اندازه گیری سطح مایع یک جنبه مهم در بسیاری از صنایع فرآیندی است.
بسته به اصول عملکردشان، شاخص های سطح را می توان به چند دسته دسته بندی کرد که در زیر ذکر شده است.
- نشانگرهای سطح مکانیکی
- نشانگرهای سطح نوری
- نشانگرهای سطح الکتریکی
- نشانگرهای سطح نوع تشعشع
در این مقاله به بررسی شاخص های سطح مکانیکی و انواع آن به همراه مزایا و معایب می پردازیم.
🔹ارائه دهنده: تیم تولید محتوای میراکنترل
نشانگرهای سطح مکانیکی
شاخص های سطح مکانیکی به صورت زیر طبقه بندی می شوند:
- شیشه گیج
- نوع شناور
- نوع جابجایی
- نوع دیافراگم
- سطح اختلاف فشار
شیشه گیج
شکل (الف) مخزن باز به اتمسفر، و (ب) مخزن تحت فشار.
شیشه گیج یا شیشه دید وسیله ساده ای است که برای تعیین سطح مایع با ثابت کردن یک لوله شیشه ای شفاف به موازات ظرف مایع استفاده می شود.
شکل 1 (الف) به منظور اندازه گیری سطح در آرایش مخزن باز خدمت می کند
شکل 1 (ب) به منظور اندازه گیری سطح در آرایش مخزن بسته عمل می کند.
لوله شیشه ای باید دارای سوراخ کوچک و دیواره ضخیم باشد تا بتواند فشار را تحمل کند.
برای محافظت بیشتر، باید در یک لوله فلزی با اوریفیس شکاف محصور شود.
شیر ها در مکان های مناسب برای راحتی تعویض شیشه گیج شکسته بدون اختلال در فرآیند قرار می گیرند.
به طور کلی، شیشه های گیج برای ارتفاع ترازهای بیش از 90 سانتی متر یا 3 فوت استفاده نمی شود.
دو یا چند شیشه گیج برای تانک های بلندتر باید در ارتفاعات مختلف ثابت شوند
به طور کلی، لوله های شیشه ای به گونه ای انتخاب می شوند که بتوانند فشار بخار 150 کیلوگرم بر سانتی متر مربع را در دمای 250 درجه سانتی گراد تحمل کنند. یا فشار آب 450 کیلوگرم بر سانتی متر مربع.
سطح سنج شیشه ای دو رنگ
شکل (الف) سنج همانطور که به نظر می رسد، و (ب) اصل کار آن
به طور کلی، این سطح سنج های شیشه ای دو رنگ در دیگ ها نصب می شوند. این سطح سنج شیشه ای دو رنگ، رنگ قرمز را برای بخار، n و رنگ سبز را برای آب نشان می دهد. این با بهره برداری از یک اصل نوری از شاخص شکست (RI) به دست می آید.
RI برای رنگ های مختلف زمانی که از رسانه هایی مانند شیشه، آب و بخار عبور می کنند متفاوت است.
بدنه گیج ذوزنقه ای است که شیشه های پشتی آن بر روی وجوه غیر موازی ثابت شده است.
یک لامپ LED روشن دو رنگ یا یک لامپ دو رنگ استاندارد با فیلترهای قرمز و سبز که در طرف مقابل روی ذوزنقه ثابت شده است.
این روشنایی خاص، نوری اریب را از طریق شیشه‌های پشتی سطح سنج عبور می‌دهد تا به رسانه داخلی همانطور که در شکل 2b نشان داده شده است برسد.
هنگامی که گیج حاوی بخار است، پرتوهای سبز رنگ منحرف می شوند و از بیرون آمدن در سمت ناظر جلوگیری می شود. سپس نور قرمز منحرف شده توسط بخار از طریق سوراخ داخلی که به ناظر می رسد حرکت می کند.
هنگامی که مسیر پرتو حاوی آب باشد، پرتوهای قرمز منحرف شده و در داخل گم می شوند، به طوری که پرتو سبز به شیشه جلوی سطح سنج می رسد.
نوع شناور
شناور ماده ای است که در مایع غوطه ور می شود و هنگامی که شناور روی سطح مایع شناور می شود بیشتر از وزن واقعی آن شناور است.
طبق اصل، حجم شناور که مایع را جابجا می کند باید بیشتر از وزن شناور باشد.
شناورهای استاندارد
شناورهای استاندارد کروی یا استوانه ای هستند.
قطر شناور برای مایعات با چگالی کم باید بزرگتر باشد و بالعکس.
قطر شناور Spherical بین 75 میلی متر تا 175 میلی متر متغیر است.
شناورها ممکن است در بالا یا جانبی نصب شوند.
مزایای شناورهای استاندارد:
- طراحی ساده
- دقت بالا
- طیف گسترده ای از سطوح اندازه گیری
- امکان اندازه گیری سطح در مایعات خورنده و چسبناک
معایب شناورهای استاندارد :
- یک شناور استاندارد را نمی توان در مخازن تحت فشار استفاده کرد.
شناور با سوئیچ های Reed
شکل (الف) نشان دادن سطح با استفاده از سوئیچ های Reed (ب) نشانگر سطح جفت شده مغناطیسی
شکل array از مقاومت ها و سوئیچ های reed را نشان می دهد که متصل شده اند.
این ها معمولاً با فاصله حدود 5 میلی متر از یکدیگر در یک ستون قرار می گیرند.
آن ها طرفین آهنربای دائمی را در امتداد ستون سوئیچ reed شناور می کنند.
سوئیچ reed بر اساس موقعیت شناور کوتاه می شود و جریانی را از طریق آمپرمتر می فرستد.
جریان عبوری از آمپرمتر بیشتر مربوط به موقعیت شناور است
این نوع نشانگر سطح ، سطوح را با دقت 5 میلی متر نشان می دهد.
روش مغناطیسی
روش مغناطیسی ظریف ترین روش در بین تمام شاخص های سطح شناور است.
نشانگر سطح، موقعیت شناور مایع را تعیین می کند.
در روش مغناطیسی این شناور یک قطعه دایره ای متحدالمرکز از آهنربای دائمی است.
از اثرات Wiedemann و Villari برای تعیین موقعیت شناور مغناطیسی روی سطح مایع استفاده می شود.
از مواد موجبر فرومغناطیسی برای ایجاد مغناطیسی استفاده می شود.
به طور کلی، نیروی جاذبه بین موجبر و آهنربای شناور، نیروی اصطکاکی را افزایش می‌دهد که مانع از حرکت مداوم شناور می‌شود.
این را می توان با استفاده از یک موجبر با قطر کمتر از 0.5 میلی متر کاهش داد.
با این روش می توان به دقت حدود 0.1 میلی متر دست یافت.
از این روش در صنایع دارویی، غذایی، شیمیایی، گاز مایع و نوشیدنی استفاده می شود.
نوع جابجایی
جابجایی تعادل فنری
این نوع تغییر مکان تعادل فنری با در نظر گرفتن منشاء تغییر سطح مایع باعث می شود فنر متصل در حرکت جابجایی به سمت بالا و پایین منقبض یا منبسط شود.
جابجایی میله به یک توپ مغناطیسی ختم می شود.
سوزن مغناطیسی که روی یک محور خارج از محفظه توپ ثابت شده است، حرکت بالا و پایین توپ مغناطیسی را حس می کند.
حرکت توپ مغناطیسی حدود 25 میلی متر است.
این به صورت پنوماتیکی با وصل کردن فلپر به یک دیسک به طور غیرعادی به محور سوزن مغناطیسی بزرگ‌نمایی می‌شود.
این حرکت با آرایش پتانسیومتری به سیگنال الکتریکی تبدیل می شود.
جابجایی لوله گشتاور
حرکت جابجایی پیچش را به لوله ای به نام لوله گشتاور اعمال می کند.
لوله گشتاور توخالی شامل یک میله گشتاور داخلی است که در یک سر به لوله گشتاور جوش داده شده و در انتهای دیگر آزاد است.
این توسط یک بلبرینگ بدون اصطکاک پشتیبانی می شود.
لوله گشتاور در یک طرف به لبه چاقو ختم می شود و جابجایی را از طریق بازوی گشتاور که به یک بلاک ختم می شود پشتیبانی می کند.
انتهای دیگر لوله گشتاور به فلنجی ختم می شود که به دیواره مخزن لنگر می زند.
هنگامی که جابجایی به سمت بالا یا پایین حرکت می کند، پیچش از طریق لبه چاقوی آن به لوله گشتاور اعمال می شود.
این پیچ خوردگی به میله پیچشی داخلی منتقل می شود که آن را به خارج از مخزن می برد.
جابجایی زاویه ای میله حدود 5 درجه تا 6 درجه است.
جابجایی زاویه ای میله به طور خطی با وزن ظاهری و سطح مایع جابجایی مرتبط است.
جابجایی زاویه ای میله گشتاور به صورت پنوماتیکی تا فشار دیفرانسیل زیاد با حرکت دادن فلپر ترانسدیوسر فلپر نازل تقویت می شود.
لوله های تورک از نیکل، اینکونل، مونل، هاستلوی و غیره ساخته می شوند.
نشانگر سطح دیافراگم
نشانگرهای سطح دیافراگم از یک جعبه بسته شده از همه طرف تشکیل شده است به جز جعبه ای که یک دیافراگم انعطاف پذیر ثابت است.
جعبه حاوی هوای محبوس است که از طریق لوله شریانی به یک دتکتور فشار متصل است.
دیافراگم از تفلون نئوپرن یا مواد پلاستیکی مشابه لاستیک سیلیکونی ساخته شده است.
جعبه دیافراگم در مایع غوطه ور نگه داشته می شود.
با بالا رفتن سطح مایع، سر استاتیک مایع نیرویی رو به بالا به دیافراگم وارد می کند تا هوای محبوس را فشرده کند.
فشار هوای محصور به طور مستقیم با سطح مایع متناسب است.
این نشانگر سطح را می توان در مخزن های نوع باز استفاده کرد.
این ارزان تر ، با دقت محدود است
هوا در دیافراگم محصور نیست، اما پاور ساپلای مداوم از طریق یک لوله همانطور که در شکل b نشان داده شده است، حفظ می شود.
یک لوله تهویه به هوا اجازه می دهد تا از طریق یک اوریفیس که بین لوله شیر و دیافراگم وجود دارد، وارد جو شود.
لوله دیگری دیافراگم را به یک نشانگر سطح مناسب که نشانگر فشار است وصل می کند.
برای سفارش و یا خرید انواع محصولات ابزار دقیق و همچنین کسب اطلاعات بیشتر و مشاوره رایگان با شماره های 88341674-021 | 88341172-021 تماس حاصل فرمایید.
منبع:
