با استفاده از دو مقدار اندازه گیری شده فشار و کمی دانش ریاضی، اختلاف فشار می تواند سطح، جریان و حتی چگالی را محاسبه کند. مهندسان فرآیند، اختلاف فشار را می شناسند و به آن اعتماد دارند زیرا این یک روش آزمایش شده و واقعی برای کنترل فرآیندهای صنعتی است. تطبیق پذیری و خروجی های متنوع آن فقط آن را در صنایع بسیار ارزشمندتر می کند.
این مقاله صرفاً بر چگونگی استفاده از ترانسمیتر اختلاف فشار برای محاسبه اندازه‌گیری سطح مایع در مخازن تحت فشار تمرکز می‌کند. همچنین، مزایا، محدودیت ها و کاربردهای صنعتی رایج برای ترانسمیتر اختلاف فشار مورد بحث قرار خواهد گرفت.
اندازه گیری اختلاف فشار شامل یک دیافراگم دو طرفه است که فشار را از پایین ظرف در یک طرف و از بالای ظرف از طرف دیگر حس می کند. این اندازه‌گیری‌های فشار مخالف، دو طرف دیافراگم دو طرفه را فشار می‌دهند و اندازه‌گیری حاصل، اختلاف فشار بین این دو یا فشار تفاضلی است. فشار تفاضلی طیف وسیعی از کاربردها را با توانایی تشخیص فشارهای تفاضلی تنها چند میلی بار پوشش می دهد.
اتصالات به لوله ها و مخازن به طور سنتی به دو روش مختلف انجام می شود - خطوط ایمپالس یا توسط کپیلاری و دیافراگم سیل. خطوط ایمپالس خطوطی هستند که به سیال یا گاز در فرآیند اجازه می دهند مستقیماً با دیافراگم ترانسمیتر اختلاف فشار تماس پیدا کنند و خطوط بخشی از فرآیند می شوند. یک سیستم کپیلاری و دیافراگم سیل، ترانسمیتر اختلاف فشار را با استفاده از فلنجی که یک دیافراگم فلزی روی آن نصب شده است، از فرآیند جدا می کند. به این دیافراگم های خارجی، خطوط انعطاف پذیر و با پوشش زرهی پر از روغن متصل می شوند. سیستم کپیلاری و دیافراگم سیل، ترانسمیتر اختلاف فشار را از پارامترهای بالقوه آسیب رسان فرآیند مانند دماهای بالا یا سیالات خورنده دور نگه می‌دارد.
هر دو مورد، فشار را اندازه گیری می کنند. اندازه‌گیری فشار در پایین تانک یا مخزن، فشار کلی ایجاد شده توسط سیال و فضای بخار بالای آن را اندازه‌گیری می‌کند، در حالی که اندازه‌گیری فشار در بالا فقط برای فشار هد یا فشار استاتیک است. این ترتیب به فشار استاتیک اجازه می دهد تا از اندازه گیری کلی حذف شود و فشار تولید شده توسط سیال باقی بماند و به ما امکان می دهد سطح را استنباط کنیم.
ترانسمیتر اختلاف فشار برای اندازه گیری سطح مایعات و گازهای مایع در مخازن تحت فشار استفاده می شود. مخازن تحت فشار به دلایل مختلفی مانند ایجاد خروجی ثابت، از بین بردن کف، ایجاد مانعی برای مواد سوزاننده و گاز مایع برای ذخیره سازی راحت تر استفاده می شوند. در تمام این سناریوها، یک ترانسمیتر اختلاف فشار فقط تفاوت فشار استاتیک و فشار کلی را اندازه گیری می کند. برای محاسبه سطح محصول کمی انجام معادله ریاضی لازم است.
فرمول استاندارد فشار هیدرواستاتیک از سه متغیر فشار، چگالی و ارتفاع تشکیل شده است. ترانسمیتر اختلاف فشار، فشار تفاضلی را اندازه گیری می کند، چگالی به عنوان یک ثابت توسط مهندسین فرآِند وارد و ارتفاع سطح محاسبه می‌شود. برای اینکه این فرمول کار کند، چگالی کلیدی است و باید نسبتاً ثابت بماند. با چگالی و مقدار فشار شناخته شده، ترانسمیتر اختلاف فشار می تواند به طور دقیق و قابل اعتماد سطح مایع را توسط فشار تفاضلی محاسبه کند.
فشار تفاضلی یک روش اندازه گیری سطح اثبات شده است، اما دارای معایبی نیز است. برای شروع، نصب ترانسمیتر اختلاف فشار مستلزم توقف فرآیند و تخلیه مخزنی است که در آن اندازه گیری انجام می شود. این می تواند یک فرآیند پرهزینه یا وقت گیر باشد، به خصوص اگر چندین مخزن وجود داشته باشد که به این نوع اندازه گیری نیاز دارند. علاوه بر این، خطوط ایمپالس و سیستم کپیلاری و دیافراگم سیل مورد استفاده در اندازه گیری فشار تفاضلی، مستعد تأثیرات خارجی هستند. اگر این خطوط در مناطق پر تردد باشند، در معرض خطر آسیب دیدن هستند، و خارج از یک منطقه تحت کنترل آب و هوا، خطوط می توانند گرم یا سرد شوند و باعث تغییر در تراکم مواد و خطای اندازه گیری سطح شوند. خوشبختانه راه حلی برای این مسائل رایج وجود دارد.
تمایل به انجام کارهای بهتر و کارآمدتر منجر به ایجاد ترانسمیتر اختلاف فشار با استفاده از ترکیبی نوآورانه شده است. یک روش، استفاده از سیستم دو ترانسمیتر فشار مجزاست که مستقیماً روی تانک یا مخزن نصب شده‌اند و توسط یک کابل الکتریکی کوچک به هم متصل می‌شوند. این سیستم اندازه‌گیری، استفاده از ترانسمیتر اختلاف فشار عمومی و نیاز به خطوط ایمپالس یا سیستم کپیلاری و دیافراگم سیل چشم پوشی می کند و نصب و نگهداری را آسان تر می کند.
دو ترانسمیتر فشار منفرد، دو خروجی فشار متفاوت برای تعیین اختلاف فشار ارائه می کنند. این روش فقط به کمی ریاضی بیشتر برای رسیدن به ارتفاع سطح نیاز دارد. یک ترانسمیتر فشار اولیه است که اندازه گیری کلی محصول و فضای بخار را فراهم می کند و ترانسمیتر ثانویه اندازه گیری فشار از فضای بخار را برای سنسور اولیه فراهم می کند. ترانسمیتر اولیه از محاسبات ساده برای تفریق این دو استفاده می کند، اساساً فضای بخار را از معادله حذف می کند و سپس با استفاده از فرمول هیدرواستاتیک برای ارائه یک خروجی تراز، کمی ریاضیات بیشتری انجام می دهد.
دو ترانسمیتر فشار منفرد نیاز به خطوط ایمپالس یا سیستم کپیلاری و دیافراگم سیل را از بین می برد، که هر گونه حساسیت به تأثیرات خارجی را که باعث خطای اندازه گیری می شود، کاهش می‌یابد. همچنین گزینه‌های دیافراگمی بهتر مانند سرامیک را که در برابر سایش مقاوم است و برای تحمل محیط‌های سخت مناسب‌تر است، در اختیار شما قرار می دهد. اجتناب از خطوط ایمپالس یا سیستم کپیلاری و دیافراگم سیل و استفاده از یک سلول اندازه گیری ده برابر سخت تر از فولاد ضد زنگ می تواند اندازه گیری دقیق سطح را با حداقل یا بدون تعمیر طولانی کند.
دو ترانسمیتر فشار منفرد که به صورت موازی با هم کار می‌کنند، روش‌های جدیدی را برای انجام کارها، از جمله سطح جبران‌شده چگالی، امکان‌پذیر می‌سازد. این خروجی خاص از دو اندازه گیری فشار برای محاسبه مداوم چگالی استفاده می کند، سپس از آخرین چگالی برای محاسبه سطح پیوسته استفاده می کند. سطح جبران‌شده چگالی برای اندازه‌گیری سطح مایع زمانی که خواص سیال دائماً در یک فرآیند تغییر می‌کند ایده‌آل است.
ترانسمیتر فشار منفرد نیاز یا سودمندی ترانسمیتر اختلاف فشار را برطرف نمی کند. فقط بر اساس مقداری که اندازه گیری فشار تفاضلی می تواند ارائه دهد گسترش می یابد. هر روش مزایا و معایب خود را دارد و کاربران باید تصمیم بگیرند که چه اندازه‌گیری را در فرآیند خود بهتر درک می‌کنند.
اندازه گیری فشار تفاضلی در صنعت برای مدت طولانی وجود داشته است، و این یک فناوری همه کاره است که از یک اندازه گیری برای ارائه انواع خروجی ها، از جمله سطح، استفاده می کند. به همین دلیل است که همیشه یک روش قابل اعتماد برای اندازه گیری سطح در مخازن تحت فشار بوده است. تطبیق پذیری اندازه گیری تنها با ترانسمیتر اختلاف فشار مطابقت دارد، که دارای گزینه های قابل تنظیم، از جمله موقعیت های مختلف بدنه است که به سنسور اجازه می دهد تا جایی که ترانسمیتر اختلاف فشار قبلی می توانست حرکت کند، مناسب نیست. علاوه بر این، ترانسمیتر اختلاف فشار همه اینها و موارد دیگر را انجام می دهد و گزینه های اندازه گیری بیشتری را به روی پردازنده ها باز می کند. همه اینها ثابت می کند که فشار تفاضلی در حال حاضر و برای مدت طولانی در آینده مفید خواهد بود.
