لول ترانسمیتر دیسپلیسری

تکنولوژی ترانسمیتر سطح دیسپلیسری (Displacer level transmitter) برای اندازه‌گیری سطح مایعات استفاده می‌شود و بر اساس قانون ارشیمیدس عمل می‌کند. در این تکنولوژی، نیروی شناوری که به جسم غوطه‌ور در مایع وارد می‌شود، با وزن مایعی که جابجا می‌شود، برابر است. اگر جابجایی دیسپلیسر (Displacer) و چگالی مایع ثابت باشد، تغییر سطح باعث تغییر متناظر در وزن دیسپلیسر می‌شود.

ترانسمیترهای دیسپلیسری به عنوان یک روش قابل اعتماد، دقیق و ساده برای اندازه‌گیری سطح هیدروکربن‌ها در صنایع پردازش از سال‌ها قبل استفاده می‌شوند. این نوع ترانسمیتر سطح برای رنج‌های مختلف، فشارها و دماهای بالا و پایین مناسب است. در مقابل، ترانسمیترهای دیگر در فشارها و دماهای بالا ممکن است با خطر خرابی مواجه شوند. به همین دلیل برای اندازه‌گیری هیدروکربن‌ها از این نوع ترانسمیتر سطح استفاده می‌شود. همیچنین استفاده از این روش در سیالات های ویسکوز توصیه نمیشود چون سیال های ویسکوز باعث سنگین شدن دیسپلیسر یا ماسیده شدن سیال روی دیسپلیسر خواهد شد و نیروی شناوری مناسب اعمال نمی شود. اما لازم است ذکر کنیم در صورتی که بخواهیم از این روش در این نوع سیالات استفاده کنیم باید از هیترینگ استفاده شود.

مکانیزم لول ترانسمیتر دیسپلیسر

لول ترانسمیتر دیسپلیسر یکی از روش‌های پرکاربرد در صنایع مختلف است. در این روش اندازه‌گیری، از یک عنصر به نام "دیسپلیسر" استفاده می‌شود که یک استوانه با شکل هولو (بالا و پایین آن محکم می‌شود) است. این دیسپلیسر معمولاً درون یک حجم (chamber) قرار دارد که با دو اتصال فلنجی به مخزن متصل می‌شود. در این روش، گشتاور حاصل از نیرو به یک سیگنال قابل ارسال تبدیل می‌شود. برای اندازه‌گیری، دیسپلیسر از انتهای یک بازوی گشتاور (Torque arm) آویزان می‌شود. این بازوی گشتاور با یک "knife edge" به "Torque tube" متصل می‌شود.

علاوه بر این، با استفاده از یک جابه‌جایی کوچک در "knife edge" ، می‌توان دستگاه را کالیبره کرد. هرگاه وزن دیسپلیسر به دلیل تغییر سطح سیال تغییر کند، بازوی گشتاور نیز به سمت بالا یا پایین حرکت خواهد کرد. این تغییر توسط "knife edge" به یک حرکت چرخشی تبدیل می‌شود و در نتیجه به "Torque tube" اعمال می‌شود. در نهایت، این حرکت چرخشی به سیگنال قابل ارسال تبدیل می‌شود. برای نمایش سیگنال به صورت در سطح می‌توان از یک "نمایشگر محلی (Local Indicator)" نیز استفاده کرد.

تکنولوژی لول ترانسیمتر دیسپلیسر

در تکنولوژی ترانسمیتر دیسپلیسر، دو نوع روش استفاده می‌شود: روش تورک تیوب (torque tube) و روش فنری (spring type).

در روش تورک تیوب، برندهایی مانند Masoneilan، Fisher، Foxboro و Spriano از این تکنولوژی استفاده می‌کنند. در این روش، یک شناور استوانه‌ای وجود دارد که طراحی آن براساس سطح اندازه‌گیری و ویژگی‌های سیال است. این شناور درون سیال قرار می‌گیرد و تحرک آن توسط یک لوله تورک انتقال می‌یابد. در روش فنری، برندهایی مانند Magnetrol، Mobrey و Pelt از این تکنولوژی استفاده می‌کنند. نیز در این روش، یک شناور استوانه‌ای وجود دارد که طراحی آن نیز براساس سطح اندازه‌گیری و ویژگی‌های سیال صورت می‌گیرد. در این حالت، تحرک شناور توسط یک فنر ایجاد می‌شود.

1-تورک تیوب (torque tube)

در تکنولوژی تورک تیوب (torque tube)، برندهای معروفی مانند Fisher با مدل DLC3010 و سنسور دیسپلیسری Fisher مدل 249، Masoneilan با مدل 12400 و 12300، و Tokio Keiso با مدل FST3000 و FST4000 استفاده می‌شوند. در بسیاری از پالایشگاه‌ها و پتروشیمی‌ها در کشور، برند Spriano به دلیل عملکرد ضعیف خود نسبت به برندهای قبلی، به ویژه Fisher با مدل DLC3010، جایگزین شده است.

در طراحی تورک تیوب، یک رابطه بین دیسپلیسر و تورک تیوب وجود دارد که به آن "arm" یا بازویی می‌گویند. یک سر بازویی به شناور (دیسپلیسر) و سمت دیگر آن به یک طرف تورک تیوب متصل است. با حرکت بالا و پایین شناور، قسمت انتهایی تورک تیوب نیز حرکت می‌کند، اما این حرکت به صورت چرخشی اتفاق می‌افتد. با این چرخش، قسمت انتهایی تورک تیوب سمت دیگر تورک تیوب که به ترانسمیتر متصل است، حرکت می‌کند. ترانسمیتر این چرخش زاویه‌ای تورک تیوب را اندازه‌گیری کرده و آن را به عدد قابل فهمی برای تغییر سطح سیال تبدیل می‌کند.

در صنایع هیدروکربنی و صنایع دیگر، تکنولوژی تورک تیوب دارای پایگاه نصب بزرگی است و فناوری آن به خوبی درک شده است. با این حال، این طراحی بزرگ و قابلیت نصب آن ممکن است مشکلاتی را به همراه داشته باشد. به عنوان یک دستگاه مکانیکی با قابلیت نصب حساس ، نیاز به نگهداری مداوم و دقیق برای اطمینان از دقت پایدار دارد. در نهایت، از آنجا که طراحی بر اساس اتصال جوشی در سر پلیت ابزار تورک تیوب تکیه می‌کند، بررسی مداوم برای شناسایی علائم خستگی یا خوردگی ضروری است.

2- فنری (spring type)

نوع فنری در طراحی ترانسمیتر دیسپلیسر، ظریف‌تر از روش تورک تیوب است و مشکلات آن را رفع کرده است. این روش همانند تورک تیوب قابل اعتماد است، اما از نظر اندازه، وزن، قوت و سبکی بهتر عمل می‌کند. در عملکرد فنری، تغییر وزن دیسپلیسر به صورت مستقیم و توسط یک فنر به ترانسمیتر منتقل می‌شود. برخی از مدل‌های فنری عبارتند از MLT100 از برند Mobrey و E3 Modulevel از برند Magnetrol.

این مدل‌ها از دیسپلیسر لول ترانسمیتر (Displacer level transmitter) استفاده می‌کنند و نسبت به روش تورک تیوب، دارای مزایای زیر هستند:

1. کوچکتر، سبک‌تر و قوی‌تر
2. فضای نصب کوچکتر
3. نصب آسان‌تر و سبک‌تر
4. عدم وجود جوش‌های حساس به استرس
5. هزینه نگهداری کمتر

مشخصات و کالیبراسیون

در هر نوع ترانسمیتری که برای یک کاربرد خاص انتخاب می‌شود، اندازه و وزن دیسپلیسر بسیار مهم است، زیرا این اندازه‌گیری تغییر وزن ظاهری و رابطه آن با سطح مایع را تعیین می‌کند. قطر بهینه دیسپلیسر برای هر کاربرد وابستگی به چگالی مایعات فرآیند، شرایط عملیاتی فرآیند و دامنه اندازه‌گیری سطح دارد. در مرحله سفارش، ارائه دادن داده‌های صحیح به سازنده بسیار مهم است تا دستگاه به درستی اندازه‌گیری کند و خواندن درست سطح در شرایط عملیاتی فرآیند به دست آید.

همچنین، وجود الکترونیک قدرتمند میکروپروسسوری و ارتباطات دیجیتال در ترانسمیترهای دیسپلیسر امروزی، به کاربر این امکان را می‌دهد که به راحتی دستگاه را در محل تنظیم، کالیبره یا تغییر دهد. مانند دستگاه‌های مکانیکی، ترانسمیترهای دیسپلیسر به صورت سنتی نیاز به نگهداری منظم، تمیز کردن و بررسی کالیبراسیون دارند. در هنگام در نظر گرفتن هزینه در این نوع سازوکارها، ارزیابی دقیق این جنبه بسیار مفید است، زیرا برخی از دستگاه‌ها نیاز به کار بیشتری نسبت به سایر دارند. بهترین ترانسمیترهای دیسپلیسر نوع فنری عملکرد بسیار پایداری با فواصل نگهداری طولانی ارائه می‌دهند، در حالی که هزینه ی نگهداری مورد نیاز در برخی از دستگاه‌های تورک تیوب ممکن است به طور قابل توجهی بیشتر باشد.

استفاده از لول ترانسمیتر دیسپلیسر برای سیالات دو فاز و برخی موارد قابل توجه

ترانسمیتر دیسپلیسر فاکسبورو یک روش اندازه‌گیری است که برای سیالات دو فازی مانند مخلوط آب و بنزین نیز قابل استفاده است. در این روش، تغییرات وزنی که روی دیسپلیسر ایجاد می‌شود، نشان‌دهنده حجم هر فاز است به عنوان مثال، به دلیل چگالی بالاتر آب نسبت به بنزین، وزن دیسپلیسر در حضور آب بیشتر کاهش می‌یابد. برای نصب ترانسمیتر دیسپلیسر، از یک فلنج با سایز حداقل 2 اینچ و فشار 300 پوند استفاده می‌شود. همچنین، زیر دیسپلیسر از یک ولو درین (Drain) با سایز ½ یا ¾ اینچ استفاده می‌شود. نصب معمولاً به صورت Side-side انجام می‌شود، اما روش دیگری به نام Top mounted نیز وجود دارد که نیازی به استفاده از Chamber ندارد.

در صورتی که سیالات مورد استفاده خصوصیات ویسکوزیته بالایی داشته باشند، استفاده از این روش ممکن است به دلیل خطر مسدود شدن دیسپلیسر و کاهش دقت اندازه‌گیری توصیه نشود. در این موارد، می‌توان از سیستم‌های Purge و Heat tracing برای حل این مشکلات استفاده کرد. طول دیسپلیسر نیز باید براساس سطحی که می‌خواهیم اندازه‌گیری کنیم، تعیین شود. همچنین، متریال دیسپلیسر باید با سیال مورد استفاده سازگاری داشته باشد و به طور کلی از موادی مانند SS316، فولاد کربنی و آلومینیوم ریخته‌گری شده استفاده می‌شود. در شرایط خاص ممکن است از متریال‌های دیگری مانند K-Monel و Inconel استفاده شود، به ویژه در دماهای بالا.

نتیجه گیری

به طور خلاصه، تکنولوژی ترانسمیتر دیسپلیسر یک روش مطمئن و قابل اعتماد برای اندازه‌گیری سطح در شرایط دما و فشار بالا است. با تحول از دستگاه‌های تورک تیوب به دستگاه‌های فنری، اضافه کردن سنسورهای LVDT با دقت بالا، الکترونیک پیشرفته و امکانات ارتباطی دیجیتال، بهبود‌های قابل توجهی در عملکرد و کاربری در زمینه‌های مختلف به دست آمده است.