تجهیزصنعت تامین و تجهیز صنایع
اندازه گیری سطح مخازن بوسیله لول ترانسمیتر اختلاف فشاری یکی از روش های بسیار رایج، پرکابرد و ارزان قیمت اندازه گیری ارتفاع مخازن حساب می شود. به کمک این روش می توان ارتفاع یا سطح سیالات تک فازی را در انواع مخازن رو باز یا مخازن تحت فشار اندازه گیری و قرائت کرد.
در این روش اندازه گیری با استفاده از اتصالات روی مخزن، اتصالات تیوب ها را به سمت ورودی های فشار بالا (H.P) و فشار پایین (L.P) لول ترانسمیتر اختلاف فشاری متصل میکنیم. در مسیر اتصال به ترانسمیتر اختلاف فشاری از یک عدد منیفولد 5 راهی یا 3 راهی استفاده می گردد.
عملکرد لول ترانسمیتر اختلاف فشاری
در این روش به کمک استفاده از اختلاف فشار در بالا و پایین مخزن، ترانسمیتر طبق رابطه زیر سطح را محاسبه می نماید.
ΔP = P2 – P1 = ρ.g.Δh
همان طور که در رابطه بالا مشخص است، تغییرات چگالی سیال که در اثر تغییرات فشار یا دما ایجاد میشوند روی اندازه گیری سطح تاثیر خواهد گذاشت و دقت اندازه گیری را کاهش می دهد. به همین در این روش اندازه گیری باید توجه ویژه ای به ثابت نگه داشتن دمای محیط و دمای سیال داشته باشیم تا چگالی دستخوش تغییر نشود و اندازه گیری دچار خطا نگردد.
پیشنهاد ویژه:
می توانید با کلیک کردن بر روی جریان سنج گاز مشخصات این محصول را مشاهده نمایید.
نصب لول ترانسمیتر اختلاف فشاری
توجه داشته باشید طبق Technical specification بیشتر پروژه ها چنانچه ارتفاع قابل اندازه گیری سیال بیشتر از 1219 میلی متر باشد (h>1219mm) از این روش استفاده می گردد. همچنین این روش برای اکثر سیالات مناسب است.
هر چند که ذکر این نکته ضروری است که محدودیت های مربوط به تیوب کاری برای ارتفاع های بلند باعث می گردد که این روش برای ارتفاع های بیش از 6 متر توصیه نگردد.
همانطور که در شکل زیر مشاهده میکنید، ممکن است در مواردی به دلیل وجود محدودیت هایی در نصب ترانسمیتر و تیوب کاری، ترانسمیتر سطح از نازل پایینی مخزن نیز پایین تر نصب بشود.
در این حالت قسمتی از تیوب که سیال جهت اندازه گیری وارد آن می شود Wet leg و تیوبی که سیال وارد آن نمی شود Dry leg نام دارد. طبق شکل فوق تیوب H.P دارای Wet leg و تیوب L.P دارای Dry leg است.
توجه داشته باشید نازل پایینی بر روی مخزن درجایی باید نصب شود که از ورود ناخالصی ها (Burrs) به داخل تیوب ها جلوگیری به عمل آید. همانطور که از شکل زیر پیداست نصب به صورت Yoke (با سایز “2) و یا Bracket انجام می گردد.
سایز اتصال ترنسمیتر “1/2 ، متریال قسمت داخلی ترانسمیتر حداقل استیل 316 و متریال بدنه Die cast Aluminum و متریال منیفولد نیز استیل 316 در نظر میگیرم.
همچنین اتصال قسمت Electrical لول ترانسمیتر اختلاف فشاری معمولا M20x1.5 است و سیگنال خروجی معمولا 4-20 میلی آمپر Loop powered در خواست می شود. هر چند که نمونه های Foundation fieldbus آن نیز در صنعت مورد استفاده قرار می گیرد.
کالیبراسیون لول ترانسمیتر اختلاف فشاری
کالیبراسیون لول ترانسمیتر اختلاف فشاری با دو روش زیر انجام میشود:
- روش dry leg
- روش Wet leg
1- روش dry leg (ستون خشک)
Leg مربوط به Low pressure ترانسمیتر به بالای مخزن وصل می شود و Leg مربوط به high pressure با پایین مخزن متصل می گردد.
مقادیر حد پایین مخزن و حد بالایی مخزن به کمک دستگاه Hart Communicator محاسبه شده و به ترانسمیتر اختلاف فشاری داده می شود. در ادامه محاسبات مربوط به کالیبراسیون ترانسمیتر اختلاف فشاری به روش dry leg آورده شده است:
LRV (Lower Range Value) = ρ.g.X
URV (Upper Range Value) = ρ.g.(X + H)
در این روش ρ چگالی سیال فرآیندی، g شتاب گرانش، X ارتفاع ترانسمیتر تا سطح پایین مخزن و H ماکزیمم ارتفاع سیال میباشد.
2- روش Wet leg (ستون مرطوب)
اگر سیال داخل مخزن دارای بخارات باشد، این بخارات کندانس خواهند شد و به مرور زمان باعث ایجاد ستونی از مایع در این leg میگردد. این ستون مایع خود باعث ایجاد فشار خواهد شد و در نظر نگرفتن این فشار باعث بروز خطا در اندازه گیری سطح به این روش خواهد شد.
لذا در این روش پایه بالایی به صورت Wet leg میباشد. به عبارت دیگر در این روش از ابتدا leg بالایی از یک سیال مرجع با چگالی مشخص پر می شود. سیالاتی نظیر آب مقطر، اتیلن گلایکول (ضد یخ) برای این موضوع توصیه می گردد.
در اين روش يك بار فرض مي كنيم مينيمم سطح را داشته باشیم و مقدار اختلاف فشار را بدست می آوریم سپس به ازای ماكزيمم سطح اختلاف فشار را محاسبه مي كنيم:
LRV (Lower Range Value) = ρ.g.X – ρ’.g.Y
URV (Upper Range Value) = ρ.g.(X + H) – ρ’.g.Y
در این روش ρ چگالی سیال فرآیندی، ‘ρ چگالی سیال مرجع، g شتاب گرانش، X ارتفاع ترانسمیتر تا سطح پایین مخزن، H ماکزیمم ارتفاع سیال و Y طول wet leg میباشد.
از مدل های پر کاربرد این تجهیز می توان به Rosemount 3051 و Yokogawa EJA 110A اشاره کرد.
ترانسمیتر سطح اختلاف فشاری با دیافرگم سیل و کپیلاری
هنگامی که سیال فرآیندی خورندگی زیاد (Corrosive) یا ویسکوزیته بالا (High viscos) و یا حتی دمای بالایی داشته باشد، برای اندازه گیری سطح مخزن به جای تیوب کاری از ترانسمیتر اختلاف فشاری به همراه دیافراگم سیل و کپیلاری تیوب استفاده میکنیم. در این روش متریال قسمت wetted part دیافراگم سیل باید متناسب با سیال باشد و معمولآ از پوشش (Coating) های خاص در قسمت Wetted part می توان استفاده کرد تا تحمل در برابر خورندگی بالاتر رود.
در این روش هنگام نصب تجهیز نیازی به تیوب کاری نمیباشد و فلنج های Diaphragm seal ها مستقیما روی نازل های مخزن قرار می گیرند. فلنج ها در سایز های “2 یا “3 اینچ و با کلاس فشاری حداقل 300 تولید میشوند.
طول Capillary tube باید متناسب با سرویس و نوع application باشد. (حداقل طول 1 متر)
مزایای اندازه گیری سطح به روش اختلاف فشاری
1- این روش اندازه گیری باتوجه به کاربرد بسیار زیاد برای بیشتر سیالات خورنده و ویسکوز و همچنین دقت قابل قبولی که ارائه میدهد، یکی از روش های بسیار قدیمی و رایج برای اندازه گیری سطح مایعات در انواع مخازن روباز یا رو بسته (تحت فشار) محسوب میشود.
2- قابلیت نصب و همچنین کالیبراسیون ساده این تجهیز اندازه گیری از دیگر مزایای آن محسوب میشود. لول ترانسمیتر اختلاف فشاری به راحتی و تنها با توجه به نوع سیال فرآیندی با دو روش wet leg و dry leg کالیبره شده و در صورت ثابت بودن چگالی سیال، دقت های قابل قبولی نیز در اندازه گیری ارائه میدهد.
3- لول ترانسمیتر های اختلاف فشاری دارای تعمیرات و نگهداری نسبتا ساده و ارزان قیمتی بوده و یکی از روش های اقتصادی اندازه گیری سطح در صنایع محسوب میشوند.
4- قابل اندازه گیری برای انواع مخازن روباز (اتمسفریک) و مخازن تحت فشار
قیمت لول ترانسمیتر اختلاف فشاری
لول ترانسمیتر اختلاف فشاری نیز مانند سایر تجهیزات ابزار دقیق و تجهیزات اندازه گیری سطح با توجه به رنج قابل اندازه گیری، متریال بکار رفته، مشخصات و ویژگی های فنی، کشور و برند تولید کننده تجهیز دارای قیمت های متنوعی میباشد.
لول ترانسمیتر اختلاف فشاری با متریال wetted part مقاوم به خوردگی و دمای بالا مانند هستلوی، مونل یا اینکونل دارای قیمت بالاتری نسبت به متریال استیل خواهد داشت.
در مدل های با دیافراگم سیل و کپیلاری دار نیز سایز و متریال دیافراگم سیل، کلاس فشاری فلنج دیافراگم سیل و طول کپیلاری از مواردی هستند که در قیمت ترانسمیتر اختلاف فشاری تاثیرگذار میباشند.
نوع روغن داخل کپیلاری، متریال سنسور (کپسول) داخلی ترانسمیتر و همچنین پروتکل های ارتباطی و سیگنال های خروجی از دیگر مواردی هستند که در قیمت یک لول ترانسمیتر اختلاف فشاری تاثیر خواهند داشت.
