روش های اندازه گیری سطح مایع

اندازه گیری ارتفاع مایع یکی از فعالیت های پرتکرار و هم در بسیاری از صنایع حتی در مصارف شخصی است. در این مقاله مفصلا با انواع روش های اندازه گیری سطح مایع آشنا می‌شویم. با ما همراه باشید…

روش های اندازه گیری ارتفاع مایع به دو صورت دسته بندی می شوند:

1- روش اندازه گیری مکانیکی و تماسی.

2- روش های اندازه گیری راداری و غیر تماسی.

روش اندازه گیری مکانیکی و تماسی سطح مایع

این روش جز روش های ساده، استفاده آسان و اقتصادی است. این روش ها عموما یک نشانگر یا شمارنده دارند که ارتفاع را بر اساس عمق شاخص به صورت مستقیم به ما اعلام می کنند و یا نشان میدهند.

A- استفاده دیپ مدرج

خطوط انعطاف پذیر با وزن نهایی به نام زنجیر یا خط سرب قرن‌هاست که توسط مردان دریانورد برای اندازه گیری عمق آب زیر کشتی ها استفاده می شود. 

یک مثال ساده از دیپ مدرج چک کردن روغن ماشین است که همگی ما از نزدیک دیده و تجربه کرده ام.

در جاهی دیگر نوار هایی از جنس فولاد به صورت یک متر داریم که دور یک قرقره پیچیده است. و در انتهای آن یک وزنه قرار گرفته است. این مدل  هنوز برای اندازه گیری سطح در بنکرهای نفت کوره و مخازن ذخیره نفت استفاده می شوند.

(به شکلهای زیر مراجعه کنید)

 

در روش های اندازه گیری سطح مایع، دیپ های دستی روش های بسیار ارزان می باشد که حتی افرار غیر متخصص هم می‌توانند با آن کار کنند.

هرچند این روش ها خام به نظر می رسند ، اما در حدود 0.1 درصد با دامنه تا 20 فوت دقیق هستند. یکی از مشکلات زوش های دستی اندازه گیری ارتفاع مایع این است که اپراتور و متصدی مجبور است وظیفه خود را برای انجام این اندازه گیری قطع کند.  نمایش اندازه گیری فرآیند به صورت دائمی ارائه کرد. یکی دیگر از محدودیت های این روش اندازه گیری عدم توانایی در اندازه گیری موفق و مناسب مقادیر در مخازن تحت فشار است. از طرفی چون خطای ذید در زمان خواندن درجه ها ایجاد می‌شود خطای انسانی هم دارد.

 یکی دیگر از روش های اندازه گیری ارتفاع مایع ها، شیشه دید (یا شیشه سطح) نامیده می شود.

استفاده از آن کاملاً ساده است. سطح در شیشه همان موقعیتی را دارد که سطح در مخرن اصلی، دارد. این نشانگر بصری مداوم میزان مایع در یک ظرف یا یک مخزن کوچک را نشان می دهد و راحت تر از چوب های دیپ ، میله دیپ و نوارهای اندازه گیری دستی است. این شیشه ها را به نام لوله هایی مویی در صنعت می شناسیم.

سادگی و قابلیت اطمینان اندازه گیری سطح با این روش باعث می شود از چنین دستگاه هایی برای نشانگر محلی استفاده شود. هنگامی که فرستنده های سطح از کار می افتند یا برای تعمیر و نگهداری باید از خدمات خارج شوند، در زمان over hall پالایشگاه و پتروشیمی، در زمان قطع برق ، این روش اجازه می دهد تا این فرآیند با وسایل دستی اندازه گیری و کنترل شود.

با این حال ، لوله های مویی ممکن است کثیف شده و مستعد شکستن باشند و در نتیجه خطرات ایمنی را ایجاد کنند، به ویژه هنگامی که برای مایعات داغ ، خورنده یا قابل اشتعال مورد استفاده قرار می گیرند.

C-گیج شناور

روش های اندازه گیری سطح مایع

وسایل بصری اندازه گیری ارتفاع که قبلاً مورد بحث قرار گرفتند از نظر سادگی و قابلیت اطمینان با دستگاه های اندازه گیری نوع شناور مقایسه می شوند. انواع مختلفی از ابزارهای شناور موجود است، اما همه آن ها در اصل از یک شناور استفاده می کنند که بسیار سبک هستند و بر روی سطح مایع شناور است. به همین خاطر با تغییر ارتفاغ مایع جابجا می‌شوند و تغییر موقعیت می دهد. روش های زیادی برای نشان دادن سطح از موقعیت شناور استفاده شده است که رایج ترین آنها آرایش شناور و کابل وزنی است. با دیدن این شکل بیشتر متوجه منظور ما خواهید شد.

شناور توسط یک زنجیر یا یک کابل منعطف به قرقره متصل می شود. و مرکز قرقره هم  به نوبه خود به یک دستگاه نشانگر با درجه بندی اندازه گیری متصل می شود. همانطور که مشاهده می شود، با حرکت شناور ، وزنه مقابل کابل را محکم نگه می دارد تا نشانگر در امتداد مقیاس دایره ای حرکت کند. بدین ترتیب موقعیت شناور مشخص می‌شود.

2- روشهای راداری و غیر تماسی در اندازه گیری ارتفاع مایع

روش های اندازه گیری سطح مایع غیر تماسی بستگی به ویژگی فیزیکی و شیمیایی آن مایع ، حساسیت اشتعال ، محل قرار گیری سطح سنج دارد. بسیاری از خواص فیزیکی و الکتریکی برای این منظور استفاده شده است. به همین خاطر برای تولید سیگنال های خروجی متناسب در انتقال از راه دور مناسب است.

اگر مخزن شما دارای مواد اسیدی است

اگر قابلیت اشتعال پذیری بالایی دارد و ممکن است با اعمال جریان یا ولتاژ کم هم جرقه یا آتش سوزی اتفاق بیوفتد حتما از مدل غیر تماسی استفاده نمایید.

A-سطح سنج شناوری

نیروی تولید شده توسط یک جسم غوطه ور که برابر با وزن سیالی است که جابجا می کند.

طبق قانون ارشمیدسی وقتی یک جسم چگالی M0 دارد و در مایعی به چگالی مشخص قرار می‌گیرد. به ازای (چگالی مایع*ثابت گرانش*ارتفاع) از جرم اولیه آن کم می‌شود. پس ارتفاع مایع مشخص می‌شود.

B-سطح سنج هیدرواستاتیک

نیرو یا وزن تولید شده توسط ارتفاع مایع.

C-سطح سنج اولتراسونیک

یکی دیگر از روش های غیر تماسی و پر کاربرد در روش های اندازه گیری سطح مایع آلتراسونیک است. 

یک سیگنال فرا صوت وارد مخزن میشود و به اولین سطحی که برخورد می‌کند منعکس می‌شود.

سرعت ارسال تقسیم بر زمان دریافت سیگنال ارسال شده فاصله سطح تا مخزن را نشان می‌ذهد. اما ایراد این مدل تک فاز بودن، حساسیت بالا به پارامترهای محیطی و هزینه ی کالیبراسیون بالا است.

D-سطح سنج مایکروویو

مشابه اولتراسونیک اما به جای پرتو اولتراسونیک از مایکروویو استفاده می کند.

E- سطح سنج نوری

یک نور از سطح سنج به سطح مایع تابیده می‌شود به بر اساس شکست و رفلاکس نور ارتفاع مایع مشخص می‌شود که اصولا به نام سطح سنج های لیزری می‌شناسیم. بزرگ ترین مشکللاتشان خطای بالا به دلیل ایجاد آلودگی و گرد و غبار رو به روی لنز، تاثیر سایر عوامل محیطی در رفلاکس نور است.

F-سطح سنج خازنی

با اندازه‌گیری تغییرات در خاصیت الکتریکی به نام ظرفیت الکتریکی کار می‌کنند. 

ظرفیت الکتریکی توضیح می‌دهد، چگونه دو شی رسانا با توجه به فاصله بین آن‌ها به اختلاف ولتاژ اعمال شده بر روی آنها پاسخ می‌دهند.

هنگامی که یک ولتاژ به یک رسانا اعمال می‌شود، یک میدان الکتریکی بین آن‌ها ایجاد می‌شود. این امر باعث می‌شود که بارهای مثبت و منفی در هر شی جمع شود. اگر قطب ولتاژ معکوس شود ، بارها نیز معکوس می‌شوند.