نیاز روز افزون بشر به سیستم های اتوماتیک، کنترل آنها و در نهایت افزایش دقت آنها ، مهندسان و طراحان را برآن داشته است تا به دنبال طراحی و توسعه ابزار های اندازه گیری دقیق تر و قابل اعتماد تری باشند. یکی از پارامترهای مهم در پروسه های تولید که اندازه گیری آن اهمیت بسیاری دارد اندازه گیری سطح سطح سیالات است که می تواند به افزایش بهره وری ,کاهش هزینه تولید و افزایش کیفیت محصولات کمک کند.
در گذر زمان روش های متعددی برای اندازه گیری سطح سیالات در انواع مخازن طراحی و توسعه داده شده است که می توان از شناور و یا نشانگر شیشه ای به عنوان ساده ترین و قدیمی ترین روش های نمایش سطح نام برد.روش های هیدرو استاتیکی ,وزنی ,مغناطیسی خازنی ,التراسونیک و راداری از دیگر روش های متداول اندازه گیری هستند که در صنایع گوناگون کاربد دارند. هریک از این روش ها را می توان بسته به نوع سیال,دقت مورد نیاز,شرایط پیرامونی و… برای اندازه گیری سطح سیالات انتخاب نمود.برخی از سوالاتی که بهنگام انتخاب یک تجهیز مناسب باید پاسخ داده شوند به شرح زیر می توانند باشند :
۱)چه نوع سیالی با تجهیز تماس خواهد داشت؟
۲)سیال مایع است یا جامد؟
۳)تجهیز مربوطه در کجا باید نصب شود؟
۴)ایا سیال همیشه در حرکت و تلاطم است یا خیر؟
۵)دما و فشار سیال چقدر است؟
۶)چگالی سیال چقدر است؟
۷)آیا سنسورهای چندگانه نیاز است؟
۸)آیا شرایط خاص باید در نظر گرفته شود؟(به عنوان مثال آیا سیال قابلیت شعله ور شدن دارد؟)
۹)آیا سیال نقطه جوش یا فلاش دارد؟
۱۰)دقت مورد نیاز چه مقدار است؟
۱۱)آیا سیال بخار دارد؟
۱۲)اندازه و شکل مخزن چگونه است؟
۱۳)به چه نوعی از سطح سنج ,آنالوگ(ترنسمیتر) یا دیجیتال(سوپیچ) نیاز است؟
متدهای اندازه گیری سطح:
۱)روش اختلاف فشار(Differential Pressure):
با استفاده ازاختلاف فشاردر دو سطح ۰٪ و ۱۰۰٪ و رابطه ΔP=ρ×g×H می توان سطح سیال موجود را محاسبه کرد. این روش را می توان متداول ترین روش اندازه گیری سطح در نظر گرفت.از مزایای این روش می توان سهولت بکارگیری و تعمیرات و قیمت مقرون به صرفه را برشمرد.
این روش اندازه گیری سطح می تواند تحت تاثیر تغییرات در چگالی که می تواند متاثر از دمای سیال باشد،خطا داشته باشد. از اینرو جبران سازی برای دقت بالا در مقدار اندازه گیری شده،حایز اهمیت است.
به طور عمومی، این نوع سطح سنج ها را برای مایعات تمیزمی توان استفاده کرد.
۲)روش خازنی(Capacitance):
در این روش پراب تجهیز به کمک دیواره مخزن که حتما باید رسانا باشد تشکیل یک خازن را می دهد.هنگامی که مخزن خالی است هوا نقش دی الکتریک را دارد و کمترین ظرفیت را خواهد داشت.هنگامی که سطح سیال در مخزن اقزایش پیدا می کند ظرقیت خازن نیز افزایش پیدا می کند و بدین طریق سطح سیال موجود در مخزن بدست می آید.
۳)روش التراسونیک(Ultrasonic):
در این روش بر اساس مدت زمان بین تابش و بازتاب امواج التراسونیکی که از تجهیز به سطح سیال تابیده شده است،سطح سیال درون مخزن را اندازه گیری می کند.در این روش،یک اندازه گیری دقیق منوط به بازتاب مستقیم امواج صوتی از سطح سیال درون مخزن است.
از مزایای این روش اندازه گیری این است که تجهیز با سیال در ارتباط نیست و هیچگونه قطعه متحرکی ندارد.
غبار غلیظ، بخار متراکم، کف و تلاطم سطح می توانند بر صحت اندازه گیری سطح سنج های التراسونیک تاثیر بگذارند و باعث ایجاد خطا در اندازه گیری شوند.
از ملاحظات نصب، باید به محل نصب تجهیز توجه گردد چرا که هر نوع مانعی می تواند از دقت اندازه گیری بکاهد.از اینرو داشتن نقشه مخزن مورد نظر حایز اهمیت است.تکنولوژی Tank Mapping می تواند تا حدود زیادی به حل این مشکل کمک کند.
۴)روش رادار(Radar):
در این روش یک موج رادیویی توسط تجهیز که در بالای مخزن نصب می گردد به سطح سیال درون مخزن تابیده می شود و بر اساس زمان برگشت این امواج ارتفاع سیال درون مخزن محاسبه می شود. دو تکنولوژی به روز مورد استفاده،ّFrequency Modulated Continious Wave یا به اختصار FMCW و تکنولوژی Pulsed wave time of flight هستند.FMCW برای استفاده در سیستم های Tank Gauging بسیار سریع است ولی برای اندازه گیری سطح سیال های متلاطم کند است.
دقت بسیار بالای اندازه گیری، عدم وجود قطعات متحرک و عدم تماس با سیال,عدم تاثیر از بخار و غبار از مزایای این نوع سطح سنج ها می باشند.
از معایب این سطح سنج های راداری، می توان قیمت بسیار بالای این نوع تجهیزات را برشمرد.
۵)روش رادیومتری(Radiometric):
در این روش اشعه گاما توسط یک ایزوتوپ تضعیف شده به سطح سیال تابیده می شود ودر آنسو یک عدد دتکتور این امواج را تشخیص داده و بر اساس این واقعیت که امواج گاما پس از عبور از سیال تضعیف می شوند سطح سیال اندازه گیری می شود.
از این تکنولوژی در مکانهایی که سایر تکنولوژی ها کارآیی ندارند بیشتر استفاده می شود.به عنوان مثال، در مکانهایی که دما و فشار کاری بسیار بالا بوده و یا سیال بسیار خورنده است این نوع سطح سنج ها براحتی کار می کنند.
از معایب سطح سنجهای رادیومتری،می توان به قیمت بسیار بالا، نیاز به تاییده ها ،مجوزها و بازدیدهای دوره ای و امکان ایجاد خطر برای کارکنان می توان اشاره کرد.
۶)روش مغناطیسی(Magnetic):
در این روش تجهیز که از دو نقطه به مخزن اصلی متصل می شود تا سطح سیال درون چمبر تجهیز با سطح سیال درون مخزن یکسان گردد. یک عدد شناور که به یک مگنت مجهز است درون چمبر قرار داردو در بالاترین سطح سیال شناور می شود و با تغییر سطح، مگنت درون شناور باعث تحریک مگنت های نشانگر سطح در خارج از چمبر می شوند و بدین صورت سطح سیال اندازه گیری می گردد.
