پربازدید ترین ها

لول ترانسمیتر

تاریخ انتشار: 98/01/06
نمایش: 384
(2 رای)

لول ترانسمیتر

لول ترانسمیتر چیست ؟

اهداف مقاله لول ترانسمیتر :

 ترانسمیترهای سطح ( Level Transmitters-LT )

در این بخش به معرفی انواع ترانسمیتر های سطح پرداخته می شود . اما پیش از معرفی آنها به تکنولوژی های متفاوت و مورد استفاده در ترانسمیتر ها اشاره می شود. راه های شناخته شده متعددی برای اندازه گیری سطح وجود دارد که برای پیاده سازی آنها تکنولوژِ های متفاوت و واحد های اندازه گیری گوناگونی لازم است.

 >>>  جهت مشاهده و خرید انواع لول ترانسمیتر کلیک نمایید <<<

                      

1 -  روش های اندازه گیری سطح

روش های اندازه گیری سطح عبارتند از :

  • فشار هیدرو استاتیک 
  • انعکاس صدای پالس 
  • رادار پالس 
  • فرا صوت 
  • رسانایی  
  • خازنی
  • وزن

در اندازه گیری پیوسته ، مقدار مقدار سطح آشکار شده به سیگنالی تبدیل می شود که متناسب با میزان سطح است . تجهیزاتی که بر پایه میکروپروسسور هستند ، می توانند سطح و حجم را مشخص کنند .

تکنیک های متفاوت ، نیازمندی های مختلفی دارند . به عنوان مثال ، برای به دست آوردن حجم سیال داخل مخزن علاوه بر یافتن سطح سیال داخل آن ، نیاز به داشتن شکل هندسی مخزن نیز می باشد .

 هنگام استفاده از وسایل هیدرواستاتیک که امکان آشکار کردن فشار از کف مخزن را دارند ، نیاز به دانستن چگالی سیال و ثابت بودن آن است .

تا اینجا با تکنولوژی های مختلف ترانسمیتر های سطح آشنا شدیم ، در ادامه انواع ترانسمیتر های سطح معرفی می شوند.

2-   انواع ترانسمیتر ها ی سطح :

ترانسمیتر های سطح عبارتند از :

  • ترانسمیتر سطح جابه جا کننده ؛
  • ترانسمیتر های فرا صوتی ؛
  • ترانسمیتر فشار تفاضلی ؛
  • سیستم های نوار رانشی ؛
  • اندازه گیری تشعشعی ؛
  • اندازه گیری خازنی ؛
  • ترانسمیتر راداری ؛
  • جعبه دیافراگمی ؛
  • فشار استاتیکی ؛
  • مجرای حبابی ؛
  • روش توزین ؛

1-2  )  Differential Pressure 

لول ترانسمیتر فشار تفاضلی 

در  تکنولوژی ترانسمیتر فشار تفاضلی  میزان سطح مایع بر اساس تفاضل فشار به دست می آید . هنگامی که فشار سطح مایع بزرگتر   ( در مورد تانک های تحت فشار ) یا متفاوت از فشار اتمسفر باشد ، نیاز به استفاده از این نوع سنسور ترانسمیتر فشار تفاضلی است ، در غیر این صورت پیشنهاد می شود از روش ترانسمیتر فشار استاتیک که دربخش های بعدی به آن می پردازیم ، استفاده شود . این کار به این خاطر است که فشار مجموع ( مجموع فشار ناشی از گاز و بخار بالای مایع و فشار ناشی از ستون مایع در مخزن ) از فشار ناشی ازارتفاع مایع بیشتر است . با سنسورترانسمیتر فشار تفاضلی ، فشار در سطح مایع از فشار کل کسر می شود و نتیجه حاصل نشان دهنده فشار ناشی از ارتفاع مایع است .

در اعمال  روش اندازه گیری سطح لول ترانسمیتر تفاضلی ، سمت LP ( فشار کم ) مربوط به سنسوری است که در بالای ماکزیمم ارتفاع مایع مخزن ، نصب می شود . این اتصال پایه خشک ( Dry Leg ) نامیده می شود . فشار ناشی از گاز و بخار بالای سطح مایع به دو سمت LP وhp ( فشار زیاد ) سنسور اعمال می شود و تغییرات در این فشار تاثیری در اندازه گیری سطح نمی گذارد .

تکنیک های نصب هنگامی از سنسور های لول ترانسمیترفشار تفاضلی برای اندازه گیری استفاده می شود ، ممکن است مایع اندازه گیری شونده راهی به سوی پایه خشک پیدا کند . این فرایند می تواند نتیجه میعان یا ترشح باشد .بنا براین به مرور زمان تغییراتی در ارتفاع مایع و در نتیجه فشار مربوطه در سمت فشار پایین ابزار دقیق به وجود خواهد امد . مایع درون پایه خشک می تواند باعث جابجایی صفر اندازه گیری شود . راه حل رایج برای این مشکل پر کردن پایع مرجع خشک پیش از استفاده با مایع درون مخزن است . این پایع مرطوب فشار مرجع ثابتی را ایجاد می کند .

با توجه به تغییرات فوق یعنی پر کردن پایه خشک و تبدیل آن به پایه مرطوب ، فشار پایه های متصل به ترانسمیتر تغییر می کند . یعنی پایه LP یا خشک در حالت اول جای خود را به پایه HP یا مرطوب داده است لذا باید اتصال HP و LP به لول ترانسمیتر تصحیح شود . لازم است که ارتفاع مایع در پایه مرجع بیشتر یا مساوی بیشترین سطح مایع داخل مخزن باشد .هنگامی که سطح مایع افزایش می یابد ، فشار ورودی سنسور در کف مخزن افزایش یافته و فشار تفاضلی آن در سنسور کاهش می یابد . هنگامی که تانک پر می شود فشار مایع با فشار مرجع برابر می شود و فشار تفاضلی در این حالت صفر است.

تصحیح این مشکل ساده بوده و شامل معکوس کردن HP و LP یا خروجی الکتریکی فرستنده سنسور می شود.

از بایاس کردن نیز برای مرجع قراردادن HP استفاده می شود به این کار بالابردن نقطه صفر نیز گفته می شود . برای این کار مقدار فشار ناشی از پایه مرطوب به مقدار اندازه گیری اضافه می شود .

* استفاده از DP در فیلتر ها

علاوه بر اینکه از اندازه گیری فشار تفاضلی برای اندازه گیری سطح در تانک های تحت فشار استفاده می شود ، در فیلتر ها نیز برای نشان دادن میزان آلودگی آنها ، این تکنولوژِ کاربرد دارد . اگر فیلتر تمیز باشد ، فشار تفاضلی در دو سر فیلتر وجود ندارد . هنگامی که فیلتر آلوده می شود ، فشار در سمت بالا دست نسبت به پایین دست افزایش می یابد.

مزایا استفاده از لول ترانسمیتر فشار تفاضلی :

  • اندازه گیری سطح در تانک های تحت فشار یا تخلیه شده ؛
  • تنظیم ساده ؛
  • دقت معقولانه .

معایب استفاده از لول ترانسمیتر فشار تفاضلی : 

  • وابستگی به چگالی نسبی مواد.
  • نداشتن دقت در صورت گرفتگی و رسوب مواد .
  • دقت پایین در اندازه گیری سطحوح کوچک .

* محدودیت های کاربردی لول ترانسمیتر فشار تفاضلی :

چگالی سیال در دقت اندازه گیری تاثیر می گذارد . ابزار دقیق های DP باید برای مایعات با چگالی نسبی ثابت استفاده شوند . در این روش اتصال فرایندی در معرض گرفتگی ناشی از رسوبات است و اتصال فرایندی پایه مرطوب ممکن است در معرض منجمد شدن باشد .

* موارد کاربرد لول ترانسمیتر DP:

  • دامنه های بالای سطح که استفاده از سنسورهای جابجا کننده (  Displacer ) امکان پذیر نیست .
  • مواردی که سیال ویسکوزیته بالایی دارد .
  • سیال باید دو فازی نباشد .

*نکته :

اگر لوله پایین تر از مخزن باشد حتما باید در DataSheet ذکر شود که سنسور Level از نوع DP باید مجهز به یک کیت جبران ساز نقطه صفر باشد .

اصطلاحات متعارف لول ترانسمیتر فشار تفاضلی :

لول ترانسمیتر اختلاف فشار      لول ترانسمیتر تفاضلی       لول ترانسمیتر دی پی       لول ترانسمیتر دیفرانشیل     لول DP

2.2)   DisplacerLevelTransmitter 

 لول ترانسمیتر سطح جابجا کننده

لول ترانسمیتر دیسپلیسر

سنسور های نوع جابجا کننده و شناوری اگر چه در ظاهر مشابه هم هستند ولی از لحاظ عملکرد متفاوت اند . شناور ها بر اساس نیروی بالا برنده ناشی از سیال عمل می کنند یعنی با توجه به اینکه چگالی شناور از سیال در حال اندازه گیری پایین تر است ، شناور روی سطح قرار گرفته و جابجایی سطح باعث جابجایی شناور می گردد . در حالی که جابجا کننده بر اساس قانون ارشمیدس عمل می کند یعنی از وزن جسم غوطه ور در سیال به میزان مایع جابه جا شده کاسته می شود .

از سازندگان مهم لول ترانسمیتر دیسپلیسر  می توان به شرکت هایی همچون ، Tokyo Keiso , Foxboro , EMERSON , ABB , Endress & Hauser اشاره کرد .

3-2 )   Radar Transmitter 

لول ترانسمیتر راداری

برای اولین بار در سال 1980 رادارهای نظامی وارد صنعت اندازه گیری فرایندی شدند  . این رادار ها با ایجاد تحولات صنعتی در تکنولوژی ساخت خود و استفاده از تکنولوژِ FET در ساختن مدارات الکترونیکی ، گام بزرگ در جهت کوچک شدن و صنعتی شدن ابزار دقیق های راداری برداشتند .

هر دو سیگنال راداری و ریز موجی با سرعت نور منتشر می شوند ، اما تفاوت آنها در فرکانسشان است . فرکانس های پخش رادیو و تلویزیون معمولا بین 88 مگاهرتز تا کمتر از 1 گیگاهرتز است و این در حالی است که فرکانس ریز موج ها در محدوده 1 تا 300 گیگا هرتز است . معمولا این رنج فرکانسی فقط برای کاربرد های نظامی در هواپیما ها و رادارهای زمینی استفاده می شود . تفاوت دیگر آنها در میزان قدرتشان است . قدرت سیگنال راداری حدود 0.01Mw/ است در حالي كه قدرت ریز موج در محدوده 0.1=5Mw/ است . به دلیل کارکرد ریز موج ها در سطح انرژی بالاتر مقاومت آنها نسبت به سنسور های نوع راداری بیشتر است . لذا گیج راداری ( ریز موجی ) نسبت به سنسور های فرا صوتی در استفاده از ریز موج به جای موج صوتی تفاوت دارند . همانند تجهیزات فراصوتی در این روش نیز آنها در بالای مخزن برای مشخص کردن سطح مواد اندازه گیری نصب می شوند . سنسور های راداری شامل فرستنده ، آنتن ، گیرنده ی دارای پردازشگر و واسط اپراتوری است . در فرستنده ، اسیلاتور های نیمه هادی موج های الکترومغناطیسی را تولید می کنند . فرکانسی که غالبا برای این تجهیز استفاده می شود حدود 10 گیگا هرتز است.

برای آشکار سازی مواد خشک و غیر رسانا با میزان خیلی کم از مواد توده ای می توان از فرستنده های فرکانس بالاتر استفاده کرد .

از آنجا که انواع مختلفی از آنتن ها وجود دارد ، انتخاب صحیح نوع آنتن برای کاربرد و نصب مد نظر مهم و اساسی است . انتخاب آنتن به معیار های زیر وابسته است :

  • نوع کاربرد – فضای آزاد در مقابل چاه استیلینگ ( stilling well )؛
  • امکانات نصب – اندازه ، موقعیت و بلندی نازل ؛
  • مشخصه مواد ذخیره شده تانک – بازتاب پذیری رادار ( radar reflectivity ) ، فشار بخار ، دما و غیره؛
  • دقت اندازه گیری لازم ؛

برای کاربرد های چاه استیلینگ از آنتن های مسطح ( Planar antenna ) استفاده می شود و برای کاربرد های فضای آزاد از آنتن های زیر استفالده می شود :

  • آنتن های میله ای ( Rod antenna ) 
  • آنتن های بوقی ( Horn antenna ) 
  • آنتن های سهموی ( Parabolic antenna )

4-2)  Ultrasonic Transmitters 

لول ترانسمیتر های فرا صوتی

لول ترانسمیتر آلتراسونیک

در اندازه گیری سطح در مواردیکه تماس با سطح سیال امکان پذیر نباشد ، استفاده از ترانسمیتر های فراصوتی می تواند گزینه مناسبی باشد.

* اساس عملکرد لول ترانسمیتر آلتراسونیک :

سنسورهای فراصوتی  یا همان لول ترانسمیتر آلتراسونیک بر اساس ارشال موج صوتی در مسیر سطح و اندازه گیری زمان سپری شده و برای بازگشت آن کار می کنند . از آنجا که سرعت صوت مشخص است ، با اندازه گیری زمان رفت و برگشت می توان فاصله را محاسبه کرد.

در اندازه گیری لول ترانسمیتر آلتراسونیک  معمولا فاصله بین محتویات مخزن و بالای آن مورد اندازه گیری قرار می گیرد . ارتفاع از کف مخزن از اختلاف بین این اطلاعاتو ارتفاع کل مخزن محاسبه می شود . در صورتی که سیال مایع باشد سیستم هایی وجود دارند که توانایی اندازه گیری ارتفاع از کف مخزن را نیز دارند.

 پالس موج صدای اولیه ( The original sound wave pulse ) با فرکانسی بین 5 تا 40 کیلوهرتز انتقال می یابد ، که البته به نوع مبدل ( Transducer ) نیز بستگی دارد . سنسور مبدل شامل یک یا چند کریستال پیروالکتریک برای فرستادن و دریافت سیگنال صدا است . هنگامی که انرژی الکتریکی به کریستالهای پیزو الکتریک اعمال می شود ، آنها شروع به حرکت کرده و تولید سیگنال صوت می کنند . در هنگام بازگشت موج صوتی نیز جا به جایی موج صوتی بازگشتی یک سیگنال الکتریکی تولید کرده که به عنوان پالس بازگشتی آشکار می شود . زمان رفت و بازگشت به عنوان زمان بین ارسال و بازگشت سیگنال اندازه گیری می شود.

سیالاتی که با  روش لول ترانسمیتر آلتراسونیک ، سطح آنها اندازه گیری می شود باید قابلیت بازتابش امواج را به خوبی داشته باشند . با فرض اینکه دو محیط متفاوت داشته باشیم ، هنگام عبور موج صوتی از یک محیط به محیط دیگر مقداری از آن بازتابش شده و برمی گردد و درصدی از آن نیز به ماده دوم نفوذ می کند و دیگر باز نمی گردد.

5-2 )    Static Pressure 

لول ترانسمیتر فشار استاتیک

 اساس اندازه گیری لول ترانسمیتر فشار استاتیک برای اندازه گیری سطح بر این اصل استوار است که فشار اندازه گیری شده متناسب با ارتفاع مایع داخل مخزن ، صرف نظر از حجم آن است.

فشار محاسبه شده بر اساس رابطه زیر با ارتفاع مرتبط است :

P = h × p ×g

که در آن :

P : فشار

h : ارتفاع

P : چگالی نسبی سیال

g : شتاب گرانشی

با چگالی ثابت ، تنها متغیری که وجود دارد ، ارتفاع است . در حقیقت ، هر ابزار دقیقی که بتواند فشار را اندازه گیری کند می تواند برای خواندن ارتفاع مایع کالیبره شده ، و برای اندازه گیری سطح مایعات در تانک های تحت شرایط اتمسفری نیز استفاده شود . اغلب سنسور های فشار برای شرایط اتمسفری تنظیم می شوند ، بنابراین فشار در سطح مایعات بدون سرپوش صفر خواهد بود . واحد اندازه گیری فشار عموما پاسکال است .1 پاسکال برابر با فشار 1 متر ارتفاع آب است . مبدل های فشار هیدرواستاتیک همیشه شامل غشایی است که به صورت مکانیکی یا هیدرولیکی به المان متصل می شود . المان مبدل می تواند بر اساس تکنولوژِ هایی شامل : القایی ، خازنی ، کشش سنج یا نیمه هادی باشد.

2 – 6 ) لول ترانسمیتر مجرای حبابی  Bubble Tube Method   

       در روش حبابی ، سطح مایع ، با اندازه گیری فشار لازم برای تزریق گاز به مایع در نقطه ای پایین از سطح مشخص می شود . در این روش از یک منبع هوا یا گاز تمیز استفاده می شود که از طریق محدود کننده به یک مجرای غوطه ور در ارتفاع مشخص در مخزن متصل است، محدود کننده ، دبی هوا را به مقدار بسیار کمی کاهش می دهد . هنگامی که فشار لازم ایجاد شود ، حبابها از انتهای تیوب رها می شوند . فشار آنچنان نگه داشته می شود که حبابهای هوا از طریق مایع آزاد شوند . تغییرات در سطح مایعات سبب تغییر فشار در داخل مجرای حباب می شود . در بالای مجرای حباب سنسور فشاری وجود دارد که اختلاف فشار ایجاد شده به دلیل تغییر سطح را آشکار می سازد .

2 – 7) لول ترانسمیترجعبه دیافراگمی ( Diaphragm Box )

لول ترانسمیتر جعبه دیافراگم اصولا برای اندازه گیری ارتفاع آب در مخازن باز استفاده می شود . این جعبه دارای مقدار زیادی هوا است که در داخل دیافراگم منعطفی نگه داشته می شود . یک مجرا ( Tube ) جعبه دیافراگمی را به گیج فشار متصل می سازد .

فشار اعمالی از مایع به حجم هوای داخل جعبه بیان کننده فشار سیال در آن سطح است . گیج فشار ، فشار هوا را اندازه می گیرد و آن را با مقدار ارتفاع سیال تبدیل می کند .

دو نوع رایج از جعبه های دیافراگمی وجود داری این دو نوع عبارتند از :

  • نوع باز
  • نوع بسته

نوع باز جعبه دیافراگمی در سیال داخل مخزن فرو می رود . نوع بسته جعبه دیافراگمی در خارج مخزن نصب می شود و به وسیله طول کوچکی از لوله کشی به مخزن متصل می شود.

مزایا لول ترانسمیتر دیافراگمی

  • نسبتا ساده ، مناسب برای مواد گوناگون و خیلی دقیق.

2 – 8 ) لول ترانسمیتر روش توزین ( Weighing Method )

این نوع از اندازه گیری غیر مستقیم برای طیف وسیعی از مایعات و مواد جامد مناسب است و در آن ، از لودسل ( Load cell ) برای اندازه گیری وزن در مخزن استفاده می شود . . با دانستن چگالی نسبی و شکل مخزن ، ارتفاع مواد قابل محاسبه است.

توجه : جهت خرید و مشاهده ی محصولات  کنترل سطح   اینجا را کلیک نمایید.

2- 9 ) لول ترانسمیتر تشعشعی ( Radiation Measurement )

در این روش از منبع تشعشع گاما برای تجهیزات آشکار ساز سطح استفاده می شود زیرا دارای توانایی نفوذ و رسوخ بالایی است و منحرف نمی شود .

اساس کار اندازه گیری سطح با تشعشع ، بر پایه عبور پرتو گاما از درون مواد مورد اندازه گیری است . هنگام عبور پرتو از این مواد می توان با تعیین میزان تضعیف پرتو ، ارتفاع و سطح مواد را محاسبه کرد . شدت پرتو گاما ( I ) در اثر عبور از مایعات بر اساس ضریب جذب  تضعیف می شود :                                                       I =

که در آن I شدت پرتو گاما پس از عبور از سیال ،  مقدار اولیه شدت پرتو ،  ضریب جذب سیال و X ضخامت سیال است .

2 – 10 )  Capacitive Level Measurement 

لول ترانسمیتر خازنی

    خازن مشخصه مداری است که الکترون ها رو ذخیره کرده و بنابر این تغییرات ولتاژ در مدار جلوگیری می کند خازن عنصری الکتریکی است که از دو رسانا تشکیل شده است که به وسیله دی الکتریک یا عایق از یکدیگر مجزا شده اند . از این تعریف در ساختار اندازه گیری خازنی سطح استفاده شده است .

* اساس عملکرد لول ترانسمیترخازنی  در سیال غیر رسانا :

در اندازه گیری سطح به روش لول ترانسمیتر خازنی ، از مشخصه ثابت دی الکتریک مایع برای مشخص کردن سطح آن استفاده می شود . دی الکتریک ، در اصطلاح خازن ، ماده عایقی است که بین صفحات خازن قرار می گیرد ثابت دی الکتریک یک ویژگی و بیانی از توانایی مواد عایق است .

به بیان ساده ، یک خازن یک جفت الکترود رسانا است که به کمک ماده ای نا رسانا با ثابت دی الکتریک مشخص ، از هم جدا شده اند .

خازن به دو صفحه محدود نمی شود ، بلکه می تواند بین پروب یا هر صفحه دیگر به عنوان الکترود باشد . هنگامی که پروب در مخزن نصب شود ، خازن بین پروب و دیواره مخزن ایجاد می شود . ظرفیت خازنی برای مواد مختلف مشخص شده است و برای پروبهای موجود در هوا این مقدار ناچیز است . هنگامی که مواد پروب را می پوشانند ، مداری تشکیل می شود که در آن ظرفیت خازنی خیلی بزرگتر است و تغییر در مقاومت احساس می شود . عاملی که باعث تغییر در ظرفیت خازنی می شود همان ثابت دی الکتریک ناشی از موادی است که سطح آن اندازه گیری می شود .

یک جایگزین برا ی این روش ، استفاده از دو پروب و محاسبه ظرفیت خازنی بین آنها است .

نظرات کاربران
(0)
هیچ دیدگاهی وجود ندارد
دیدگاه خود را بنویسید
*
*