سطح سنج یا لول متر

سطح سنج یا لول متر چیست؟

کنترل ارتفاع سطح مخازن در صنایع بسیار حائز اهمیت می باشد تا از سر ریز شدن سیالات درون مخازن جلوگیری به عمل آید و از خسارات و صدمات ناشی از آن جلوگیری به عمل آید.

لول متر یا سطح سنج از جمله تجهیزات اندازه گیری سطح است که؛ در صنایع دارویی، غذایی، آب و فاضلاب، نفت، گاز، سیلوها و غیره کاربرد دارد و در ادامه مشخصات فنی هر یک از انواع سطح سنج یا لول متر توضیح داده می شود.

انواع سطح سنج (لول سنج، لول متر)

• سطح سنج آلتراسونیک
• سطح سنج خازنی
• سطح سنج رادیومتری یا گاما
• سطح سنج رادار
• سطح سنج فشار تفاضلی
• سطح سنج هیدرواستاتیک
• سطح سنج القایی
• سطح سنج شناوری یا فلوتری
• سطح سنج دیاپازون یا ارتعاشی
• سطح سنج پره ای
• سطح سنج مغناطیسی

سطح سنج آلتراسونیک

سطح سنج التراسونیک یا سطح سنج مافوق صوت، یک سطح سنج غیر تماسی می باشد و با ارسال پالس های صوتی و محاسبه اختلاف زمان رفت و برگشت پالس صوتی، با مشخص بودن سرعت صوت، ارتفاع مخازن محاسبه می گردد. سطح سنج آلتراسونیک هیچ گونه حساستی نسبت به رنگ و بو یا نور ندارند و به آسانی هدف را پیدا می کنند و بهترین سنسور آشکار ساز و اندازه گیری فاصله اجسام در صنعت محسوب می شود و قابلیت اندازه گیری سطح را به صورت گسسته دارد.

سطح سنج آلتراسونیک دارای خروجی جریان 4 تا 20 میلی آمپر، خروجی RS485 جهت ارسال اطلاعات به کامپیوتر و همچنن دارای خروجی رله ای برای آلارم یا کنترل می باشد.

مزایای لول سنج آلتراسونیک

• عدم حساسیت به نور، بور و رنگ
• غیرتماسی و عدم خوردگی و سایش
• رنج دمایی گسترده
• دارای 3 خروجی جریانی، رله ای و خروجی RS485
• قابلیت اندازه گیری ارتفاع تا 15 متر
• هزینه نصب و تعمیرات پایین
• کالیبراسیون آسان بدون نیاز به تخلیه مخازن
• طول عمر بالای سنسور اندازه گیری
• دقت بالا

کاربرد لول متر آلتراسونیک

مخازن مواد شیمیایی با خوردگی بالا و محیط های انفجاری، مخازن آب، رنگ، چسب، مایعات قابل اشتعال همچون مخازن نفت، بنزین، گازوئیل، شیر، مخازن شن وماسه و مخازن با مواد خمیری مانند و مواد جامد روان مانند غلات، مواد پتروشیمی کاربرد دارند.

سطح سنج آلتراسونیک قابلیت نصب در مخازن سیمان که دارای غبار بسیار زیاد و مخازن آب جوش که دارای مقادیر بالایی بخار آب هستند را ندارند.

سطح سنج خازنی

لول سنج خازنی، جهت اندازه گیری سطوح روی مخازن نصب می شوند و مقادیر سطح را به صورت پیوسته و گسسته اندازه گیری می کنند. سیالی که در مخازن وجود دارد یا رسانا هستند و یا نارسانا و ضریب دی الکتریک برای سیالات رسانا بیشتر از 10 و برای سیالات نارسانا کمتر از 10 می باشد. در سیالات نارسانا از یک سنسور خازنی استفاده می شود و خازن را باپراب خازنی و جداره مخازن فلزی ایجاد می کنند، در سیالات رسانا از دو سنسور خازنی استفاده می شود.

سطح سنج های خازنی در اندازه گیری سطوح جداگانه مانند آب و امولیسیون کننده و روغن نیز کاربرد دارند. در این حالت سیالات قابلیت حل شدن در یکدیگر را ندارند و هر یک دارای ضریب دی الکتریک مختص به خود می باشند.

در سطح سنج خازنی مقدار خروجی جریانی 4 تا 20 میلی امپر، متناسب با سطح مواد اندازه گیر ی شده تغییر می کند. و برای اندازه گیری سطوح با ارتفاع 2 و یا 3 متر مناسب می باشند.

مزایا لول سنج خازنی

• تغییرات ناچیز صریب دی الکتریک با تغییرات دما و فشار
• قابلیت اطمینان بالا
• قیمت مناسب
• هزینه تعمیر و نگهداری کم
• امکان خروج سنسور از مخازن و کالیبره کردن آن

کاربرد لول متر خازنی

سطح سنج های خازنی جهت اندازه گیری سطح مایعات، پودرها، مواد جامد، گرانول، پرک و دوغاب و غیره کاربرد دارند. استفاده از سطح سنج خازنی در سیالات توده ای (امکان شکستن و آسیب دیدن پراب) و سیالات با ویسکوزیته بالا (به دلیل خوردگی پراب) مناسب نمی باشد.

سطح سنج رادیومتری یا گاما

سطح سنج رادیومتری جز سطح سنج های غیرتماسی محسوب می شود و هنگامی که نتوان از بقیه سطح سنج ها برای اندازه گیری سطح استفاده می شود.

در این سطح سنج ها در یک طرف لوله یا مخرن منبع تولید امواج گاما نصب می شود و در سمت دیگر لوله یا مخزن ترانسمیتر سطح نصب می شود. با عبور امواج گاما از میان سیال این امواج تضعیف و جذب سیال می شوند. مابقی امواج باقی مانده توسط ترانسمیتر جذب می شود. مقدار امواج جذب شده توسط ترانسمیتر به عنوان معیاری برای نشان دادن پر یا خالی بودن مخازن می باشد.

لول متر رادیومتری برای اندازه گیری سطح مایعات، جامدات، دوغاب، مواد سوسپانس، مخازن رادیو اکتیو کاربرد دارند.

لول سنج راداری

سطح سنج راداری در بالاترین سطح مخرن قرار می گیرند و دارای آنتن می باشند و امواج رادیویی با فرکانس بالا در حدود چند گیگا هرتز منتشر می کنند و مدت زمان رفت و برگشت این امواج محاسبه می گردد. این سطج سنج ها مستقل از پارامتر های دما، فشار، چگالی، رسانایی، بخار، گرد و غبار می باشد و یکی از روش های کاربردی در اندازه گیری سطح محسوب می شود.

انواع لول سنج راداری

• سطح سنج رادار
• سطح سنج راداری هدایت شده

سطح سنج رادار

سطح سنج رادار قابلیت تحمل دما تا 450 درجه سانتی گراد را دارند و در برابر نویز، گرد و غبار مقاوم می باشند و جزو سطح سنج های غیر تماسی محسوب می شوند. در این لول متر امواج راداری توسط یک دیش سهموی یا آنتن شیپوری، به طور پیوسته در قالب یک سیگنال فرکانس به سطح سیال فرآیندی ارسال می شوند. پس از برخورد سیگنال به سطح مایع، بخشی از سیگنال به آنتن منعکس شده، و سپس جمع آوری و به ترانسمیتر فرستاده می‌شود. در ترانسمیتر یک میکروپروسسور اختلاف زمان بین پالس ارسالی و برگشتی را محاسبه کرده و با مشخص بودن سرعت موج الکترومغناطیسی که مساوی نور است، سطح محاسبه می شود.

سطح سنج راداری هدایت شده

سطح سنج راداری هدایت شده از نوع تماسی می باشد و دارای پراب جهت هدایت امواج رادیویی می باشد در این سطح سنج امواج رادیویی فقط در راستای پراب هدایت کننده، پایین می‌آیند. سطح سنج راداری هدایت شده در فرآیندهایی که دی‌الکتریک ماده، نسبتاً پایین باشد کاربرد دارند این سطح سنج ها هنگامی که مخازن پر هستند نیز دچار اختلال نمی شوند. در سطح سنج راداری هدایت شده، پس از اینکه موج رادیویی به سطح ماده برخورد می‌کند، بخشی از آن به سطح سنج بازتابیده می‌شود. اما بخش دیگر امواج، به راه خود ادامه می‌دهد. در نتیجه، اگر دو ماده با دو دی‌الکتریک مختلف در مخزن وجود داشته باشد، با این روش می‌توان ارتفاع سطح جدایش آنها را اندازه‌گیری کرد.

مزایای لول متر راداری

• قابلیت نصب بیرون از مخازن
• طول عمر بالا
• دقت بالا
• هزینه تعمیر و نگهداری پایین

کاربرد سطح سنج راداری

این سطح سنج ها در شرایط با دما و فشار بالا برای انواع مایعات و جامدات نظیر اسيدها و بازها، حلال هاي آلي، الكل، نفت و فراورده هاي نفتي، گازهاي مايع و گرانول هاي پليمري، مخازن پودری، سطوح داری فوم یا کف، آهك، سيمان، دانه ها، غلات، شكر، مواد معدني، پودرهاي فلزي، كربن وذغال سنگ مورد استفاده قرار می گیرند.

سطح سنج فشار تفاضلی

در اندازه گیری سطح به روش اختلاف فشار، اندازه گیری سطح با استفاده از اندازه‌گیری فشار انجام می‌شود؛ به این صورت که اختلاف فشار بین دو نقطه مد نظر محاسبه می شود و با توجه به رابطه ΔP=ρ×g×HΔP=ρ×g×H، ارتفاع محاسبه می شود. سطح سنج تفاضلی جامع ترین روش اندازه گیری سطح مایعات به خصوص در مخازن سر بسته و تحت فشار می باشد. اندازه گیری سطح با استفاده از اندازه‌گیری فشار انجام می‌شود.

سطح سنج هیدرواستاتیک

سطح سنج هیدرواستاتیک، فشار استاتیک مایعی که در حالت سکون درون مخزن قرار دارد را اندازه گیری می کند. سنسور سطح هیدرواستاتیک جهت استفاده در مخازن نیاز به نصب ندارد و دارای خروجی 4 تا 20 میلی آمپر می باشد که می‌تواند جهت کارهای کنترلی و یا اتصال به PLC استفاده شوند.

کاربرد سطح سنج هیدرواستاتیک

• تعیین سطح مخازن با مایعات تمیز
• تشخیص سطح بین دو مایع در مخازن فلزی
• محاسبه عمق ستون آب درون چاه

سطح سنج القایی

سطح سنج القایی در مایعاتی با هدایت الکتریکی که دارای حداقل هدایت الکتریکی 10 میکروثانیه بر سانتی متر هستند کاربرد دارند. بعضی از سطح سنج ها قابلیت تشخیص 5 ارتفاع سطح را دارند. سطح سنج های القایی سنسورهایی تماسی هستند و این لول مترها، عموماً برای مایعات مناسب هستند ولی در برخی کاربردها برای خمیر یا دوغاب، حوضچه ها، مخازن، آب انبارها، داروها، شناورهای بسته و مخازن باز مورد استفاده قرار می گیرند.

سطح سنج شناوری یا فلوتری

در سطح سنج های فلوتری از خاصیت شناوری اجسام در سیالات استفاده می شود و به منظور اندازه گیری سطوح به کار می روند. سطح سنج شناوری یا فلوتری سنسورهای تماسی هستند، این سطح سنج ها شامل یک شناور می باشد با بالا و پایین آمدن سطح سیال جابجا می شود و ارتفاع مخازن اندازه گیری می کند.

لول سنج های فلوتری در کاربردهایی چون كنترل سطح، كنترل سوپاپ، كنتورها، مخازن میعانات، كنترل سطح روغن، پایه های قطره ای و دیگ های بخار کاربرد دارند.

سطح سنج دیاپازون یا ارتعاشی

در سطح سنج های دیاپازونی سنسورهای ارتعاشی شامل یک تیغه می باشند که تیغه با فرکانس مشخص نوسان می کند، چنانچه تیغه با سیال داخل مخزن برخورد نماید فرکانس نوسان آن تغییر خواهد کرد، می توان با اندازه گیری این تغییر فرکانس، سطح سیال را در ارتفاع مورد نظر اندازه گیری کرد.

سطح سنج دیاپازونی در دو نوع می باشند که یک نوع جهت کنترل سطح مواد جامد پودری و نوع دیگر جهت کنترل سطح سیالات می باشد.

مزایای لول متر دیاپازونی

• ابعاد کوچک
• عدم نیاز به کالیبراسیون
• قابلیت کارکرد در دماهای مختلف و سیالات با نواسانات گوناگون
• عدم حساسیت به حباب هوا
• عدم حساسیت نسبت به ذرات سوسپانسیونی و توربولانس
• عدم فرسایش مکانیکی
• قابلیت نصب در تمامی محفظه ها
• مناسب برای سیالات ویسکوز

سطح سنج پره ای

سطح سنج پره ای، از پره فلزی تشکیل شده است و به وسیله یک موتور الکتریکی به گردش در می آید. با رسیدن سطح مواد به پره در حال چرخش، مانع از دوران پره می شود و نیروی ناشی از ایستادن پره باعث می شود موتور از محور خود حرکت کند و میکروسوییچ موجود در لول سوییچ دورانی را فعال کند. میکروسوییچ، سیگنال پر یا خالی بودن مخزن را با ارسال سیگنال الکتریکی ارسال می کند. سطح سنج پره ای جهت کنترل سطح مخازن با مواد پودری و گرانولی استفاده می شود. و در صنایع مواد غذایی، سیمان، پتروشیمی و صنایعی که کنترل سطح مخازن مواد جامد مورد نیاز است کاربرد دارند.

سطح سنج مغناطیسی

سطح سنج مغناطیسی جهت نمایش سطح مایع در مخزن ها مورد استفاده قرار می گیرد. یک آهنربا توسط شناور در استوانۀ لول گیج بالا و پایین می رود. یک ستون از آهنربا ها در طول مسیر این حرکت وجود دارند که آهنربا ها روی هم آنجا چیده شده اند و یکطرف هر آهنربا سفید و طرف دیگر رنگی می باشد هرگاه آهنربای متصل به شناور از مقابل آنها عبور کند براثر جذب و دفع قطب های مغناطیسی، دانه به دانه این آهنربا ها چرخیده و سطح مایع را نمایش می دهند.

نحوه عملکرد سطح سنج مغناطیسی

کاربرد سطح سنج مغناطیسی

سطح سنج های مغناطیسی در مخازن شیمیایی، مخازن آب، تانکرهای سوخت و اسید، صنایع پتروشیمی و دیگ های آب گرم و بخار کاربرد دارند.

نکات مهم انتخاب سطح سنج

• فشار مخزن 
• تعداد و نوع خروجی
• رنج دمایی
• دقت سطح سنج
• محدوده ارتفاع قابل اندازه گیری 
• رنج دمایی