سطح جدایش آنها را اندازهگیری کرد.
اندازه گیری سطح به روش رادیومتری (Radiometric)
مبنای این روش اندازهگیری این است که امواج گاما در طول عبور از ماده، تضعیف میشوند. اندازهگیری به نحوه رادیومتری در کاربردهای متعددی مانند اندازهگیری پیوسته سطح، استفاده تحت عنوان سوئیچ سطح، تشخیص سطح جدایش و حتی اندازهگیری چگالی هم مورد استعمال قرار میگیرد. برای اندازهگیری با این راه، به دو تجهیز مهم نیاز داریم. تجهیز نخستین، منبع گاما (gamma source) نامیده میگردد. منبع گاما میتواند ایزوتوپی از عنصر سزیم (cesium) یا این که کبالت (cobalt) تعیین شود. این منبع، بر اساس صورت ذیل، هم راستا لوله یا این که مخزن نصب می شود. ماده درون مخزن، بخشی از امواج گاما را جذب مینماید. ترانسمیتری که در سمت مقابل مخزن نصب گردیده، تجهیز اساسی دوم، محسوب میشود. این ترانسمیتر تحت عنوان اخذ کننده (receiver) کار کرده و امواج باقیمانده گاما را جذب مینماید.
ترازو امواج جذب گردیده بوسیله ترانسمیتر را میاقتدار تحت عنوان معیاری از مالامال و خالی بودن مخزن در نظر گرفت. طریق اندازه گیری سطح به روش رادیومتری، از مجموعه طریقهای غیر تماسی به حساب میآید و در حالتیکه فرآیند کالیبراسیون به صحت اعمال پذیرد، دقت بالایی هم به همپا خواهد داشت. به جهت احتیاطهای لازمی که در هنگام عمل با این امواج می بایست رعایت خواهد شد، وقتی به سراغ این طرز میرویم که هیچیک از طریقهای دیگرِ اندازهگیری سطح، قابل استفاده نباشند. البته برای ایمنی اپراتور، مخزن دربردارنده مواد رادیواکتیو، طوری پیاده سازی می شود که امواج تنها در یک سمت منتشر شوند و سایر جهتها مسدود میگردد. با استعمال از این تجهیز، اندازه گیری سطح مایعات، جامدات، مواد سوسپانسیون و حتی دوغاب با تمرکز بالایی اعمال میپذیرد. جمعاَ کارخانههای سنگ آهن از این تجهیز برای اندازهگیری چگالی به کار گیری میشود.
اندازه گیری سطح به شیوه هیدرواستاتیک (Hydro-static)
مبنای اندازه گیری سطح به روش هیدرواستاتیک، اندازهگیری فشار است. این راه، شبیه شیوه فشار تفاضلی می باشد. با این تفاوت که در اینجا، مخزن ذیل فشار وجود ندارد و فقط با احتساب فشار در کف مخزن، میاقتدار طول را به دست آورد. در یکی معمولیترین شیوهها میتوان یک ترانسمیتر فشار معمولی را روی فلنجی در بدنه و در حدود کف مخزن نصب کرد به گونه ای که سنسور آن، در تماس با مایع قرار گیرد. در طریقای دیگر، که در صورت زیر آرم داده شده است، سنسور فشار به یاری کابلی از بالا به باطن مخزن پیامبر میشود. در اینموقعیت، سنسور در نزدیکی کف مخزن قرار می گیرد و بدنه سنسور به بدنه مخزن بسته می گردد تا از حرکت و ارتعاش احتمالی غربت شود.
مقادیر فشار نسبی و مطلق را در صورت مشاهده میکنید. با دقت به ارتباط کلیدی
P
=
ρ
g
H
P=ρgH
، توجه احتساب طول به ترازو متعددی به ظریف بودن چگالی ماده متعلق است. در این تجهیز، ترانسمیتر در خارج و با مسافت از مخزن نصب گردیده و مقدار فشار یا این که طول به طور یک سیگنال جریان
4
–
20
m
A
4–20mA
به اتاق در اختیار گرفتن ارسال میگردد.
سوئیچ سطح القایی (Conductive)
این سوئیچها را میاقتدار در مایعاتی با هدایت الکتریکی دست کم
10
μ
S
/
c
m
10μS/cm
به عمل موفقیت. در برخی از سوئیچهای سطح، این قابلیت وجود دارد که تجهیز، پنج طول متفاوت را تشخیص دهد. این امکانات، عموماً برای مایعات مطلوب میباشند اما در بعضی کاربردها برای خمیر یا این که دوغاب نیز به کار گرفته میشوند. به صورت ذیل توجه نمایید. برای انتخاب دو نقطه ماکسیمم و مینیمم در مخزن، به تجهیزی با سه پراب نیاز داریم. یکی از پرابها نقش زمین را ایفا مینماید. وقتی که مخزن خالی می باشد، بین پرابها ولتاژ متناوبی برقرار میشود. به محض اینکه مادهای رسانا، میان پراب زمین و یکی از دیگر از پرابها (برای مثالً پراب ماکسیمم) قرار بگیرد، دربین این دو پراب، جریان الکتریکی برقرار گردیده و سوئیچ شغل مینماید. از طرف دیگر نیز به محض اینکه مخزن خالی گردد، دیگر دربین دو پراب، ماده رسانا وجود نخواهد داشت. در اینحالت، مجدداً جریان الکتریکی جدا گردیده و سوئیچ به نقطه اولیه خویش بر می گردد. وجود این ولتاژ متناوب، از خوردگی پرابها هجران کرده و اذن بروز تغییرات الکترولیتی در محصول جان دار در مخزن را نمیدهد.
سوئیچ سطح شناوری (Float)
سوئیچهای شناوری در طی مشخصی از مخزن نصب میشوند. این سوئیچها در دو حالتی که سطح مایع از آنها فراتر یا این که زیرخیس باشد، تغییر تحول موقعیت می دهند. با تغییر تحول شرایط این سوئیچها، کنتاکت متصل به آنان غیروابسته یا این که وصل میگردد. ساختار این سوئیچها بسیار معمولی و کمهزینه هست. بالا رفتن سطح مخزن از حد ماکسیمم و زیرخیس داخل شدن آن از حد مینیمم، می تواند موجب سرریز شدن یا این که آسیب وصال به پمپها گردد. در اینگونه موقعیتهایی استفاده از سوئیچ سطح مداقه متعددی داراست. در صورت پایین، حالتهای مختلفی را مشاهده می کنید که میتوان در آنان این سوئیچ را نصب کرد.
از آنجایی کهاین سوئیچها از طریق تماسی استفاده مینمایند، تعیین مال بدنه و حتی کابل آنان باید با تمرکز به ترازو خورندگی مایع و بقیه مختصات آن صورت بپذیرد. از این سوئیچ میقدرت حتیدر مخازن و مجراهایی که در آنان اسید، نفت و فاضلاب وجود دارااست، بهره برد. تصویر متحرک تحت، کارایی این سوئیچ را به طور شماتیک نشانه میدهد.

معرفی مهم ترین ابزار دقیق در صنایع متفاوت