همه چیز در مورد سطح سنج + انواع و بهترین برندها در الکترونت

سطح سنج چیست؟

سطح سنج، لول سنج یا سنسور تشخیص سطح در حقیقت حسگری است که برای تشخیص مقدار موجودی مواد داخل مخازن و سیلوها مورد استفاده قرار می‌گیرد. سنسورهای اندازه‌گیری سطح، دسته بسیار مهمی از تجهیزات ابزار دقیق هستند که کاربردهای گسترده‌ای در صنعت دارند.

سطح‌ سنج‌‌ها معمولاً از تکنولوژی‌های مختلفی مانند: ارتعاشی‌(دیاپازونی)، التراسونیک‌(صوتی)، راداری‌(الکترومغناطیسی)، مایکروویو، فلوتری، لیزر، و خازنی‌(مقاومت الکتریکی) استفاده می‌کنند تا ارتفاع سطح مایعات و جامدات مخزن را اندازه‌گیری کنند. این اندازه‌گیری به صورت دقیق و در زمان واقعی انجام می‌شود، در ادامه مقادیر فوق از طریق کابل به سیستم کنترلی یا نمایشگر ارسال می‌شود.

تجهیزاتی که برای اندازه‌گیری سطح به کار می‌روند، بسیار متنوع بوده و از جنبه‌های مختلف میتوان آن‌ها را دسته بندی نمود. برای مثال، برخی صرفا برای مایعات، برخی برای جامدات و برخی برای هردو کاربرد دارند. از طرف دیگر، برخی از سنسورهای سطح قادر هستند ارتفاع مواد درون مخازن را به طور پیوسته اندازه گیری کنند، در صورتی که برخی دیگر فقط می‌توانند تشخیص دهند که آیا سطح مواد بالاتر از یک نقطه خاص قرار دارد یا خیر.

چرا استفاده از سطح سنج اهمیت دارد؟

اولین سوال این است که اصلا چرا باید از لول سنج استفاده کنیم؟ کنترل سطح مخازن امری ضروری و با اهمیت است؛ چون هم سرریز و هم خالی شدن مواد داخل مخازن، خسارات مالی زیادی را به واحد تولیدی وارد خواهد کرد. با افزایش قیمت مواد اولیه در تمامی صنایع، این موضوع اهمیتی بیش از پیش پیدا کرده است؛ بنابراین، بسیار عقلانی است که با صرف هزینه‌ای معقول از تمامی خسارت‌های مرتبط جلوگیری کرد.

با توجه به این گفته‌ها، کدام صنایع به سطح سنج نیاز دارند؟ صنایع نفت، گاز، پتروشیمی، نیروگاهی، شیمیایی، معدنی، فولاد، غذایی و صنایع دارویی و در مجموع، تمامی صنایعی که در آن‌ها نیاز به بررسی سطح ماده در داخل مخازن احساس می‌شود! اندازه‌گیری‌های نادرست می‌تواند منجر به تشخیص سطوح بسیار بالاتر یا پایین‌تر در مخازن شود. شناسایی سطوح پایین منجر به آسیب به تجهیزات شود، در حالی که تشخیص سطوح بیش از حد باعث سرریز شدن مواد می‌شود. این عوامل باعث بوجود آمدن خطراتی همچون کاهش ایمنی خط تولید و مسائل زیست محیطی شود.

تصور کنید ابزاری به نام سنسور سطح وجود نداشت. چگونه می‌توانستیم بفهمیم در هر مخزن تا چه سطحی مواد وجود دارد؟ 

شاید هر روزه چندین نفر نیاز بود تا به یک مخزن سر بزنند و مقدار مواد داخل آن را مشاهده کرده و گزارش دهند! حتی در این حالت، علاوه بر هزینه‌های مالی (استخدام چندین نفر!!!)، مدت زمان اطلاع‌رسانی بسیار طولانی و همچنین دقت اندازه‌گیری بسیار پایین و همین موضوع نیز باعث افزایش غیرقابل باور ریسک می‌شد!

لیست و انواع سطح سنج Types of level meters

• ترانسمیتر راداری
• ترانسمیتر التراسونیک
• لول سوئیچ دیاپازونی یا ارتعاشی
• لول سوئیچ خازنی (وزنه ای) یا خازنی میله‌ای
• لول سوئیچ مایکروویو
• لول سوئیچ پدالی
• سطح سنج رادیومتریک
• ترانسمیتر لیزری
• سطح سنج گیج مدرج
• لول متر مغناطیسی
• لول سوئیچ فلوتری
• سطح سنج هیدرواستاتیک
• ترانسمیتر فشار تفاضلی
• اندازه‌گیری سطح با استفاده از لودسل

همچنین هر کدام از انواع سطح سنج‌ها را از بعد نوع روش اندازه‌گیری می‌توانید به دو صورت پیوسته و نقطه‌ای تقسیم بندی کنید که در ادامه هر کدام را شرح می‌دهیم.

1. اندازه گیری سطح نقطه‌ای

لول سوئیچ‌ها برای تشخیص نقطه‌ای سطح به کار می‌روند. این سنسورها در نقاط خاصی از مخزن نصب شده و تنها می‌توانند مشخص کنند که آیا سطح مواد درون مخزن بالاتر از این نقطه قرار دارد یا نه! لول سوئیچ ها بصورت تماسی مواد را تشخیص می‌دهند.

2. اندازه گیری سطح پیوسته و مداوم

لول ترانسمیترها می‌توانند به طور پیوسته، سطح موارد درون مخزن را بررسی کرده و به طور دقیق گزارش نمایند. ترانسمیترهای سطح عمدتا برپایه تکنولوژی امواج عمل می‌کنند و شامل انواع راداری و التراسونیک هستند.در ادامه مقاله هر کدام از انواع سطح سنج‌‎ها را مورد بررسی قرار میدهیم.

سطح سنج راداری Radar level transmitter

سطح سنج‌های راداری از دسته لول ترانسمیترها هستند و برای نظارت پیوسته بر سطح به کار می‌روند. اساس کار ارتفاع سنج های راداری، تکنولوژی امواج الکترومغناطیسی است. در این دسته از سنسورهای سطح، امواج الکترومغناطیسی به داخل مخزن ارسال می‌شوند، سپس از سطح ماده درون مخزن بازتاب کرده و به حسگر سطح برمی‌گردند. سنسور سطح، با استفاده از امواج بازگشتی به طور دقیق ارتفاع ماده درون مخزن را تشخیص می‌دهد.

در سنسورهای راداری، فرکانس امواج تولید شده بسیار مهم است. هرچقدر فرکانس امواج ایجاد شده توسط لول سنج راداری بیشتر باشد، تجهیز بهتر میتواند گازها، بخارات و کف های مزاحم را از سطح واقعی مواد موجود در مخزن تمییز داده و ارتفاع را به درستی تشخیص دهد. در حال حاضر، بیشترین فرکانس موجود در این تجهیزات 80 گیگاهرتز است که حتی میتواند در صورت وجود میکسر درون مخزن، حرکات آن را نادیده بگیرد.

یکی دیگر از عوامل موثر در دقت و صحت عملکرد سطح سنج های راداری، نوع آنتن آنهاست. انواع مختلفی از آنتن های بشقابی، شیپوری و کپسولی وجود دارند که بسته به ابعاد مخزن انتخاب میشوند. هرچه قطر آنتن در این تجهیزات کمتر باشد، همانقدر امواج در یک خط مستقیم منتشر میشوند. مثلا قدرت فوکوس امواج در آنتن های شیپوری، بیشتر از آنتن های بشقابی است.

خروجی استاندارد لول ترانسمیترهای راداری معمولا 20…4 میلی آمپر است. این خروجی می‌تواند توسط یک نمایشگر قابل برنامه‌ریزی و یا PLC دریافت شده و نمایش داده شود یا اینکه برای هر سطح خاص از مواد درون مخزن دستوراتی برنامه ریزی گردد. برای مثال: سطح سنج راداری مدل VEGAPULS 64 بهترین تجهیز برای تشخیص سطح مخازن حاوی گازوئیل و مواد سوختی است.

به طور خلاصه، لول ترانسمیترهای راداری به جرأت پرکاربردترین نوع سنسور سطح در صنعت هستند. با ورود انواع ارزان قیمت و باکیفیت این تجهیزات به بازار، پیش بینی می‌شود این روند همچنان ادامه یافته و حتی کاربردشان چندین برابر نیز شود!

سنسورهای سطح راداری چه مزایایی دارند و در چه مواردی به کار می‌روند؟

حسگرهای سطح راداری به دلیل عملکرد قابل اطمینان، هزینه مناسب و همچنین غیرتماسی بودن روش تشخیص سطح، کاربردهای بسیار گسترده‌ای در صنعت دارند. همچنین، براساس فرکانس امواجی که از سنسور ارسال می‌شوند و نیز طراحی تجهیز، می‌توانند برای گستره وسیعی از مواد مانند جامدات و یا مایعات به کار روند. از آنجایی که بیشتر این تجهیزات دارای استانداردهای ضد گرد و غبار و رطوبت (IP66-67-68) هستند، نیازی نیست نگران نفوذ این ذرات به داخل تجهیز باشید!

از مهمترین صنایعی که در آن ها از ترانسمیترهای راداری استفاده شده است، میتوان به صنایع پتروشیمی، پالایشگاهی، فولادی، سدها، سیمان، تولید شیشه، مواد غذایی، صنایع دارویی، شیمیایی و نیز آب و فاضلاب و مدیریت پسماند اشاره کرد.

از معایب ارتفاع سنج های راداری نیز میتوان به قیمت نسبتا بالا اشاره نمود که البته بسته به شرایط مخزن و یا سیلو، انتخاب‌های اقتصادی و مطمئن نیز در این زمینه وجود دارند.

با استفاده از سطح‌ سنج‌های راداری با فرکانس بالای 80 گیگاهرتز، می‌توان به دقت بیشتری در اندازه‌گیری سطح مخازن و سیلوها دست یافت. این دستگاه‌ها توانایی عبور از محیط‌های دارای نویز بالا را دارند و همچنین می‌توانند سطوح پیچیده و ناپیوسته را با دقت بالا اندازه‌گیری کنند.

لول سنج های التراسونیک Ultrasonic Level Transmitter

سطح سنج‌های التراسونیک نیز از خانواده لول ترانسمیترها بوده و برای تشخیص پیوسته سطح به کار می‌روند. ارتفاع‌ سنج‌های التراسونیک برخلاف راداری، از امواج صوتی یا مکانیکی برای تشخیص مواد استفاده می‌کنند. این امواج مکانیکی به درون مخزن ارسال میشوند و با برخورد با سطح مواد، بازتاب پیدا می‌کنند. سنسور با دریافت و تفسیر این اطلاعات، میتواند با دقت نسبتا بالایی ارتفاع مواد موجود در مخازن را تشخیص دهد.

بعبارتی این تجهیز با محاسبه زمان لازم برای حرکت پالس های التراسونیک به جسم و برگشت، می توان فاصله تا جسم را تعیین کرد. به طور معمول، یک سنسور سطح التراسونیک در بالای یک مخزن نصب می شود که امکان اندازه گیری بدون تماس سطح را فراهم می کند.

انواع مختلفی از سنسورهای آلتراسونیک برای اندازه گیری سطح جامدات و مایعات وجود دارد. اما به دلیل اینکه جامدات معمولا گرد و غبار زیادی ایجاد میکنند که این موضوع اندازه گیری حسگر را با مشکل مواجه میسازد، معمولا از این تجهیز برای مایعات استفاده می‌شود.

در سال‌های گذشته از آنجایی که سنسورهای التراسونیک نسبت به راداری ارزان قیمت‌تر بودند، این ابزارها بسیار پرکاربرد بوده و معمولا در جایی که امکان داشت، از این ترانسمیترهای سطح استفاده می‌شد. اما همانطور که گفته شد، امروزه ترانسمیترهای راداری ارزان قیمت و در عین حال باکیفیتی موجود هستند که این موضوع باعث شده کارایی لول ترانسمیترهای التراسونیک رو به کاهش باشد.

کاربردها؛ مزایا و معایب سنسورهای سطح آلتراسونیک

به دلیل استفاده از امواج مکانیکی، عوامل بسیاری میتوانند در نظارت بر سطح توسط این ابزارها موثر باشند. گرد و غبار، گازها و بخارات مزاحم، صداهایی با شدت متوسط به بالا، باد و باران از جمله مهمترین این عوامل هستند. از طرف دیگر، برد لول سنج های التراسونیک به علت کمتر بودن سرعت امواج مکانیکی، معمولا چندان زیاد نیست (قطعا کمتر از 20 متر).

از ارتفاع سنج های التراسونیک معمولا در مخازن بسته ای که عوامل مختل کننده اندازه گیری در آن ها مطرح نیست، کاربرد دارند. مخازن آب، روغن، بنزین، مواد اشتعال زا، شیر و برخی مواد پتروشیمی که بخارات غلیظ تولید نمیکنند، از مهمترین موارد استفاده از این تجهیزات در صنعت هستند. ولی در سالهای دور، به اشتباه در تصفیه خانه ها و استخر های روباز نیز بدلیل قیمت پایین نسبت به لول ترانسمیتر های راداری استفاده می‌شدند. 

سطح سنج خازنی (وزنه ای) یا خازنی میله‌ای Capacitive level switch

سطح سنج‌های خازنی سیم بکسلدار یا میله‌ای، از دسته لول سوئیچ‌ها بوده و برای تشخیص نقطه‌ای سطح کاربرد دارند. اساس کار سنسورهای سطح خازنی ظرفیت الکتریکی است؛ اما به زبان ساده این موضوع به چه معناست؟

همانطور که می‌دانید، خازن‌ها دارای دو سطح مثبت و منفی (که آند و کاتد نامیده می‌شوند) هستند. بار الکتریکی در این دو سطح تجمیع یافته و در مواقع لزوم در مدار استفاده می‌شود. اگر ماده‌ای دی الکتریک در بین این دو سطح قرار بگیرد، بر اساس ضریب دی الکتریک خاص آن ماده، ظرفیت الکتریکی خازن تغییر خواهد یافت. 

در سنسورهای سطح خازنی از این موضوع برای تشخیص سطح استفاده میشود. سوال این است: چگونه؟ در لول سوئیچ‌های خازنی پروبی که داخل سیلو قرار می‌گیرد، نقش یک سطح و دیواره سیلو نقش سطح دیگر را برعهده دارد.

زمانی که ماده در بین دیواره مخزن و نقطه‌ای که تجهیز در آن نصب شده است قرار گیرد، نسبت به حالت عدم وجود ماده ظرفیت الکتریکی تغییر می‌کند و سنسور از این طریق متوجه حضور ماده در نقطه مشخص می‌شود.

مزایا، معایب و کاربردهای لول سوئیچ های خازنی

لول سوئیچ‌های خازنی در صنایع گسترده‌ای کاربرد دارند. همچنین، به دلیل استحکام پروب، می‌توانند در مخازن سیمان و مخازنی که در آن‌ها خمیر، دوغاب و یا کلوخه وجود دارد، مورد استفاده قرار گیرند. اما این نوع سطح سنج‌ها نیز محدودیت‌های خاص خود را دارند. 

همانطور که احتمالا تا کنون متوجه شدید، ارتفاع سنج های خازنی اختصاصا برای مخازنی کارایی دارند می‌شوند که جنس آن‌ها فلزی است؛ بنابراین عملا در مخازن پلاستیکی قابل استفاده نخواهند بود. البته لازم به ذکر است که برخی از مدل‌های سنسورهای خازنی مانند Vega EL4 و یا Vega Cap 69 چند کاتده هستند و علیرغم خازنی بودن، می‌توانند در مخازنی با دیواره‌های غیر رسانا نیز استفاده شوند.

لول سنج های خازنی میتوانند حتی در دماها و فشارهای فوق العاده بالا که کمتر تجهیزی توانایی تحمل آن ها را دارد، نصب شده و عمل کنند. مثلا، برخی از سنسورهای خازنی میتوانند حتی فشار 400 بار را نیز تحمل کنند.

ولی برای سوئیچ های خازنی میله‌ای شرایط داخل مخازن بسیار پر اهمیت تر از نوع وزنه‌ای است و حتما بایستی در موقع انتخاب به، دما و نوع مواد درون مخازن (خورندگی یا اسیدی بودن) دقت شود.

لول سوئیچ های راداری یا مایکروویو Microwave Barrier Level Switch

با رسیدن مواد به این نقطه خاص، تجهیز با استفاده از تغییراتی که در مقدار امواج دریافت شده توسط گیرنده ایجاد میشود، حضور مواد در آن نقطه را تشخیص میدهد. همانطور که میبینید، لول سوئیچ های راداری برخلاف ترانسمیترها نمیتوانند سطح مواد را به صورت پیوسته اندازه گیری کنند و از نوع سوئیچ هستند.

لول سوئیچ پدالی Paddle switch level measurement

تا سال 1970 لول سوئیچ هایی پره ای (پارویی – پدالی) بعنوان سنسور های تشخیص سطح نقطه ای استفاده می‌شدند، ولی با پیدایش فناوری دیاپازونی این تجهیزات رفته رفته به ورطه فراموشی سپرده شدند.

این سنسور شامل یک پدال چرخشی متصل به یک شفت است که توسط یک موتور الکتریکی به حرکت در می آید. در غیاب مواد، پدال چرخان آزادانه می چرخد. موتور بر روی یک دیسک چرخان مناسب کشویی نصب شده است که به یک فنر متصل است.

هنگامی که پدال چرخان با مواد تماس پیدا می کند، گشتاور مورد نیاز افزایش می یابد و باعث می شود فنر گسترش یابد. گسترش فنر تشخیص داده می شود و منبع تغذیه موتور به طور خودکار خاموش می شود. سپس چنانچه ارتفاع مواد کاهش یابد موتور دوباره شروع به چرخش می‌کند. این مکانیسم تضمین می کند که پره ای چرخان بدون پوشش باقی می ماند و برای اندازه گیری سطح بعدی آماده می شود.

این نوع سنسور معمولاً برای تشخیص مواد جامد استفاده می شود. لول سوئیچ پرده ای بیشتر برای تشخیص سطح مواد جامد و جامدات حجیم کاربرد دارند، اما تجربه نشان داد که این سطح سنج ها با مرور زمان حساسیت خود را از دست داده و موتور یا گیربکس داخلی آن از کار می‌افتد. امروزه با وجود لول سنج های ویبرونیک و دیاپازونی، کمتر کسی رغبت به نصب و راه اندازی این تجهیزات در مخازن خود دارند.

لول سوئیچ های دیاپازونی یا ارتعاشی Vibronic Point level detection

سطح سنج‌های دیاپازونی سطح را به صورت نقطه‌ای تشخیص داده و در حقیقت لول سوئیچ هستند. طرزعمل این دسته از لول سوئیچ‌ها برپایه لرزش است؛ بدین صورت که یک موتور باعث ایجاد لرزش در بخش دیاپازونی می‌شود. در صورت رسیدن ماده به قسمت دیاپازون که در داخل مخزن قرار گرفته است، میزان ارتعاش این بخش نسبت به حالت اولیه کاهش می‌یابد.

سنسور از همین طریق حضور یا عدم حضور ماده در نقطه موردنظر را تشخیص می‌دهد. در سالهای اخیر لول سوئیچ های ویبره نیز طراحی و ساخته شده‌اند که هدف از این نوع سوئیچ های سطح، اصلاح معایب سنسور های دیاپازونی که این نقص عمدتا ناشی از کار افتادن احتمالی ایجاد شده در قسمت شاخک ها در اثر مرور زمان است. (همانطور که گفتیم شاخک های سنسور دیاپازونی مستقیما با مواد در تماس هستند) از لول سوئیچ های ویبره در مخازن حاوی مواد پودری و مایعات خورنده، استفاده های گسترده‌ای می‌شود.

از آنجایی که ماهیت عملکرد این لول سوئیچ‌ها لرزش است، قسمت دیاپازونی آن‌ها بسیار حساس هستند. در صورت برخورد هرگونه ماده سخت و یا کلوخه، احتمال از بین رفتن تجهیز و وارد آمدن خسارت بسیار بالا خواهد بود. 

از سنسورهای دیاپازونی در مخازنی کارایی دارند که محتوای آن ها مایعات، گرانول‌ها و یا پودرهایی هستند که به هیچ وجه امکان ایجاد کلوخه در آن‌ها وجود ندارد. الزامی است که موقع خرید لول سوئیچ دیاپازونی تحقیقات لازم انجام گیرد تا از بروز خسارت در آینده پیشگیری شود.

لول سوئیچ ممبرانی یا دیافراگمی

لول سوئیچ های ممبرانی تجهیزاتی اقتصادی برای نظارت بر سطح مواد فله‌ای در مخازن هستند. این دستگاه‌ها برای نشان دادن وضعیت پر یا خالی بودن مواد درون مخازن کاربرد دارند. سوئیچ‌ سطح دیافراگمی برای مواد حجیم با چگالی بین 0.3 تا 2.5 تن بر متر مکعب و اندازه ذرات تا 30 میلی‌متر مناسب هستند.

شرط لازم برای درست کار کردن این دستگاه‌ها نصب صحیح آنهاست. در تصویر زیر لول سوئیچ ممبرانی سری NMF کوبولد با مشخصات آن آورده شده است.

اندازه گیری سطح با استفاده از فشار تفاضلی

سطح سنج‌های فشار تفاضلی از دسته لول ترانسمیتر بوده و برای تشخیص پیوسته سطح مخازن مایعات کاربرد دارند. جالب است بدانید که حسگرهای سطح فشار تفاضلی، در حقیقت خود فشارسنج هستند! اما چگونه از اندازه گیری فشار به سطح ماده پی می‌بریم؟

برای بهره جستن از لول ترانسمیترهای فشار تفاضلی، الزامی است که یک حسگر در بالا و دیگری در پایین مخزن نصب شود. سپس با در نظر گرفتن محتویات مخزن و همچنین اندازه‌گیری اختلاف فشار بین دو سنسور، به راحتی میتوان ارتفاع مواد موجود در مخزن را اندازه گیری نمود. 

از حسگرهای سطح فشار تفاضلی در مخازنی استفاده می‌شود که به دلیل فشار بالا و نیز سربسته بودن مخزن، امکان بکارگیری از تجهیزات دیگر وجود ندارد. همچنین به صورت ترکیبی با دیگر تجهیزات ابزار دقیق، میتوان مثلا شدت جریان مایع در یک مخزن را نیز اندازه گیری نمود. این دسته از لول ترانسمیترها صرفا برای مایعات کاربرد دارند.

سطح سنج هیدرواستاتیک Hydrostatic level measurement

سطح سنجی هیدرواستاتیک نیز مانند لول ترانسمیتر فشار تفاضلی، با اندازه‌گیری فشار، سطح ماده را تشخیص میدهند، اما تفاوت‌هایی بین این دو نوع تجهیز وجود دارد. سنسورهای هیدرواستاتیک نیز صرفا برای مایعات کاربرد دارند اما برخلاف دیگر تجهیزات، اغلب در چاه‌ها و پشت سدهای بزرگ نصب میشوند.

همانطور که می‌دانید، فشار حاصل از یک ستون مایع فارغ از سطح مقطع، به ارتفاع آن بستگی دارد. در این نوع سنسورهای سطح، پروب لول ترانسمیتر در عمق چاه و یا مخازن قرار می‌گیرد و فشار را در پایین‌ترین سطح چاه اندازه گیری می‌کند. سپس با در نظر گرفتن فشار هوای عادی در محل چاه، سنسور به آسانی محاسبه می‌کند که ارتفاع مایع بالای پروب چقدر است. 

از ارتفاع‌سنج‌های هیدرواستاتیک در چاه‌های نفت و آب و یا مخازن مایع بسیار مرتفع استفاده می‌شود. در این حالت، کیفیت نظارت نیز بسیار بالا خواهد بود. اما باید دقت کنید که طول سیم‌های سنسور باید متناسب با عمق چاه موردنظر باشد!

سطح سنج رادیومتریک Radiometric level measurement

لول ترانسمیترهای رادیومتریک همانطوری که از نامشان پیداست، از خاصیت رادیواکتیویته برای تشخیص پیوسته و نقطه‌ای سطح، چگالی و تراکم استفاده می‌کنند. از سطح سنج‌های رادیومتریک در محیط‌هایی کاربرد دارد که به هیچ وجه امکان استفاده از دیگر تجهیزات سنجش سطح وجود ندارد. مخازن فرآوری کک نفتی نمونه‌ای از این محیط هاست.

در این سنسورهای سطح از یک ماده پرتوزا مانند سزیوم 137 و یا کبالت 60 برای ساطع کردن اشعه‌های گاما استفاده می‌شود. اشعه‌های گاما انرژی بسیار زیادی داشته و در بدنه مخزن و مواد موجود درون آن نفوذ می‌کنند. سپس سنسور رادیومتریک براساس مقدار جذب این اشعه‌ها و مقدار عبور آن، تشخیص می‌دهد که سطح ماده درون مخزن دقیقا کجاست.

لول ترانسمیترهای رادیومتریک تجهیزاتی بسیار گرانقیمت بوده و همچنین دارای فناوری بسیار پیشرفته‌ای هستند. بنابراین بایستی حتما هنگام خرید تجهیز از یک مرکز مورد اعتماد و باسابقه در این مورد مشاوره فوق تخصصی دریافت نمایید تا بتوانید تجهیز مناسب برای نیاز خود را پیدا کنید.

سطح سنج لیزری Laser Level Meter

یکی دیگر از راههای اندازه گیری سطح مخازن بکارگیری از لول سنج لیزری است که از پالس های نور لیزر برای تشخیص سطح مواد استفاده می کند. شاید محدود کننده ترین عامل در اندازه گیری لیزری، لزوم داشتن یک سطح بازتابی کافی برای انعکاس نور لیزر باشد. بخاطر همین موضوع معمولا، از سطح سنج لیزری برای تشخیص سطح مایعات استفاده می‌شود. همانند دیگر ترانسمیتر های سطح، این تجهیز نیز در بالای مخازن نصب می‌شود.

اساس کار:

فرستنده یک پالس کوتاه نور را در جهت پایین به سمت سطح مایع ارسال می‌کند. این نور با برخورد به سطح مایع به حسگر منعکس می شود. زمان صرف شده توسط نور لیزر، توسط سیستم اندازه‌گیری تشخیص و در خروجی ظاهر می‌شود.

معایب روش لیزری: 

از این روش نمی‌توان در مخازن دارای غبار یا بخارات غلیظ استفاده کرد چون این عوامل نور لیزر را پراکنده و سیگنال نور را ضعیف می کند، در نتیجه عمل تشخیص سطح دشوارتر می‌شود. 

سطح سنج گیج مدرج Gauge level measurement

لول سنج های ستون مدرج از ابتدایی ترین متدهای اندازه گیری و نظارت بر سطح مواد موجود در یک مخزن به شمار می روند. امروزه این روش تا حد زیادی منسوخ شده محسوب می شود. بیشتر سطح سنج هایی که از این نوع بودند، با تجهیزاتی نظیر لول سوئیچ های دیاپازونی و یا خازنی ارزان قیمت جایگزین شده اند. اگرچه همچنان در برخی از تاسیسات، ممکن است با این سطح سنج ها روبرو شوید. 

اما لول متر گیج مدرج چگونه کار می کند؟

در این نوع از سطح سنج ها، یک گوی با وزن مخصوص متناسب با ماده درون مخازن ذخیره سازی مایعات، تهیه شده و نصب می‌شود. با افزایش و یا کاهش مایعات درون مخازن، این گوی نیز که داخل یک استوانه شیشه ای قرار دارد جابجا شده و مقدار پر و خالی بودن مخزن را نشان می‌هد. بعدها، قطعاتی مانند رله ها نیز به این لول سنج ها متصل شدند تا در صورتی که سطح مخزن، پر و یا از بیش از حد خالی شود، یک آژیر و یا صدای هشدار به کار بیفتد. 

طرز کار این ابزارها به قدری ساده است که شاید امروزه حتی کمی خنده دار به نظر برسد! اما در نظر داشته باشید که قبل از ورود تکنولوژی های جدیدتر عملا جایگزین زیادی برای این روش‌های ابتدایی وجود نداشت. 

لول متر مغناطیسی Magnetic level gauges

ارتفاع سنج های مغناطیسی به شدت مشابه نوع گیج مدرج هستند و دقیقا مثل آن ها از روش شناورسازی یک گوی با وزن مخصوص متناسب با ماده درون مخازن، استفاده می شود. 

تفاوت این سطح سنج ها با نوع گیج مدرج این است که به جای فرستادن گوی به صورت مستقیم به درون مخزن، از یک لوله بای پس استفاده می‌کنند. بسته به اینکه مایع درون مخزن در چه سطحی قرار دارد، در لوله بای پس نیز سطح ماده در همین مقدار خواهد بود. در این لوله، یک گوی مغناطیسی قرار داده می شود که با بالا و پایین شدن مایع، باعث روشن و یا خاموش شدن LEDهای متناظر می شود. 

البته همانطور که می دانید، به علت تاثیرات متقابل نیروی مغناطیسی و الکتریکی، امکان استفاده از این روش در مخازنی که محتوی مواد به شدت اشتعال زا باشند، وجود ندارد.

لول سوئیچ فلوتری یا گلابی Float level measurement

لول سوئیچ فلوتری برای مایعات مناسب می‌باشد. در ایران به این نوع لول سوئیچ، به علت اینکه بخش پروب حالتی مشابه میوه گلابی دارد، سطح سنج گلابی نیز گفته می شود.

در این سطح سنج نیز روش عملکرد بسیار ساده است؛ بخش گلابی، بخشی با دیواره نازک است که داخل آن هوا وجود دارد. با پایین آمدن سطح مایع درون مخزن، بازوی لول متر به سمت جلو خم شده و باعث باز شدن دریچه ورود مواد و ارسال سیگنال خالی شدن می گردد.

در صورت پر شدن مخزن نیز، از آنجایی که هوای درون پروب میل به صعود به بالای مایع دارد، باعث میشود که بازو به سمت بالا جمع شده و سیگنال (صفر یا یک) پر بودن ارسال شود. این روش از متدهای قدیمی است که کیفیت نظارتی چندان بالایی ارائه نمی‌دهد.

با وارد شدن تکنولوژی‌های مدرن و افزایش اتوماسیون، دیگر کمتر مدیر حرفه‌ای و کارکشته‌ای مایل است با چنین فناوری‌هایی سر و کار داشته باشد.

با اینکه امروزه این تجهیزات در بازار بوفور پیدا می‌شوند، اما استفاده از آن‌ها بجز برای کاربردهای ساده (مخازن آب) به هیچ وجه توصیه نمی‌شود؛ چرا که یک خسارت احتمالی حاصل از کمبود کیفیت نظارت، چندین برابر هزینه صرفه جویی شده در هنگام خرید تجهیز خواهد بود.

اندازه‌گیری سطح با استفاده از لودسل Weight-based Level Measurement

لودسل‌ ها، سنسور هایی هستند که اغلب برای اندازه گیری وزن کاربرد دارند، در برخی از صنایع نیز می‌توان از این سنسورهای مفید برای اندازه گیری مقدار سطح مواد داخل مخازن استفاده کرد. این سنسورها با در نظر گرفتن وزن مخزن در حالت خالی، هر گونه تغییر در وزن کل را اندازه گیری کرده و با کسر این دو به مقدار وزن فعلی مخزن می‌رسند که عدد بدست آمده بیانگر سطح مواد است. 

نحوه نصب بدین صورت است که: چند لود سل (برحسب تعداد پایه های مخزن) به ستون های تکیه گاه یک مخزن متصل شده و نیروی فشار اعمال شده به لودسلها را را محاسبه می‌کند.

از لودسل ها می توان برای تشخیص سطح مایعات، دوغاب ها و جامدات دانه ای استفاده کرد، اما نیاز است که مواد فرآیند دارای چگالی ثابت باشند.

سطح سنج مایعات چیست و چگونه کار می‌کنند؟

سطح سنج‌‌های مایعات بر اساس اصول مختلفی از جمله اثر پایداری، فشار و تغییرات ترمودینامیکی عمل می‌کنند. در بین این اصول، یکی از روش‌های پرکاربرد برای اندازه‌گیری سطح مایعات، استفاده از اصل ارشمیدس است. در اصل ارشمیدس فشار یا وزن مایع بر اساس ارتفاع آن تغییر می‌کند.

بنابراین، با اندازه‌گیری فشار یا وزن مایع، می‌توان سطح آن را نیز محاسبه کرد. یکی از معروف‌ترین نمونه‌های سطح سنج مایعات، ترانسمیترهای فشار و هیدرواستاتیک هستند. در این نوع، فشار مایع در نقطه‌ای در زیر سطح منبع ذخیره سازی اندازه‌گیری می‌شود. با توجه به ارتباط مستقیم بین فشار و عمق، ارتفاع مایع و سطح آن محاسبه می‌شود.

در صنایع نفت و گاز، مخازنی حاوی مایعاتی مانند نفت، گاز، و آب وجود دارد که نیاز به اندازه‌گیری سطح آن‌ها داریم. بخاطر همین از دستگاه‌های اندازه‌گیری مبتنی بر فشار در نقطه‌های مختلف، برای تعین مقدار سطح استفاده می‌شود.

سطح سنج الکترونیکی چیست؟

سطح‌ سنج‌ های الکترونیکی یکی از پرکاربردترین و دقیق‌ترین ابزارها برای اندازه‌گیری سطح مایعات در مخازن و مخازن مایعات مختلف هستند. این ابزارات بر اساس اصول الکترونیکی و تکنولوژی‌های مختلفی مانند تغییرات خازن، فرکانس اموج و قوانین اپتیکی عمل می‌کنند.

سطح سنج راداری، التراسونیک و لول سوئیچ های خازنی، ماکروویو و دیاپازونی از این نوع هستند. تقریبا تمامی روش های اندازه‌گیری توضیح داده شده در این مقاله از نوع سطح سنج الکترونیکی می‌باشند.

به عنوان مثال، یکی از روش‌های پرکاربرد برای سطح‌سنج‌های الکترونیکی استفاده از تغییرات خازن می‌باشد. در این روش، الکترودهایی درون مایع قرار می‌گیرند که با تغییر سطح مایع، خازن بین آن‌ها تغییر می‌کند. اندازه‌گیری این تغییرات خازن باعث تعیین سطح مایع می‌شود.

سطح‌سنج‌های الکترونیکی دارای مزایای مهمی مانند دقت بالا، قابلیت اندازه‌گیری در شرایط مختلف محیطی و فراهم کردن امکانات اتوماسیون و کنترل هوشمند هستند. این دستگاه‌ها به‌طور خاص در محیط‌های صنعتی که دقت و قابلیت اطمینان بالا مورد نیاز است، بسیار مورد استفاده قرار می‌گیرند.

کدام نوع سطح سنج بهترین است؟

اگر بخواهیم واقع بینانه به قضیه نگاه کنیم، پاسخی برای این سوال وجود ندارد! بسته به اینکه تجهیز موردنظر در چه موقعیتی قرار است به کاربرده شود، پاسخ های متفاوتی برای این پرسش وجود دارد. مثلا در محیط‌های تهاجمی، بهتر است حدالامکان از روش های غیرتماسی اندازه گیری سطح استفاده شود؛ در نتیجه، لول ترانسمیترهای راداری بهترین گزینه خواهد بود. در این حالت اگر به دلیل شرایط محیطی امکان استفاده از این لول ترانسمیتر وجود نداشته باشد، شاید سنسورهای رادیومتریک را مناسب‌ترین نوع دانست.

به لول سنج نیاز دارید؟ با بهترین قیمت، ضمانت اصالت و مشاوره 0 تا 100 رایگان خرید کنید!

خرید سطح سنج

در مثالی دیگر، تصور کنید که به اندازه گیری نقطه‌ای سطح در یک مخزن سیمان نیاز داریم. از آنجایی که امکان وجود کلوخه در این مخازن وجود دارد، به هیچ وجه درست نیست که از لول سوئیچ دیاپازونی استفاده کنیم، بنابراین حسگر خازنی بهترین انتخاب خواهد بود.

به طور کلی، ترانسمیترهای سطح کیفیت نظارتی بالایی داشته و میتوانند سطح را به طور پیوسته به ما گزارش دهند و بنابراین میتوان به جرأت گفت که اکثرا بهترین انتخاب موجود هستند. اما این موضوع را هم باید در نظر گرفت که ممکن است در شرایطی نادر، به دلیل شکل و حالت خاص مخزن و یا ناسازگاری سیستم های کنترلی، امکان استفاده از آن‌ها وجود نداشته باشد.

هنگام انتخاب بهترین نوع سطح سنج نسبت به نیازتان، باید حتما به این موارد توجه کنید: 

بهترین برندهای سطح سنج کدام هستند؟

برندهای وگا، اندرس هاوزر، یو دبلیو تی UWT و رزمونت شناخته شده‌ترین برندهای تجهیزات اندازه گیری سطح در جهان به شمار می‌روند. اما از بین تمامی این برندها، برند وگا جایگاه بسیار ویژه‌ای دارد. تجهیزات وگا به صورت انحصاری در شرکت مادر در آلمان تولید می‌شوند و به همین دلیل از بالاترین سطح کیفیت و طول عمر برخوردارند. 

به علت یکپارچگی در تولید، برخلاف برندهای دیگر، امکان فروش تجهیزات استوک و یا تعمیری در تجهیزات وگا نزدیک به صفر است؛ چرا که تاریخ دقیق تولید و حتی تست تجهیز نیز قابل پیگیری است! یعنی شما دقیقا می‌توانید ببینید که این تجهیز چه زمانی تولید شده و چه زمانی تست‌های نهایی در شرکت تولیدکننده بر روی آن انجام شده است. اما در برندهای دیگر به دلیل عدم یکپارچگی در تولید، اینکه تجهیز دقیقا در چه تاریخی تولید و تست شده است، مشخص نمی‌شود. 

قیمت انواع سطح سنج

گروه فنی مهندسی الکترونت، بزرگترین مرکز تامین تجهیزات ابزار دقیق برند اندرس هاوزر در سطح ایران است. هر سوالی که در زمینه خرید و قیمت تجهیزات ابزار دقیق، از جمله انواع سنسور سطح داشته باشید، می‌توانید به راحتی با شماره‌های مشخص شده در وبسایت، با ما تماس گرفته و مشاوره تخصصی کاملا رایگان دریافت کنید. 

اگر مایل هستید ما با شما تماس بگیریم، کافیست تنها در سه دقیقه، فرم ثبت سفارش را تکمیل کنید تا در تاریخ و ساعت دلخواه خودتان مشاوره 100% رایگان دریافت کنید!

نتیجه گیری

در این مقاله، ما اصول اندازه‌گیری سطح را بررسی کرده‌ایم و سنسورهای مختلف مورد استفاده در این فرآیند را مورد بحث قرار داده‌ایم. برای اندازه‌گیری سطح نقطه، معمولاً از سنسورهای خازنی، ویبره، پره ای و چنگالی استفاده می‌شود. این حسگرها تشخیص سطوح یا آستانه‌های خاص در مخازن یا تانک ها را امکان‌پذیر می‌سازند.

خروجی‌ این نوع تجهیزات بصورت رله و ترانزیستوری است. از سوی دیگر، اندازه گیری سطح پیوسته از حسگرهایی مانند سنسورهای سطح التراسونیک و راداری استفاده می کند. این سنسورها نظارت بر زمان واقعی سطح مایعات یا جامدات در مخازن ذخیره سازی را فراهم می کنند و اندازه گیری های مداوم و دقیق را ارائه می دهند. خروجی این دستگاه‌ها بصورت سیگنال آنالوگ 4 الی 20 میلی آمپر، هارت و دیگر پرتوکل شبکه‌های صنعتی است.

ترانسمیترهای سطح جدید با قابلیت‌های پیشرفته‌تری مانند اتصال به سیستم‌های ابری برای مانیتورینگ از راه دور، امنیت داده‌ها را تضمین کرده و امکان کنترل دقیق‌تر را فراهم می‌کنند.

هر یک از این فناوری‌های تشخیص سطح دارای مزایای خاص خود هستند و برای کاربردهای خاص بر اساس عواملی مانند ماهیت ماده، شرایط محیطی، الزامات اندازه‌گیری و دقت مناسب هستند. با درک فناوری های مختلف اندازه گیری سطح، صنایع می توانند مناسب ترین سنسور را برای نیازهای خاص خود انتخاب کنند و از نظارت دقیق و قابل اعتماد در فرآیندهای خود اطمینان حاصل کنند.

سوالات متداول