تجهیزات اندازه گیری سطح میتوانند در سیستم های کنترلی مختلف از جمله کنترل موجودی محصول، پایانه فروش، کنترل نشتی، حفاظت از سرریز، کنترل دسته ای، سیستم های تزریق، جداسازی مایعات مخلوط و بسیاری دیگر از سیستم های کنترلی، استفاده شوند.

تجهیزات اندازه گیری سطح به صورت زیر دسته بندی می شوند:

• گیج سطح
• ترانسمیتر سطح
• سویچ سطح

گیجهای سطح برای نمایش سطح بصورت عینی در محل و ترانسمیترهای سطح برای کنترل و مانیتور مداوم سطح در اتاق کنترل استفاده می شوند.

سویچهای سطح معمولا برای کنترل های حفاظتی استفاده می شوند.

گیج سطح

متداولترین نوع گیجهای سطح عبارتند از:

• پنجره بازدید
• گیج شیشه ای سطح
  • انعکاسی
  • شفاف
  • دورنگ
• گیج مغناطیسی سطح
• گیج شناور سطح

پنجره بازدید (Sight Glass)

پنجره بازدید یک پنجره شیشه ای یا یک تیوب دارای پنجره شیشه ای است که روی تانک یا مخزن نصب می شود و این امکان را به بهره بردار و اوپراتور می دهد تا داخل تانک یا مخزن را مشاهده کند.

ممکن است لازم باشد تا بهره بردار سطح مایع را ببیند یا فرآیند داخل تانک را برای اطمینان از کیفیت یا ایمنی بصورت عینی کنترل کند.

پنجره بازدید میتواند بشکل یک دیسک شیشه ای با یک قاب فلزی فلنجی که روی نازل مخزن نصب می شود یا بصورت یک تیوب عمودی با اتصال فلنجی در بالا و پایین آن، باشد.

پنجرهای بازدید تیوبی مشابه گیجهای سطح امروزی هستند، اما فقط مشاهده سطح را در یک ارتفاع مشخص یا فاصله خیلی کوچک فراهم میکنند.

گیج شیشه ای سطح

سه نوع گیج شیشه ای سطح وجود دارد؛ انعکاسی، شفاف و دو-رنگ.

گیج شیشه ای سطح دارای چهار قسمت اصلی است؛ محفظه یا تیوب فلزی، شیشه، دو عدد شیر فلکه در بالا و پایین، و دو شیر یا درپوش برای تخلیه مایع یا گاز.

گیج لوله ای نوع دیگر تمام شیشه ای گیج سطح است اما در فرآیندهای صنعتی کاربرد ندارد.

گیج انعکاسی سطح (Glass Level Gauge)

گیج انعکاسی سطح بر اساس قوانین انعکاس و انکسار نور کار میکند.

در گیج انعکاسی، جلوی محفظه فلزی با شیشه ای پوشیده شده است که دارای شیارهای منشوری شکل با زاویه 90 درجه است که با مایع زاویه 45 درجه میسازد.

وقتی مایع وارد محفظه گیج میشود، طبق اصل ظروف به هم مرتبط، سطح مایع داخل محفظه هم سطح مایع داخل تانک یا مخزن میشود.

سطح مایع از اختلاف روشنایی شیشه بین بخش مایع و بخش گاز/بخار به دلیل تفاوت ضریب شکست پرتوهای نور در مایع با گاز/بخار، مشخص میشود.

ضریب انعکاس ناحیه گاز کمتر از 45 درجه است، بنابراین نور در ناحیه گاز کاملا به سطح شیشه منعکس می شود بنابراین آن قسمت به رنگ سفید نقره ای دیده میشود.

به عبارت دیگر، اختلاف ضریب شکست بین گاز و شیشه زیاد است، بنابراین نور نمی تواند از شیارهای منشوری شیشه عبور کند، بنابراین کاملا منعکس میشود.

ضریب شکست ناحیه مایع بیشتر از 45 درجه است، بنابراین نور منعکس نمیشود، و قسمت مایع تیره تر دیده میشود.

یعنی چون اختلاف ضریب شکست بین مایع و شیشه کم است، نور از قسمت شیارهای منشوری شیشه عبور میکند.

گیج انعکاسی سطح به چراغ نیاز ندارد و نور خورشید برای مشخص شدن سطح مایع کافی است.

کاربردهای گیج انعکاسی سطح (Reflex Level Gauge Applications)

گیج انعکاسی سطح برای مایعات تمیز و شفاف استفاده میشود و نباید برای سرویسهای بخار یا خورنده استفاده شود. زیرا استفاده از ورقه محافظ میکا که برای حفاظت شیشه ضروری است، نمیتواند روی شیشه با شیارهای منشوری نصب گردد.

گیج انعکاسی سطح برای سرویسهای دارای دو مایع با چگالی های مختلف مناسب نیست، زیرا سطح بین مایع بالایی و پایینی نمیتواند به وضوح مشخص شود.

گیج انعکاسی سطح میتواند برای C3 (پروپان) و هیدروکربنهای سبکتر، اگر تیره و کدر نباشند، استفاده شود.

هیدروکربنهای سنگین تر و تیره یا مایعات کدر ممکن است روی شیشه را با یک لایه تیره بپوشانند، بنابراین سطحهای مایع پایین تر از این لایه بخوبی قابل تشخیص نیست.

گیج شفاف سطح(Transparent Level Gauge)

گیج شفاف سطح، دو صفحه شیشه در جلو و پشت محفظه گیج دارد.

پرتوهای نور از شیشه پشتی وارد شده، از مایع عبور کرده و از شیشه جلویی خارج میشوند.

اختلاف بین شفافیت مواد، سطح را مشخص میکند.

معمولا به منظور نمایش بهتر سطح، یک چراغ در پشت گیج نصب میشود.

به این دلیل که مایعات با شفافیت های مختلف از یکدیگر تشخیص داده میشوند، از گیج شفاف سطح برای نمایش سطح بین مایعات با چگالی های مختلف، استفاده میشود.

به منظور حفاظت شیشه از بخار، قلیایی های داغ، محلولهای اسیدی، آمینها، اسید هیدروفلوریک و دیگر سرویسهای خورنده، گیج شفاف سطح باید به ورقه محافظ میکا به صورت یک فیلم و ورقه نازک در پشت شیشه مجهز شود.

چراغ گیج شفاف سطح باید مناسب با رتبه بندی محدوده خطر انفجار ( hazardous area classification )مربوط به محل نصب گیج انتخاب شود.

کاربردهای گیج شفاف سطح

گیج شفاف سطح میتواند برای کاربردهای زیر مورد استفاده قرار گیرد:

• مایعات کثیف یا با رنگ تیره
• سرویسهای اسیدی یا قلیایی
• نمایش سطح واسط مایعات
• سرویسهایی با چسبندگی بیشتر از 10 سنتی پوز
• سرویسهای خورنده که لازم است از ورقه میکا استفاده شود

گیج دورنگ سطح(Bicolor Level Gauge)

گیج دورنگ سطح برای نمایش سطح آب کندانس شده و بخار در مخازن پرفشار بخار بویلر ها استفاده میشود.

گیج دورنگ سطح آب را در قسمت پایینی به رنگ سبز و بخار را در بخش بالایی به رنگ قرمز نمایش میدهد.

این تجهیز از یک بدنه از استیل زنگ نزن که مقطع ذوزنقه ای شکر دارد، دو شیشه در جلو و عقب بدنه، یک فیلتر دورنگ و یک چراغ در پشت شیشه عقبی، تشکیل شده است.

سطح شیشه ها به دلیل ذوزنقه ای بودن مقطع بدنه، موازی نیستند.

یک فیلتر قرمز و سبز رنگ پشت شیشه عقبی قرار داردکه نور چراغ را به تو دسته پرتو نور قرمز و سبز تبدیل میکند.

پرتوهای نور قرمز و سبز هنگام عبور غیر مستقیم از شیشه، آب و بخار، ضریب انعکاس متفاوتی دارند.

در قسمت پایینی که آب کندانس شده جمع شده است، پرتو نور قرمز منحرف میشود و به دلیل موازی نبودن شیشه ها نمیتواند از شیشه جلویی عبور کند، اما پرتو نور سبز میتواند به شیشه جلویی برسد، بنابراین بیننده این قسمت از گیج سطح را به رنگ سبز میبیند.

در قسمت بالایی که حاوی بخار است، عکس حالت قبلی، پرتو نور سبز منحرف میشود و نمیتواند به شیشه جلویی برسد، اما نور قرمز از شیشه جلویی عبور میکند و این قسمت از گیج سطح قرمز دیده میشود.

به دلیل دمای بالا شیشه های جلویی و عقبی با ورقه میکا محافظت میشوند.

چون گیج دورنگ سطح برای در مخازن پرفشار بخار بویلر استفاده میشود، باید طراحی آن مطابق استاندارد ASME BOILER AND PRESSURE VESSEL CODE – SEC. I باشد.

چراغ گیج شفاف سطح باید مناسب با رتبه بندی محدوده خطر انفجار ( hazardous area classification )مربوط به محل نصب گیج انتخاب شود.

بخش های گیج شیشه ای سطح

گیج شیشه ای سطح از سه بخش اصلی تشکیل شده است؛ محفگیج شیشه ای سطح از سه بخش اصلی تشکیل شده است؛ محفظه فلزی (بدنه)، شیشه و شیر ها (دو شیر فلکه در بالا و پایین گیج و دو شیر یا درپوش برای تخلیه گیج).

بدنه گیج سطح

محفظه، بخش فلزی بدنه، با شیشه که به محفظه با پیچ و مهره محکم شده است، کل بدنه گیج سطح را شکل میدهند.

به دلیل محدودیت طول شیشه، محفظه ها با طولهای استاندارد که بر مبنای اندازه استاندارد شیشه است، ساخته میشوند.

9 اندازه استاندارد برای شیشه وجود دارد، بنابراین 9 اندازه نیز برای قسمت های بدنه وجود دارد.

سازندگان یک جدول شامل طول قابل مشاهده و طول مرکز-به-مرکز ( C-C ) اتصال، متناسب با تعداد متفاوت قسمت ها برای اندازه های استاندارد شیشه ارایه میکنند.

به منظور حفظ استقامت فیزیکی و مکانیکی گیج سطح، پیشنهاد میگردد از گیج شیشه ای سطح با طول C-C بیشتر از 2000 میلیمتر استفاده نشود.

اگر طول C-C درخواست شده بیشتر از 2000 میلیمتر است، میتوان از دو یا چند گیج سطح با حداقل 50 میلیمتر همپوشانی در طول قابل مشاهده، استفاده کرد.

متریال بدنه معمولا برای سرویسهای غیر خورنده کربن استیل ASTM A105 است، اما برای سرویسهای خورنده و برودتی استیل زنگ نزن ASTM A316 بهترین راه حل است.

برای فرآیندهایی که دارای یونهای مهاجم مانند کلراید ( CL-) هستند، مانند آب دریا، Hastelloy C که یک آلیاژ پایه نیکل با مقادیر مولیبدن است یا Duplex یا Superduplex میتوانند مواد مناسبی برای بدنه گیج باشند.

شیشه گیج سطح

استقامت شیشه با افزایش طول کاهش مییابد؛ بنابراین طول شیشه نمیتواند به اندازه طول اندازه گیری انتخاب گردد.

بنابراین محفظه گیج باید با وصل کردن تعداد مشخصی از قسمت های استاندارد که متناسب با اندازه استاندارد شیشه است، به یکدیگر ساخته شود تا طول قابل مشاهده گیج را تشکیل دهند.

9 اندازه استاندار برای شیشه از 115 میلیمتر تا 340 میلیمتر وجود دارد.

اندازه 9 متداول ترین اندازه شیشه است که در کاربردهای صنعتی استفاده میشود.

شیشه ها با سه ضخامت، 34 میلیمتر، 30 میلیمتر و 25 میلیمتر موجودند، اما 34 میلیمتر ضخامت استاندارد برای گیج شیشه ای سطح است.

شیشه نقطه ضعف گیج سطح است و باید از مواد خاصی ساخته شود تا بتواند در شرایط دما و فشار صنعتی مقاوت کند.

شیشه گرما دیده متداول ترین شیشه است که برای گیجهای سطح استفاده میشود و از نظر دمایی و فیزیکی به دلیل فرآیندهای ساخت گرمایی و شیمیایی خاص ، از شیشه معمولی مقاوم تر است.

شیشه بوروسیلیکات یک نوع شیشه گرما دیده است که از ترکیب سیلیس و تیری اکسایدبرم در دمای بالا ساخته میشود.

شیشه بروسیلیکات ضریب انبساط دمایی بسیار پایینی و بهترین مقاومت را در برابر محلولهای اسیدی دارد، همچنین به تغییرات آن دما مقاوم است ولی در برابر محلولهای قلیایی مقاومت کمی دارد.

شیشه بروسیلیکات میتواند در سرویسهایی با دمای ℃ 315 استفاده شود.

شیشه آلومینوسیلیکات که دارای اکسید آلومینیوم است، بیشتر به دما مقاوم است و میتواند دمایی تا ℃ 425 را تحمل کند؛ درجه فشار بالاتر و مقاوت شیمیایی بهتری بخصوص نسبت به محلولهای قلیایی در مقایسه با شیشه بروسیلیکات دارد.

کوارتز که از ذوب کردن کریستالهای کوارتز ساخته میشود، در برابر مواد فرساینده مقاومت بیشتری نسبت به شیشه دارد و میتواند در سرویسهایی تا دمای ℃ 560 استفاده شود، اما شکننده تر است.

محافظت از شیشه گیج سطح

به منظور محافظت از شیشه در برابر بخار، محلولهای قلیایی یا اسیدی داغ، آمینها، اسید هیدروفلوریک، سود و دیگر سرویسهای خورنده، گیج شفاف سطح باید به ورقه نازک محافظ مجهز شود.

ورقه میکا بهترین و متداول ترین فیلم محافظ است که برای گیجهای سطح شفاف استفاده میشود.

ورقه میکا در گیجهای سطح انعکاسی به دلیل وجود شیارهای منشوری در سطح داخلی شیشه قابل استفاده نیست.

میکا یک کانی طبیعی سیلیکات (سیکیکات صفحه ای ) است که دارای مقاومت دمایی بسیار بالا، انعطاف قابل قبول و مقاومت در برابر خورندگی محلولهای قلیایی و اسیدی داغ، میباشد.

میکا درجه بندی های مختلفی از V1 تا V10 برای کاربردهای متفاوت دارد، اما دو تا از این درجه بندی ها برای محافظت از شیشه گیج سطح مناسبند:

V2 یاقوتی/سبز شفاف و کمی لک دار

درجه V2 میکا سخت است و رنگ یکنواختی دارد و ممکن است دارای لکه های رنگی کریستالی باشد، اما نقش ها و لکه های گیاهی و معدنی، ترک ، گره و دیگر ایرادهای مشابه ندارد.

همچنین بجز چند حباب کوچک هوا که آن هم بیشتر از یک چهارم سطح قابل استفاده نیست، عاری از ناخالصی های خارجی است.

این درجه برای سرویسهای بخار از 600 تا 1500 PSI (41 تا 103 bar ) مناسب است.

این درجه در دو رنگ یاقوتی و سبز موجود است.

V4 یاقوتی/سبز طرح دار

درجه V4میکا سخت است و رنگ یکنواختی دارد و ممکن است دارای لکه های رنگی کریستالی باشد، اما نقش ها و لکه های گیاهی و معدنی، ترک ، گره و دیگر ایرادهای مشابه ندارد.

همچنین بجز چند موج اما نه ناصاف و چند حباب کوچک هوا که آن هم بیشتر از دو سوم سطح قابل استفاده نیست، عاری از ناخالصی های خارجی است.

این درجه برای سرویسهای بخار از 300 تا 600 PSI (20 تا 41 bar ) مناسب است.

این درجه در دو رنگ یاقوتی و سبز موجود است.

اندازه و ضخامت استاندارد ورقه های محافظ میکا به شرح جدول زیر است:

برای سرویسهای اسید هیدروفلوریک در درجه اول، ورقه های PCTFE (Kel-F ® ) استفاده میشود که میتواند در بازه دمایی -240℃ تا 150℃ کار کنند.

The post گیج سطح appeared first on آریا تجهیز.