در صنایع مختلف اندازه‌گیری سطوح مخازن و منابع سیالات جهت جلوگیری از سرریز شدن آنها از اهمیت بالایی برخوردار است. لول ترانسمیتر دیسپلیسری ابزاری است که با استفاده از آن سطوح محیطی مانند آب، مایعات چسبناک و سوخت را اندازه‌گیری می‌کنند.
دیسپلیسر یک وسیله‌ی اندازه‌گیری سطح مایعات است که بر اساس تغییر طول سیال عمل می‌کند. وقتی سیال تغییر می‌کند، نیروی ارشمیدسی تغییر می‌کند و وزن شناور کم می‌شود. این تغییر وزن توسط یک تیوب گشتاور به لودسل منتقل و به یک سیگنال قابل اندازه‌گیری تبدیل می‌شود.
برای دقت بیشتر، دیسپلیسر باید با سیال واقعی کالیبره شود. بدنه‌ی ویفر نقش محافظتی و تعادل تجهیزات را ایفا می‌کند. اهرم جابه‌جایی نیرو از زنجیر به تیوب گشتاور منتقل می‌شود و سیگنال‌های کرنش سنج و مدار آشکارساز را تقویت می‌کند تا به سیگنال‌های قابل پردازش تبدیل شوند. در این متن به بررسی صفر لول ترانسمیتر دیسپلیسری چیست و انواع لول ترانسمیتر دیسپلیسری بر چه اصلی کار می‌کنند می‌پردازیم.
لول ترانسمیتر دیسپلیسری چیست؟
فن آوری لول ترانسمیتر دیسپلیسری برای اندازه گیری سطح مایع بر اساس اصل ارشمیدس است که نشان می‌دهد نیروی شناوری اعمال شده بر جسم غوطه ور در مایع، برابر با وزن مایع جابه‌جا شده است. اگر سطح مقطع جابجایی و چگالی مایع ثابت باشد، آنگاه تغییر سطح، تغییر متناظری در وزن ظاهری جابجایی ایجاد می‌کند.
انواع لول ترانسمیتر دیسپلیسری
- لول ترانسمیتردیسپلیسری سطح مایکروویو هدایت شده (Guided Microwave Level Transmitters)
- لول ترانسمیتر دیسپلیسری سطح التراسونیک (Ultrasonic Level Transmitter)
- ترانسمیترهای سطح راداری (Radar Fill Level Transmitters)
- لول ترانسمیتردیسپلیسری سطح مغناطیسی (Magnetic Level Transmitters)
- لول ترانسمیتر دیسپلیسری هیدرواستاتیک (Hydrostatic Level Transmitters)
- لول ترانسمیتر دیسپلیسری سطح خازنی (Capacitance Level Transmitters)
1: لول ترانسمیتردیسپلیسری سطح مایکروویو هدایت شده (Guided Microwave Level Transmitters)
رادار موج هدایت شده یک روش انقلابی برای اندازه گیری سطح مایع است که در آن امواج الکترومغناطیسی با فرکانس بالا برای حرکت از فرستنده به ماده مورد اندازه‌گیری هدایت می‌شوند. این بر اساس اصل بازتاب سنجی دامنه زمانی (TDR) عمل می‌کند. در TDR، یک پالس با استفاده از یک کابل یا میله به مخزن اندازه گیری منتقل می‌شود. در جایی که کابل دارای مدار باز یا اتصال کوتاه است، پالس منعکس می‌شود. با اندازه‌گیری اختلاف زمانی بین پالس ارسالی و رسیدن اولین پژواک بازتابی و دانستن سرعت نور می‌توان فاصله جسم/سطح بازتابی را به راحتی محاسبه کرد.
یکی از مهم‌ترین اجزای سطح سنج رادار موج هدایت شونده، جزء تشخیص است؛ این قطعه معادل آنتن سطح‌سنج رادار غیر تماسی است که مسیر و ابزاری برای انتقال امواج مایکروویو است. این روش انتقال، با سیگنال متمرکز و نرخ تضعیف سیگنال پایین، پایداری و دقت اندازه گیری را تا حد زیادی بهبود می‌بخشد، به‌خصوص برای اندازه‌گیری محیط مایع دی الکتریک کم، مزایای سطح سنج رادار موج هدایت شونده آشکارتر است.
مایکروویو ساطع شده توسط سطح سنج رادار غیر تماسی پراکنده است و هنگامی که ثابت دی الکتریک محیط اندازه‌گیری‌شده خیلی کم باشد، تضعیف سیگنال منعکس شده بسیار زیاد بوده و اندازه گیری سطح مایع آسان است. این در مورد سطح سنج‌های رادار موج هدایت‌شونده صدق نمی‌کند.
2: لول ترانسمیتر دیسپلیسری سطح التراسونیک (Ultrasonic Level Transmitter)
فرستنده سطح اولتراسونیک یک پالس صوتی با فرکانس بالا از مبدل خود منتشر می‌کند. پالس از طریق شکاف هوا حرکت می‌کند، روی سطح مایع منعکس می‌شود و به مبدل باز می‌گردد. فرستنده سطح اولتراسونیک، با اندازه‌گیری زمان پالس پرواز، آن را به ارتفاع یا فاصله تراز تبدیل می‌کند. محدودیت‌های آن شامل عمق مخزن زیاد، اکو جذب یا پراکندگی و جسم‌های جاذب صدا است. سنسور سطح اولتراسونیک نیز با تولید سیگنال‌های الکتریکی و انفجار انرژی اولتراسونیک در حسگر کار می‌کند. دقت این سنسور در اندازه‌گیری سطح مخزن 0.144 ± اینچ در محدوده 12 فوت و 0.075 ± اینچ در فاصله 75 اینچ است.
3. ترانسمیترهای سطح راداری (Radar Fill Level Transmitters)
فرستنده‌های سطح رادار موج هدایت شونده برای نظارت مستمر سطوح جامد سیال یا حجیم در شرایط عملیاتی سخت استفاده می‌شوند. آنها بر اساس یک اصل مشابه با تجزیه و تحلیل لیزری زمان پرواز عمل می‌کنند. این نوع ترانسمیتر دقت بالا، اندازه گیری بدون تماس و مزایایی دیگر دارد. دو نوع فرستنده رادار وجود دارد: منسجم و غیر منسجم. محدوده باید در حد پایین سنسور (LSL) و حد بالا سنسور (USL) تنظیم شود.
4: لول ترانسمیتر دیسپلیسری سطح مغناطیسی (Magnetic Level Transmitters)
لول ترانسمیتر دیسپلیسری سطح مغناطیسی برای اندازه‌گیری مداوم سطح مایعات استفاده می‌شود و بر اساس تعیین موقعیت شناور مغناطیسی در مایع کار می‌کند. دقت اندازه‌گیری آن 0.05 اینچ است. فاکتورهایی مانند قدرت جفت مغناطیسی، تمییز بین خشک و مرطوب بودن شناور، نبودن زباله و عوامل مرتبط با چگالی مایع باید در انتخاب این ترانسمیتر مغناطیسی مورد توجه قرار گیرد.
5: لول ترانسمیتر دیسپلیسری هیدرواستاتیک (Hydrostatic Level Transmitters)
سنسورهای سطح هیدرواستاتیک متشکل از یک سلول اندازه گیری فشار، دیافراگم فولاد ضد زنگ است که فشار هیدرواستاتیک را اندازه گیری می‌کنند که این محاسبات متناسب با ارتفاع مایع اندازه‌گیری شده است.
6: لول ترانسمیتر دیسپلیسری سطح خازنی (Capacitance Level Transmitters)
لول ترانسمیتر دیسپلیسری خازنی، تغییرات خازن الکترواستاتیکی را بر اساس تغییر سطح مایع در مخزن تشخیص می‌دهد و دقت آن 0.25%-0.5% F.S است. سوئیچ سطح خازنی با استفاده از حسگر خازنی و میدان الکتریکی که منتشر می‌کند، اهداف جامد یا مایع را بدون تماس فیزیکی شناسایی می کند و در صورت تغییر سطح مایع، سیگنال تشخیص را تولید می‌کند.
مزایا و معایب لول ترانسمیتر دیسپلیسری
مزایای لول ترانسمیتردیسپلیسری
- لول ترانسمیتر دیسپلیسری می‌تواند با طیف گستردهای از چگالی سیال استفاده شود.
- لول ترانسمیتر دیسپلیسری دقت بالایی دارد.
- لول ترانسمیتر دیسپلیسری را می‌توان به صورت داخلی یا خارجی قرار داد.
- لول ترانسمیتر دیسپلیسری را می‌توان برای اندازه‌گیری رابط مایع استفاده کرد.
- لول ترانسمیتر دیسپلیسری تحت تأثیر تلاطم یا فشار قرار نمی‌گیرد.
- می‌توان آن را با مایعات چسبناک یا کثیف نیز استفاده کرد.
معایب لول ترانسمیتر دیسپلیسری
- اگر دما / چگالی مایع در ظرف با مایع موجود در قفس خارجی لول ترانسمیتر دیسپلیسری متفاوت باشد، میزان سطح از جابه‌جایی می‌تواند نادرست نشان داده شود.
- در صورت کثیف بودن، کف کردن، رسوب گیری و همچنین سیال متلاطم یا وجود ذرات جامد در سیال (مانند ماسه) اندازه‌گیری‌ها غیرقابل‌اعتماد خواهند بود.
- لرزش (به عنوان مثال هشدار کاذب) و خوردگی بر درستی و دقت اندازه‌گیری سطح تأثیر می‌گذارد.
- نیازهای تعمیر و نگهداری از لول ترانسمیتردیسپلیسری جابه‌جایی می‌توانند زیاد باشند. بسیاری از عیوب به دلیل وجود لکه، یخ زدن لوله گشتاور، شکستن یا جدا شدن آویز جابه‌جایی، شکست حرکت زاویه‌ای آشکارساز الکترونیکی، گیرکردن جابه‌جایی و تغییر جرم جابه‌جایی به دلیل خوردگی است.
- اگر چگالی سیال مخزن تغییر کند، بر اندازه‌گیری تأثیر می‌گذارد.
- این دستگاه‌ها گران هستند.
- فقط برای مخازن کوچک استفاده می‌شود.
کاربردهای لول ترانسمیتر دیسپلیسری
این دستگاه کارآیی گستردهای دارد که در ادامه بر اساس کاربرد در صنایع مختلف، با آنها آشنا می‌شوید.
کاربردهای لول ترانسمیتر دیسپلیسری نفت و گاز
- تانک‌های نفتی: لول ترانسمیتر دیسپلیسری به‌عنوان یک سنسور سطح، میزان نفت خام یا مایعات دیگر را در تانک‌های نفتی اندازه‌گیری می‌کند. این اطلاعات به سیستم کنترلی هوشمند منتقل می‌شوند و برای مدیریت موجودی نفت، ترکیبات شیمیایی و کنترل نرخ تخلیه استفاده می‌شوند.
- استخراج گاز طبیعی: لول ترانسمیتر دیسپلیسری می‌تواند در مخازن استخراج گاز طبیعی استفاده شود. با اندازه‌گیری سطح گاز نشسته در تانک، می‌توان میزان گاز موجود و کنترل فشار و دبی آن را مدیریت کرد.
کاربردهای لول ترانسمیتر دیسپلیسری صنایع پتروشیمی و پالایشگاه‌ها:
- اندازه‌گیری سطح و حجم مایعات: لول ترانسمیتر دیسپلیسری در واحدهای پتروشیمی و پالایشگاه‌ها برای اندازه‌گیری سطح و حجم مایعات مختلف استفاده می‌شود. این شامل اندازه‌گیری سطح در برج‌های تقطیر، تانک‌های نگهداری محصولات و دستگاه‌های جداسازی است.
- کنترل جریان: لول ترانسمیتر دیسپلیسری می‌تواند در کنترل جریان مایعات در خطوط لوله پتروشیمی و پالایشگاه‌ها استفاده شود. با تنظیم سطح مایع در تانک‌های خزانگاه و محاسبه تغییر زمانی این سطح، میزان جریان مایع را مشخص می‌کند.
کاربردهای لول ترانسمیتر دیسپلیسری صنعت آب و فاضلاب
- اندازه‌گیری سطح آب و فاضلاب: لول ترانسمیتر دیسپلیسری در سیستم‌های تصفیه آب و فاضلاب برای اندازه‌گیری سطح آب و فاضلاب استفاده می‌شود. این اطلاعات به مدیریت منابع آب و فاضلاب و کنترل دقیق جریان مایع کمک می‌کند.
کاربردهای لول ترانسمیتر دیسپلیسری خودروسازی:
- اندازه‌گیری سطح سوخت خودرو: لول ترانسمیتر دیسپلیسری در مخازن سوخت خودروها و وسایل نقلیه استفاده می‌شود. با اندازه‌گیری سطح سوخت، اطلاعاتی در مورد میزان سوخت باقیمانده و مسافت قابل طی شدن تا نزدیک‌ترین مکان سوخت‌گیری برای راننده در اختیار قرار می‌گیرد.
- سیستم‌های تبرید: لول ترانسمیتر دیسپلیسری می‌تواند در سیستم‌های تبرید خودرو، مانند رادیاتور، کمک کند. با اندازه‌گیری سطح آب خنک‌کننده، میزان آب موجود و دمای آن را کنترل می‌کند.
کاربردهای لول ترانسمیتر دیسپلیسری صنعت دریایی:
- اندازه‌گیری سطح آب: لول ترانسمیتر دیسپلیسری در کشتی‌ها برای اندازه‌گیری سطح آب در تانک‌های آب تصفیه، تانک‌های ذخیره آب و سایر مخازن مورد استفاده قرار می‌گیرد. این اطلاعات به کنترل میزان موجودی آب و کنترل تعادل کشتی کمک می‌کند.
- کنترل تعادل: لول ترانسمیتر دیسپلیسری می‌تواند در کنترل تعادل و وزن کشتی استفاده شود. با اندازه‌گیری و مدیریت سطح وزن، میزان بار و توزین روی کشتی را کنترل می‌کند.
تأثیر لول ترانسمیتر دیسپلیسری در بهبود عملکرد صنعتی
تأثیر ترانسمیتر دیسپلیسری در بهبود عملکرد صنعتی و آینده بسیار مهم است. این دستگاه با دقت بالا و قابلیت کار در شرایط دشوار، به کنترل دقیق‌تر و بهره‌وری بیشتر در صنایع کمک می‌کند. همچنین، با کمک اندازه‌گیری دقیق سطح مایعات، ایمنی فرآیندها افزایش می‌یابد. از طرفی، استفاده از این تکنولوژی می‌تواند به کاهش هزینه‌های نگهداری و بهره‌وری منابع کمک کند.
اگر این نوع اندازه‌گیری در دسترس نباشد، اندازه‌گیری مناسب سطح مایع ممکن است مشکلاتی ایجاد کند، از جمله عملکرد نامناسب یا حتی خطرات ایمنی. به عنوان مثال، در صنایع خطرناک مانند نفت و گاز، اندازه‌گیری نادرست سطح مایع می‌تواند منجر به وقوع حوادث یا آسیب‌های جدی برای تجهیزات و محیط زیست شود.
چگونه دقت لول ترانسمیتر دیسپلیسری را محاسبه می‌کنید؟
دقت یک فرستنده فشار به عنوان بزرگترین انحراف بین پاسخ ایده‌آل آن (خط سبز) و پاسخ واقعی (خط قرمز) محاسبه می‌شود. دقت یا حداکثر خطای اندازه‌گیری شده، بزرگترین انحراف بین خط ایده‌آل و منحنی مشخصه است.
در انتخاب لول ترانسمیتر دیسپلیسری مغناطیسی چه فاکتورهایی باید در نظر گرفته شود؟
قدرت جفت مغناطیسی بین شناور و نشانگر باید مستقیماً متناسب با فاصله جداکننده آنها باشد. به هیچ عنوان نباید هیچ‌گونه کثیفی و زباله در محفظه وجود داشته باشد، گرد و غبار می‌توانند بین شناور و دیواره داخلی قرار گیرد و از مانع کنترل سطح مایع توسط شناور شوند. لول ترانسمیتر دیسپلیسری مغناطیسی برای چگالی مایع خاص طراحی شده است، بنابراین اگر شناور به درستی ساخته نشود یا چگالی سیال فرآیند تغییر کند، در اندازه‌گیری خطا رخ می‌دهد. به همین دلیل، نباید از لول ترانسمیتر دیسپلیسری مغناطیسی برای سیال فرآیندی که وزن مخصوص کمتری نسبت به شناور دارد استفاده کنیم.
