روش کار
روش سنتی اندازه گیری اختلاف فشار شامل دیافراگم دو طرفه ( که اصطلاحا به آن کپسول می گویند و زیر ترانسمیتر قرار دارد) که به یک سمت آن فشار بالای مخزن و در سمت دیگر فشار کف مخزن وارد میشود. این فشارها در جهت مخالف به دو سمت دیافراگم دو طرفه وارد می شوند، فشار اندازه گیری شده برابر اختلاف هر دو فشار می باشند. این روش اندازه گیری کاربرد زیادی در مواردی که به اندازه گیری در حد چند میلی بار نیاز می باشد دارد.
انتقال فشارهای مخزن به کپسول به دو روش انجام می شود:
1. کپیلاری
2. Impulse line
کپیلاری خطوط منعطف و حاوی روغن هستند که از طریق فلنج دارای دیافراگم فلزی سیال پروسس را از دیافراگم ترانسمیتر ایزوله می کنند. فشار سیال درون مخزن از طریق روغن درون کپیلاری، از دیافراگم فلزی به کپسول منتقل می شود. در این روش کپسول از آسیب های احتمالی ناشی از سیال همچون دمای بالا و خوردگی مصون می ماند.
Impulse line لوله های سخت می باشند که به سیال درون مخزن اجازه می دهند مستقیما به دیافراگم نیرو وارد کنند، در این حالت Impulse line بخشی از پروسس می شوند. هر دو روش اندازه گیری نتایج یکسانی دارند ولی هر کدام مزایا و معایب خود را دارند. فشار اندازه گیری شده کف مخزن فشار کلی است که برابر فشار حاصل از سیال درون مخزن به علاوه فشار بخار بالای آن است حال آن که فشار بالای مخزن هد یا فشار استاتیک خوانده می شود. از کم کردن این دو فشار، فشار ناشی از سیال درون مخزن به دست می آید که با دانستن مشخصات سیال می توان سطح را اندازه گیری کرد.
کاربرد های معمول اختلاف فشار
از اختلاف فشاربرای اندازه گیری سطح مایع و میعانات گازی درمخازن تحت فشار استفاده می شود. مخازن تحت فشار برای موارد متعددی استفاده می شود من جمله ایجاد خروجی ثابت، حذف کف سیال و میعان گاز برای ذخیره بهتر. در تمام این موارد ترانسمیتر اختلاف فشار برای اندازه گیری اختلاف فشار استاتیک و فشار کلی استفاده می شود. فشار ناشی از سیال با سه پارامتر به دست میاد: فشار، چگالی و ارتفاع. فشار را سنسور اندازه می گیرد چگالی به عنوان ثابت توسط مشتری وارد می شود و ارتفاع سطح محصول است. چگالی در محاسبه بسیار مهم است و باید نسبتا ثابت بماند. با دانستن چگالی و مقدار فشار، ترانسمیتر های اختلاف فشار میتوانند سطح سیال درون مخزن را اندازه گیری کنند.
محدودیت های اختلاف فشار
اندازه گیری سطح به روش اختلاف فشار یک روش اثبات شده است اما معایب خودش را هم دارد. جهت نصب آن نیاز به توقف پروسس و درین کردن مخزن می باشد. که این کار به پلنت هزینه و زمان زیادی تحمیل می کند مخصوصا اگر بخواهیم این کار را برای چند مخزن انجام دهیم. مورد دیگری که باید به آن اشاره کنیم این است که خط کپیلاری یا Impulse line که وظیفه انتقال فشار پروسس به کپسول را دارند در معرض آسیب های فیزیکی و تغییر دما هستند و این می تواند در عملکرد ترانسمیتر اختلاف فشار اثر بگذارد.
سنسور های اختلاف فشار الکترونیکی
رویای بهتر انجام دادن کارها منجر به خلق سنسور اختلاف فشار الکترونیکی، ترکیبی مبتکرانه از سخت افزار و نرم افزار شد. این سیستم از دو سنسور که هر کدام جداگانه به مخزن وصل می شوند استفاده می کند و هر سنسور با کابل الکتریکی به ترانسمیتر وصل می شود. این روش نصب نیازی به ترانسدیوسر (دیافراگم دوطرفه)، خط کپیلاری یا Impulse که هر دو از اجزای حساس می باشند ندارد و در نتیجه تعمیر و نگه داری سیستم خیلی کمتر می شود.
قاعده کار سنسور اختلاف فشار الکترونیکی مانند روش سنتی است که با اندازه گیری دو فشار متفاوت اختلاف فشار را اندازه گیری می کند. این روش فقط به محاسبات بیشتری برای به دست آوردن سطح نیاز دارد. ترانسمیتر اول فشار کلی و فشار فضای بخار محصول را به دست می آورد و ترانسمیتر دوم فشار فضای بخار محصول را بصورت مجزا برای سنسور اول به دست می آورد. با تفریق فشار حاصل از ترانسمیتر اول و دوم فشار فضای بالای مخزن حذف می شود و سپس با کمی محاسبات و با استفاده از فرمول هیدرواستاتیک، سطح مخزن به دست می آید.
روش اختلاف فشار الکترونیکی نیاز به خط کپیلاری یا Impulse را حذف می کند که باعث کاهش حساسیت به اثرات بیرونی می شود. این روش حتی امکان استفاده از دیافراگم های مستحکم تر مثل دیافراگم سرامیکی که در محیط خشن صنعتی مقاوم تر هستند را فراهم می کند. اجتناب از خطوط کپیلاری یا Impulse و در عوض استفاده از ترانسمیتر های اندازه گیری که ده برابر مقاوم تر از استیل ضد زنگ می باشد باعث کمتر شدن تعمیر و نگهداری می شود.
دو سنسور فشار که به صورت سری از هم بسته می شوند امکانات جدیدی در اختیار ما قرار می دهند من جمله محاسبه سطح با چگالی جبران شده. این خروجی خاص اندازه گیری های دو فشار را به طور مداوم استفاده می کند تا چگالی را محاسبه کند، آخرین چگالی محاسبه شده برای محاسبه سطح استفاده خواهد شد. قابلیت محاسبه سطح با چگالی جبران شده برای مواردی که خصوصیات محصول خیلی تغییر می کند مفید است.
اختلاف فشار الکترونیکی مزایای روش سنتی را هم دارا می باشد. اما به هر حال هر روشی معایب و مزایای خود را دارد و کاربر خود باید با توجه به شرایط فرآیند روش مناسب را انتخاب کند.
نتیجه
محاسبه سطح به روش اختلاف فشار سالهاست که در صنعت حضور دارد و از مزایای آن اینست که خروجی های متفاوتی تولید می کند مثل اندازه گیری سطح. و این یکی از دلایلی است که روش اختلاف فشار، روش قابل اعتمادی برای محاسبه سطح در مخزن تحت فشار در صنعت به حساب می آید. دقت و پایداری این روش با سنسور های جدید و الکترونیکی مانند VEGA’s VEGADIF 85 بهبود یافته است.
