یک ترانسمیتر سطح هیدرواستاتیک سطح مایع پیوسته را در مخازن ،رودخانه ها و غیره نظارت می کند.ترانسمیتر هیدرواستاتیک، فشار هیدرواستاتیک را در پایین مایع حس می کند. علاوه بر این، ترانسمیتر فشار هیدرواستاتیک را به یک سیگنال جریان 4-20 میلی آمپر تبدیل می کند. این سیگنال جریان 4-20 میلی آمپری متناسب با ستون آب است. در نهایت ترانسمیتر سیگنال جریان را به نشانگر بالادست یا در اتاق کنترل ارسال می کند.اندازه گیری فشار و سطح هر دو با ترانسمیتر های هیدرواستاتیک امکان پذیر است. واحدهای فشار کم و فشار بالا به ترتیب mbar (میلی بار) و بار هستند.
اصل کار
ترانسمیتر سطح هیدرواستاتیک بر این اصل است که فشار استاتیکی روی سنسور متناسب با ارتفاع مایع است. بنابراین با اندازه گیری فشار روی سنسور می توان سطح مایع را اندازه گیری کرد.ترانسمیتر سطح هیدرواستاتیک به یک کابل متصل است که در کف مخزن یا چاه غوطه ور است. این سنسور با اندازه گیری فشار هیدرواستاتیک مایع کار می کند.با قرار دادن سنسور سطح مایع در یک عمق معین در مایع، فشار روی صفحه جلویی سنسور است.
Ρ = ρ. g. H + Po
جایی که:
P = فشار وارد شده بر روی صفحه ترانسمیتر
ρ = چگالی مایع اندازه گیری شده
g = شتاب گرانش
Po = فشار اتمسفر روی سطح مایع
H = عمق ترانسمیتر در مایع
فشار هیدرواستاتیک یا فشار هد،فشاری است که توسط محتوای مایع در مخزن می شود. چگالی و ارتفاع مایع دو پارامتری هستند که بر فشار هیدرواستاتیک اندازه گیری شده توسط ترانسمیتر سطح هیدرواستاتیک تأثیر می گذارند.
فشار اتمسفر Po روی سطح مایع به حفره فشار منفی سنسور متصل می شود تا Po در پشت سنسور را جبران کند. بنابراین فشار روی سنسور هیدرواستاتیک ρ.gH است
با چگالی ثابت، تنها متغیری که وجود دارد، ارتفاع است. در حقیقت، هر ابزار دقیقی که بتواند فشار را اندازه گیری کند میتواند برای خواندن ارتفاع مایع کالیبره شده، و برای اندازه گیری سطح مایعات در تانکهای تحت شرایط اتمسفری نیز استفاده شود.
اغلب سنسور های فشار برای شرایط اتمسفری تنظیم میشوند بنابراین فشار در سطح مایعات بدون سرپوش صفر خواهد بود.واحد اندازه گیری فشار عموما پاسکال است، 1 پاسکال برابر با فشار 1 متر ارتفاع اب است.
مبدلهای فشار هیدرواستاتیک همیشه شامل غشایی است که به صورت مکانیکی یا هیدرولیکی به المان مبدل متصل میشود.المام مبدل میتواند براساس تکنولوژی هایی شامل: القایی، خازنی، کشش سنج یا نیمه هادی باشد.
مبدل فشار میتواند به صورتهای مختلف نصب شود و کاربرد ان با توجه به احتیاط ها و اوضاع فرایندی مشخص گردد. از انجا که فشار ناشی از سیال باعث حرکت غشا فقط به میزان چند میکرون میشودلذا مبدل نیمه هادی نسبت به کثیفی یا رسوب ناشی از مواد غیر حساس است. ویژگی این نوع مبدل برای کاربری های فاضلاب، گل و لای، رنگ و روغن مفید است.
ساخت ترانسمیتر سطح هیدرواستاتیک
دارای دیافراگم فولاد ضد زنگ 316L با ساختار ویژه است. دیافراگم به سنسور پیزو مقاومت متصل است. سنسور پیزو مقاومت کاملاً با اکثر مایعات و روغن های نیمه تهاجمی سازگار است.
بخش حسگر ترانسمیتر در مایع غوطه ور می شود. ترانسمیتر در محل کار ایمن با فلنج یا براکت نصب می شود.یک ترانسمیتر سطح هیدرواستاتیک دارای کابل مخصوصی است که برای تهویه هوا طراحی شده است تا تغییرات فشار اتمسفر را برابر کند. کابل به طور دقیق سطح مایع اندازه گیری شده را منتقل می کند، طول کابل به کاربرد مورد نظر بستگی دارد.ترانسمیتر سطح هیدرواستاتیک دارای ساختار فولاد ضد زنگ، نصب فلنج، نمایش محلی و کالیبراسیون است. این یک نسخه ضد انفجار اختیاری ATEX برای برنامه های کاربردی در محیط های خطرناک دارد.می‌توانیم ارتفاع ترانسمیتر سطح آب را با قرار دادن مستقیم آن در ظرف یا بدنه آب اندازه‌گیری کنیم. و بنابراین سیگنال سطح آب (4-20 میلی آمپر) باید پس از جبران دما و اصلاح خطی منتقل شود.
نصب سنسور
نصب در مایع ساکن
شکل زیر روش نصب مورد استفاده در مورد مایع ساکن را نشان می دهد.
توصیه می شود نصب ترانسمیتر سطح هیدرواستاتیک به دور از منابع مایع باشد. این برای جلوگیری از اثرات ارتعاش و تأثیر فشار است. برای بهترین نتایج یک مخزن خاموش توصیه می شود.
نصب ترانسمیتر فشار هیدرواستاتیک در جریان
ترانسمیتر دارای یک سنسور فشار پیزو مقاومتی سیلیکونی با دقت بالا به عنوان عنصر سنجش است. قادر به تشخیص و اندازه گیری مداوم سطح مایع با دقت بالا است.ترانسمیترهای سطح هیدرواستاتیک دارای بازه های مختلف فشار از میلی بار تا بار هستند. آنها اغلب با SCADA، PLC یا سیستم نمایش/کنترل سازگار برای نشان دادن یا کنترل سطح مایع استفاده می شوند.
عمل
فشار در پایین مخزن ارتباط مستقیمی با ارتفاع ستون مایع دارد. این فشار را فشار سر یا فشار هیدرواستاتیک می نامند. واحدهای معمولی برای اندازه گیری فشار هیدرواستاتیک اینچ، فوت یا متر از ستون آب هستند. PLC ها و HMI های مدرن می توانند سطح مایع یک مخزن را با وارد کردن هندسه مخزن و وزن مخصوص مایع محاسبه کنند.
نصب و راه اندازی
این بخش دستورالعمل های نصب و راه اندازی را پوشش می دهد. نصب دستگاه باید توسط پرسنل آموزش دیده، متخصصان واجد شرایط مجاز برای انجام چنین کارهایی انجام شود.
احتیاط
منبع تغذیه ترانسمیتر نباید هنگام نصب آن روشن شود. ممکن است باعث آسیب به پرسنل عملیاتی شود.
برای اندازه گیری بهتر، اجتناب از تجمع ماسه یا گل روی پروب سنسور ضروری است. در غیر این صورت، ترانسمیتر آسیب می بیند. تصویر بالا طراحی قفس بادوام را نشان می دهد که محافظی برای ماژول حسگر در برابر اجسام هیدرواستاتیک است.
ملاحظاتی که قبل از نصب باید رعایت شود
قبل از نصب، مطمئن شوید که:
- فشار ساکن تولید شده توسط مایع در محل نصب از محدوده Full-Scale ترانسمیتر تجاوز نمی کند.
- مایع اندازه گیری با مواد ترانسمیتر ساخت و ساز، سازگار است.
- هنگام نصب ترانسمیتر، از مناطقی که در معرض نویز الکتریکی، ارتعاش بیش از حد و گرمای تابشی هستند خودداری کنید.
روش های نصب
- ترانسمیتر را به صورت عمودی به سمت پایین در ظرف اندازه گیری قرار دهید.
- اطمینان حاصل کنید که ترانسمیتر کاملاً در مایع غوطه ور است تا بهترین دقت را داشته باشید.
- اطمینان حاصل کنید که مایع اندازه گیری با مواد ساخت ترانسمیتر سازگار است.
- اطمینان حاصل کنید که سوراخ های درپوش محافظ توسط ذرات معلق در مایع اندازه گیری مسدود نشده باشد.
- نصب در مایع ساکن
- لوله چاه ثابت برای جلوگیری از اختلال در قسمت حسگر برای مایعات ساکن و جاری استفاده می شود.
مزایا
- سطح هیدرواستاتیک، ترانسمیتر فشار یک پلت فرم اندازه گیری بسیار قابل اعتماد و دقیق را فراهم می کند.
- می توان آن را در گمانه های کوچکتر انداخت که برای اندازه گیری سطح آب زیرزمینی مفید است.
- نصب کاملاً منعطف و استفاده آسان است.
- قطعات سنسور در برابر انواع لرزش و ضربه مقاوم هستند.
- اندازه آن کوچک و وزن آن بسیار کم است.
- اندازه گیری های دقیق
برنامه های کاربردی
ترانسمیتر سطح هیدرواستاتیک به طور گسترده ای برای اندازه گیری مایعات و کنترل نفت، صنایع شیمیایی، نیروگاه، تامین آب شهری و زهکشی و هیدرولوژی استفاده می شود.
معایب
- وابستگی به چگالی دقیق
- نسبتا گرانتر از انواع ساده تر
- گران قیمت برای کاربردهای دقیق
محدودیت های کاربردی:
بااستفاده از روش های هیدرواستاتیک، اندازه گیری سطح در تانکهای اتمسفری و سیالاتی با چگالی ثابت امکان پذیر است. سنسور باید در تانک اتمسفری طوری نصب شود که زیر پایین ترین سطح مورد انتظار سیال برای اندازه گیری باشد.
از انجا که این سنسور اندازه گیری فشار است، نسبت به جمع شدن کثیفی، ریوب و لجن در کف تانک حساس است. گرفتگی غالبا در اطراف یا داخل فلنجی که سنسور نصب شده است ایجاد میشود.
این نکته که مرجع اندازه گیری فشار وضعیت تمسفر است خیلی مهم و حیاتی است.
