پربازدید ترین ها

021-66479486

لول گیج

تاریخ انتشار: 97/12/10
نمایش: 1105
(2 رای)

توجه : دراین قسمت به معرفی و مقاله لول گیج پرداخته شده است ، در صورت نیاز به بررسی و خرید انواع لول گیج ، اینجا کلیک نمایید.

لول گیج

لول گیج چیست ؟

  اهداف مقاله لول گیج :

در  مقاله ی کنترل سطح سعی گردیده ، به انواع  گیج های سطح ( لول گیج شیشه مرئی ، لول گیج های مغناطیسی و روش میل سنجش) بپردازیم. امیدواریم مورد توجه  شما همکاران و دانشجویان عزیز قرار گیرد.

مقدمه

    روش های اندازه گیری موجود در صنعت از لحاظ کاربرد به گستردگی روش اندازه گیری سطح نیستند . این اندازه گیری تحت عنوان تعیین موقعیت سطح واسط بین دو ماده شناخته می شود . این مواد در اکثر موارد بصورت سیال هستند ، با این حال ممکن است در مواردی بصورت جامد و مایع باشد . سطح واسط می تواند بین مایع و گاز ، مایع و بخار یا دو مایع باشد.

  تکنیک های زیادی برای اندازه گیری این واسط وجود دارد که هر یک دارای مزایا و معایب است بهترین انتخاب به ماهیت کاربرد مد نظر شامل فرایند اندازه گیری شده ، میزان دقت لازم و ملاحظات اقتصادی بستگی دارد. مهندس طراح باید آشنایی کامل با انواع مختلف تجهیزات اندازه گیری موجود داشته باشد تا بتواند مناسب ترین سیستم را برای کاربرد مد نظر انتخاب و پیاده سازی کند .

فنی مهندسی کنترل تک در  مقاله  لول گیج به معرفی انواع روشهای اندازه گیری سطح ، مزایا و معایب آنها ، نحوه عملکرد و مقایسه آنها پرداخته می شود.

مطالب جمع آوری شده در این بخش بر اساس استاندار ها و کتابهای مرجع ابزار دقیق و نیز کاتالوگ های شرکت های سازنده است.

 گیج های سطح ( Level Gauges-LG )

    همانطور که می دانید از این نوع سنسور های سطح به وفور در صنعت استفاده می شود . شاید کمتر جایی در کارخانجات و صنایع پتروشیمی باشد که از این نوع ابزار دقیق سطح استفاده نشود.

1-1 ) دلایل استفاده از گیج های سطح

  • ساختار ساده و اطمینان از عملکرد صحیح آنها 
  • راحتی استفاده از این سیستم اندازه گیری 
  • مشاهده و در صورت نیاز کنترل در فیلد
  • کالیبره کردن ترانسمیتر ها 
  • وابسته نبودن به سیستم کنترل و نیاز نداشتن به تغذیه 

در ادامه به تفصیل به بررسی انواع گیج های سطح می پردازیم.

 انواع گیج های سطح

انواع گیج های سطح عبارت اند از :

  • شیشه های مرئی ( SightGlasses ) روشی مستقیم برای مشاهده سطح مایع 
  • لول گیج های مغناطیسی سطح ( Magnetic Level Gauge) روشی غیر مستقیم برای  مشاهده سطح مایع
  • روش میل سنجش (GaugingRodMethod )

1-2-1 )

  شیشه های مرئی ( Sight Glasses )

     در این تکنولوژی با ساختن بخشی از مخزن با مواد شفاف یا عبور دادن بخشی از مایع داخل مخزن از لوله ای شفاف که اتصالی جانبی با آن دارد ، امکان نمایش میزان سطح سیال بدون واسطه و به کمک چشم امکان پذیر می شود . از سازندگان این نوع تجهیزات می توان به     JERGUSON , KSR KUEBELER , PHOENIX-MT , WIKA , TYCO اشاره کرد.

استفاده از این نوع تجهیزات در اغلب کاربردها ، نظیر تولید بخار و صنایع فرایندی ، مناسب است . لول گیج های شیشه ای مرئی را می توان به دو دسته تقسیم می شود:

  • نوع لوله ای ( Tubular ) .
  • نوع زرهی ( Armored ) .

نوع زرهی خود شامل دو نوع است:

  • انعکاسی  یا لول گیج رفلکسی ( Reflex ).
  • نوع شفاف یا لول گیج ترانسپرنت ( Transparent )

1-2-1-1 )

لول گیج لوله ای (Tubular )

   یک لول گیج لوله ای شامل یک منبع شفاف شیشه ای یا پلاستیکی است که بین دو شیر در بالا و پایین محدود شده است ممکن است این ابزار دقیق دارای در پوش های ( Caps ) در بالا و پایین آن و میله هایی برای   محافظت ( Protective Guard Rods ) از شیشه باشد . این تجهیز به صورت عمودی در کنار مخزن و با اتصالات مناسب نصب می شود . اما این تکنولوژی برای استفاده در سیالات فرایندی خطرناک مناسب نیست.

لول گیج

انواع مجاری موجود را می توان به چهاردسته تقسیم کرد:

  • بروسیلیکات ( Brosilicat ) فشار بالا : مجرای شیشه ای شفاف با دیواره های قطور
  • خط-قرمز ( Red-line ) : این نوع از شیشه ها دارای خط قرمزی در پشت خود هستند . هنگامی که مایع وجود دارد خط ثابت و ممتد قرمز می شود .
  • پلی کربنات : نوعی مجرای پلاستیکی با دوام .
  • Kel–F مجرای پلاستیکی مقاوم در برابر شیمیایی ( نوعی پلیمر )

یکی از معیار های مهم در انتخاب لول گیج ، ایمنی در انتخاب لول گیج ، ایمنی پرسنل و تجهیزات مربوط به آن است. مشکلات در استفاده از آنها هنگامی آشکار می شود که مخزن فرآیندی ، تانک ذخیره سازی ، خط لوله و ... در دما و فشار بالا قرار داشته باشد ، سیالات خورنده یا سیالات خطرناک در داخل آنها جریان داشته باشد یا در سرویس های بخار استفاده شود. در این کاربردها امکان نشت مواد پرخطر و ایجاد وضعیت خطرناک وجود دارد.

* نکته :

در استاندارد IPS ، بخش IPS-E-IN-140ذکر شده است که استفاده از این سیستم به دماهای زیر 94 درجه سانتی گراد و فشار های زیر 1barg و مواد غیر سمی و خطرناک محدود می شود . طول این شیشه ها نباید از 75 سانتی متر بیشتر می شود . در مواردی که نیاز به استفاده و مشاهده طولی بیشتر از این مقدار است باید از همپوشانی بین شیشه ها استفاده کرد .

مطابق استاندارد IPS –E  – IN – 140

برای محافظت لوله از ضربه خارجی دو نوع حفاظت رایج است . در نوع اول از میله های محافظ استفاده می شود . این نوع میله ها کمترین مقدار محافظت را ایجاد می کنند . روش دوم استفاده از کاور پلاستیکی به دور مجرای شیشه ای است.

نکته:

در استاندارد API-550:1974 ، بخش 2 ، صفحه 2 ، ذکر شده است که نحوه اتصال لول  گیج لوله ای به تانک چگونه باشد .

همانطور که در بالا هم مشاهده می شود برای نصب لول گیج لوله ای از Gage cock ، درپوش (Plug) روی آن و شیر مربوطه به تخلیه ( drain ) استفاده شده است . با توجه به اینکه این نوع از ابزار دقیق نیاز به بازرسی و تمیز کردن دوره ای و مرتب دارد لذا از تجهیزات اشاره شده برای جدا کردن صحیح ابزار دقیق از مخزن استفاده می شود.

شیر های تخلیه در سایز 4/3 و 2/1 اینچ باید در پایین لول گیج سطح نصب شوند .در سرویس های خطرناک ، باید به کمک لوله های بخارات سمی از ابزار دقیق تخلیه و دور شده و به نقطه دفن ایمن انتقال یابد.

عموما استفاده از شیر های Vent در نصب این ابزار دقیق لازم نیست و در جاهایی که از شیرهای  Ventاستفاده نمی شود باید از درپوش Plug استفاده شود.

در صنایع نفت و گاز بدلیل تحت فشار بودن سیالات و بعضا سمی بودن آنها ، شکسته شدن شیشه لوله جمبر می تواند بسیار خطرناک باشد به همین دلیل در صنعت نفت از این روش معمولا استفاده نمی شود .

1-2-1-2 )

لول گیج رفلکسی  ( Reflex )

اساس کار لول گیح رفلکسی بر باز تابش نور خارجی استوار است . در صورتی که نور به بخشی از شیشه بتابد که که مایع به آن بخش رسیده باشد ، امکان عبور از کل گیج را می یابد لذا در هنگام برخورد به دیواره پشتی چمبر که معمولا تیره رنگ است بازتابشی تیره و مشکی ایجاد می کند ، یک مایع مات مانند شیر ، نور را از سطح شیشه یا منشور باز می گرداند و در این حالت ، ستونی سفید رنگ مشاهده می شود.

هنگامی که نور به سطحی از شیشه می تابد که مایع وجود ندارد ، بازتابش داخلی رخ می دهد . بازتابش داخلی هنگامی رخ می دهد که نور عبوری از یک ماده با ثابت شکست مشخص می خواهد به ماده ای با ثابت شکست پایین تر وارد شود . در محل برخورد دو ماده شکست نور اتفاق می افتد ( ثابت شکست شیشه و هوا به ترتیب حدود 47/1 و 1 است .

از آنجا که در این موارد سطح آشکار شده تیره رنگ است غالبا نیازی به استفاده از نور افکن نیست . با توجه به توضیحات فوق مشخص است که در مواردی که سیال شفاف و بی رنگ است از این نوع ابزار دقیق به خوبی می توان بهره برد . استفاده از این نوع گیج ها در اکثر سرویس های بخار تا فشار های بالا ( به طور مثال 30بار ) انجام می پذیرد. شایان ذکر است کاربرد این نوع شیشه را در صنایع فرایندی نیز می توان مشاهده کرد.

کاربرد این نوع لول گیج رفلکسی در ابزاردقیق به مایعات تمیز محدود می شود . معمولا در صنعت برای سرویس هایی شامل  یا هیدرو کربنهای سنگین تر استفاده می شود.در مواردی ممکن است برای سرویس های  هیدروکربنهای سبک تر نیز استفاده شوند البته به شرطی که سیال توانایی حل کردن رنگ و پوشش دائمی گیج را نداشته باشد.

لول گیج رفلکسی

1-2-1-3 )

لول گیج ترانسپرنت  ( Transparent )

در این نوع از گیج  ( لول گیج ترانسپرنت ) ، مایع بین شیشه های شفاف احاطه می شود مشابه شکل 4-5 این کار باعث نمایش کاملی از سطح سیال می شود . با استفاده از نور افکن پس زمینه در پشت تجهیز می توان امکان دید را بیشتر کرد . در این نور افکن ها معمولا از دیود یا LED استفاده می شود تا مصرف انرژی کم شده و مدت کارکرد تجهیز بالا رود. شایان ذکر است بجای دیود از لامپ های هالوژن و فلورسنت نیز استفاده می شود.

لول گیج ترانسپرنت

*نکته :

با توجه به استاندارد IPS ، بخش IPS-C-IN-140، صفحه 8 ، برای استفاده از شیشه های شفاف باید از لامپ های ضد انفجار ، با حداقل توان 40 وات و متناسب با کلاس الکتریکی آن نقطه استفاده شود.

کاربرد این نوع از گیج های سطح استاندارد APS-550:1974 ، بخش 2 ، صفحه 3 ، ذکر شده است که عبارتند از :

  • کاربرد هایی که سیال شامل مواد اسیدی ، سوز آور و کثیف باشد.
  • کاربرد هایی که سیال بخار فشار بالا باشد.
  • مواردی که نیاز به دیدن سطح ازپشت شیشه است .
  • برای مشاهده سطح واسط بین دو مایع با چگالی متفاوت می توان از این تکنیک استفاده کرد.

*نکته : سیالاتی با گران روی بالاتر از 10cp می توانند در بازتابش منشور یا شیشه ها تاثیر گذار باشند . بنابراین بهتراست در هنگام انتخاب تجهیز با سازنده مشورت شود.

1-2-1-3-1) جنس مواد لول گیج ترانسپرنت 

مواد در تماس ( Wetted Part ) می توانند از کربن استیل ، استیل ضد زنگ ، تیتانیوم ، HastelloyB ، 22CrDuplex ، Hastelloy C و  25CrSuperDuplex می باشد.

جنس شیشه لول گیج ترانسپرنت  معمولا از بروسیلیکات است و در دماهای خیلی بالا از آلومینیوم سیلیکات استفاده می شود . آلومینیوم سیلیکات دارای انتقال حرارتی بالایی است و می تواند در بالاترین مقدار دما و فشار بخار ، کارایی داشته باشد.

برای جلوگیری از خوردگی شیشه ها از مواد خورنده می توان از پوشش میکا یا PTFE استفاده کرد .

1-3 )    مزایا و معایب لول گیج های سطح شیشه مرئی عبارتند از :

* مزایای لول گیج ترانسپرنت

  • خیلی ساده
  • ارزش

* معایب لول گیج ترانسپرنت

  • نامناسب برای کنترل اتوماتیک
  • نیاز به نگهداری دوره ای ( نیاز به تمیز کردن دارد)
  • شکننده ( به سادگی خراب می شود ) 

*محدودیت های کاربردی لول گیج شیشه ای( Application Limitations  )

این روش نیاز به دیدن و در صورت نیاز انتقال توسط اپراتور دارد لذا برای کاربرد های صنعتی خیلی مناسب نیست.

کاربرد چنین تجهیزات اندازه گیری در تانکهای ذخیره آب و روغن موتور دیده می شود . آنها وسیله ای خیلی ساده برای دسترسی به اطلاعات سطح هستند و می توانند مشاهده ساده و بدون واسطه را امکان پذی سازند . در این روش نیاز به بازرسی و نارت اپراتور ندارد.

شیشه های شفاف برای مایعات کثیف و تاریک مناسب نیستند . این روش اندازه گیری برای مایعات خطرناک نباید استفاده شود زیرا تیوب های شیشه ای به سادگی خراب می شوند یا می شکنند . در صورتی که دمای نشانگر از دمای فرآیند پایین تر باشد، میعان در خارج نشانگر اتفاق می افتد و مانع از رویت و خواندن مقدار صحیح می شود.

نکته :

برای سرویس هایی که سیال در حال جوشیدن است ، اغلب از شیشه های شفاف یا انعکاسی با جمپر های بزرگ استفاده می کنند . این نوع طراحی برای نمایش صحیح سطح است زیرا در این حالت سیال تمایل به نوسان و جوشیدن در گیج دارد.

بر اساس استاندارد API-550 ، بخش 2 ، صفحه 3 ، نحوه اتصال گیج شیشه مرئی از نوع زرهی به تانک ، از شیوه های ball برای ایزوله کردن ابزار دقیق از مخزن استفاده می شود . این نوع شیر از نشتی در هنگام جداکردن ابزار دقیق از مخزن جلوگیری می کند . شایان ذکر است از این نوع شیر در کاربرد های خلاء یا بخار نمی توان استفاده کرد.

*نکته:

در صورتی که سیال غلیظ ( Waxy ) است نباید از Cock Valve استفاده کرد چون باعث گرفتگی می شود .

 استفاده از یونیون در نصب گیج بسیار پیشنهاد می شود زیرا در هنگام نصب امکان بالا و پایین گیج و چرخاندن صفحه نمایش آن را مهیا می سازد.

اتصالات یونیون می تواند مسطح یا کروی باشد . در نوع مسطح امکان درزگیری بهتری در مقایسه با نوع کروی وجود دارد . در روش کروی قابلیت انعطاف بیشتری برای حرکت گیج وجود دارد.

نحوه اتصال گیج به تانک را می توان به سه دسته اصلی تقسیم کرد :

  • اتصال بالا و پایین ( Top-Bottom )
  • اتصال کنار – کنار (side – side )
  • اتصال پشت ( Back )

اتصال بالا و پایین بیشترین انعطاف را در هنگام نصب ابزار دقیق در فیلد ایجاد می کند.با تغییر طول انشعاب می توان محل اندازه گیری سطح را تغییر داد . شایان ذکر است که غالبا این نوع اتصال ارزان تر است .

اتصال کنار- کنار معمولا برای جاهایی استفاده می شود که ارتفاع مخزن کم است یا بیشترین میزان اندازه گیری سطح با توجه به اتصال مد نظر است . معمولا قیمت این نوع اتصال 10 تا 20 درصد بیشتر از نوع اتصال بالا و پایین است . اتصال از پشت به ندرت استفاده می شود و فقط برای گیج های نوع انعکاسی کاربرد دارد . این نوع اتصال مانند اتصال کنار – کنار است ، با این تفاوت که انشعاب گرفته شده از مخزن در پشت صفحه نمایش ابزار دقیق قرار می گیرد.

*در انتخاب و سایزینگ شیشه های مرئی دانستن چند اصطلاح حائز اهمیت است.

: C to C  لول گیج مرکز به مرکز ، اتصال ابزار دقیق با مرکز ،

V.L: طول بخش نمایشگر در ابزار دقیق ،

G.L : طول گیج ،

O.L : اندازه کامل ابزار دقیق بدون اتصالات ،

خلاصه :

لول گیج شیشه های مرئی ساده دارای تکنولوژی قدیمی هستند و به ندرت برای کاربرد های کنترلی خودکار استفاده می شوند.

1-2-2 )

لول گیج مغناطیسی

( Magnetic Level Gauge )

 در روش لول گیج مغناطیسی محفظه و لوله ای فرعی به کنار مخزن متصل شده است و سطح مایع در آن مشابه داخل تانک بالا و پایین می رود. شناوری با خاصیت مغناطیسی نیز در داخل لوله به همراه سطح مایع جا به جا می شود . محفظه کاملا آب بندی شده و بنابر این شناور ، تنها بخشی است که با سیال ارتباط دارد . در طرف خشک محفظه ، ستونی از غلطک های مغناطیسی وجود دارد که یک طرف آن به طور مثال به رنگ سفید و طرف دیگر به رنگ قرمز است . غلتکها معمولا از جنس پلاستیک یا سرامیک ساخته می شوند ، هنگامی که شناور بالاو پایین می رود ، میدان مغناطیسی دائمی اطراف غلتک تغییر می کند و باعث چرخش 180 درجه غلتک می شود ، با چرخش غلطک رنگ آن تغییر می کند . هنگامی که شناور بالا می رود رنگ غلطک از سفید به قرمز تغیییر می کند و هنگامی که پایین می رود رنگ آن به سفید برمی گردد . این عملکرد بدان معنی است که در هر زمان مقدار مایع داخل تانک با ستون قرمز نمایش داده شده .

لول گیج مغناطیسی

از سازندگان این نوع ابزار دقیق می توان به شرکت های EYVAZ TECHNIC , VEGA , KSR KUEBLER, KROHNE اشاره کرد.

مزایای لول گیج مغناطیسی :

  • طراحی ساده و مطمئن .
  • نیاز نداشتن به توان الکتریکی .
  • قابل استفاده در تمام کاربرد ها و صنایع ، به دلیل مواد مقاوم در مقابل خوردگی .
  • طراحی برای محدوده فشار از خلاء کامل تا فشا ر 420 بار .
  • وجود نداشتن خطر شکستگی به دلیل استفاده از ستون فلزی .
  • بلند تر بودن طول ستون نسبت به روش های قبلی .

معایب لول گیج مغناطیسی :

  • دقت محدود ( وابسته به سایز غلطک )
  • احتمال گرفتگی 
  • سایز بالای خط و محفظه فرعی بدلیل نیاز به شناور

در مواردی که سیال رنگی است استفاده از گیج های شیشه ای توصیه نمی شود . زیرا به مرور زمان اثر رنگ روی شیشه می ماند . در این حالت پیشنهاد می شود از گیج های مغناطیسی استفاده شود.

همان طور که در مزایای این نوع ابزار دقیق نیز بیان شد به دلیل فلزی بودن چمبر می توان در ارتفاع های بالا به جای گیج های شیشه ای از این لول گیج مغناطیسی استفاده کرد .

در هنگام استفاده از لول گیج مغناطیسی باید موارد زیر را مد نظر قرار داد:

  • فاصله مناسب از سازه های فلزی .
  • C.S نمی تواند به عنوان متریال چمبر استفاده شود ( به علت خاصیت مغناطیسی ) .

جنس چمبر باید یکی از حالات زیر باشد :

  • S.S  سری 300 ( مثل SS 316 و .SS 304 که آهنربا نمی شوند. S.S  سری 400 آهنربا می شوند و نمی توان از آنها استفاده کرد ) ؛
  • Nin Metal مثل PVC ، پلی پروپیلن.    

با توجه به مطالب گذشته موارد زیر باید در انتخاب نوع گیج مورد بررسی قرار گیرد :

  • دمای فرایند .
  • فشار فرایند .
  • سمی یا خطرناک بودن سیال .
  • رنگی یا شفاف بودن سیال .

1-2-3)

روش میل سنجش ( Gauging Rod Method )

این روش نیاز به تلاش و فعالیت فیزیکی بیشتر اپراتور نسبت به گیج های شیشه ای دارد ، اما با این حال این روش نیز راه ساده و ارزان دیگری برای محاسبه سطح است . این روش می تواند برای مایعات استفاده شود . معمولا برای این کار از نوار های فولادی سنگین در سیلو های بلند بهره می برند ، ایستگاههای پمپ بنزین از این روش برای یافتن عمق مخازن خود استفاده کرده و این کار به کمک این میله مدرج صورت می پذیرد . به عنوان مثال رایج می توان به گیج روغن داخل موتور اتومبیل اشاره کرد . از لوله های لغزشی می توان برای مخازن تحت فشار استفاده کرد ، اما در این حالت نیاز به تخلیه گاز و سیال فرایندی به اتمسفر است.

در کل می توان گفت این تجهیزات برای استفاده اپراتور خطرناک هستند و باید در مناطق امن ( Areas Safe) به عنوان بخشی از سیستم کنترل کلی فرایند به کار برده شوند.

همان طور که مشاهده می کنید اندازه گیری از جایی که میله سنجش به کف مخزن برخورد می کند ، انجام می شود.

مزایا لول گیج میل سنجش :

  • ساده ؛
  • ارزان ؛

معایب لول گیج میل سنجش :

  • فقط اندازه گیری بصورت نمونه برداری ؛
  • استفاده از این روش در اندازه گیری های تحت فشار ، خطرناک است ؛
  • دقت محدود ؛
  •  

1-2-3-1 ) محدودیت های کاربری ( Application Limitations)

این روش برای فرایند های صنعتی که نیاز به اندازه گیری پیوسته دارند ، مناسب نیست . با توجه به عملکرد این سیستم در صورت نصب روی مخازن در بعضی از  موارد ممکن است نیاز به نردبان برای دسترسی به تجهیز باشد.کاربرد های آن مخصوصا برای مخازن تحت فشار امکان پذیر نیست.

این روش بدلیل نیاز به توانایی و مهارت اپراتور در خواندن و تفسیر درجه بندی میله اندازه گیری ، دارای خطا و اشتباه است . دقت و خطای اندازه گیری در این روش به رزولوشن درجه بندی بستگی دارد . بهترین دقت و صحت اندازه گیری می تواند نصف کوچک ترین بخش درجه بندی باشد.

مقاله لول ترانسمیتر

نظرات کاربران
(1)
  • مهندس نعمتی
    1397-12-11
    باسلام
    سپاس از مقاله ی کاملتون و ممنون ازاینکه در این مقاله اشاره داشتید به استاندارهای مربوطه
    پاسخ مدیر:
    سلام جناب نعمتی باعث خردسندی ماست که مقاله لول گیج مورد توجه شما قرار گرفته . لطفا از محصولات لول گیج ما هم دیدن فرمایید. لینک محصولات لول گیج : https://controltak.com/29-%D9%84%D9%88%D9%84-%DA%AF%DB%8C%D8%AC-level-gauge
دیدگاه خود را بنویسید
*
*