نحوه اندازه گیری سطح بین دو مایع در یک مخزن

چرا اندازه گیری سطح بین دو مایع؟

دلیل پیدا کردن رابط بین نفت خام و آب در مخزن پالایشگاه واضح است: یک پالایشگاه نمی خواهد آب وارد فرآیند تقطیر شود. هنگامی که کاربر می داند رابط کاربری کجاست ، می تواند نفت خام بالا را جدا کرده و تنها آب را برای پردازش جداگانه قرار دهد.

دقت در اینجا بسیار مهم است زیرا هر نفت موجود در آب به معنای هدر رفتن محصول است و هر آب موجود در نفت نیاز به پردازش اضافی دارد. این اغلب در مورد سایر محصولات صادق است. ممکن است یک فرآیند مستلزم جداسازی دو محصول مختلف باشد و یک محصول حاوی بقایای محصول دیگر نباشد. در برخی از کاربردها ، جداسازی ممکن است کاملاً واضح نباشد ، مانند متانول در آب ، گازوئیل و دیزل سبز و غیره . . .

در اغلب موارد، محصولات به دلیل تفاوت در جاذبه خاص محصولات جدا می‌شوند. اگر چه این تفاوت به اندازه کافی برای ایجاد محصول به هم دیگر کافی است، اما ممکن است بسیار کوچک باشد که در آن یک اندازه‌گیری سطح مشترک ایجاد کند. برای کنترل فرآیند چه متغیری نیاز است؟ آیا مقدار سطح کلی موردنیاز و همچنین سطح مشترک است؟ آیا اپراتور باید ضخامت لایه بالایی را بداند تا از آلودگی متقابل محصولات جداگانه مانع شود؟

سنسورهای اندازه گیری سطح

مهم نیست که برنامه رابط سطح چیست ، معمولاً یک یا چند سنسور سطح وجود دارد که می توانند آن را حل کنند.

شناورها و جابجایی ها:  یک سنسور شناور دقیقاً همان چیزی را که به نظر می رسد انجام می دهد-در بالای مایع شناور می شود. سنسور شناور می تواند سطح بالای مایع را تشخیص دهد. برای تشخیص سطح ، یک سنسور جابجایی که با وزن مخصوص سیال پایین کالیبره شده است ، در بالای سیال پایین یا مایع هدف شناور می شود.

سنسورهای جابجایی مشابه سنسورهای شناور هستند. تفاوت این است که جابجایی ها به گونه ای طراحی شده اند که کاملاً در زیر آب کار می کنند. شناورها و جابجایی ها را می توان برای اندازه گیری سطح سطوح مایعات متعدد استفاده کرد. 

شناورها و جابجایی ها ساده ترین و کم هزینه ترین روش برای تعیین سطح رابط با سنسور هستند ، اما آنها دو مشکل دارند: اول ، آنها فقط می توانند با مایعات خاصی که برای آنها کالیبره شده اند استفاده شوند. ثانیاً ، در صورت وجود تلاطم در مخزن ، باید چاه های سکون برای سنسورها نصب شود.

یکی دیگر از اشکالات استفاده از شناور یا جابجایی ، خود شناور مکانیکی است. اگر محصول تمایل به پوشش یا چسبیدن به شناور داشته باشد ، بر وزن شناور تأثیر می گذارد. هنگامی که وزن تغییر می کند ، ممکن است توانایی شناور بر روی یک محصول قرار گیرد. اگر وزن مخصوص محصول تغییر کند ، همین امر صادق است. 

خازن: یک فرستنده خازنی یک میله یا کابل پوشیده با پوشش دارد که تا پایین مخزن گسترده می‌شود و ظرفیت ماده را اندازه‌گیری می‌کند که در تماس با سنسور است . میله یا کابل یک فرستنده خازنی مثل یک بشقاب خازن عمل می‌کند و دیواره مخزن فلزی به عنوان صفحه دیگر عمل می‌کند . هر ماده بین این دو صفحه ، مطالعه در مورد بررسی را تغییر می‌دهد .
برای یک فرستنده خازنی برای اندازه‌گیری رابط مایع ، یکی از محصولات باید رسانایی و دیگری غیر رسانا باشد . تاثیر مواد رسانا بر روی سنسور آن چیزی است که مطالعه را تحریک می‌کند چون مواد رسانای غیر رسانا اثر بسیار کوچکی بر روی خروجی دارند . یک مزیت بزرگ استفاده از خازن در کاربردهای واسط این است که تحت‌تاثیر لایه‌های emulsions و یا rag قرار نمی‌گیرد .
مانند floats و displacers ، یک فرستنده خازنی می‌تواند اشتباهاتی داشته باشد اگر تغییر محصول یا تغییر در رسانایی محصولات وجود داشته باشد . ظرفیت تنها یک خروجی خواهد داشت

رادار هدایت شونده :  یک فرستنده راداری هدایت شونده دارای یک میله یا کابل است که برای "هدایت" سیگنال رادار به داخل مخزن امتداد می یابد. بخشی از انرژی رادار در سطح مایع منعکس شده و به فرستنده برمی گردد. زمان لازم برای پایین آمدن و بازگشت سیگنال متناسب با فاصله تا محصول است. انرژی باقیمانده از طریق محیط فوقانی حرکت می کند و در رابط منعکس می شود که در آن دی الکتریک تغییر می کند. بنابراین می تواند خروجی برای سطح بالای کلی و سطح رابط را ارائه دهد.

تاثیری بر چگالی ندارد و می تواند رابط بین دو مایع را تا زمانی که ثابت دی الکتریک (dk) بین دو محیط بیشتر از 10 dk و ضخامت هر امولسیون یا پارچه کمتر از دو اینچ باشد تشخیص دهد. این فناوری در کاربردهای دارای لایه های ضخیم پارچه ای به طور قابل اعتماد عمل نمی کند. رسانه فوقانی باید دارای دی الکتریک کمتر از 10 dk باشد ، در غیر این صورت سیگنال رادار به اندازه کافی برای خواندن رابط از طریق آن نفوذ نمی کند.

پروب ها می توانند به طول 30 فوت باشند و در مواد مختلف موجود هستند. این امر به شما امکان می دهد در شرایط شدید از جمله درجه حرارت بالا یا پایین و مواد خورنده یا ساینده کار کنید. فرستنده موج هدایت شده اغلب برای استفاده در صنایع نفت و گاز و شیمیایی ایده آل است.

چند پارامتر :  یکی از جدیدترین فناوری ها در اندازه گیری سطح رابط ، فرستنده چند پارامتری است که رادار موج هدایت شونده و حسگر خازنی را روی یک میله یا کابل روکش دار ترکیب می کند.

ترکیب موج هدایت شده و فناوری های خازنی ، آن را به خصوص برای اندازه گیری سطح با لایه های امولسیون مناسب می کند.

فرستنده به طور معمول از رادار راهنمایی برای ساختن اندازه‌گیری رابط استفاده می‌کند . اگر لایه امولسیون بیش از حد ضخیم می‌شود و فرستنده انعکاس موج هدایت‌شده را از واسط از دست می‌دهد , به طور خودکار به ظرفیت خازنی تبدیل می‌شود تا اندازه‌گیری انجام شود . استفاده از این دو تکنولوژی بسیاری از مشکلات مربوط به کاربردهای سطح مشترک را از بین می‌برد .
ظرفیت خازنی از طریق امولسیون کننده و یا لایه‌های کهنه در کاربردهای رابط تحت‌تاثیر قرار نمی‌گیرد ، و رادار هدایت‌شده به فرستنده اجازه می‌دهد تا سطح کلی و سطح رابط را زیر نظر داشته باشد . فرستنده دارای یک الگوریتم ردیابی چند گانه است که می‌تواند همزمان با افزایش سطح مخزن و یا کاهش سطح مخزن ، تا ۲۰ انعکاس مخزن را ردیابی کند . این امر تضمین می‌کند که فرستنده یک " پرش " به انعکاسی که سطح حقیقی آن نیست ، مانند یک مانع از مخزن داخلی و یا کویل‌های گرمایش .

گاما :  گاهی اوقات یک حسگر هسته ای یا رادیومتریک نامیده می شود ، یک سیستم مبتنی بر گاما از تشعشعات هسته ای برای تشخیص سطوح و رابط ها استفاده می کند. منبع در یک طرف مخزن نصب شده و انرژی را از طریق دیواره مخزن و محیط فرآیند ساطع می کند. اندازه گیری اشعه توسط یک ردیاب یا چند ردیاب در طرف دیگر مخزن انجام می شود.

هنگامی که برای اندازه گیری سطح مشترک استفاده می شود ، تضعیف انرژی تابشی متفاوت است زیرا از محصولاتی با چگالی های متفاوت عبور می کند. ردیاب های متعدد معمولاً برای تعیین محل دقیق رابط و شناسایی چندین رابط یا لایه استفاده می شوند. برنامه های نرم افزاری می توانند خروجی های چند ردیاب را به نمایش گرافیکی چندین رابط و لایه های امولسیون تبدیل کنند. گرافیک ضخامت و محل لایه های مختلف را نشان می دهد.

التراسونیک:  ترانسمیتر های اولتراسونیک در برنامه های کاربردی رابط جامد/مایع استفاده می شود. در اینجا ممکن است کاربر به دنبال سطح نمک محلول در محلول نمک یا مقدار لجن زیر آب در حوضچه ته نشینی در کارخانه فاضلاب باشد. مبدل اولتراسونیک طوری نصب شده است که همیشه در مایع غوطه ور است. مبدل یک سیگنال اولتراسونیک را از طریق آب یا مایع ارسال می کند و سیگنال توسط سطح جامدات غوطه ور شده به مبدل بازتاب می شود. این به اپراتور کمک می کند تا سطح جامدات زیر مایع را حفظ ، کنترل یا نظارت کند.

راه حل های دیگر:  ساده ترین راه حل این است که از شیشه دید نصب شده در کنار مخزن یا مجموعه بای پس استفاده کنید و سطح رابط را به صورت دستی بخوانید. مهندسان همچنین از فشار سنج دیفرانسیل ، لوله های حبابی و سنسورهای مغناطیسی استفاده کرده اند ، اما شناورها ، جابجایی ها ، ظرفیت ، رادار موج هدایت شده و سیستم های گاما بیشترین فناوری هایی هستند که برای اندازه گیری سطح سطح استفاده می شوند.

انتخاب سنسور

هیچ سنسوری نمی تواند تمام مشکلات اندازه گیری سطح رابط را حل کند ، اما یک کاربر اغلب می تواند بیش از یک فناوری را پیدا کند که می تواند کار را انجام دهد. و در برخی موارد ، از دو سنسور سطح مختلف می توان استفاده کرد-مانند فرستنده اولتراسونیک و ظرفیت-برای اندازه گیری سطح کلی و سطح رابط.

بهترین توصیه این است که با افرااد متخصص در این حوزه مشورت کنید تا بدانید بهترین فناوری برای یک برنامه خاص چیست. اکثر فروشندگان ابزار دقیق، سنسورهایی را برای برنامه های کاربردی سطح بیشماری که شامل ده ها مایعات مختلف هستند ، ارائه کرده اند و یک متخصص می تواند از این دانش انباشته استفاده کند. پیشرفته ترین ابزار جهان در صورتی که در فرایند اشتباه نصب شود یا فقط به درستی اعمال نشود کار نخواهد کرد
 

کلام آخر

اینسترو کنترل وارد کننده و ارائه دهنده های  تجهیزات ابزار دقیق است. محصولات مختلفی مانند فلومتر، ترانسمیتر فشار، ترانسمیتر دما ، ترانسمیتر سطح و .... اما شرکت اینسترو کنترل به عنوان ارائه دهنده اصلی اندرس هاوزر  در ایران فعالیت می‌کند و محصولات این شرکت را تامین و در اختیار مشتریان خود قرار می دهد. و در انتها این که شناخت محصولات اورجینال و تشخیص آنها از محصولات کپی و تقلبی ممکن است برای شما سخت باشد. به همین دلیل توصیه ما این است که در خرید تجهیزات ابزار دقیق از افراد متخصص  در این زمینه کمک بگیرید شما می توانید برای دریافت راهنمایی بیشتر با ما در شرکت فنی مهندسی اینسترو کنترل به عنوان وارد کننده تجهیزات ابزار دقیق در ایران تماس بگیرید و با کارشناسان ما مشورت کنید.