ترانسمیتر اختلاف فشاری

سطح (اختلاف فشار-هیدرواستاتیک):

اهمیت اندازه گیری سطح (Level Measurement) در صنعت برای کسی پوشیده نیست. اندازه‌گیری اشتباه یا نامناسب، ممکن است ارتفاع محصول موجود در مخزن را بیشتر یا کمتر از مقدار واقعی‌ آن نشان دهد. پایین آمدن سطح مخزن می‌تواند منجر به آسیب رسیدن به تجهیزات و خرابی پمپ‌ها شود. از سوی دیگر، بالا آمدن سطح مخزن نیز ممکن است سرریز شدن محصول و به خطر افتادن ایمنی را در پی داشته باشد. علاوه بر این موارد، سنجش صحیح سطح مخزن، در مصرف هزینه و زمان صرفه‌جویی می‌کند و موجب بهینه‌سازی عملکرد مجموعه خواهد شد.

اندازه گیری سطح با استفاده از اختلاف فشار

اندازه گیری دقیق حجم مایع درون مخازن همواره یک چالش بوده زمانی که مواد درون مخزن اسیدی بازی و تحت فشار بوده ویا دمای بالایی داشته باشد این چالش چند برابر می شود.

   فشار محاسبه شده براساس رابطه زیر باارتفاع مرتبط است:

که در آن:   P=hpg

P: فشار

 H:ارتفاع

P: چگالی نسبی سیال

G: شتاب گرانشی

اندازه گیری سطح بر اساس فشار به اندازه گیری هیدرواستاتیکی تانک معروف است و براساس آن کار می کندکه اختلاف فشار بین دو نقطه d و p  برابر است با ارتفاع مایعh) در مقیاس اینچ) در چگالی ویژه (SG) سیال.

d/p=h(SG)

در رابطه بالا چگالی ویژه برابر است با نسبت چگالی مایع بر چگالی آب خالص دردمای خالص ۲۰ درجه سانتی گراد و فشار یک اتمسفر . تازمانی چگالی سیال ثابت باشد با یک فشار سنج یا d/p cell می توان سطح دقت را بالا اندازه گیری کرد. اگر d/p cell استفاده شود اثر تغییرات فشار جو بر روی اندازه گیری از بین می رود. چون این فشار هم به مایع درون تانک و هم به ظرف کم فشار d/p cell که در معرض فشار اتمسفر است وارد می شود . با این ترتیب عدد خوانده شده سطح مایع تانک را نشان می دهد . اگر اندازه گیری فشار در مخازن سربسته تحت فشار مدنظر باشدُ بازهم می توان با استفاده از یک d\p cell ارتفاع سیال را ا ندازه گیری کرد . دقت شود که از وزن بخار بالای مایع چشم پوشی شود اما از سوی دیگر فشار بخار موجود در فضا نباید مورد غفلت قرار گیرد و باید به  سمت کم فشار d/p cell هدایت شود که این اتصال به اتصال خشک معروف می باشد: این روش برای بخار های غیرخورنده و غیر قابل رسوب و مواردی که سرعت تراکم آنها در دمای معمولی بسیارپایین است بکار میرود. 

بررسی مخزن از لحاظ Open Tank (Atmospheric) یا Closed Tank (Pressurized) :

در صورتی که مخزن رو باز باشد و فشار روی سطح آن فشار اتسمفر باشد، میتوان از Pressure Transmitter (PT)  جهت اندازه گیری ارتفاع مخزن استفاده نمود. (امکان استفاده از Differential Pressure Transmitter (DPT)   نیز وجود دارد به این ترتیب که ورودی Low  ترانسمیتر باز و در معرض فشار جو باشد – بدیهی است این حالت از لحاظ اقتصادی بهینه نیست) برای اندازه گیری سطح مایع در مخازن بسته و تحت فشار، به دلیل وجود فشار گاز روی مایع، نمی توان از ترانسمیتر های فشار استفاده نمود. چرا که فشار گاز روی مایع با فشار هیدرواستاتیک ناشی از ارتفاع مایع جمع شده و توسط PT اندازه گیری می شود.
در این حالت از ترانسمیتر های اختلاف فشار به این صورت که ورودی Low ترانسمیتر به بالای مخزن و ورودی High ترانسمیتر به پایین مخزن متصل باشد، استفاده می گردد. از آنجایی که خروجی DPT اختلا فشار High و Low می باشد لذا مقدار مورد اندازه گیری، تنها فشار هیدرواستاتیک ناشی از مایع خواهد بود. 

اتصال PT یا DPT به مخزن، بررسی مفاهیم Dry Leg  – Wet leg – Suppression – Elevat ion :

اتصال ترانسمیتر به مخزن می تواند بصورت Direct  و یا Remote (Tube , Hose , Capillary) باشد.  بطور معمول DPT در ارتفاع  MIN مخزن (نقطه صفر اندازه گیری) قرار گرفته و ورودی High  ترانسمیتر بصورت  Direct به اتصال تعبیه شده روی مخزن متصل می گردد.  اتصال ارتفاع MAX  روی مخزن نیز توسط تیوب یا کپیلاری به ورودی Low ترانسمیتر متصل می گردد. 

در سیستم Dry Leg  گاز روی مایع به طور مستقیم وارد تیوب واسط می شود و فشار آن مستقیما به PT و یاDPT  اعمال می گردد. در صورتی که سیال خورنده ، ویسکوز و یا با دمای بالا باشد می بایست از سیستم Wet Leg با روغن استفاده گردد.   به این معنی که درگاه Low ترانسمیتر به بوسیله دیافراگم و کپیلاری به مخزن متصل می شود. در داخل کپیلاری پر از روغن بوده و انتفال فشار از این طریق انجام می گیرد. در این حالت اینسترومت نسبت به فرآیند ایزوله است. دقت کنید در سیستم Wet leg خود سیال (مایع) نیز می تواند در تیوب واسط اتصال بالای مخزن و ورودی Low  باشد.  

اغلب سنسور های فشار برای شرایط اتمسفری تنظیم میشوند بنابراین فشار در سطح مایعات بدون سرپوش صفر خواهد بود.واحد اندازه گیری فشار عموما پاسکال است، ۱ پاسکال برابر با فشار ۱ متر ارتفاع اب است مبدلهای فشار هیدرواستاتیک همیشه شامل غشایی است که به صورت مکانیکی یا هیدرولیکی به المان مبدل متصل میشود.المام مبدل میتواند براساس تکنولوژی هایی شامل: القایی، خازنی، کشش سنج یا نیمه هادی باشدمبدل فشار میتواند به صورتهای مختلف نصب شود و کاربرد ان با توجه به احتیاط ها و اوضاع فرایندی مشخص گردد. از انجا که فشار ناشی از سیال باعث حرکت غشا فقط به میزان چند میکرون میشود لذا مبدل نیمه هادی نسبت به کثیفی یا رسوب ناشی از مواد غیر حساس است. ویژگی این نوع مبدل برای کاربری های فاضلاب، گل و لای، رنگ و روغن مفید است  برای مایعات خورنده و چسبنده یا در جاهای که از لوله برای انتقال هیدولیکی فشار به گیج استفاده شده است، نیاز به اب بندی مناسب است. سنسور فشار برای در معرض فشار سیستم قرار گیرد باید در پایین تانک نصب شود. در مواردی که نصب سنسور مستقیما در نزدیکی تانک و در عمق مناسب نیست، باید ان را در بالای تانک نصب کرد و توسط یک میله یا کابل به درون مایع انتقال داد این روش معمولا در کاربردهای انبار و تانکهای خزانه استفاده میشود.ا

اگر استفاده از نازل و لوله بلند اجتناب پذیر باشد، باید احتیاط لازم برای جلوگیری از سفت شدن مایع و گرفتگی لوله انجام میشود  در صورت بروز چنین اتفاقی فشار اشکار شده صحیح نخواهد بود. برای جلوگیری از این موضوع میتوان از روش نصب متفاوت یا هیترهای لوله ای استفاده کرد در این روش،  نیاز است فشار استاتیکی محاسبه شود. بنابراین سنسور نباید مستقیما در مسیر جریان سیال قرار گیرد زیرا در این صورتفشار اندازه گیری شده  بسیار بالا خواهد بود  به خاطر دلایل مشابه، سنسور فشار نباید در خروجی تخلیه تانک قرار گیرد زیرا فشار اندازه گیری شده در هنگام تخلیه پایین تر از مقدار واقعی خواهد بود.

سطح سنج اختلاف فشاری(DP Level Meter):

سطح سنج اختلاف فشاری(DP Level Meter) به کمک اندازه گیری فشار از کاملترین روشهای اندازه گیری سطح مایعات خصوصاً در مخازن سر بسته و تحت فشار میباشد . در این روش با اندازه گیری فشار یا اختلاف فشار ابتدا و انتهای مخزن و با توجه به چگالی سیال میتوان به سادگی ارتفاع مخزن را با دقت بالا اندازه گرفت. 

 سطح سنج اختلاف فشاری :

در اینجا ما در مورد دو نوع بحث می کنیم: Wet Leg & Dry Leg Wet Leg: اگر خط LP با مایع مانند آب ، گلیکول ، گلیسیرین یا مایع درون مخزن پر شود.

Dry Leg: اگر خط LP پر از هوا ، گاز یا هر گاز دیگری باشد. فشارهای استاتیک که بر روی فرستنده های DP اعمال می شود بسته به Wet Leg & Dry Leg متفاوت است. بنابراین باید در نظر بگیریم که این فرمول و کالیبراسیون نیز متناسب با آن متفاوت است. 

عملکرد سطح سنج اختلاف فشاری(DP Level Meter) : 

ترانسمیتر فشار دیفرانسیل ، از کل فشار ظاهر شده در سمت HP ، محاسبه تفاضل فشار از طرف LP را ممکن می کند. همانطور که در نمودار بالا نشان داده شده است ، انجام می شود ، جایی که LP بالاتر از حداکثر سطح پیش بینی شده است. با این ترتیب ، هر یک از فشارهای بالاتر از سطح مایع برای هر دو مجموعه کپسول ترانسمیتر اعمال می شود و از آنجا که آنها در تقابل هستند ، این افزایشی لغو می شود. فقط فشار هیدرواستاتیک ، که بر روی HP اعمال می شود ، در ایجاد هرگونه پاسخ به ترانسمیتر موثر است که متناسب با سطح است. ترانسمیتر DP دارای سنسورهای فشار داخلی مانند دیافراگم ، کپسولها ، کرنش سنجها و غیره است تا فشار دیفرانسیل را اندازه گیری کند. حسگر فشار بسته به نوع سنسور فشار مورد استفاده در داخل ترانسمیتر DP ، فشار اندازه گیری شده را به پارامترهایی مانند میلی ولت ، خازن ، مقاومت و غیره تبدیل می کند. 

 
قسمت ترانسدیوسر دستگاه:

کالیبراسیون :

پارامترهای کالیبراسیون ترانسمیتر DP بسته به نوع سیستم نصب بستگی دارد. به طور کلی می توان سه امکان نصب فرستنده در این زمینه را مشاهده کرد. آن ها هستند :

• ترانسمیتر نصب شده دقیقاً در نقطه بهره برداری HP
• ترانسمیتر نصب شده در بالای نقطه بهره برداری HP
• ترانسمیتر نصب شده در زیر نقطه بهره برداری HP

بنابراین ما باید بسته به نوع نصب در قسمت زمینه ، ترانسمیتر را کالیبره کنیم. فرمول کالیبراسیون بسته به نصب کمی متفاوت خواهد بود. هر ترانسمیتر دارای دو پارامتر مهم هستند ، آنها مقدار کمترین محدوده (LRV) و ارزش بالای برد (URV) هستند. مقادیر LRV و URV را بر اساس نوع نصب محاسبه کنیم. شکل های زیر با فرمول ها محاسبات را دیکته می کند  معمولاً از یک پل Wheatstone برای تبدیل مقاومت ، خازن یا القایی از خروجی سنسور فشار به سیگنال الکتریکی مانند میلی ولت یا ولت که متناسب با فشار است ، استفاده می شود ، سپس ترانمیتر فشار را به معادل سطح سیگنال تبدیل می کند.