در صنایع مختلف بیشتر اندازه گیری های سطح مخازن از طریق استنباط سطح از فشار انجام میشود. تکنیک اندازه گیری سطح انبساطی براساس اندازه گیری و مانیتور کردن فشار اعمال شده توسط ستون مایع کار میکند.
فشار اعمال شده به پایین ترین قسمت ستون مایع از طریق فرمول زیر محاسبه میشود:
شتاب ثقل*چگالی مایع*ارتفاع ستون مایع=فشار
Peressure=H*D*g
اگر به جای شتاب ثقل و چگالی مایع از وزن مخصوص(n/m3) استفاده کنیم فرمول بالا به شکل زیر خواهد شد.(S همان وزن مخصوص میباشد):
Peressure=H*S
چگالی نسبی یک مایع عبارت است از نسبت وزن یک حجم مایع به وزن یک حجم برابر اب. از اینرو در کاربردهای اندازه گیری سطح میتوان سطح را براساس فرمول زیر محاسبه کرد:
چگالی نسبی مایع*ارتفاع=سطح
Level=H*S.G
H= ارتفاع مایع در حال اندازه گیری
S.G= چگالی نسبی مایع
بنابراین برای اندازه گیری سطح به روش استنباطی باید حتما چگالی نسبی مایع را بدانیم.
سپس همانطور که در فرمول بالا نشان داده شده است ارتفاع مایع بالای نقطه ی اندازه گیری را در چگالی نسبی مایع ضرب کنیم.Levelاز جنس فشار است. در نتیجه برای اندازه گیری Level از ترانسمیترهای فشار تفاضلی استفاده میشود.
اندازه گیری سطح مخازن روباز توسط ترانسمیتر اختلاف فشار
اندازه گیری سطح مخازن روباز بسیار ساده است. ترانسمیترهای فشار تفاضلی که برای اندازه گیری سطح مخازن مورد استفاده قرار میگیرند به منظور اندازه گیزی فشار مایع بالای نقطه اندازه گیری به طور معمول در ته مخزن و یا پایین تراز ان نصب میشود. در این حالت فشار فرایند به طرف High سنسور ترانسمیتر اعمال شده و طرف LOW ترانسمیتر به اتمسفر Vent میشود.
ترانسمیتر سطح در پایین ترین قسمت مخزن روباز و هم تراز با سطح صفر اندازه گیری نصب شده است.
P(high)=P(atm)+(S.G*H)
P(low)=P(atm)
∆P= [ P(atm)+S.G*H]-[P(atm)]=S.G*H
∆P= فشار تفاضلی
باتوجه به سناریوی بالا میتوان ترانسمیتر سطح را به گونه ای کالیبره کرد که وقتی مخزن در سطح 0% میباشد خروجی ترانسمیتر 4mA بوده و وقتی مخزن در سطح 100% باشد خروجی ترانسمیتر 20mA باشد. از انجایی که برای اندازه گیری سطح به روش استنباطی از فشار تفاضلی استفاده میشود میتوان نتیجه گرفت که در اینجا معمولا واحد اندازه گیری اینچ اب و یا میلی متر اب است.
اندازه گیری سطح مخازن سربسته بااستفاده از ترانسمیتر DP:
هنگامیکه برای اندازه گیری سطح مخزن سربسته از یک ترانسمیتر فشار تفاضلی استفاده شده باشد اگر در بالای سطح مایع یک فاز گازی قرار داشته باشد برای یک اندازه گیری صحیح باید فشار گاز را جبران سازی کرد.
این بدان دلیل است که یک تغییر در فشار گاز باعث تغییر د رخروجی ترانسمیتر سطح خواهد شد.علاوه براین ممکن است فشار اعمال شده توسط گاز انقدر زیاد باشد که فشار ناشی از ستون مایع در برابر ان ناچیز به نظر برسد.
از این رو برای اندازه گیری سطح مخازن سربسته نیاز به یک اتصال مرجع میباشد.به طوریکه طرفه Low ترانسمیتر را به بالای مخزن متصل کرده و ان را اتصال مرجع مینامند. هدف از این کار جبران سازی و به تعادل رساندن فشار فضای بالای سطح مایع است به طوریکه بتوان سطح واقعی مخزن را اندازه گیری کرد.
اگر هیچ گونه اتصال مرجع یا جبران کننده وجود نداشته باشد ترانسمیتر مقدار سطح به اضافه فشار مخزن را نشان خواهد داد.
P(high)=P(gas)+(H*S.G)
P(low)=P(gas)
∆P=P(high)-P(low)=H*S.G
همانطور که در محاسبات بالا مشاهده میکنید تاثیر فشار گاز حذف شده و تنها فشار ناشی از ستون هیدرواستاتیک مایع حس و اندازه گیری میشود. تیوپ کشی طرف Low ترانسمیتر که یک اتصال مرجع را فراهم میکند اصطلاحا Dry leg نامیده میشود. اگر گاز بالای سطح مایع متراکم نشود این اتصال به صورت خالی باقی میماند در کاربردهای اندازه گیری سطح به روشDry legاگر ترانسمیتر سطح در پایین مخزن نصب شده باشد
میتوان ترانسمیتر را به گونه ای کالیبره کرد که وقتی مخزن در سطح 0% است خروجی ترانسمیتر 4 mA بوده و وقتی مخزن در سطح 100% قرار دارد خروجی ترانسمیتر 20 mA باشد.
اگر گاز قرار گرفته در بالای سطح مخزن متراکم و کاندنس شود در تیوپ طرف Low ترانسمیتر مایع جمع شده و یک خطای اندازه گیری را ایجاد میکند.برای جلوگیری از این اتفاق و از بین بردن خطای بالاقوه تیوپ طرف Low ترانسمیتر را عمدا با یک مایع مرجع مناسب پرمیکنند. این شرایط را اصطلاحا Wet leg مینامند. برای مایع مرجع یا از خود مایع فرایند استفاده میکنند و یا یک مایع سازگار با مایع فرایند را مورد استفاده قرار میدهند.
در حالت Wet leg مایع مرجع یک فشار هیدرواستاتیک ثابت را به طرف Low ترانسمیتر سطح اعمال میکند. در این حالت باید ابتدا سطح را تعیین کرده و سپس اثر منفی Leg مرجع را از ان کم کرد. حاصل این محاسبه یک رنج منفی میباشد.
