سبد خرید خالی
کالاتجهیز - برچسب: سطح سنج خازنی
چهارشنبه, 05 آبان 1395 12:14

انواع سطح سنج(Level meter)

انواع سطح سنج (Level meter)

اندازه گیری و کنترل سطح سیال یکی از متغیرهایی است که در صنایع فرآیندی مورد توجه می باشد. اطلاع از ارتفاع سیال به منظور کنترل واکنش های شیمیایی و صنعتی، جلوگیری از سرریز شدن سیالات فرآیندی و خطرناک، حفاظت محیط زیست و تامین ایمنی واحد فرآیندی، ضروری می باشد. به همین منظور از سطح سنج ها و یا لول سنج ها جهت اندازه گیری سطح سیالات استفاده می شود. سطح سنج ها (Level meter)  در صنایع مختلف [نظیر: صنایع غذایی، دارویی، آب و فاضلاب ، نفت و گاز برای اندازه گیری ارتفاع سطح مخازن آب، بنزین، سیلوها و ...] کاربرد گسترده ای دارند. نوع سطح سنج ها بسته به نوع کاربرد آن متفاوت می باشد.

انواع سطح سنج نقطه ای سطح

  • سطح سنج شناوری
  • سطح سنج خازنی و رسانایی
  • سطح سنج ارتعاشی
  • سطح سنج با پره متحرک
  • سطح سنج های نوری


1-سطح سنج شناوری Float Level Switch

طبق قانون ارشمیدس برهر جسم شناور در سطح سیال نیروی شناوری همواره به طور قائم و رو به بالا اثر می‌کند. ارتفاع سیال را با بکارگیری این نیرو در سنسورهای شناوری می توان اندازه گیری نمود. این نیرو منجر به جابجایی شناور در سطح سیال می شود، با تعیین محل شناور می توان سطح سیال را اندازه گیری کرد.
شناور به یک اهرم متصل است و با حرکت آن در سطح سیال جابجا می شود. اهرم یک سوییچ مکانیکی را تحریک می کند، این سوییچ را می توان به عنوان یک کنتاکت بدون ولتاژ در مدار فرمان پمپی که مخزنی را پر یا خالی می کند به کاربرد. در صورتی که سطح سیال درون مخزن به ارتفاع مورد نظر برسد، سوییچ تحریک شده و فرمان توقف پمپ صادر می شود، تا از سرریز شدن مخزن جلوگیری شود. همچنین می توان با قرار دادن یک خط کش درجه بندی شده در کنار اهرمی که به شناور متصل شده است، ارتفاع درون مخزن را به طور پیوسته نیز نمایش داد.

float level2-سطح سنج خازنی و رسانایی Conductivity/Capacitive Level Switches

یکی دیگر از روشهای اندازه گیری نقطه ای سطح استفاده از اثر خازنی و یا هدایت الکتریکی است. این سطح سنج ها به سنسورهای RF(Radio Frequency) معروف می باشند. سنسورهای RF از طریق ورود یک میله فلزی به داخل مخزن با سیال در تماس می باشد. با اعمال ولتاژ به میله، تغییرات هدایت الکتریکی و یا خاصیت خازنی اندازه گیری می شود. تفاوت اصلی بین سنسورهای هدایت الکتریکی و خازنی درنوع و فرکانس ولتاژ اعمال شده به میله می باشد.
سطح سنج های خازنی قادرند به صورت گسسته و پیوسته به مانیتور کردن سطح مخزن بپردازند. این موضوع بخصوص برای مواد پودری که یکی از گزینه ها برای انتخاب، سوئيچ سطح خازني میباشد اهمیت دارد. عملکرد سطح سنج طبق خاصیت خازنی ایجاد شده بين سطح مخزن و الکترود سنسور میباشد. خاصیت دی الکتریک خازن وقتی بیشتر میشود که مقدار مواد بین سطح مخزن و الکترود بیشتر شود درنتیجه خروجی که با ارتفاع مخزن متناسب است را میتوان محاسبه کرد.
در نمونه هاي گسسته سوئيچ سطح یا خروجي سوئيچ ، يک سنسور مجاورتي خازني میباشد . یکی از مزیت های اين روش پايداري عملکرد در مدت زمان طولاني و اندازه گيري نبود جزء متحرک میباشد. همانطور که گفته شد سطح سنج هاي خازني در مواد پودري پرک يا گرانول و نیز براي تعیین نقاط مرزي دو مايعی که در مخزن چگالی متفاوتی دارند کاربرد دارند.

capa level3-سطح سنج ارتعاشی Vibrating Level Switch

سنسورهای ارتعاشی شامل یکتیغه می باشند که با فرکانس طبیعی نوسان می کند، چنانچه تیغه با سیال داخل مخزن برخورد نماید فرکانس نوسان آن تغییر خواهد کرد، میتوان با اندازه گیری این تغییر فرکانس، سطح سیال را در ارتفاع مورد نظر اندازه گیری کرد. سنسورهای ارتعاشی در دو نوع میله ای و دیاپازونی ساخته می شوند. سنسورهی دیاپازونی از دو شاخه که چنگاله گفته می شود ساخته شده اند. شاخه ها با فرکانس طبیعی نوسان می کنند، هنگامیکه سیال درون مخزن به سنسور می رسد و با شاخه های در حال نوسان برخورد می کند موجب تغییر فرکانس نوسان آنها می شود، با اندازه گیری این تغییر فرکانس، سطح سیال درون مخزن اندازه گیری می شود. سنسورهای دیاپازونی برای مایعات مناسب می باشند اما چنانچه مایع مورد نظر حاوی ذرات جامد باشد، احتمال گیر کردن این ذرات بین تیغه های سنسور وجود دارد لذا برای جامدات، بهتر است که از سنسورهای میله ای استفاده شود.

vibration level

4-سطح سنج با پره متحرک Paddle Wheel Switches

این سنسورها از پره هایی تشکیل شده اند که به کمک یک موتور الکتریکی و با دورکم به چرخش در می آیند. وقتی که سطح سیال بالا می آید و با این پره ها برخورد می کند، مانع چرخش پره ها می شود، در این زمان سوییچ عمل کرده و سطح سیال را نشان می دهد. این سنسورها بیشتر در اندازه گیری سطح جامداتی همچون سیلوهای گندم و سیمان بکار می روند و بسیار ساده، ارزان و قابل اطمینان هستند. تغییرات دما و چگالی برنحوه عملکرد این سنسورها تاثیر گذار نیست. چننچه این سنسورها برای اندازه گیری سطح مایعات به کار گرفته شوند باید به این مساله توجه داشت که چسبندگی سیال، از میزان طراحی شده برای سنسور بیشتر نباشد.
این سنسورها نسبت به شوک و ارتعاش در سیستم حساس هستند و نباید در محلی که لرزش های زیادی وجود دارد نصب شوند. قبل از تعیین محل نصب سنسور باید محل ورودی و خروجی مواد جامد به مخزن و نحوه قرارگرفتن مواد و شیب آنها درون مخزن بررسی شود، سقوط اجسام از بالا نیز منجر به شکستن پره هاب سنسور خواهد شد، لذا سنسور نباید در مسیر ورودی مخزن نصب شود. هنگامیکه سنسور در کنار مخزن نصب می شود باید شیبی به سمت پایین داشته باشد تا مواد اطراف پره ها نیز همزمان با پایین رفتن سطح مواد درون مخزن، به سمت پایین هدایت شود.

Paddle Wheel Switches

5-سطح سنج های نوری Beam Breaker Switches

سطح سنج های نوری از یک فرستنده و گیرنده نوری ساخته شده اند و براساس بازتابش نور از سطح اجسام و یا عبور نور از درون سیال عمل می کنند. سوییچ های نوری انواع مختلفی دارند، نوع اول سنسورهایی هستند که گیرنده و فرستنده آنها در مقابل یکدیگر نصب می شوند، نوری که از فرستنده ساطع می شود تا زمانیکه به مانعی برخورد ننماید(مانند سطح مایع درون مخزن) درمسیر مستقیم حرکت کرده و به گیرنده میرسد. زمانی که سطح سیال بالا می آید و مابین گیرنده و فرستنده قرار می گیرد، پرتوهای نور در اثر وقوع پدیده شکست منحرف شده و به گیرنده نمی رسند، دراین زمان خروجی سطح سنج فعال شده و وجود سیال در ارتفاع مشخص را گزارش می نماید. در نوع دیگری از این سنسورها گیرنده و فرستنده در بالای مخزن و در کنار یکدیگر نصب می شوند. نوری که از فرستنده ساطع می شود، سنسور با اندازه گیری زمان رفت و برگشت نور، سطح سیال درون مخزن را اندازه گیری می کند.چنانچه ارتفاع سیال درون مخزن افزایش یابد زمان رفت و برگشت نور کاهش خواهد یافت.

Beam Breaker Switchesجهت اندازه گیری گسسته سطح سیال از سنسورهای دیگری نظیر سنسور حرارتی و دیافراگمی نیز استفاده می شود که از کاربرد کمتری نسبت به سنسورهای معرفی شده برخوردار هستند.

مقدمه ای بر سطح سنج های خازنی (capacitance level meter)

سطح سنج های خازنی (capacitance level meter) میتوانند بشکل پیوسته و گسسته  سطح مخزن را مانیتور کنند. این مسئله در مواد پودری که یکی از موارد  انتخابی برای سوئيچ سطح خازني(level switch) میباشد مهم است. سطح سنج  براساس خاصیت خازنی که بين سطح مخزن و الکترود سنسور ایجاد میشود عمل میکند.
خاصیت دی الکتریک خازن  وقتی بیشتر میشود که مقدار مواد بین سطح مخزن و الکترود بیشتر شود درنتیجه خروجی که با ارتفاع مخزن متناسب است را میتوان محاسبه کرد.
در نمونه هاي گسسته سوئيچ سطح  یا خروجي سوئيچ ، يک سنسور مجاورتي خازني میباشد . یکی از مزیت های  اين روش پايداري عملکرد در مدت زمان طولاني و اندازه گيري نبود جزء متحرک میباشد. همانطور که گفته شد سطح سنج هاي خازني در مواد پودري پرک يا گرانول و نیز براي تعیین نقاط مرزي دو مايعی که در مخزن چگالی متفاوتی دارند کاربرد دارند.


مواردی که در مبحث سطح سنج خازنی و سنسور سطح خازنی  مهم میباشد به شرح زیر است:

ولتاژ تغذیه
خروجی
توان مصرفی
تعداد سیم
افت ولتاژ
جریان نشتی
محافظت دربرابر تغذیه
معکوس
محافظت دربرابر اضافه بار
محافظت دربرابر اضافه ولتاژ
جنس پروب
نوع اتصال
جنس عایق
فشار قابل تحمل پراب
دمای قابل تحمل پراب
طول پراب


کاربردهای سنسور خازنی و سطح سنج خازنی سری C3:

سنسور  سطح خازنی برای اندازه گیری سطح مواد درون مخازن بکار برده میشود و متناسب با سطح مواد جریان خروجی از 4 میلی آمپر تا 20 میلی آمپر تغییر میکند .
سطح سنج خازنی سری C3 مناسب موادی است که دارای هدایت الکتریکی میباشند.

ویژگی سطح سنج خازنی سری C3

این سطح سنج دارای طول عمر زیاد میباشد و خدمات نگهداری بسیار کمی احتیاج دارد.


نوع عملکرد سنسور سطح خازنی سری C3


سنسور بر اساس تغییرات ظرفیت خازنی که بین پروب و بدنه سنسور وجود دارد عمل میکند و با پر شدن  مواد بین پروب و بدنه ظرفیت خازن تغییر کرده و در خروجی نشان داده میشود. در صورتی که بدنه مخزن غیر فلزی باشد با نصب لوله مخصوص که همراه سنسور قابل ارائه میباشد . یک الکترود کمکی ایجاد شده و سنسور با همان شرایط سطح مواد را اندازه گیری میکند .

مواد سازنده سنسور سطح خازنی  سری C3


کل قسمتهایی از سنسور که درون مخزن قرار میگیرند از دو  ماده استیل    S316  و تفلون نسوز PTFE  ساخته شده است . که تقریبا در تمام محیط های  صنعتی بدون ایجاد مشکل کار کرده و احتمال خوردگی و یا از بین رفتن و یا تغییر مشخصه کاملا از بین میرود

جنس بدنه سطح سنج خازنی سری C3


 جنس بدنه از چدن و آلومینیم ساخته شده و توسط رنگ کوره ای  پوشانده گردیده  و تمامی ملزومات لازم برای فراهم نمودن استاندارد IP66   در آن رعایت گردیده است.


طول و جنس پراب  سنسور خازنی سری C3


پروب این سنسور در طولهای مختلف در دسترس میباشد . و امکان ساخت پروب از طول 20 سانتی متر تا  10متر فراهم میباشد ,مواد بکار برده در آن استیل ضد زنگ S316,  و تفلون نسوز PTFE  میباشد . که قابلیت تحمل محیطهای اسیدی و خورنده و دماهای بالا را دارا میباشد

سیم بندی در سنسور سطح خازنی سری C3

ورودی کابل این سنسور بصورت محافظت شده میباشد وحتی در صورت برعکس بستن سیمها نیز بدرستی کار میکند . تنها چیزی که باید هنگام سیم بندی رعایت گردد این است که بار بصورت سری با سنسور و منبع تغذیه بسته شود . در شکل مقابل محل  اتصال سیمها با علامتهای  + و – نمایش داده شده است .  

s1

 کالیبراسیون در سنسور سطح خازنی سری C3

در طراحی این سنسور حداکثر تلاش بعمل آمده تا تنظیمات و استفاده از آن بسیار ساده باشد . تمامی سنسور ها  بعد از تولید دقیقا کالیبره میشوند و به تنظیم مجدد در محل نصب احتیاج ندارند . اما در مواردی که سنسور اندکی اختلاف در خروجی نمایش میدهد . بوسیله دو عدد پتانسیومتر که در شکل مقابل دیده میشود به راحتی قابل تنظیم میباشد .

s2

ZERO ADJUST – این پتانسیومتر برای تنظیم 4 mA   میباشد . و هنگام خالی بودن مخزن تنظیم میگردد .

FULL ADJUST  - این پتانسیومتر برای تنظیم 20 mA   میباشد . و هنگام پر بودن مخزن تنظیم میگردد .

s3