سطح سنج؛ همه چیز در مورد این ابزار دقیق و خارق العاده!

سطح سنج چیست؟

سطح سنج، لول سنج یا سنسور تشخیص سطح در حقیقت حسگری است که برای اندازه گیری مقدار موجودی مواد درون مخازن و سیلو ها مورد استفاده قرار میگیرد. قبل از هر اقدامی در زمینه ی خرید سطح سنج، بایستی ابتدا بسته به نوع کارکرد نیازسنجی صورت بگیرد؛ بدین ترتیب خواهید توانست بهترین نوع سطح سنج برای کسب و کار خود را تعیین کنید.

در این مطلب، به شما کمک خواهیم کرد تا با انواع سطح سنج و کاربردهای هرکدام بیشتر آشنا شوید. اما قبل از هرچیزی، بیایید ببینیم اصلا چرا استفاده از تجهیزی به نام سطح سنج مهم است؟

چرا استفاده از سطح سنج اهمیت دارد؟

تصور کنید ابزاری به نام سطح سنج 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 مخزن را مشاهده کرده و گزارش دهند! حتی در این حالت، علاوه بر هزینه‌های مالی (استخدام چندین نفر)، مدت زمان اطلاع رسانی و همچنین دقت اندازه‌گیری نیز بسیار پرریسک می‌شد.

کنترل سطح مخازن امری ضروری و با اهمیت است؛ چون هم سر ریز و هم خالی شدن مواد داخل مخزن، خسارات مالی زیادی را به واحد تولیدی وارد خواهد کرد. با افزایش‌های اخیر 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 گفته ها، 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 آن ها نیاز به بررسی سطح ماده در داخل مخزن احساس می‌شود!

انواع سطح سنج‌ها

سطح سنج ها عمدتا به دو دسته لول ترانسمیتر و لول سوئیچ تقسیم میشوند. لول ترانسمیترها میتوانند به طور پیوسته، سطح موارد درون مخزن را بررسی کنند و به طور دقیق گزارش نمایند. لول ترانسمیترها عمدتا برپایه تکنولوژی امواج عمل میکنند و شامل لول ترانسمیترهای راداری و التراسونیک هستند.

لول سوئیچ ها برای تشخیص نقطه ای سطح به کار میروند. لول سوئیچ ها 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 خیر. در ادامه مطلب، به انواع لول ترانسمیتر و لول سوئیچ ها خواهیم پرداخت تا به طور کامل با آنها آشنا شوید.

سطح سنج راداری

دستگاه‌های سطح سنج راداری از دسته لول ترانسمیترها هستند و برای نظارت پیوسته بر سطح به کار میروند. اساس کار لول ترانسمیترهای راداری، تکنولوژی امواج الکترومغناطیسی است. در این سطح سنج ها، امواج الکترومغناطیسی به داخل مخزن ارسال میشود. سپس این امواج از سطح ماده درون مخزن بازتاب کرده و به سطح سنج برمیگردند. سطح سنج با استفاده از امواج بازگشتی به طور دقیق سطح ماده درون مخزن را تشخیص میدهد.

خروجی استاندارد لول ترانسمیترهای راداری معمولا 4…20 میلی آمپر است. این خروجی میتواند توسط یک نمایشگر قابل برنامه ریزی و یا PLC دریافت شده و نمایش داده شود یا اینکه برای هر سطح خاص از مواد درون مخزن دستوراتی برنامه ریزی گردند.

سطح سنج های راداری به دلیل عملکرد قابل اطمینان، هزینه مناسب و همچنین غیرتماسی بودن روش تشخیص سطح، کاربردهای بسیار گسترده ای در صنعت دارند. همچنین، براساس فرکانس امواجی که از سطح سنج ارسال میشوند، لول ترانسمیترهای راداری میتوانند برای گستره وسیعی از مواد مانند جامدات و یا مایعات به کار روند.

سطح سنج اولتراسونیک

سطح سنج های التراسونیک نیز از خانواده لول ترانسمیترها بوده و برای تشخیص پیوسته سطح به کار میروند. لول ترانسمیترهای التراسونیک برخلاف راداری، از امواج مکانیکی استفاده میکنند. به دلیل استفاده از فناوری امواج، این دسته از سطح سنج ها نیز میتوانند سطح مواد درون مخزن را به طور غیرتماسی تشخیص دهند؛ اما به دلیل استفاده از امواج مکانیکی، مشکلات بیشتری نسبت به ترانسمیترهای سطح راداری دارند.

همانطور که میدانید، امواج مکانیکی از خلا عبور نمیکنند. به همین علت، چنانچه در مخزن گازهایی با غلظت بسیار کم و یا محیط خلأ وجود داشته باشد، امکان استفاده از این نوع سطح سنج وجود نخواهد داشت. از طرف دیگر، امواج صوتی نیز به دلیل اینکه از دسته امواج مکانیکی هستند، میتوانند عملکرد این دسته از لول سنج ها را با مشکل روبرو سازند. بادها و گرد و غبار موجود در محیط نیز در دقت عملکرد تجهیز، موثر هستند.

در سال های گذشته از آنجایی که لول ترانسمیترهای التراسونیک نسبت به لول ترانسمیترهای راداری ارزان قیمت تر بودند، معمولا در جایی که امکان داشت از این نوع 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 استفاده از لول ترانسمیترهای التراسونیک تا حد زیادی کاهش یابد.

سطح سنج خازنی، وزنه ای و یا بکسلی

سطح سنج های خازنی یا همان وزنه ای، از دسته لول سوئیچ ها بوده و برای تشخیص نقطه ای سطح کاربرد دارند. در این دسته از سطح سنج ها بخش خازن ممکن است توسط یک میله و یا یک سیم به کله‌گی تجهیز متصل شود؛ به همین دلیل به این دسته از سنسورها، سطح سنج های سیم بکسلی نیز گفته میشود. اساس کار سطح سنج های خازنی ظرفیت الکتریکی است؛ اما به زبان ساده این موضوع به چه معناست؟

همانطور که میدانید، خازن ها 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 ماده ای دی الکتریک در بین این دو سطح قرار بگیرد، بر اساس ضریب دی الکتریک خاص آن ماده، ظرفیت الکتریکی خازن تغییر خواهد یافت. در سطح سنج های خازنی از این موضوع برای تشخیص سطح استفاده میشود. اما چگونه؟

در لول سوئیچ های خازنی پروبی که داخل مخزن قرار میگیرد نقش یک سطح و دیواره مخزن نقش سطح دیگر را برعهده دارد. زمانی که ماده در بین دیواره مخزن و نقطه قرارگیری لول سوئیچ قرار گیرد، نسبت به حالت عدم وجود ماده ظرفیت الکتریکی تغییر میکند و لول سوئیچ از این طریق متوجه حضور ماده در نقطه مشخص میگردد.

لول سوئیچ های خازنی در صنایع گسترده ای استفاده میشوند. همچنین، به دلیل استحکام پروب، میتوانند در مخازن سیمان و مخازنی که در آن ها خمیر، دوغاب و یا کلوخه وجود دارد، مورد استفاده قرار گیرند. اما این نوع سطح سنج ها نیز محدودیت های خاص خود را دارند. همانطور که احتمالا تا کنون متوجه شدید، لول سوئیچهای خازنی اختصاصا برای مخازنی استفاده میشوند که جنس آن ها فلزی است؛ بنابراین در مخازن پلاستیکی استفاده از آن ها ممکن نیست.

سطح سنج دیاپازونی یا ارتعاشی

سطح سنج های دیاپازونی سطح مواد موجود در مخزن را به صورت نقطه ای تشخیص داده و در حقیقت لول سوئیچ هستند. پروب این سنسورهای به طور دائم در حال لرزش است و مواد حاضر در اطراف پروب بر شدت این لرزش تاثیرگذار هستند. زمانی که سطح مواد درون مخزن به نقطه ای میرسد که لول سوئیچ در آن قرار دارد، این مواد باعث میشوند که در میزان لرزش پروب تغییراتی حاصل شود که از این طریق، سنسور حضور و یا عدم حضور ماده در محیط را تشخیص میدهد.

از آنجایی که ماهیت عملکرد این سطح سنج ها لرزش است، قسمت دیاپازونی آن ها 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. بنابراین از لول سوئیچ های دیاپازونی در مخازنی استفاده میشود که محتوای آن ها مایعات سبک و یا پودرهایی هستند که به هیچ وجه امکان ایجاد کلوخه در آن ها وجود ندارد. الزامی است که موقع خرید لول سوئیچ دیاپازونی تحقیقات لازم انجام شود تا از بروز خسارت در آینده پیشگیری کرده باشیم.

تشخیص سطح با استفاده از ترانسمیتر فشار تفاضلی

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

برای استفاده از لول ترانسمیترهای فشار تفاضلی، یک سطح سنج در بالا و یکی در پایین مخزن نصب میشود. بدین ترتیب، با دانستن محتویات مخزن و همچنین اندازه گیری اختلاف فشار بین دو سنسور، به راحتی میتوان ارتفاع مواد موجود در مخزن را اندازه گیری نمود.

از سطح سنج های فشار تفاضلی در مخازنی استفاده میشود که به دلیل فشار بالا، امکان استفاده 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.

سطح سنج هیدرواستاتیک

سطح سنج های هیدرواستاتیک نیز مانند لول ترانسمیترهای فشار تفاضلی، با اندازه گیری فشار، سطح ماده را تشخیص میدهند، اما تفاوت هایی بین این دو نوع تجهیز وجود دارد. سطح سنج های هیدرواستاتیک برای مایعات کاربرد دارند و برخلاف دیگر تجهیزات، بیشتر در چاه ها استفاده میشوند تا مخازن.

همانطور که میدانید، فشار حاصل از یک ستون مایع فارغ از سطح مقطع، به ارتفاع آن بستگی دارد. در این نوع سطح سنج ها، پروب لول ترانسمیتر در عمق چاه و یا مخزن قرار میگیرد و فشار را در پایین ترین 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 سطح سنج های هیدرواستاتیک در چاه های نفت و یا مخازن مایع بسیار مرتفع استفاده میشود. در این حالت، کیفیت نظارت نیز بسیار بالا خواهد بود. اما باید دقت کنید که طول سیم های سنسور باید متناسب با عمق چاه موردنظر باشد!

سطح سنج های مغناطیسی، فلوتری و گیج مدرج

در گذشته از سطح سنج های دیگری نظیر سطح سنج مغناطیسی، فلوتری و نیز گیج مدرج استفاده میشد. طرز عمل این سنسورها بسیار ساده بوده و به صورت آنالوگ بود؛ به همین دلیل میزان خطا به شدت زیاد بوده و امکان ایجاد اتوماسیون بسیار محدود بود.

برای مثال، سطح سنج گیج مدرج را در نظر بگیریم. در این نوع سطح سنج ها، یک گوی با وزن مخصوص متناسب با ماده درون مخزن تهیه شده و در مخزن قرار میگرفت. با بالا و پایین شدن ماده درون مخزن، این گوی نیز جابجا شده و مقدار پر و خالی بودن مخزن را نشان میداد. این موضوع شاید امروزه حتی کمی خنده دار به نظر برسد؛ اما قبل از ورود تکنولوژی های جدیدتر عملا جایگزین زیادی برای این روش های ابتدایی وجود نداشت.

امروزه به دلیل پیشرفت تکنولوژی، این سطح سنج ها منسوخ شده و دیگر در شرکت ها و تولیدی های مدرن از آن ها استفاده نمیشود. میتوان گفت مهمترین دلیل منسوخ شدن این تجهیزات موضوع خروجی آنالوگ است.

با وارد شدن تکنولوژی های مدرن و افزایش اتوماسیون، دیگر کمتر مدیر حرفه ای و کارکشته ای مایل است با فناوری های آنالوگ سر و کار داشته باشد. با اینکه شاید امروزه نیز این تجهیزات در بازار پیدا شوند، اما استفاده از آن ها به هیچ وجه توصیه نمیشود؛ چرا که یک خسارت احتمالی حاصل از کمبود کیفیت نظارت، میتواند چندین برابر هزینه صرفه جویی شده به شرکت خسارت وارد نماید.

بهترین برندهای سطح سنج کدام هستند؟

برندهای بیشماری در زمینه تولید سنسورهای سطح فعال هستند، اما بسیاری از آن ها از لحاظ کیفیت حتی ارزش بحث کردن هم ندارند! از میان تمامی برندهای حاضر در این زمینه، وگا، اندرس هاوزر و رزمونت شناخته شده ترین برندهای تجهیزات اندازه گیری سطح در جهان به شمار میروند. اما بیایید موضوع را حتی سخت تر کنیم: کدام برند بهترین است؟

وگا آلمان، شرکتی است که در زمینه تجهیزات ابزار دقیق جایگاه بسیار ویژه ای 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، امکان فروش تجهیزات استوک و یا تعمیری در تجهیزات وگا وجود ندارد؛ چرا که تاریخ دقیق تولید و حتی تست تجهیز نیز قابل پیگیری است! در برندهای دیگر به دلیل عدم یکپارچگی در تولید، اینکه تجهیز دقیقا در چه تاریخی تولید و تست شده است، مشخص نمیشود. اما تمامی تجهیزات وگا دارای شماره سریالی حک شده هستند که با استفاده از آن میتوانید به راحتی تاریخ تولید، تست و تمامی اطلاعات دیگر آن را نیز بررسی کنید.

اگر معیارهای انتخاب سطح سنج را نمیدانید بر روی لینک مقابل کلیک کنید! بهترین راهنمای خرید سطح سنج