سطح

سطح چیست؟

سطح (Level) یا ارتفاع یک اندازه عمودی از سطح تراز (Surface) یا سطح واسط (Interface)بین دو فاز مختلف (مایع، گاز، بخار، جامد) تا یک نقطه مرجع ثابت است. معمولا نقطه مرجعه ته مخزن در نظر گرفته می شود. اندازه‌گیری سطح به فرآیند تعیین ارتفاع یا سطح یک سیال مایع یا جامد در داخل یک مخزن یا سیلو اشاره دارد. این اندازه‌گیری معمولاً بر اساس فاصله بین سطح ماده و یک نقطه مرجع از پیش تعیین‌شده محاسبه می‌شود.

اندازه‌گیری سطح  یا لول معمولاً با واحدهای طول مانند فوت یا متر بیان می‌شود و همچنین می‌تواند به صورت درصدی (مثلاً 75٪ پر) ارائه گردد. علاوه بر این اندازه‌گیری سطح می‌تواند برای تعیین حجم یا جرم مواد داخل یک مخزن نیز مورد استفاده قرار گیرد.

اندازه‌گیری نادرست سطح می‌تواند منجر به این شود که سطوح واقعی در مخازن بسیار بالاتر یا پایین‌تر از مقادیر اندازه‌گیری شده باشند. سطح پایین سیال ممکن است به تجهیزات مانند پمپ ها آسیب برساند و سطوح بالا می‌تواند منجر به سرریز شدن و ایجاد مشکلات ایمنی و زیست‌محیطی شود. خرید مناسب‌ترین تجهیز اندازه‌گیری سطح نیازمند آگاهی از پارامترهای فرآیندی مانند دما و فشار سیال، چگالی و ویسکوزیته، شکل ظاهری مخزن، جنس بدنه مخزن وهمچنین دقت مورد نیاز در اندازه‌گیری است.

فروش تجهیزات اندازه گیری سطح

فروشگاه تخصصی پیکاتک به عنوان یکی از پیشگامان فروش تجهیزات اندازه‌گیری سطح در ایران، مجموعه‌ای گسترده و متنوع از این تجهیزات ابزار دقیق را ارائه می‌دهد. این فروشگاه تخصصی با هدف تأمین نیازهای صنایع مختلف، انواع تجهیزات اندازه‌گیری سطح در برندها و مدل‌های مختلف را عرضه می‌کند.

پیکاتک با هدف ارائه کیفیت بالا و قیمت‌های رقابتی به مشتریان خود این امکان را می‌دهد که تجهیزات مورد نیاز خود را با اطمینان خاطر تهیه کنند. همچنین کارشناسان فروش ما در انتخاب بهترین تجهیز اندازه گیری سطح بر اساس نیاز و بودجه شما را راهنمایی می کنند.

با انتخاب پیکاتک، شما به یک منبع معتبر و قابل اعتماد برای تأمین تجهیزات ابزار دقیق و شیرآلات صنعتی دسترسی پیدا می‌کنید که می‌تواند به بهبود کارایی و بهره‌وری در فرآیندهای صنعتی شما کمک کند.

بازدید کنندگان محترم جهت کسب اطلاعات بیشتر در زمینه خرید و استعلام قیمت انواع تجهیزات اندازه گیری سطح نظیر لول گیج، لول ترانسمیتر و لول سوئیچ با کارشناسان فروش ما به شماره 87700142-021 تماس بگیرید.

اهمیت اندازه گیری سطح در صنایع

اندازه‌گیری دقیق و قابل اعتماد سطح برای بسیاری از صنایع فرآیندی ضروری است. نظارت و کنترل سطح مایعات یا مواد جامد در مخازن به منظور کنترل فرآیند تولید و اتوماسیون، مدیریت موجودی، حفظ ایمنی، اطمینان از عملیات کارآمد، بهینه‌سازی تولید و بسیاری از موارد دیگر حائز اهمیت است. در ادامه دلایل کلیدی برای اهمیت اندازه گیری سطح ذکر می شود:

مدیریت موجودی:

موجودی برای تولید مداوم بسیار حیاتی است و اندازه‌گیری سطح با نظارت بر سطح مواد مایع یا جامد در مخازن ذخیره‌سازی، سیلوها یا ظروف، نقش مهمی در کنترل و مدیریت موجودی ایفا می‌کند. نظارت بر سطوح موجودی به کارخانه‌های تولیدی این امکان را می‌دهد که تولید را برنامه‌ریزی کنند، سفارش‌ها را بهینه‌سازی کنند، از کمبود یا اضافه موجودی جلوگیری کنند و زمان خرابی را به حداقل برسانند.

کنترل و بهینه‌سازی فرآیند:

برای حفظ شرایط بهینه فرآیند، نظارت بر سطح مایعات یا مواد جامد در یک مخزن و انتقال اطلاعات برای کنترل و بهینه‌سازی بسیار مهم است. کنترل دقیق سطح، تولید مستمر را تضمین می‌کند و از سرریز شدن جلوگیری کرده و کیفیت محصول و کارایی عملیاتی را بهبود می‌بخشد.

کنترل کیفیت:

در فرآیندهای تولیدی که شامل اختلاط، ترکیب یا واکنش هستند، اندازه‌گیری سطح برای کمک به کنترل نسبت‌ها، غلظت‌ها یا دوز مواد ضروری است. با اندازه گیری دقیق سطوح صنایع می توانند ضایعات ناشی از پر شدن بیش از حد یا کم پر شدن را به حداقل برسانند که منجر به صرفه جویی در هزینه می شود.

افزایش ایمنی:

اندازه‌گیری سطح به اطمینان از ایمنی کارگران، تجهیزات فرآیند و محیط کمک می‌کند. پر کردن یا کم پر کردن مخازن می‌تواند منجر به پیامدهای نامطلوبی از جمله نشت خطرناک، آسیب به تجهیزات و حوادث شود. نظارت بر سطح، هشدارهای اولیه‌ای در مورد سطوح بالا یا پایین مخزن ارائه می‌دهد و به اپراتورها این امکان را می‌دهد که به سرعت اقدام کنند و خطرات را به حداقل برسانند.

استانداردهای تجهیزات اندازه گیری سطح

• IPS – IN – E/M/C – 140
• API 2545 (Tank gauging)
• API 550 Part 1 – Section 2

روش های اندازه گیری سطح

اندازه‌گیری و کنترل سطح سیالات در مخازن، راکتورها و سایر تجهیزاتی که برای نگهداری و عملیات‌های فرآیندی مورد استفاده قرار می‌گیرند از اهمیت بالایی برخوردار است. در همین راستا طیف گسترده ای از تجهیزات ابزار دقیق برای اندازه گیری سطح پیوسته و نقطه ای تولید می شوند. بنابراین اندازه گیری سطح را میتوان بر اساس روش های اندازه گیری به دو گروه زیر طبقه بندی کرد:

اندازه گیری سطح به صورت پیوسته (Continuous Level Measurement)

در بسیاری از فرآیندهای صنعتی به دلیل لزوم آگاهی مداوم از موقعیت دقیق سطح نسبت به یک نقطه مرجع اندازه گیری پیوسته سطح الزامی است. به عنوان مثال می توانید سطح آب درون درام بخار (steam drum) یک بویلر را در نظر بگیرید. برای عملکرد بویلر با بیشترین کارایی ثابت ماندن سطح آب درون آن بسیار مهم است و به همین منظور سطح آب به طور مداوم اندازه گیری می شود.

تجهیزات اندازه گیری سطح پیوسته، سطح جامدات و مایعات را در مخازن ذخیره سازی و سایر سیستم های ذخیره سازی نظارت می کنند. تجهیزات اندازه گیری به صورت مداوم شامل انواع لول گیج و لول ترانسمیتر می شود.

اندازه گیری سطح به صورت نقطه ای (Point Level Measurement)

اندازه گیری سطح نقطه ای نشان می دهد که آیا ماده مایع یا جامد به سطح معینی (Set point) در یک مخزن رسیده است ومعمولاً برای ارسال سیگنال قطع یا وصل on/off به سایر تجهیزات مانند پمپ و ایجاد آلارم استفاده می شود. تجهیزات اندازه گیری سطح به صورت نقطه ای شامل انواع لول سوئیچ یا سوئیچ سطح می شود.

به عنوان مثال مخزن فشار گیر (surge tank) نیاز به اندازه گیری سطح به صورت نقطه ای دارد. در این روش موقعیت دقیق سطح در هر لحظه مهم نمی باشد و تنها چیزی که مهم است سر ریز یا خشک نشدن مخزن است. به این ترتیب سطح باید بین دو نقطه نگه داشته شود. هنگامی که سطح به هر یک از نقاط بحرانی (Set point) می رسد یک آلارم فعال و سیگنال خروجی به سایر تجهیزات ارسال می شود.

انواع تجهیزات اندازه گیری سطح

عمق سنج (Depth gauge)

ابتدایی ترین و قدیمی ترین روش اندازه گیری سطح سیالات با استفاده از یک میله مدرج است. از عمق سنج در مواقعی که سیال ویسکوزیته بالا و چسبندگی دارد به عنوان مثال گیج روغن ماشین استفاده می شود. نحوه اندازه گیری سطح با عمق سنج ها به این گونه است که میله عمق سنج مدرج را به انتهای مخزن برده و پس از بیرون آوردن آن از سیال از روی تغییر رنگ روی دستک تا شاخص میزان سطح سیال مشخص می شود.

این روش دارای معایبی از جمله نیاز به نیروی انسانی، دقت محدود، عدم دقت در تکرار پذیری و تماس فیزیکی می باشد. شکل سمت چپ گیج روغن موتور و شکل سمت راست نوار اندازه گیری عمق تا 30 متر است. این نوار 30 متری با کیفیت بالا برای اندازه گیری دقیق سیالات درون مخزن ایده آل است و برای باز شدن دارای کانکتور چرخشی سریع می باشد.

لودسل (Load Cell)

اندازه‌گیری سطح بر اساس وزن با استفاده از لودسل روشی است که سطح یک ماده (معمولاً مایعات یا مواد جامد) را در یک مخزن با اندازه‌گیری وزن ماده تعیین می‌کند. این تکنیک به طور گسترده در صنایع مختلف از جمله صنایع غذایی، داروسازی، مواد شیمیایی و تصفیه آب استفاده می شود. انواع سنسورهای لودسل شامل لودسل پنوماتیکی، استرین گیج، پیزومقاومتی و غیره می شود.

لودسل یک مبدل یا ترانسدیوسر است که یک نیرو (وزن سیال) را به سیگنال الکتریکی تبدیل می کند. هنگامی که وزن مواد در ظرف تغییر می کند، لودسل این تغییر را تشخیص داده و سیگنال الکتریکی مربوطه را خروجی می دهد. لودسل ها معمولاً در زیر کانتینر یا مخزن نصب می شوند. وزن کل ظرف و محتویات آن اندازه گیری می شود و وزن خالی ظرف ( وزن خالص) کم می شود تا وزن محتویات به تنهایی مشخص شود.

سرو لول گیج (Servo Level gauge)

یکی از روش های قدیمی اندازه گیری سطح مخازن بزرگ ذخیره سازی است و برای سیالاتی امکان انفجار دارند بهترین گزینه می باشد زیرا میتواند بار استاتیکی را به خارج از مخزن منتقل کند. سرو لول گیج برای اندازه گیری ارتفاغ مخازن تا حداکثر 15 متر می باشد علاوه بر این روی مخزن باید دارای یک سوراخ (Man-hole) با سایز مناسب برای عبور انسان جهت تعمیرات و نگهداری باشد.

در این روش  از یک فلوتر (Floater)، دو تا سیم هدایت شونده (Guided wire) و یک لنگر (Anchor) استفاده می شود. دو سمت فلوتر دارای گوشواره می باشد که این دو تا سیم هدایت از داخل آن رد می شوند و تا انتهای مخزن می روند. این دوتا سیم بکسل در بالا و پایین مخزن توسط لنگر(Anchor) محکم شده اند.

شناور به وسیله این دو تا سیم از دو طرف مهار می شود و در امتداد طول آنها میتواند حرکت کند. در واقع این دو سیم برای محافظت از نوار نازک اندازه گیری  برای هنگامی که سیال متلاطم شد استفاده می شوند. فلوتر یا شناور به وسیله نوار اندازه گیری Measuring tap به چرخ دنده ها و پوینتر متصل می شود و در نتیجه با حرکت شناور پوینتر جابه جا می شود.

نازل مربوط به فلوتر و دو تا سیم ها روی منهول نصب می شوند. توجه داشته باشید که طول نوار اندازه گیری (L) باید حداقل دو برابر ارتفاع مخزن (H) باشد.

لول گیج یا گیج سطح (Level Gauge)

لول گیج یکی از پرکاربردترین و ساده‌ترین تجهیزات مکانیکی برای اندازه‌گیری سطح به شمار می‌رود که به منظور نمایش محلی و اندازه‌گیری سطح یا ارتفاع سیال در مخازن ذخیره‌سازی استفاده می‌شود. این تجهیز با استفاده از اصول فیزیک (قاعده ظروف مرتبط) ارتفاع یا سطح مایعات را درون مخازن نمایش داده و اندازه‌گیری می‌کند.

به عبارت دیگر، اگر دو نقطه از مخزن (بالا و پایین) را از طریق نازل به یک لوله شیشه‌ای (سایت گلاس) متصل کنید، بر اساس قانون ظروف مرتبط، سطح سیال در لوله شیشه‌ای با سطح سیال در مخزن برابر خواهد بود. با توجه به اینکه در فشارهای بالا خطر شکستن لوله شیشه‌ای وجود دارد، از یک لوله فلزی استفاده می‌شود که در وسط آن از شیشه مقاوم ساخته شده است. این تجهیزات برای اندازه‌گیری سطح به‌طور مشابه با مانومترها برای اندازه‌گیری فشار عمل می‌کنند.

نازلهای لول گیج باید به گونه ای در نظر گرفته شوند که نسبت به سطح (LL مخزن حدود 15 تا 20 درصد پر) حداقل 150 میلی متر پایینتر و نسبت به سطح (HH مخزن حدود 90 درصد پر) حداقل 150 میلی متر بالاتر باشند.  سایت گلاس ها در اغلب کاربردهای اندازه ‌گیری سطح صنعتی یافت می ‌شوند، حتی زمانی که تجهیز اندازه ‌گیری سطح دیگری وجود دارد. زیرا سایت گلاس ها قادر می باشند سطح سیال را مستقیما به اپراتور نمایش دهند و اپراتور میتواند صحت تجهیزات اندازه گیری دیگر را به وسیله آن نظارت کند.

کاربرد Stand  Pipe

Stand Pipe برای نصب چندین لول گیج یا تجهیزات دیگر بر روی مخازن استفاده می‌شود. بر روی این لوله‌ها، که دارای ضخامت 2 اینچ هستند، حداکثر سه لول گیج و بر روی لوله‌های با ضخامت 3 اینچ، حداکثر پنج لول گیج قابل نصب می‌باشد.

طول لول گیج معمولاً حداکثر 2 متر است؛ این محدودیت به دلیل سنگین شدن لول گیج (LG) و احتمال شکستگی شیشه آن است. همچنین لازم به ذکر است که یک لول گیج دو متری تقریباً 70 کیلوگرم وزن دارد. برای مخازن با ارتفاع بیش از 2 متر، استفاده از چندین لول گیج ضروری است و به همین منظور از Stand Pipe استفاده می‌شود. توجه داشته باشید که بین هر دو لول گیج باید حداقل 50 میلی‌متر همپوشانی وجود داشته باشد. همچنین، Stand Pipe باید دارای دو شیر Vent و Drain برای جداسازی و تخلیه سیال باشد.

 نصب هیچ گونه تجهیزی که سیگنال آن به سیستم ESD (Emergancy shut down) وارد می شود بر روی استندپایپ به دلیل مسائل امنیتی و ایمنی مجاز نمی باشد. زیرا اگر استند پایپ به هر دلیلی کنده شود آنگاه هیچ سیگنالی به سیستم ESD ارسال نمی شود و این بسیار خطرناک است.

انواع لول گیج

سایت گلاس ها در انـواع مدلهـای مختلف تیوبلار، رفلکسـی، ترانسـپرنت و لـول گیـج هـای مغناطیسـی تولیـد می شوند و در کاربـردهـای مختلـف بـا توجـه بـه شـرایط محیطـی و شـرایط فرآینـدی سـیال (دمـا و فشـار) به کار می روند. لول گیج‌های تیوبلار به‌طور کلی شامل یک لوله شیشه‌ای یا پلاستیکی هستند که به مخازن حاوی سیالات غیرسمی و غیرخطرناک با دما و فشار پایین متصل می‌شوند. سطح سیال در این لوله به‌صورت مستقیم و با چشم قابل مشاهده است.

در محیط‌های صنعتی و کاربردهای خاصی که شامل سیالات با دما و فشار بالا هستند، از لول گیج‌های رفلکسی برای سیالات روشن و از لول گیج‌های ترانسپرنت برای سیالات تیره استفاده می‌شود. همچنین، برای مخازن حاوی سیالات با ویسکوزیته بالا، خورندگی یا دماهای بالا، معمولاً از لول گیج‌های مغناطیسی بهره‌برداری می‌شود.

بنابراین لول گیج سایت گلاس یک روش مستقیم جهت مشاهده و اندازه گیری سطح است و با توجه به نوع کاربرد در انواع مختلفی به شرح زیر در دسترس می باشند:

• لول گیج لوله ای (Tubular)
• لول گیج رفلکسی (Reflex)
• لول گیج ترانسپرنت (Transparent)
• لول گیج مغناطیسی (Magnetic)

لول گیج تیوبلار (Tubular level gauge)

یکی از ساده ترین انواع سایت گلاس لول گیج Tubular است که از یک لوله استوانه ای شیشه ای  یا پلاستیکی و محافظی اطراف آن به نام Mica shield برای جلوگیری از شکسته شدن شیشه ساخته می شود. لول گیج های Tubular برای کاربرد در فشار یک اتمسفر (جو) با حداکثر دمای 94 درجه سانتی گراد و بیشترین طول لوله تا 750  میلی متر مناسب می باشند.

لول گیج رفلکسی (Reflex level gauge)

عملکرد سایت گلاس رفلکسی بر اساس قوانین شکست و بازتاب نور است و برای سیالات دما و فشار بالا و خورنده مورد استفاده قرار می گیرد. توجه داشته باشید که این تجهیزات تنها با سیالات روشن کاربرد دارند. برای جلوگیری از شکست نور و رویت میزان دقیق سیال، شیشه ها را منشوری می سازند. در هنگام کار، محفظه با مایع در ناحیه پایین و گازها یا بخارات در ناحیه بالایی پر می شود. سطح مایع با روشنایی متفاوت شیشه در مایع و در منطقه گازیا بخار متمایز می شود.

لول گیج های رفلکسی نیازی به روشنایی خاصی ندارند و نور محیطی روز کافی است. جنس شیشه سایت گلاس رفلکسی معمولاً از شیشه بوروسیلیکات است. این مدل سایت گلاس استحکام مکانیکی بالا و مقاومت بالایی در برابر ویژگی های قلیایی و اسیدی سیال دارد. سایت گلاس رفلکسی برای خواندن مستقیم سطح مایع توسط چشم اپراتور استفاده می شود و دارای شیارهایی است که می تواند سطح را واضح تر و راحت تر نمایش دهد.

لول گیج ترانسپرنت (Transparent level gauge)

لول گیج‌های ترانسپرنت برای کنترل سطح در سیالات کدر و تیره مورد استفاده قرار می‌گیرند. این نوع سایت گلاس از نظر ظاهری مشابه مدل رفلکسی (Reflex) است، اما تفاوت اصلی آن‌ها در ساختار داخلی می‌باشد.

لول گیج ترانسپرنت از دو صفحه شیشه‌ای شفاف تشکیل شده است که سیال بین آن‌ها قرار می‌گیرد. برای جلوگیری از شکست نور در این سایت گلاس، از دو عدد شیشه استفاده می‌شود. جهت محافظت از سطوح شیشه‌ای در برابر خورندگی سیالات فرآیندی، می‌توان لول گیج‌های ترانسپرنت را با محافظ‌های Mica shield نصب کرد. این نوع لول گیج‌ها برای کاربرد در دماهای بالا و سیالات خورنده ایده‌آل هستند.

برای استفاده از این مدل لول گیج در شب، باید از یک illuminator با حداقل توان 40 وات و منبع تغذیه 220 ولت استفاده شود؛ در غیر این صورت، سطح سیال در شب قابل مشاهده نخواهد بود. محافظ Mica shield به‌طور گسترده‌ای در لول گیج‌ها برای حفاظت از سطوح شیشه‌ای در برابر اثرات خورندگی محلول‌های قلیایی یا اسیدی داغ استفاده می‌شود. همچنین، این محافظ‌ها معمولاً در کاربردهای بخار آب به‌منظور جلوگیری از آسیب و خرابی شیشه‌ها به کار می‌روند.

لول گیج دو رنگ (Bicolour level gauge)

لول گیج دو رنگ یک سطح سنج مستقیم آب است که می تواند برای درام بخار استفاده شود. سطح سنج های دو رنگ معمولاً از یک لوله شفاف یا یک شیشه دید تشکیل شده است که امکان مشاهده سطح مایع را فراهم می کند. این گیج با دو سیال یا نشانگر رنگی متفاوت (اغلب قرمز و سبز) طراحی شده است که بسته به تماس آنها با مایع یا بخار واکنش متفاوتی نشان می دهد.

در این تجهیزات فضای آب با رنگ سبز و فضای بخار با رنگ قرمز مشخص شده است. این گیج از دو رنگ مختلف برای تمایز بین سطح مایع و فضای بخار یا گاز بالای آن استفاده می کند و یک نمایش بصری واضح و فوری از سطح سیال ارائه می دهد.

لول گیج مغناطیسی (Magnetic level gauge)

لول گیج‌های مغناطیسی به طور گسترده‌ای در صنایع برای اندازه‌گیری سطح مایعات استفاده می‌شوند. این تجهیزات از یک لوله استوانه‌ای تشکیل شده‌اند که به صورت عمودی در کنار مخازن نصب می‌شوند و نازل‌های مربوطه به آن متصل می‌گردند.

عملکرد این لول گیج‌ها بر اساس تعامل بین یک آهنربای شناور در داخل محفظه و نوار مغناطیسی خارجی است که اطلاعات سطح مایع را تقریباً بدون نیاز به تعمیر و نگهداری ارائه می‌دهد. یکی از مزایای این نوع لول گیج‌ها این است که نیازی به منبع تغذیه ندارند و برای کاربردهای مختلف در صنایع بسیار مناسب هستند.

اصل کار لول گیج مغناطیسی بر پایه تأثیرات آهنرباها بر یکدیگر است. با حرکت فلوتر مغناطیسی، نوار مغناطیسی نیز جابه‌جا می‌شود و تغییر قطب‌ها منجر به تغییر رنگ (از سفید به قرمز یا بالعکس) می‌شود. این نوع لول گیج برای مایعات با ویسکوزیته بالا، مانند قیر، مناسب است؛ زیرا در طول زمان، لول گیج‌های شیشه‌ای ممکن است دچار آسیب شوند و سطح مایع به درستی قابل مشاهده نباشد. همچنین، لول گیج‌های مغناطیسی برای مایعات خطرناک، سمی و مایعاتی که در دمای جوش قرار دارند و دارای تلاطم هستند، کاربرد دارند.

پس از نصب لول گیج مغناطیسی در کنار مخزن، مایع از طریق نازل پایین به داخل لوله استوانه‌ای هدایت می‌شود. درون محفظه (Chamber) یک شناور با آهنربای دائمی قرار دارد که روی سطح مایع شناور است. با افزایش یا کاهش سطح مایع، شناور نیز جابه‌جا می‌شود. وقتی شناور (Floater) به سمت بالا یا پایین حرکت می‌کند، آهنربای آن موجب چرخش مجموعه‌ای از فلپ‌های مغناطیسی دو رنگ در نوار مغناطیسی می‌شود و نشانگرهای بصری نصب شده در خارج از محفظه، رنگ خود را تغییر می‌دهند. در نهایت، سطح مایع درون مخزن به نمایش گذاشته می‌شود.

برای بهبود کنترل سطح مخازن، می‌توان از ترانسمیترها یا سوئیچ‌های سطح همراه با این لول گیج‌های مغناطیسی استفاده کرد. ترانسمیترهای سطح پس از اندازه‌گیری سطح مایع، سیگنال استاندارد ۴ تا ۲۰ میلی‌آمپر را به سیستم‌های PLC یا سیستم‌های مانیتورینگ ارسال می‌کنند.

نوع دیگری از لول گیج‌های مغناطیسی وجود دارد که به منظور نصب از بالای مخزن (به صورت فلنجی یا رزوه‌ای) طراحی شده‌اند. این لول گیج‌ها شامل یک محفظه اندازه‌گیری (chamber)، یک شناور (float) با میله راهنما و یک سیستم مغناطیسی (magnetic) هستند.

در این سیستم، محفظه اندازه‌گیری که در بالای مخزن نصب می‌شود، حاوی یک آهنربا است که از طریق میله راهنما به شناور متصل می‌گردد و با سطح مایعی که باید اندازه‌گیری شود، حرکت می‌کند. سیستم مغناطیسی دائمی که به شناور متصل است، سطح مایع اندازه‌گیری شده در مخزن را از طریق شناور و بدون تماس مستقیم، به صفحه نمایش مغناطیسی نصب شده در خارج از محفظه منتقل می‌کند.

در این صفحه نمایش مغناطیسی، غلتک‌های پلاستیکی قرمز و سفید یا فلپ‌های فولادی ضد زنگ با آهنرباهای نواری در فواصل ۱۰ میلی‌متری تعبیه شده‌اند. فلپ‌های مغناطیسی به صورت ۱۸۰ درجه از طریق دیواره‌های محفظه اندازه‌گیری چرخانده می‌شوند. با افزایش سطح مایع، رنگ از سفید به قرمز تغییر می‌کند و با کاهش سطح، رنگ از قرمز به سفید برمی‌گردد. به این ترتیب، صفحه نمایش مغناطیسی سطح مایع درون مخزن را به صورت یک ستون قرمز نشان می‌دهد، بدون اینکه نیازی به منبع تغذیه داشته باشد.

لول ترانسمیتر یا ترانسمیتر سطح (Level Transmitter)

ترانسمیترهای سطح یکی از پرکاربردترین تجهیزات اندازه‌گیری سطح در صنایع فرآیندی هستند. این دستگاه‌ها قادر به اندازه‌گیری سطح انواع سیالات، از جمله آب، سوخت و همچنین سیالات چسبناک یا خشک مانند پودرها و جامدات حجیم می‌باشند. پس از اندازه‌گیری سطح سیالات، ترانسمیترهای سطح سیگنال استانداردی متناسب با سطح مایع، معمولاً در بازه 4 تا 20 میلی‌آمپر، به اتاق کنترل یا سیستم PLC ارسال می‌کنند. این تجهیزات می‌توانند سطح مایع را در مخازن با ابعاد و اشکال مختلف به دقت و قابل اعتمادی اندازه‌گیری کرده و اطلاعات مربوط به سطح را به سیستم‌های کنترل منتقل کنند.

ترانسمیترها می‌توانند سیگنال خروجی را پس از رسیدن به یک مقدار مشخص (point level) یا به صورت پیوسته پس از هر اندازه‌گیری (continuous level) ارائه دهند. این تجهیزات در کنترل و تعیین سطح در صنایع مختلفی از جمله نفت و گاز، پتروشیمی، شیمیایی، غذایی، دارویی، برق، آب و فاضلاب و غیره به کار می‌روند. ترانسمیترهای سطح به چهار دسته اصلی مستقیم (direct)، غیرمستقیم (indirect)، تماسی (contact) و غیرتماسی (non-contact) تقسیم می شوند.

در هنگام خرید و انتخاب ترانسمیترهای سطح، باید به پارامترهای مختلفی نظیر نوع ترانسمیتر، محدوده اندازه‌گیری، سیگنال خروجی و سایر ویژگی‌ها توجه کرد. از مزایای ترانسمیترهای سطح می‌توان به صرفه‌جویی در زمان، کاهش هزینه‌ها، دقت بالای اندازه‌گیری، قابلیت استفاده در شرایط سخت، تضمین ایمنی و امکان تنظیم و کالیبراسیون اشاره کرد. انواع رایج ترانسمیترهای سطح عبارتنداز:

• ترانسیمتر سطح هیدرواستاتیکی (Hydrostatic level transmitter)
• ترانسمیتر سطح اختلاف فشاری (D/P Type level transmitter)
• ترانسمیتر سطح دیسپلیسری (Displacer Level Transmitter)
• ترانسمیتر سطح خازنی (Capacitive level transmitter)
• ترانسمیتر سطح التراسونیک (Ultrasonic level transmitter)
• ترانسمیتر سطح راداری (Radar level transmitter)
• ترانسمیتر سطح هسته ای (Nuclear level transmitter)
• ترانسمیتر سطح سرو (Servo level transmitter)

لول سوئیچ یا سوئیچ سطح (Level Switch)

سوئیچ سطح یا لول سوئیچ یکی از مهم‌ترین تجهیزات حفاظتی و کنترلی برای نظارت بر سطح مواد درون مخازن است. افزایش بیش از حد ارتفاع مایع در مخزن می‌تواند منجر به سرریز شدن محتویات آن و همچنین کاهش بیش از حد سطح مایع ممکن است به آسیب دیدن پمپ‌ها و سایر تجهیزات فرآیندی منجر شود.

به همین دلیل، استفاده از سوئیچ سطح یکی از راه‌حل‌های بسیار مؤثر برای جلوگیری از این مشکلات است. این تجهیزات در صورت تغییر سطح مخزن واکنش نشان می‌دهند و سیگنال دیجیتالی به سایر تجهیزات ارسال می‌کنند. به عبارت دیگر، لول سوئیچ پس از رسیدن سطح مایع درون مخزن به یک نقطه مشخص (حد بالا) یا پایین‌تر آمدن آن از یک مقدار معین (حد پایین)، عمل کرده و یک کنتاکت الکتریکی را قطع یا وصل می‌کند.

سوئیچ‌های سطح در انواع مختلفی وجود دارند که هر یک با توجه به شرایط فرآیندی و نوع سیال و محتویات درون مخزن انتخاب می‌شوند. در ادامه انواع لول سوئیچ به شرح زیر است:

• لول سوئیچ دیسپلیسری (Displacer Level Switch)
• لول سوئیچ خازنی ( Capacitive Level Switch)
• لول سوئیچ فلوتری (Floater Level Switch)
• لول سوئیچ چنگالی یا دیاپازونی (Tuning fork Level Switch)
• لول سوئیچ دیافراگمی (Diaphragm Level Switch)
• لول سوئیچ پره ای (Paddle Wheel Level Switch)
• لول سوئیچ القایی (Conductive Level Switch)
• لول سوئیچ نوری (Optical Level Switch)

جدول مقایسه تجهیزات اندازه گیری سطح

نکات مهم خرید تجهیزات اندازه گیری سطح

هنگام خرید و انتخاب از تجهیزات اندازه‌گیری سطح، چندین نکته مهم وجود دارد که باید در نظر گرفته شود تا اطمینان حاصل شود که روش و فناوری انتخاب شده با الزامات خاص برنامه مطابقت دارد. در اینجا به برخی از جنبه‌های کلیدی اشاره می‌شود:

• نوع تجهیز اندازه‌گیری: با توجه به کاربرد، باید نوع تجهیز مناسب را از بین لول گیج، لول سوئیچ و لول ترانسمیتر انتخاب کنید. لول گیج‌ها معمولاً برای نمایش سطح سیال در محل استفاده می‌شوند، در حالی که ترانسمیترها سیگنالی متناسب با سطح مایع (معمولاً در بازه 4 تا 20 میلی‌آمپر) به اتاق کنترل ارسال می‌کنند.

• نوع سیال: شناسایی نوع سیالی که باید اندازه‌گیری شود بسیار حائز اهمیت است، زیرا این امر بر انتخاب سنسورها و مواد مورد استفاده تأثیر می‌گذارد. خواص فیزیکی سیال، مانند ویسکوزیته، چگالی و چند فاز بودن، می‌تواند بر انتخاب شما تأثیر بگذارد.

• محدوده اندازه‌گیری: محدوده اندازه‌گیری مورد نظر، یعنی فاصله بین حداقل و حداکثر سطح پر شدن، باید در نظر گرفته شود. این عامل بر انتخاب سنسورها و پیکربندی سیستم اندازه‌گیری تأثیر می‌گذارد.

• دقت: الزامات دقت برای اندازه‌گیری سطح بسته به نوع کاربرد متفاوت است. در برخی موارد، دقت بالا ضروری است، در حالی که در کاربردهای دیگر، اندازه‌گیری تقریبی ممکن است کافی باشد.

• شرایط فرآیندی: شرایط محیطی که در آن اندازه‌گیری سطح انجام می‌شود، نقش مهمی ایفا می‌کند. این شرایط شامل دما، فشار، رطوبت و قرار گرفتن در معرض مواد شیمیایی یا سایر مواد خورنده است.

• نوع مخزن: نوع مخزن یا کانتینری که اندازه‌گیری در آن انجام می‌شود، بر انتخاب سنسورها و نحوه نصب تأثیر می‌گذارد. به عنوان مثال، نصب در یک مخزن استوانه‌ای با یک مخزن مستطیلی متفاوت است.

• تاییدیه‌های ایمنی: در برخی صنایع مانند صنایع شیمیایی، پتروشیمی یا غذایی، مقررات ایمنی و انطباق خاصی وجود دارد. اطمینان حاصل کنید که فناوری اندازه‌گیری سطح انتخابی شما این الزامات را برآورده می‌کند.

• تعمیر و نگهداری و کالیبراسیون: نیازهای نگهداری و کالیبراسیون سیستم اندازه‌گیری سطح را برای اطمینان از عملکرد قابل اعتماد در نظر بگیرید. همچنین بررسی کنید که هر چند وقت یکبار دستگاه به تعمیر و نگهداری یا کالیبراسیون نیاز دارد. به‌طور کلی، تجهیزات غیرتماسی معمولاً به نگهداری کمتری نسبت به تجهیزات تماسی نیاز دارند.

• قیمت: تجهیزات اندازه‌گیری سطح در قیمت‌های مختلفی عرضه می‌شوند. همچنین، هزینه نصب و راه‌اندازی سیستم اندازه‌گیری سطح نیز عامل مهمی در انتخاب راه‌حل مناسب است.

برندهای مطرح تجهیزات اندازه گیری سطح

• ای بی بی ABB
• اندرس هاوزر ENDRESS+HAUSER
• فیشر FISHER
• موبری MOBREY
• روزمونت ROSEMOUNT
• زیمنس SIEMENS
• وگا VEGA
• ویکا WIKA