اصطلاحات اندازه گیری سطح

اصطلاحات اندازه گیری سطح چیست؟

کنترل دقیق سطح محصول در مخزن، راکتور یا کشتی دیگر در بسیاری از کاربردها مهم است. برای ارائه کنترل خوب، اندازه گیری دقیق ضروری است.

این بخش مفاهیم و اصطلاحات دستگاه های فناوری سطح و نحوه کار آنها را معرفی می کند و همچنین چگونگی تعیین سایر خواص مواد (به عنوان مثال، حجم، چگالی) را از یک اندازه گیری سطح معرفی می کند.

اندازه گیری های سطح معمولاً بر حسب فوت یا متر بیان می شوند. سطح ممکن است بر حسب درصد کامل یا درصد فاصله اندازه‌گیری نیز بدهد.

نشان در مقابل کنترل

نشانگرهای اندازه گیری سطح، بررسی سطح در محل را فعال می کنند. اندیکاتورها از اپراتور می خواهند که اندازه گیری را تفسیر کرده و اقدام مناسب را انجام دهد. سیستم های دارای شاخص های اندازه گیری سطح به عنوان سیستم های کنترل حلقه باز شناخته می شوند. نشانگرها همچنین اغلب برای کمک به کالیبراسیون سیستم‌های کنترل خودکار استفاده می‌شوند.

سیستم های کنترل خودکار، یا سیستم های حلقه بسته، قادر به کنترل سطح در یک کشتی به صورت الکترونیکی هستند. یک دستگاه اندازه گیری سطح، همراه با یک فرستنده، یک سیگنال کنترل الکترونیکی را تولید می کند که متناسب با سطح در کشتی است. سیگنال توسط کنترل‌کننده‌ای دریافت می‌شود که دستگاه‌های دیگر (مثلاً دریچه‌ها یا پمپ‌ها) را کار می‌کند، که به نوبه خود میزان جریان محصول را در داخل و خارج از ظرف کنترل می‌کند. کشتی‌های کنترل‌شده خودکار ممکن است نشانگرهای اندازه‌گیری سطح را نیز داشته باشند.

سیستم اندازه گیری مخزن

اندازه گیری مخزن زمانی استفاده می شود که کاربر برنامه هایی دارد که در آن مواد خام وارد کارخانه می شود، در مخازن میانی ذخیره می شود، یا کارخانه را به عنوان کالای نهایی ترک می کند، و بنابراین نیاز به موجودی دارد.

سیستم انتقال مدیریت یا حضانت این مخازن معمولاً ۳۳ تا ۱۰۰ فوت (۱۰ تا ۳۰ متر) ارتفاع دارند. برخی استثناها، مانند مخازن افزودنی، کوچکتر هستند. دقت مورد نیاز بالاست، به ترتیب ۱-۳ میلی متر.

برنامه های معمول اندازه گیری مخزن:

مخازن ذخیره سازی بزرگی که در پایانه ها، خطوط لوله، انبارها و سایر تاسیسات ذخیره سازی یافت می شوند

مخازن ذخیره سازی گیرنده/واسطه/کالاهای تمام شده در پالایشگاه ها

برخی از مخازن بزرگ ذخیره مواد خام و محصولات که در مواد شیمیایی، آسفالت، نیروگاه ها و انبارهای سوخت فرودگاه یافت می شوند.

سیستم اندازه گیری مخزن معمولاً علاوه بر سطح شامل اندازه گیری دما، فشار و کف آب نیز می شود. تجهیزات ارتباطی، سخت افزار و نرم افزار کامپیوتر نیز در راه حل سیستم گنجانده شده است. مقادیر اندازه گیری برای محاسبه حجم خالص برای انتقال حضانت (اهداف تجاری و قانونی)، محاسبات موجودی، اهداف عملیاتی و ایمنی استفاده می شود. نتایج اندازه‌گیری‌ها اغلب برای مقاصد صورت‌حساب استفاده می‌شوند و باید با رعایت استانداردهای صنعتی مانند API MPMS 3.1B و OIML R85 یا استانداردهای دقت ملی بسیار دقیق، قابل تکرار و قابل اعتماد باشند. سیستم اندازه گیری مخزن Rosemount با این استانداردهای بین المللی مطابقت دارد و همچنین در بسیاری از کشورها برای دقت توسط مقامات دولتی با دقت ابزار +/-۰٫۵ میلی متر تایید شده است.

فرستنده های سطح پیوسته

فرستنده های سطح در داخل کارخانه استفاده می شوند. اندازه گیری سطح معمولا یک ورودی مستقل به یک سیستم کنترل است. قابلیت اطمینان و تکرارپذیری اندازه‌گیری مهم‌تر از قرائت‌های بسیار دقیق است. دقت مورد نیاز معمولاً در محدوده ۵-۱۰ میلی متر است.

فرستنده های سطح پیوسته در همه صنایع از جمله شیمیایی، نفت و amp; گاز، نیرو، پالایش، خمیر کاغذ و آمپر؛ کاغذ، معدن، داروسازی، مواد غذایی و آمپر؛ کارخانه های تولید نوشیدنی و سایر فرآیندها اکثر این مخازن دارای اندازه‌ها و شکل‌های متنوعی هستند، اما ارتفاع اکثر آنها کمتر از ۱۸ متر است. بسیاری از برنامه‌های سطح ممکن است مستقیماً در کشتی نباشند، بلکه در اتاق‌های بای‌پس واقع در خارج از کشتی در کنار ناحیه سطح مورد نظر قرار دارند.

این کاربردها با توجه به اینکه در فرآیند کارخانه قرار دارند، می توانند از نظر سختی اندازه گیری بسیار متنوع باشند. بافر میانی یا مخازن ته نشینی برخی از کاربردهای ساده تر هستند. اندازه‌گیری در داخل محفظه یکی دیگر از کاربردهای رایج است، در حالی که راکتورهای دسته‌ای و مخازن که در آن محصول مخلوط یا هم زده می‌شود، چالش‌های دیگری را ارائه می‌کنند.

فرستنده های سطح نقطه

سوئیچ ها اغلب همراه با اندازه گیری سطح پیوسته برای هشدارهای سطح بالا و سطح پایین تک نقطه ای استفاده می شوند. با این حال، آنها همچنین می توانند به تنهایی برای نشان دادن وضعیت پر یا خالی استفاده شوند. محدودیت های اندازه و فضا و همچنین شرایط کاربرد، انتخاب سوئیچ های الکترونیکی یا شناور را تعیین می کند.

انتخاب فناوری بر اساس برنامه

درک نیازهای مختلف کاربر، انتخاب بین اندازه‌گیری سطح نقطه/پیوسته و سیستم اندازه‌گیری مخزن را آسان‌تر می‌کند.

تماس در مقابل غیر تماس

در اندازه گیری تماسی، بخشی از سیستم اندازه گیری در تماس مستقیم با محتویات ظرف است. نمونه‌هایی از تکنیک‌های اندازه‌گیری تماسی عبارتند از رادار موج هدایت‌شونده، شناورها و میله‌ها.

در اندازه‌گیری بدون تماس، هیچ بخشی از سیستم اندازه‌گیری مستقیماً با محتویات ظرف تماس نمی‌گیرد.

روش های بدون تماس زمانی ترجیح داده می شوند که سیال اندازه گیری شده به ویژه ساینده، جامد کننده، چسبناک، کثیف یا خورنده باشد.

اندازه گیری از پایین به بالا در مقابل از بالا به پایین

اندازه‌گیری از بالا به پایین پتانسیل کمتری برای نشتی دارد و دستگاه‌های اندازه‌گیری سطح را قادر می‌سازد بدون تخلیه مخزن نصب یا خارج شوند (مثلاً گیج رادار). اندازه گیری از بالا به پایین ممکن است با سیال فرآیند تماس پیدا نکند.

کلاس

 

دستگاه‌های سطحی که از فرستنده‌های فشار استفاده می‌کنند، سیستم‌های اندازه‌گیری از پایین به بالا هستند.

اندازه گیری از پایین به بالا معمولاً با سیال فرآیند تماس می گیرد (مثلاً سطح DP).

اندازه گیری مستقیم در مقابل اندازه گیری غیر مستقیم

مستقیم نشان می دهد که سطح به طور مستقیم اندازه گیری می شود. به عنوان مثال، هنگامی که از یک میله اندازه گیری برای بررسی سطح روغن در ماشین خود استفاده می کنید، در حال اندازه گیری مستقیم هستید. یک اندازه گیری مستقیم مستقل از سایر پارامترهای فرآیند است.

اندازه گیری غیرمستقیم که به عنوان اندازه گیری استنتاج نیز شناخته می شود، نشان می دهد که ابتدا متغیری غیر از سطح اندازه گیری می شود و سپس برای تعیین اندازه گیری سطح استفاده می شود. برای مثال، فرستنده‌های فشار از جرم و وزن مخصوص سیال برای محاسبه سطح استفاده می‌کنند.

تراکم

چگالی جرم یک ماده در واحد حجم است. چگالی اغلب بر حسب پوند بر فوت مکعب (lb/ft3) یا کیلوگرم بر متر مکعب (kg/m3) بیان می‌شود. وزن مخصوص اغلب برای توصیف چگالی یک ماده در مقایسه با چگالی آب استفاده می شود.

گرانش مخصوص

گرانش مخصوص نسبت چگالی یک ماده به چگالی آب در دمای مرجع مشترک است. چگالی آب ۶۲٫۴۳ پوند بر فوت مکعب (۱ گرم بر سانتی متر مکعب) در ۳۹٫۲ درجه فارنهایت (۴ درجه سانتیگراد) است. گلیسیرین، ترکیبی که اغلب در صابون ها یافت می شود، دارای چگالی ۷۸٫۶۶ پوند بر فوت مکعب (۱٫۲۶ گرم بر سانتی متر مکعب) است. بنابراین، در همان دما، وزن مخصوص گلیسیرین ۱٫۲۶ (۷۸٫۶۶ ÷ ۶۲٫۴۳) است.

جلد

حجم فضای اشغالی توسط مقداری از مواد است و اغلب از سطح برای محاسبه حجم استفاده می شود.

معمولاً بر حسب گالن، لیتر، سانتی متر مکعب، فوت مکعب یا بشکه بیان می شود.

حجم اندازه گیری است که معمولاً از سطح مشتق می شود.

معمولاً میزان صدا ابتدا با اندازه‌گیری سطح در یک مخزن و سپس محاسبه حجم بر اساس هندسه مخزن تعیین می‌شود.

بسیاری از دستگاه‌های اندازه‌گیری سطح، رابطه سطح/حجم را برای هندسه‌های رایج مخزن در اجزای الکترونیکی خود ذخیره می‌کنند، که به آنها امکان می‌دهد خروجی حجم مستقیم را محاسبه کنند.

در موارد دیگر، حجم ممکن است در یک سیستم کنترل توزیع شده (DCS) یا یک کنترل کننده منطقی قابل برنامه ریزی (PLC) محاسبه شود یا از یک جدول جستجو که به سطح مربوط می شود تعیین شود. حجم.

روابط بین سطح و حجم برای چندین شکل مخزن رایج در بالای صفحه نشان داده شده است.

مخازن با انتهای ظرف

مخازن با انتهای ظرف شکل استاندارد ندارند. بنابراین، حجم این مخازن را نمی توان به طور دقیق از روی هندسه تعیین کرد. در عوض، از جداول تسمه‌بندی برای تعیین حجم

استفاده می‌شود

بستن جداول

محاسبه حجم از سطح و هندسه مخزن اندازه گیری حجم را به اندازه کافی دقیق برای نیازهای اکثر کاربران فراهم می کند. با این حال، در برخی موارد، هندسه مخزن ممکن است نامنظم باشد، که مدل‌سازی رابطه بین سطح و حجم را تقریباً غیرممکن می‌کند. در چنین مواردی، حجم باید از سطح خواندن از طریق استفاده از میز تسمه تعیین شود.

 

میز ​​تسمه ای یک جدول جستجو است که سطح را به حجم چندین نقطه گسسته در یک مخزن مرتبط می کند. جداول تسمه بندی معمولاً با افزودن حجم مشخصی از محصول به مخزن و سپس اندازه گیری سطح محصول مربوط به آن حجم (تسمه دستی) به دست می آید. اندازه گیری حجم و سطح در یک جدول تسمه ثبت می شود. سپس، هنگامی که اندازه‌گیری حجم مورد نیاز است، سطح اندازه‌گیری می‌شود و در جدول تسمه‌بندی برای یافتن حجم مربوطه جستجو می‌شود. میزهای تسمه می توانند فقط چند نقطه برای قرار دادن یک شکل مخزن باشند یا می توانند صدها نقطه باشند. تعداد نقاط بیشتری در مخازن بزرگتر استفاده می شود که در هنگام پر شدن تمایل به برآمدگی دارند. اگر سطح اندازه گیری بین دو نقطه در جدول قرار گیرد، حجم با درونیابی دو نقطه تعیین می شود. معمولا،

جرم، مقدار ماده ای که یک جسم دارد، اغلب با وزن مبهم است.

معمولاً بر حسب کیلوگرم، گرم، تن یا پوند بیان می شود.

جرم تحت تأثیر دما نیست. بنابراین، ۶۰ پوند (۲۷٫۲ کیلوگرم) روغن در ۵۰ درجه فارنهایت (۱۰ درجه سانتیگراد) هنوز ۶۰ پوند در ۸۶ درجه فارنهایت (۳۰ درجه سانتیگراد) است. با این حال، حجم کلی روغن ممکن است به دلیل انبساط تغییر کند.

اگر چگالی شناخته باشد، جرم را می توان با اندازه گیری سطح، ابتدا حجم و سپس با استفاده از معادله زیر پیدا کرد:

جرم=تراکم x حجم

برخی از دستگاه های اندازه گیری سطح به طور مستقیم جرم را اندازه گیری می کنند (به عنوان مثال سلول های بار).

اندازه‌گیری رابط

واسط مرز بین دو سیال غیرقابل اختلاط (غیرقابل مخلوط شدن) با چگالی متفاوت (مثلاً روغن و آب) است. اندازه گیری رابط مرز بین دو مایع ذخیره میشود در یک مخزن را پیدا می کند که هر کدام چگالی متفاوتی دارند. به عنوان مثال، هنگامی که نفت و آب یک ظرف را اشغال می کنند، روغن روی آب شناور می شود. رابط بین دو سیال سطح بالایی آب و سطح پایینی روغن است.

اینترفیس اغلب زمانی استفاده می شود که کاربر دو مایع در مخزن داشته باشد و بخواهد فقط مایع بالایی را بریزد. اندازه‌گیری رابط نشان‌دهنده زمان توقف است.

نیاز به اندازه گیری سطح رابط

اندازه‌گیری رابط را می‌توان در جداکننده نیز استفاده کرد، جایی که رابط برای کنترل جریان سیالات بالا و پایین از ظرف با حداقل آلودگی استفاده می‌شود.

منبع مقاله: Rosemount

در صورت هرگونه سوال و نظر با مجموعه پرگاران تماس حاصل فرمایید.

جهت کسب اطلاعات بیشتر اینجا کلیک کنید.