SENSÖRLER VE ÖLÇME Hidrostatik seviye ölçüm temel ilkeleri Enrico Bossart Yıllar boyunca hidrostatik basınç ölçümü, devamlı seviye ölçümünde en önemli ölçüm prensibidir. Bu ticari makale, pratik ve anlaşılabilir bir formatta hidrostatik seviye ölçüm temel ilkelerini açıklar. D evamlı seviye ölçümünde, hidrostatik basınç pressure (hidrostatik seviye ölçümü olarak da bilinir) yaklaşık 40 %1 satış hacmiyle temel sensör teknoloji ve ölçüm prensibidir. Hala ultrason ve radar teknolojilerinin oldukça önünde olan seviye ölçümü için hidrostatik sensörler her saniye ölçüm noktasından daha fazla kurulurlar. Bu nedenle, bu teknolojinin önemi 2008 kriz öncesinde $ 650M’den, 20131’te $ 770M’ye devamlı büyümesiyle görülür. Hidrostatik ile ne demek istenir? Yazar: Enrico Bossart, Müh. (BA) (mühendis), Üretim Müdürü, Wika Alexander Wiegand SE & Co. KG, Company Division - Elektronik Basınç Ölçümü Hidrostatik basınç sensörleri sıvının seviyesini veya doldurma yüksekliğini ölçmek için kullanılır. Hidrostatik basınç ölçümü akmayan sıvıların hidrostattik etkileri yüzünden seviye ölçümüne uygundur. Bu fiziksel ilke ölçüm noktasında sabit, yani akmayan sıvının, ağırlık gücünün etkisini açıklar. Bu ağırlık gücü genelde “hidrostatik basınç” olarak tanımlanır. Hidrostatik seviye ölçümü için en önemli koşul “hidrostatik paradoks” olarak adlandırılandır. Bu, haznenin şekline ve hacmine aldırmaksızın, bir tank veya haznenin ölçüm noktasında hidrostatik basıncı doldurma yüksekliğine göre orantısal olduğu anlamına gelir (Şek. 1). A static liquid generates, through its specific density and the acting force of gravity, a corresponding weight force or hydrostatic pressure which increases proportionally with the filling height. Consequently, the hydrostatic pressure represents a direct measure of the fill level or d egree of filling of a tank or vessel. Açık, havalandırmalı haznelerde seviye ölçümü Açık veya havalandırmalı havuzda veya haznede hidrostatik seviye ölçümünde, sıvı üzerinde gaz fazlı çevre havasının devamlı basınç dengesi meydana gelir. Bu nedenle ek “güç” olarak araçtaki ortam basıncı her zaman, seviye sensörü de dahil, tüm sistemdeki ortam basıncına benzer. Bu nedenle eğer biri ilgili basınç ölçüm hücreli basınç sensörü kullanırsa, dengelenmiş veya havalandırılmış basınç 26 Otomasyon Teknolojileri SENSÖRLER VE ÖLÇME Seviye 01 Hidrostatik paradoksun çizimi sensörü (depo gibi) “otomatik olarak” seviye ölçümünde bu ortamın basıncının etkisini dengeler. Bu, havalandrımalı haznede ve depodaki ilgili basınç sensörünün sıvı üzerindeki atmosfer basıncını seviye ölçümünden tamamen “sıfırlar” anlamına gelir. Bu nedenle, hidrostatik basınç yalnızca sıvının doldurma yüksekliğine karşılık gelir (Şek. 2). Kapalı, hava sızdırmaz haznede seviye ölçümü Sıklıkla kimyasal endüstride bulunan kapalı, hava sızdırmaz haznede seviye ölçümü, sıvı üzerinde kapalı hava fazının basınç dengesini gerektirir. Kapalı hava fazının basıncı sıvıda ilave bir güç olarak etkiler ve hazne altında herhangi bir hidrostatik basınç ölçümünü saptırır. Bu nedenle, saptırma etkisi hava fazının ilave basınç ölçümüyle telafi edilmelidir. Sıklıkla ikinci bir basınç sensörü, gaz basıncını ölçmek için kullanılır. Bu uygulama iki ayrı basınç ölçüsünün birbirine dengelendiği diferansiyel basınç ölçümünü gösterir. Bu dengeleme hesabı ya iki tek ayrı sensörle ya da tümleşik diferansiyel basınç semsörü ile yapılabilir. Bu uygulamada, kullanılan sensörler ya göreceli (ortam basınç dengeleme ile sensör) ya da mutlak basınç değişkenleri (kapalı vakum referansı) olabilirler. Basınç sıvılarda batmışken işlem yapmak için tasarlanmıştır. Geleneksek basınç vericilerinden, ortam direnci, basınç sızdırmazlığı, kablo kalitesi ve giril koruması konusunda ayrılırlar. Hidrostatik seviye ölçümünün avantajları ve sınırlamaları Hidrostatik basınç ve seviye ölçümü bu teknolojinin yüksek sağlamlığı, güvenilirliği ve basit kurulumu sayesinde devamlı oalrak popülerdir. Aşağıdaki özellikler diğer ölçüm prensiplerine göre en büyük avantajlarını ve sınırlamalarını oluşturur: Avantajlar: n Yüksek güvenilirlikli kanıtlanmış ve kurulmuş ölçüm prensibi, milyonlarca kez saha testi yapılmış n Toz, köpük, buhar, yığma, kirletici maddeler, vb. bozucu faktörler tarafından etkilenmeyen dayanıklı ölçüm prosesi n İletkenlik, dielektrik katsayısı veya akışmazlık gibi bir çok fiziksel özellikten etkilenmeyen güvenilir ölçüm Hidrostatik seviye sensörlerinin türleri Hidrostatik seviye ölçümünde, seviye sensörlerinin üç türü ve modeli fark edilir: göreli salt ve diferansiyal basınç değişkenlerinde mevcut, geleneksek basınç vericiler, proses basınç vericiler ve dalgıç tip basınç vericiler. Depolar ve bağımsız haznelerde uygulama için, geleneksel basınç vericiler veya proses basınç vericiler, ya geleneksek basınç deliği veya gömme diyafram tasarımı ile özellikle uygundur. Özellikle su ve atık sı endüstrisinde, dalgıç tip basınç vericiler (‘seviye sondaları’ veya ‘dalgıç tip sondalar’) sıklıkla rezervuarlardaki, kuyulardaki veya diğer açık su yığınlarında seviyeyi ölçmek için kullanılır. Dalgıç tip vericiler özellikle devamlı olarak 02 Açık, havalandır- malı depolarda ve haznelerde seviye ölçümü Otomasyon Teknolojileri 27 SENSÖRLER VE ÖLÇME Formül: Dolum yüksekliği / Dolum seviyesi Ortam basıncı Dip basıncı h hakkında Şirketin adı: Wika Alexander Wiegand SE & Co. KG Genel Merkez: Klingenberg, Germany Ciro: € 800 Milyon (Wika Group) Çalışanlar: 8 500 (Wika Group) Ürünler: basınç, sıcaklık ve seviye ölçüm teknolojisi n Hazne geometrisi ve mevcut kurulan ekipman t arafından etkilenmeyen seviye ölçümü n Kalibrasyon ve ayarlama ihtiyacı olmadan dalgıç tip basınç vericiler ve geleneksek basınç sensörlerinin basit kurulumu ve çalışması n Ortamla direkt temas n Neredeyse her uygulama için sayısız alternatif tasarım çeşitliliği ve sensör teknolojileri Sınırlamalar: n Kaba malzeme için uygun değildir n Doğru ölçüm, ya sabit yoğunluklu ortam ya da ortamın devamlı yoğunluk ölçümünü gerektirir Pratikte hidrostatik seviye ölçümü Hidrostatik sensörlerin büyük popüleritesi, basit uygulamalarına, kurulumdan çalıştırılmasına düşük problem ihtimali, arızalara yüksek toleransı ve neredeyse tüm uygulama koşullarında teknolojinin uygunluğuna dayanır. Yine de seviye ölçümü için bu ölçüm yöntemini etkin ve güvenli şekilde kullanmak için gizli tehlikelerden kaçınmak önemlidir. Sıcaklığın etkisi, özellikle belli bir ortam yoğunluğunda etkisi, doğru bir seviye ölçümü için seviyenin hesasplanmasına her zaman dahil edilmelidir. İşlem sıcaklığında artış ortamın düşük yoğunluğuna ve karşılık olarak artan seviyeye neden olabilir, fakat hidrostatik basınçtaki artış gibi her zaman aynı oranda değil. Bu, hesaplamada hataya neden olur, örneğin seviyenin düşük okunmasına. Bu nedenle, ilave, bütünleşik sıcaklık sensörlü çeşitli basınç sensörleri yoğunluk dengesi için ortam sıcaklığının ölçülmesini sağlamak için mevcuttur. 28 Otomasyon Teknolojileri Sıvının yoğunluğu Yaklaşık hesap (su) 03 Kapalı, hava sızdırmaz depolar ve haznelerde seviye ölçümü Akışkanlık ve katı madde içeriği karar verme faktörleridir Ortam ve özellikleri, özellikle akışmazlık ve katı madde içeriği, basınç girişli geleneksel tasarımlı basınç sensörü veya gömme diyaframlı olanı kullanmak arasında karar verecektir. Basınç girişli basınç sensörü, ortam düşük akışmazlığa sahip olduğunda ve iri taneli kirletici maddeler olmadığında her zaman kullanılabilir. Yine de, eğer bir ortam büyümeye eğilimi varsa, oldukça akışkandır ve bir çok partikül içerir, o zaman biri gömmeli diyafram ile bir sensör seçmelidir. Gömme diyafram sensörüne karşılık, basınç girişli sensör bloke olabilir veya bulunan madde sertleşebilir veya kristalleşebilir. Basınç vericinin belli bir tasarım değişkeni olarak, dalgıç tip basınç vericiler, atık su, temiz ortam, yakıt veya yeraltı suyu gibi kirlenmiş ortamda kullanılırlar. Genel görünüş Hidrostatik seviye ö lçüm teknolojisi son yıllara basit ve kolay anlaşılır kullanımı sonucunda çok iyi bir market önemine sahip oldu. Yüksek dayanıklılık ve çok sayıdaki arızalara ve dengesiz işlem koşulları sayesinde bu teknoloji gelecekte seviye ölçümü için en önemli sensör teknoloji prensibi olarak kalacaktır. Kaynak: 1VDC Research Group, Inc.: What’s driving the process level measurement & inventory tank gauging markets, 2011 www.wika.com/hydrostatic-level
© Copyright 2024 Paperzz
