لول ترانسمیتر دیسپلیسر فاکسبورو

لول ترانسمیتر دیسپلیسری فاکسبورو مدل 244LD LevelStar یک ترانسمیتر هوشمند مبتنی بر نیروی شناوری است که برای اندازه گیری پیوسته سطح مایع، سطح مشترک دو مایع و چگالی سیال استفاده می شود. این محصول با نام های Foxboro، Foxboro Eckardt و Schneider Electric Foxboro نیز شناخته می شود.

مدل 244LD از یک دیسپلیسر، مجموعه تعلیق و Torque Tube برای تشخیص تغییر نیروی شناوری استفاده می کند. سیگنال حاصل در واحد الکترونیکی پردازش شده و متناسب با نسخه انتخابی، از طریق خروجی ۴ تا ۲۰ میلی آمپر همراه HART یا شبکه FOUNDATION Fieldbus به سیستم کنترل ارسال می شود. این محصول برای شرایط فرایندی دشوار مانند فشار و دمای بالا قابل پیکربندی است؛ اما فشار، دما، متریال، طول دیسپلیسر، نوع فلنج و تأییدیه های حفاظتی باید براساس کد کامل سفارش تعیین شوند.

لول ترانسمیتر دیسپلیسر فاکسبورو از قانون ارشیمیدس برای اندازه‌گیری سطح استفاده می‌کند. قانون ارشیمیدس بیان می‌کند که هرگاه یک جسم در یک سیال غوطه ور شود، وزن آن جسم کاهش می‌یابد. این کاهش وزن برابر با وزن سیالی است که توسط جسم جابجا شده است. به عبارت دیگر، هر سیالی که جسمی در آن قرار می‌گیرد (جزئی یا کامل) نیروی شناوری روی جسم اعمال می‌کند. اندازهٔ این نیرو برابر با وزن سیالی است که جابجا شده است.

مشخصات لول ترانسمیتر Foxboro 244LD

اعداد مربوط به حداکثر فشار و دما، قابلیت نهایی خانواده محصول هستند و در تمام کدهای 244LD هم زمان قابل دستیابی نیستند. کلاس فلنج، متریال، تأییدیه و طراحی چمبر می توانند محدوده مجاز را کاهش دهند.

دیسپلیسر چیست؟

دیسپلیسر یک جسم استوانه ای با حجم و وزن مشخص است که از مجموعه اندازه گیری آویزان می شود. برخلاف شناور یا Float، دیسپلیسر برای قرار گرفتن روی سطح مایع طراحی نشده است؛ بلکه تغییر نیروی شناوری واردشده بر آن اندازه گیری می شود.

با افزایش سطح مایع، بخش بیشتری از دیسپلیسر در سیال قرار می گیرد. در نتیجه نیروی شناوری افزایش و وزن ظاهری دیسپلیسر کاهش پیدا می کند. این تغییر نیرو توسط Torque Tube حس شده و به واحد الکترونیکی ترانسمیتر منتقل می شود. بنابراین استفاده از عبارت «لول ترانسمیتر شناوری» برای 244LD دقیق نیست. عنوان مناسب تر، لول ترانسمیتر دیسپلیسری یا ترانسمیتر نیروی شناوری است.

مکانیزم لول ترانسمیتر دیسپلیسر فاکسبورو

ترانسمیتر دیسپلیسر فاکسبورو یکی از روش‌های پرکاربرد در صنایع مختلف است. در این روش اندازه‌گیری، از یک عنصر به نام “دیسپلیسر” استفاده می‌شود که یک استوانه‌ای با شکل هولو (بالا و پایین آن محکم می‌شود) است. این دیسپلیسر معمولاً درون یک حجم (chamber) قرار دارد که با دو اتصال فلنجی به مخزن متصل می‌شود.

در این روش، گشتاور حاصل از نیرو به یک سیگنال قابل ارسال تبدیل می‌شود. برای اندازه‌گیری، دیسپلیسر از انتهای یک بازوی گشتاور (Torque arm) آویزان می‌شود. این بازوی گشتاور با یک knife edge به Torque tube متصل می‌شود.

علاوه بر این، با استفاده از یک جابه‌جایی کوچک در knife edge ، می‌توان دستگاه را کالیبره کرد. هرگاه وزن دیسپلیسر به دلیل تغییر سطح سیال تغییر کند، بازوی گشتاور نیز به سمت بالا یا پایین حرکت خواهد کرد. این تغییر توسط knife edge به یک حرکت چرخشی تبدیل می‌شود و در نتیجه به Torque tube اعمال می‌شود. در نهایت، این حرکت چرخشی به سیگنال قابل ارسال تبدیل می‌شود.
برای نمایش سیگنال به صورت در سطح می‌توان از یک نشانگر محلی (Local Indicator) نیز استفاده کرد.

اندازه گیری سطح مایع

در اندازه گیری سطح، چگالی سیال باید در مرحله انتخاب و پیکربندی مشخص باشد. هنگامی که سطح از پایین به بالای دیسپلیسر حرکت می کند، نیروی شناوری متناسب با بخش غوطه ور تغییر خواهد کرد.

در این کاربرد:

• نقطه صفر با سطح پایین محدوده اندازه گیری متناظر است.
• نقطه صد درصد با سطح بالای محدوده متناظر می شود.
• طول و قطر دیسپلیسر باید براساس Span و چگالی مایع انتخاب شوند.
• تغییر چگالی سیال می تواند باعث خطای اندازه گیری سطح شود.

دیسپلیسر باید برای نیروی شناوری مناسب طراحی شود. انتخاب آن صرفاً براساس طول مخزن یا فاصله اتصالات انجام نمی شود.

اندازه گیری فصل مشترک دو مایع

Foxboro 244LD برای اندازه گیری Interface میان دو مایع غیرقابل اختلاط مانند آب و هیدروکربن نیز قابل استفاده است.

در این حالت دیسپلیسر معمولاً در محدوده دو سیال قرار دارد و تغییر ارتفاع فصل مشترک، مقدار حجم قرارگرفته در مایع سنگین و مایع سبک را تغییر می دهد. نیروی اندازه گیری شده تابع اختلاف چگالی دو مایع است:

تغییر نیروی شناوری ∝ اختلاف چگالی مایع سنگین و سبک

برای اندازه گیری صحیح Interface باید:

• چگالی هر دو مایع مشخص باشد.
• اختلاف چگالی برای ایجاد Span کافی مناسب باشد.
• دو سیال تا حد قابل قبول از یکدیگر جدا باشند.
• تشکیل امولسیون یا لایه انتقالی گسترده بررسی شود.
• دیسپلیسر در محدوده اندازه گیری به درستی جانمایی شود.
• تغییر چگالی ناشی از دما یا ترکیب سیال در محاسبات لحاظ شود.

خروجی این دستگاه مستقیماً «حجم هر فاز» را اندازه گیری نمی کند؛ بلکه ارتفاع فصل مشترک را از تغییر نیروی شناوری استنباط می کند.

استفاده از لول ترانسمیتر دیسپلیسر فاکسبورو برای سیالات دو فاز

از روش لول ترانسمیتر دیسپلیسر فاکسبورو برای اندازه‌گیری سیالات دو فازی (مانند مخلوط آب و بنزین) نیز می توان استفاده کرد. در این روش، تغییرات وزنی که بر روی دیسپلیسر ایجاد می‌شود، نشان‌دهنده میزان حجم هر فاز می‌باشد. به عنوان مثال، آب به دلیل داشتن چگالی بیشتر نسبت به بنزین، باعث کاهش وزن دیسپلیسر بیشتری می‌شود.

برای اتصال لول ترانسمیتر دیسپلیسر به مخزن، از یک فلنج با سایز حداقل ۲ اینچ و فشار ۳۰۰ پوند بهره می‌بریم. همچنین، زیر دیسپلیسر از یک ولو درین (Drain) با سایز ½ یا ¾ اینچ استفاده می‌شود. نصب این تجهیز در بیشتر موارد به صورت Side-side انجام می‌شود.

روش دیگری که استفاده می‌شود، نصب Top mounted است که نیازی به استفاده از Chamber ندارد. در این روش، یک فلنج بالایی با سایز ۴ اینچ در نظر گرفته می‌شود. اما به علت وجود تلاطم درون مخزن، توصیه می‌شود از Stilling well استفاده شود (مطابق شکل زیر سمت چپ).

سرویس های High viscos

در صورتی که سیالات مورد استفاده دارای ویسکوزیته بالا باشند، به دلیل احتمال مسدود شدن دیسپلیسر و کاهش دقت اندازه‌گیری، استفاده از این روش توصیه نمی‌شود. با این حال، برای رفع این مشکل، می‌توان از سیستم‌های Purge و Heat tracing استفاده کرد.

طول دیسپلیسر می‌تواند در اندازه‌های مختلفی باشد، از ۱۴ اینچ (۳۵۶ میلی‌متر) تا ۱۲۰ اینچ (۳۰۴۸ میلی‌متر). در صورتی که دیسپلیسر به‌طور کامل در سیال غوطه ور شود، قادر به اندازه‌گیری سطح دیگری نخواهد بود. بنابراین، طول دیسپلیسر باید کمی بیشتر از سطحی باشد که می‌خواهیم آن را اندازه‌گیری کنیم.

متریال دیسپلیسر باید با سیالی که قصد اندازه‌گیری سطح آن را داریم، سازگاری داشته باشد و حداقل از جنس SS316 باشد. جنس Chamber معمولاً از فولاد کربنی انتخاب می‌شود و برای مواد Housing ترانسمتر از آلومینیوم ریخته‌گری شده استفاده می‌شود، هرچند که در صورت دمای بالا تا ۳۷۰ درجه سانتیگراد، از متریال K-Monel برای قسمت Torque tube و در دماهای تا ۴۵۵ درجه سانتیگراد از متریال Inconel استفاده می‌شود.

اندازه گیری چگالی

برای اندازه گیری چگالی، دیسپلیسر باید به صورت کامل و پایدار در سیال غوطه ور باشد. در این وضعیت، حجم غوطه ور ثابت است و تغییر نیروی شناوری عمدتاً از تغییر چگالی سیال ناشی می شود.

اندازه گیری چگالی زمانی قابل اعتماد است که:

• دیسپلیسر همواره کاملاً در سیال قرار داشته باشد.
• سطح سیال از محدوده موردنیاز پایین تر نرود.
• رسوب یا پوشش روی دیسپلیسر تشکیل نشود.
• فشار و دمای فرایند در پیکربندی لحاظ شوند.
• محدوده چگالی مورد انتظار هنگام سفارش اعلام شود.

اجزای اصلی ترانسمیتر دیسپلیسری

مجموعه کامل اندازه گیری می تواند از اجزای زیر تشکیل شود:

• ترانسمیتر هوشمند Foxboro 244LD
• مجموعه Torque Tube
• بازوی انتقال نیرو
• دیسپلیسر
• زنجیر یا میله تعلیق
• چمبر خارجی
• اتصالات فرایندی
• فلنج نصب
• نمایشگر محلی
• محفظه الکترونیکی
• ولوهای ایزوله، ونت و درین
• تجهیزات گرمایش یا عایق کاری، در صورت نیاز

دیسپلیسر و چمبر لزوماً همراه ترانسمیتر پایه تحویل نمی شوند و باید در پیشنهاد فنی و مالی به صورت شفاف مشخص شوند.

روش های نصب 244LD

نصب خارجی همراه چمبر

در این روش دیسپلیسر داخل یک چمبر مستقل قرار می گیرد و چمبر از طریق اتصالات فرایندی به مخزن متصل می شود. سطح داخل چمبر با سطح مخزن برابر شده و ترانسمیتر تغییر نیروی شناوری را اندازه گیری می کند.

مزایای این روش عبارت اند از:

• امکان ایزوله کردن تجهیز از مخزن
• دسترسی آسان تر برای تعمیر و بازدید
• کاهش اثر تلاطم مستقیم مخزن
• امکان نصب ونت و درین
• مناسب بودن برای بسیاری از مخازن تحت فشار

چیدمان اتصالات می تواند Side-Side، Side-Bottom، Top-Bottom یا ساختار دیگری باشد. نوع اتصال باید براساس طراحی مخزن و کد چمبر مشخص شود.

نصب از بالای مخزن

در نصب Top-Mounted، مجموعه ترانسمیتر از بالای مخزن نصب می شود و دیسپلیسر مستقیماً درون مخزن قرار می گیرد. این روش الزاماً به چمبر خارجی نیاز ندارد. در مخازن دارای تلاطم، جریان شدید یا همزن ممکن است استفاده از Stilling Well یا لوله آرامش ضروری باشد. طراحی این قطعه باید به شکلی انجام شود که ارتباط آزاد سیال حفظ شده و از گیرکردن دیسپلیسر جلوگیری شود.

اتصالات و کلاس فشاری

برای Foxboro 244LD نمی توان یک سایز یا کلاس فلنج ثابت تعیین کرد. محصول و تجهیزات جانبی آن با گزینه های مختلف DIN، ASME و JIS قابل انتخاب هستند. موارد زیر باید براساس پروژه مشخص شوند:

• سایز فلنج
• کلاس یا Pressure Rating
• نوع سطح فلنج
• جنس فلنج
• جنس چمبر
• نوع و محل اتصالات مخزن
• سایز ونت و درین
• الزامات NACE
• فشار و دمای طراحی
• Corrosion Allowance
• استاندارد جوشکاری و تست چمبر

بنابراین عبارت هایی مانند «حداقل فلنج ۲ اینچ کلاس ۳۰۰» یا «نصب بالا فقط با فلنج ۴ اینچ» نباید به تمام مدل ها تعمیم داده شوند.

خروجی HART

نسخه HART ترانسمیتر 244LD دارای خروجی دو سیمه ۴ تا ۲۰ میلی آمپر است. ارتباط دیجیتال HART امکان پیکربندی، مشاهده متغیرها و انجام فعالیت های تشخیصی را روی همان حلقه فراهم می کند.

امکانات نسخه HART می تواند شامل موارد زیر باشد:

• تنظیم Lower و Upper Range Value
• انتخاب نوع اندازه گیری
• ورود مشخصات دیسپلیسر و چگالی
• تنظیم واحد مهندسی
• بررسی سیگنال خروجی
• مشاهده وضعیت و خطاها
• انجام Trim و تست حلقه
• استفاده از ابزارهای FDT/DTM سازگار

ولتاژ تغذیه موردنیاز به مقاومت کل حلقه و تجهیزات واسط نیز وابسته است.

نسخه FOUNDATION Fieldbus

244LD در نسخه FOUNDATION Fieldbus نیز قابل سفارش است. این نسخه از نظر سیم بندی، تغذیه، پیکربندی و اتصال به سیستم کنترل با نسخه HART تفاوت دارد. HART و FOUNDATION Fieldbus دو خروجی جداگانه در کدهای مختلف محصول هستند و نباید هر دو را به عنوان خروجی هم زمان یک تجهیز پایه معرفی کرد.

دقت اندازه گیری

دقت مرجع 244LD در شرایط تعریف شده می تواند در حدود ±۰.۲ درصد باشد. عملکرد واقعی علاوه بر ترانسمیتر به عوامل زیر وابسته است:

• سایزینگ صحیح دیسپلیسر
• صحت چگالی واردشده
• تغییرات دمای فرایند
• رسوب روی دیسپلیسر
• اصطکاک یا گیرکردن مجموعه تعلیق
• نصب و تراز صحیح
• وجود تلاطم
• وضعیت چمبر و خطوط اتصال
• صحت کالیبراسیون
• اختلاف چگالی دو فاز در اندازه گیری Interface

به همین دلیل نباید عدد دقت بدون اشاره به شرایط اندازه گیری و پیکربندی اعلام شود.

کالیبراسیون لول ترانسمیتر 244LD

کالیبراسیون این تجهیز فقط با ضرب کردن Specific Gravity در طول دیسپلیسر انجام نمی شود. برای تعیین نیروهای متناظر با صفر و صد درصد، مشخصات زیر موردنیاز است:

• وزن واقعی دیسپلیسر
• حجم دیسپلیسر
• طول فعال اندازه گیری
• چگالی مایع
• چگالی فاز سبک در اندازه گیری Interface
• ارتفاع صفر و Span
• شتاب گرانش محلی، در محاسبات دقیق
• نوع نصب و موقعیت مجموعه

دو روش کلی برای کالیبراسیون وجود دارد.

کالیبراسیون خشک با وزنه

در این روش، دیسپلیسر باز شده و نیروهای محاسبه شده برای LRV و URV با وزنه های استاندارد روی محل تعلیق اعمال می شوند. وزن سینی نگهدارنده نیز باید در محاسبات لحاظ شود.

این روش باید مطابق دستورالعمل سازنده و توسط فرد متخصص انجام شود؛ زیرا اعمال نیروی نامناسب می تواند به Torque Tube آسیب برساند.

کالیبراسیون تر یا Wet Calibration

اگر بتوان شرایط واقعی سطح پایین و سطح بالا را در محل ایجاد کرد، نقاط صفر و Span در همان شرایط فرایندی تنظیم می شوند. این روش اثر نصب و چگالی واقعی سیال را بهتر پوشش می دهد، اما اجرای آن همیشه امکان پذیر نیست. پس از کالیبراسیون باید خروجی در چند نقطه میانی نیز بررسی شود.

تأثیر چگالی بر اندازه گیری

ترانسمیتر دیسپلیسری ذاتاً نیروی شناوری را اندازه گیری می کند؛ بنابراین نتیجه اندازه گیری به چگالی وابسته است. اگر دستگاه برای سطح کالیبره شده باشد و چگالی سیال تغییر کند، خروجی می تواند بدون تغییر واقعی سطح جابه جا شود. این مسئله در فرایندهایی که دما، فشار یا ترکیب سیال تغییر زیادی دارد اهمیت بیشتری پیدا می کند.

برای اندازه گیری Interface نیز تغییر چگالی هر یک از فازها، به خصوص کاهش اختلاف چگالی آن ها، بر Span و دقت اثر می گذارد.

محدودیت های روش دیسپلیسری

استفاده از 244LD در شرایط زیر به بررسی بیشتری نیاز دارد:

• سیالات بسیار ویسکوز
• سیالات پلیمری یا چسبنده
• تشکیل رسوب، کریستال یا کک
• وجود ذرات جامد معلق
• تلاطم شدید
• تغییرات زیاد چگالی
• تشکیل امولسیون پایدار
• احتمال یخ زدگی یا جامد شدن سیال
• خطوط اتصال مستعد گرفتگی
• خورندگی شدید

Heat Tracing یا Purge ممکن است در بعضی پروژه ها مفید باشد، اما راهکار عمومی نیست. دمای گرمایش، سازگاری سیال و تأثیر آن بر چگالی باید مهندسی شود.

انتخاب متریال

متریال دیسپلیسر، Torque Tube، فلنج و چمبر باید براساس شرایط واقعی سیال انتخاب شود. فولاد زنگ نزن 316L یکی از گزینه های رایج است، اما حداقل متریال اجباری برای تمام کاربردها محسوب نمی شود. در انتخاب متریال باید موارد زیر بررسی شوند:

• خوردگی عمومی
• خوردگی حفره ای و شیاری
• کلراید
• سولفید هیدروژن و الزامات NACE
• دمای فرایند
• فشار طراحی
• احتمال تنش و خستگی
• سازگاری گسکت و آب بندی
• نیاز به متریال خاص برای Torque Tube

استفاده از Inconel، Monel یا آلیاژهای دیگر باید به کد سفارش و جدول رسمی دما–فشار همان متریال متکی باشد.

حفاظت انفجاری و SIL

نسخه های مختلف 244LD با تأییدیه های ضدانفجار و Intrinsically Safe عرضه شده اند. نوع حفاظت باید از روی کد کامل، پلاک و گواهی همان دستگاه بررسی شود. مدل های مناسب کاربردهای ایمنی تا SIL ۲ نیز قابل سفارش هستند. وجود عبارت SIL ۲ در مشخصات خانواده به معنی مناسب بودن تمام سفارش ها برای یک حلقه ایمنی مشخص نیست. محاسبات SIL، گواهی دستگاه، معماری حلقه و دوره Proof Test باید بررسی شوند.

کاربردهای لول ترانسمیتر 244LD

این ترانسمیتر در صنایع مختلف استفاده می شود، از جمله:

• مخازن تحت فشار
• جداکننده های نفت و گاز
• اندازه گیری Interface آب و هیدروکربن
• درام های بخار و کندانس
• ریبویلرها
• واحدهای پالایشگاهی
• صنایع پتروشیمی
• صنایع شیمیایی
• نیروگاه ها
• اندازه گیری چگالی مایعات
• فرایندهای دما یا فشار بالا

راهنمای انتخاب Foxboro 244LD

برای انتخاب و استعلام قیمت، اطلاعات زیر باید ارائه شوند:

• نوع اندازه گیری: Level، Interface یا Density
• حد پایین و بالای محدوده اندازه گیری
• چگالی مایع در حداقل و حداکثر دما
• چگالی هر دو فاز برای Interface
• فشار و دمای کاری
• فشار و دمای طراحی
• نوع سیال و ترکیبات خورنده
• ویسکوزیته و احتمال رسوب
• نوع نصب خارجی یا Top-Mounted
• آرایش اتصالات چمبر
• سایز، کلاس و استاندارد فلنج
• متریال قسمت های در تماس
• خروجی HART یا FOUNDATION Fieldbus
• نیاز به نمایشگر
• نوع ورودی کابل
• الزامات ضدانفجار
• نیاز به SIL
• استانداردهای NACE یا تست های متریال
• نیاز به چمبر، دیسپلیسر، ونت و درین

قیمت لول ترانسمیتر دیسپلیسری فاکسبورو

قیمت Foxboro 244LD فقط به ترانسمیتر الکترونیکی محدود نیست و به پیکربندی کامل مجموعه بستگی دارد. مهم ترین عوامل مؤثر بر قیمت عبارت اند از:

• طول و متریال دیسپلیسر
• وجود یا عدم وجود چمبر
• متریال و کلاس فشاری چمبر
• نوع فلنج ها
• فشار و دمای طراحی
• خروجی HART یا Fieldbus
• نمایشگر محلی
• تأییدیه ضدانفجار
• الزامات SIL و NACE
• تست های متریال و هیدرواستاتیک
• تجهیزات ونت، درین و ایزولیشن
• کد کامل و موجودی محصول

برای استعلام دقیق، بهتر است دیتاشیت فرایندی، کد کامل تجهیز قبلی یا تصویر پلاک برای کارشناسان تجهیزصنعت ارسال شود.

پرسش های متداول

تفاوت دیسپلیسر و فلوتر چیست؟

فلوتر روی سطح مایع شناور می شود؛ اما دیسپلیسر از مجموعه اندازه گیری آویزان است و تغییر نیروی شناوری وارد بر آن اندازه گیری می شود.

آیا 244LD برای اندازه گیری Interface مناسب است؟

بله، به شرط آنکه چگالی هر دو مایع و اختلاف آن ها مشخص باشد و تشکیل امولسیون یا تغییرات شدید چگالی کنترل شود.

آیا خروجی HART و FOUNDATION Fieldbus هم زمان هستند؟

خیر. این پروتکل ها در نسخه های متفاوت محصول ارائه می شوند و باید هنگام سفارش یکی از آن ها انتخاب شود.

آیا تمام مدل ها فشار ۵۰۰ بار و دمای ۵۰۰ درجه را تحمل می کنند؟

خیر. این اعداد حداکثر قابلیت خانواده محصول در پیکربندی های خاص هستند. محدوده واقعی از روی کد، متریال، فلنج، چمبر و جدول دما–فشار تعیین می شود.

آیا چمبر همراه ترانسمیتر عرضه می شود؟

لزوماً خیر. ترانسمیتر، دیسپلیسر و چمبر اجزای قابل انتخاب مجموعه هستند و محدوده تحویل باید در پیشنهاد فروش مشخص شود.

آیا می توان 244LD را برای سیال ویسکوز استفاده کرد؟

امکان پذیر است، اما احتمال رسوب، گیرکردن دیسپلیسر و گرفتگی اتصالات باید بررسی شود. در بعضی سرویس ها فناوری دیگری مانند رادار انتخاب مناسب تری است.

آیا تغییر چگالی باعث خطای سطح می شود؟

بله. چون اساس اندازه گیری نیروی شناوری است، تغییر چگالی می تواند حتی بدون تغییر سطح باعث تغییر خروجی شود.

لول ترانسمیتر دیسپلیسر یا توربو تیوب