سطح سنج level meter چیست؟ کاربرد و انواع سطح سنج کدامند؟
در این مقاله از راهنمالند قصد داریم در مورد سطح سنج و انواع روش‌های تشخیص و اندازه‌گیری سطح مواد، صحبت کنیم.
سطح سنج ها بعنوان جادوی صنعت ابزار دقیق نامیده می‌شوند این سنسورها در اکثر صنایع و کارخانجات کاربرد دارند، از جمله صنایع نفت و گاز، پتروشیمی، سیمان، صنایع شیمیایی، آب و فاضلاب، صنایع غذایی، صنایع داروسازی و حتی در صنایع خودروسازی و هوافضا. این سنسورها به دلیل قابلیت اندازه‌گیری سطوح مختلف مایعات، مایعات خطرناک (اسیدی، خورنده، دما و فشار بالا) بسیار مورد استفاده قرار می‌گیرند.
همچنین در صنایع کشاورزی، نیروگاه‌ها، صنایع نظامی، صنایع آب و برق، و صنایع بهداشتی نیز کاربرد دارند. این دستگاه‌ها به کنترل سطح مایعات در مخازن، مخازن تحت فشار، استخر و حوضچه، سد ها، تانکر‌های ذخیره‌سازی، و حتی خطوط لوله، از مهمترین ابزارهای اندازه‌گیری و کنترل در صنایع مختلف بشمار می‌روند.
سطح سنج level meter چیست؟
سطح سنج دستگاهی است برای اندازه‌گیری و نمایش سطح یا میزان ارتفاع مایعات یا جامدات درون مخازن. این دستگاه معمولاً در صنایع مختلف از جمله صنایع نفت و گاز، شیمیایی، آب و فاضلاب، خودروسازی و غیره به کار می‌رود. سطح‌سنج‌ها معمولاً با استفاده از اصول فیزیکی مختلفی مانند انعکاس نور، امواج فراصوتی، فشار، جریان و غیره عمل می‌کنند. اطلاعاتی که توسط سطح‌سنج به دست می‌آید، می‌تواند برای کنترل و نظارت بر فرآیندها، ایمنی و مدیریت منابع استفاده شود.
برای سنجش سطح از روش‌های مختلفی مانند سنسورهای فشار، سنسورهای اُلتراسونیک، سنسورهای راداری، لیزری و لول سوئیچ ها استفاده می‌شود. هر یک از این روشها دارای مزایا و معایب خاص خود هستند که بسته به شرایط محیطی و نوع مایع یا جامد، انتخاب می‌شوند. به‌عنوان مثال، در مواقعی که مایع یا جامد مورد نظر دارای خواص خاصی نظیر دما، فشار یا ویسکوزیته است، انتخاب روش مناسب بسیار اهمیت دارد. در نتیجه، سطح سنجی باعث بهبود عملکرد و کارایی پروسه‌های صنعتی می‌شود و ریسک‌های مرتبط با ناهمواری در مدیریت سطح مخازن را کاهش می‌دهد.
انواع روش های اندازه‌گیری و تشخیص سطح
روش‌های مختلفی برای انجام سطح‌سنجی وجود دارد که هر کدام از آنها به شرایط مخصوص خود مناسب هستند. برخی از این روشها عبارتند از:
- ترانسمیتر فشار (Pressure Level Sensor)
- لول سنج التراسونیک (Ultrasonic Level Sensor)
- سطح سنج کانداکتیو (Conductive Level Sensor)
- سطح سنج مغناطیسی (Magnetostrictive Level Sensor)
- سطح سنج لیزری (Laser Level Sensor)
- سطح سنج راداری (Radar Level Sensor)
- سطح سنج آنالوگ یا مانومتری (Analog Level Sensor)
- لول سوئیچ های تماسی (Contact Level Sensor)
هر یک از این روشها مزایا و معایب خاص خود را دارند و بسته به نیازها و شرایط محیطی مورد استفاده قرار می‌گیرند. در ادامه هر یک از این روشها را توضیح می‌دهیم:
اندازه گیری سطح بوسیله ترانسمیتر فشار
اندازه‌گیری سطح مواد درون مخازن با استفاده از ترانسمیتر فشار یک روش متداول برای مخازن مایعات است. در این روش، یک ترانسمیتر فشار به دیواره مخزن نصب می‌شود و با استفاده از فشار مایع درون مخزن، سطح مواد موجود درون آن را اندازه‌گیری می‌کند.
وقتی که مقدار مایع درون مخزن افزایش یا کاهش می‌یابند، فشار مایع نیز تغییر می‌کند. این تغییرات فشار توسط ترانسمیتر فشار اندازه‌گیری شده و به یک سیگنال الکتریکی تبدیل می‌شود. سپس این سیگنال الکتریکی به یک واحد کنترل یا نمایشگر ارسال می‌شود که سطح مواد را به صورت عددی یا گرافیکی نمایش می‌دهد.
به طور معمول، ترانسمیترهای فشار برای اندازه‌گیری سطح مواد درون مخازن از اصول فیزیکی فشار استفاده می‌کنند. این ترانسمیترها دارای یک سنسور فشار یا دیافراگم (سیل) هستند که با قرار گرفتن در تماس با مایع، تغییرات فشار را تشخیص می‌دهد.
با توجه به دقت و قابلیت اطمینان بالای آنها، ترانسمیترهای فشار برای کنترل و نظارت بر سطح مواد درون مخازن در صنایع نفت و گاز، شیمیایی، آب و فاضلاب، و سایر صنایع مورد استفاده قرار می‌گیرند.
اندازه‌گیری سطح مواد بوسیله لول سنج التراسونیک
روش التراسونیک یک روش قدیمی و پرکاربرد است. این روش غیرتماسی بوده و از امواج صوتی برای تشخیص مواد استفاده می‌کند.
ابتدا فرستنده سیگنال‌های صوتی با فرکانس بالا (التراسونیک) را به محیط می‌فرستد. این سیگنال‌ها از سطح مایع یا ماده درون مخزن بازتاب می‌شوند و سپس توسط گیرنده التراسونیک دریافت می‌شوند. زمانی که سیگنال‌های صوتی به سطح مایع برخورد می‌کنند، زمان پخش و بازتاب آنها تغییر می‌کند.
با توجه به زمانی که طول می‌کشد تا سیگنال صوتی از فرستنده تا سطح مواد برسد و سپس بازتاب شود، می‌توان ارتفاع مواد را محاسبه کرد. این ارتفاع در واقع نشان‌دهنده سطح مواد درون مخزن است. لول‌سنج التراسونیک امروزه بیشتر برای اندازه‌گیری سطح آب حوضچه ، استخر و مخازنی با ارتفاع کم کاربرد دارد.
اندازه‌گیری سطح با سطح سنج راداری
سطح سنج راداری دستگاهی برای اندازه‌گیری سطح است که از فناوری رادار برای تعیین سطح مایعات یا مواد در مخازن و محیط‌های صنعتی استفاده می‌کند. این دستگاه‌ها به وسیله امواج راداری فرستاده شده به سطح مایع یا ماده درون مخزن و دریافت بازتاب آنها از سطح، میزان سطح مواد را تعیین می‌کنند. از این روش برای اندازه‌گیری سطوح مواد مختلف از جمله مایعات، سوخت، آب، مواد شیمیایی و غیره در صنایع مختلف استفاده می‌شود.
انواع سطح سنج راداری
انواع اصلی سطح‌سنج راداری عبارتند از: سطح سنج غیر تماسی و سطح سنج راداری راداری تماسی ( موج هدایت شونده یا دارای میله)
- سطح‌سنج غیرتماسی:
در این نوع، سطح‌سنج راداری بدون نیاز به تماس مستقیم با مایع یا مواد درون مخزن عمل می‌کند. این سنسورها از فرستادن امواج راداری و دریافت بازتاب آنها برای تعیین سطح مواد استفاده می‌کنند.
سطح سنج راداری پالسی (Pulse Radar Level Sensor)، امواج راداری به صورت پالسی ارسال می‌شوند و با توجه به زمانی که از ارسال پالس تا دریافت بازتاب آن طول می‌کشد، سطح مواد محاسبه می‌شود.
سطح سنج راداری مدوله (Modulated Radar Level Sensor) این نوع از سطح‌سنج‌ها از امواج راداری با فرکانس مدوله شده برای اندازه‌گیری سطح مواد استفاده می‌کنند که بهبود قابلیت اندازه‌گیری در شرایط مختلف را فراهم می‌آورد.
- سطح‌سنج راداری تماسی (موج هدایت شونده یا دارای میله):
سطح سنج راداری از یک میله یا آنتن برای مستقیماً تماس با سطح مایع یا ماده درون مخزن استفاده می‌کند. میله یا آنتن سطح‌سنج به سطح مایع دست می‌زند و امواج راداری را به سطح مواد فرستاده و بازتاب آنها را دریافت می‌کند تا سطح مواد را اندازه‌گیری کند.
هر کدام از سطح‌سنج‌های راداری، کاربردها و مزایا و معایب خود را دارند و بسته به شرایط محیطی و نیازهای اندازه‌گیری مختلف، مورد استفاده قرار می‌گیرند.
لول سوئیچ Level Switch
یک دستگاه کنترلی است که برای تشخیص و کنترل سطح مایعات یا مواد در مخازن و محفظه‌ها استفاده می‌شود. این دستگاه‌ها وظیفه تشخیص رسیدن یا نرسیدن سطح مایع به یک حد مشخص را دارند و در صورت رسیدن به آن حد، عملیاتی مانند روشن و خاموش کردن دستگاه‌ها، ارسال هشدارها یا کنترل فرایندهای مرتبط را انجام می‌دهند.
انواع لول سوئیچ
- لول سوئیچ فلوتری (Float Level Switch)
- سوئیچ فشار (Pressure Level Switch)
- لول سوئیچ خازنی (Capacitive Level Switch)
- لول سوئیچ دیاپازونی (Diapason Level Switch)
- لول سوئیچ ویبره (Vibronic Activated Level Switch)
- لول سوئیچ مایکروویو (Microwave Level Switch)
لول سوئیچ فلوتری سنسوری است که برای تشخیص سطح مایعات در مخازن استفاده می‌شود. این دستگاه از یک فلوتر یا شناور به عنوان عنصر حساس استفاده می‌کند که به سطح مایع متصل است. وقتی که سطح مایع به اندازه‌ای بالا رفت که فلوتر بالا برود، سوئیچ فلوتری را در حالت فعال قرار می‌دهد؛ و برعکس، وقتی که سطح مایع به اندازه‌ای پایین رفت که فلوتر پایین بیاید، سوئیچ فلوتری را در حالت غیرفعال قرار می‌دهد. این عملکرد ساده باعث می‌شود که لول سوئیچ فلوتری به عنوان یک سنسور سطح مایعات بسیار موثر و قابل اعتماد شناخته شود.
پرشر سوئیچ نوعی سنسور سطح است که برای تشخیص و کنترل سطح مایعات در مخازن و خطوط لوله کاربرد. این دستگاه از تغییرات فشار مایعات به عنوان عامل حساسیت استفاده می‌کند. وقتی که سطح مایع به اندازه‌ای بالا یا پایین رفت که فشار مایع از حد تعیین شده‌ای بیشتر یا کمتر شود، پرشر سوئیچ به طور خودکار فعال یا غیرفعال می‌شود. این عملکرد ساده و قابل اطمینان باعث می‌شود که پرشر سوئیچ به عنوان یک سنسور سطح سسالات مورد توجه قرار گیرد و در صنایع مختلف از جمله صنایع نفت و گاز، شیمیایی و تاسیسات استفاده شود.
لول سوئیچ خازنی یا سنسور خازنی برای تشخیص و کنترل سطح مایعات و جامدات کاربرد دارد. این دستگاه از تغییرات در ظرفیت خازنی بر اثر تغییرات سطح مواد استفاده می‌کند. وقتی که سطح ماده به اندازه‌ای بالا یا پایین رفت که ظرفیت خازنی تغییر کند، لول سوئیچ خازنی را در حالت فعال یا غیرفعال قرار می‌دهد. این عملکرد ساده و قابل اعتماد باعث می‌شود که لول سوئیچ خازنی به عنوان یک سنسور سطح مورد استفاده قرار گیرد و در صنایع مختلفی مانند صنایع نفت و گاز، شیمیایی، شیشه، سیمان و آب و فاضلاب استفاده شود.
لول سوئیچ ویبره یا vibronic level switch تجهیزی است برای سنجش پر شدن و یا خالی شدن مایعات و جامدات پودری در مخازن. این دستگاه از اصل ارتعاشی برای تشخیص سطح مواد استفاده می‌کند.
به عنوان مثال، وقتی که سطح مواد به سوئیچ ویبره برسد، ارتعاشات به شدت کاهش می‌یابد، سنسور این تغییرات را تشخیص داده و در خروجی رله‌ی فعال می‌شود. اما وقتی که سطح ماده کاهش می‌یابد و زیر نقطه مشخصی می‌افتد، ارتعاشات دوباره افزایش می‌یابند و رله غیر فعال می‌گردد.
نتیجه گیری
سنسورهای سطح سنج با توانایی اندازه‌گیری دقیق سطح انواع مواد در شرایط مختلف، از جمله دما و فشار ، ابزار بسیار حیاتی در همه صنایع می‌باشند. این ابزارهای پیشرفته، عملکرد قابل اعتمادی را ارائه می‌دهند و به بهبود کارایی، ایمنی و کاربردی‌تر شدن فرآیندها در صنعت کمک می‌کنند.
