- مقدمة
جهاز إرسال قياس مستوى السوائل هو جهاز يوفر قياسًا مستمرًا لمستوى السوائل. يُستخدم لتحديد مستوى السوائل أو المواد الصلبة السائبة في وقت محدد. يمكنه قياس مستوى السوائل في وسائط مثل الماء والسوائل اللزجة والوقود، أو الوسائط الجافة مثل المواد الصلبة السائبة والمساحيق.
يمكن استخدام جهاز إرسال قياس مستوى السوائل في مختلف ظروف العمل، مثل الحاويات والخزانات، وحتى الأنهار والمسابح والآبار. تُستخدم هذه الأجهزة عادةً في صناعات مناولة المواد، والأغذية والمشروبات، والطاقة، والمواد الكيميائية، ومعالجة المياه. لنلقِ نظرة الآن على بعض أجهزة قياس مستوى السوائل شائعة الاستخدام.
- مستشعر مستوى الغاطسة
استنادًا إلى مبدأ تناسب الضغط الهيدروستاتيكي مع ارتفاع السائل، يستخدم مستشعر مستوى الغاطس التأثير المقاوم للضغط لمستشعر السيليكون أو السيراميك المنتشر لتحويل الضغط الهيدروستاتيكي إلى إشارة كهربائية. بعد تعويض درجة الحرارة والتصحيح الخطي، يُحوَّل إلى إشارة خرج تيار قياسي 4-20 مللي أمبير في الثانية. يمكن وضع جزء المستشعر في جهاز إرسال الضغط الهيدروستاتيكي الغاطس مباشرةً في السائل، ويمكن تثبيته بشفة أو حامل، مما يجعله سهل التركيب والاستخدام.
يتم تصنيع مستشعر مستوى الغاطس من عنصر حساس من السيليكون المنتشر من نوع العزل المتقدم، والذي يمكن وضعه مباشرة في الحاوية أو الماء لقياس الارتفاع بدقة من نهاية المستشعر إلى سطح الماء، وإخراج مستوى الماء من خلال تيار 4 - 20 مللي أمبير أو إشارة RS485.
- مستشعر المستوى المغناطيسي
يعتمد هيكل الغطاء المغناطيسي على مبدأ الأنبوب الجانبي. يتوافق مستوى السائل في الأنبوب الرئيسي مع مستوى السائل في معدات الحاوية. ووفقًا لقانون أرخميدس، فإن الطفو الناتج عن العوامة المغناطيسية في السائل وعوامة توازن الجاذبية يؤثران على مستوى السائل. عندما يرتفع وينخفض مستوى السائل في الوعاء المقيس، يرتفع وينخفض أيضًا العوامة الدوارة في الأنبوب الرئيسي لجهاز قياس مستوى السائل. يدفع الفولاذ المغناطيسي الدائم في العوامة العمود الأحمر والأبيض في المؤشر ليدور بزاوية 180 درجة عبر منصة التوصيل المغناطيسي.
عند ارتفاع مستوى السائل، يتغير لون العوامة من الأبيض إلى الأحمر. وعند انخفاضه، يتغير لونها من الأحمر إلى الأبيض. الحد الفاصل بين الأبيض والأحمر هو الارتفاع الفعلي لمستوى السائل في الحاوية، مما يُمكّن من إظهار مستوى السائل.
- مستشعر مستوى السائل المغناطيسي
يتكون هيكل مستشعر مستوى السائل المغناطيسي من أنبوب من الفولاذ المقاوم للصدأ (قضيب قياس)، وسلك مغناطيسي (سلك موجّه)، وعوامة متحركة (مع مغناطيس دائم بالداخل)، وما إلى ذلك. عندما يعمل المستشعر، فإن جزء الدائرة من المستشعر سيثير تيار النبضة على سلك الموجّه، وسيتم إنشاء المجال المغناطيسي لتيار النبضة حول سلك الموجّه عندما ينتشر التيار على طول سلك الموجّه.
يُوضع عوامة خارج قضيب القياس الخاص بالمستشعر، وتتحرك لأعلى ولأسفل على طول قضيب القياس مع تغير مستوى السائل. توجد داخل العوامة مجموعة من الحلقات المغناطيسية الدائمة. عندما يلتقي المجال المغناطيسي للتيار النبضي بالمجال المغناطيسي للحلقة المغناطيسية الذي تولده العوامة، يتغير المجال المغناطيسي حول العوامة، مما يُولّد نبضة موجة التوائية من سلك الدليل الموجي المصنوع من مادة مغناطيسية تضيقية عند موضع العوامة. تنتقل النبضة مرة أخرى على طول سلك الدليل الموجي بسرعة ثابتة، وتكتشفها آلية الكشف. من خلال قياس الفرق الزمني بين تيار النبضة المرسلة والموجة التوائية، يُمكن تحديد موضع العوامة بدقة، أي موضع سطح السائل.
- مستشعر مستوى مادة قبول الترددات الراديوية
إدخال الترددات الراديوية هو تقنية جديدة للتحكم في المستوى، مُطوّرة من التحكم في المستوى السعوي، وهي أكثر موثوقية ودقةً وفعالية. وهي تُعدّ تطويرًا لتقنية التحكم في المستوى السعوي.
يُقصد بما يُسمى بقبول الترددات الراديوية مقلوب المعاوقة في الكهرباء، والذي يتكون من مكون مقاوم ومكون سعوي ومكون حثي. الترددات الراديوية هي طيف الموجات الراديوية لجهاز قياس مستوى السائل عالي التردد، لذا يُمكن فهم قبول الترددات الراديوية على أنه قياس القبول بموجات راديوية عالية التردد.
عند تشغيل الجهاز، يُشكّل مستشعره قيمة القبول مع الجدار والوسط المُقاس. عند تغير مستوى المادة، تتغير قيمة القبول تبعًا لذلك. تُحوّل وحدة الدائرة قيمة القبول المُقاسة إلى إشارة خرج مستوى المادة، مما يُمكّن من قياس مستوى المادة.
- جهاز قياس مستوى الموجات فوق الصوتية
جهاز قياس مستوى الموجات فوق الصوتية هو جهاز قياس مستوى رقمي يُتحكم فيه بمعالج دقيق. أثناء القياس، يُرسل المستشعر نبضات الموجات فوق الصوتية، ويستقبلها المستشعر نفسه بعد انعكاسها على سطح الجسم، ثم تُحوّل إلى إشارة كهربائية. تُحسب المسافة بين المستشعر والجسم قيد الاختبار بالزمن الفاصل بين إرسال واستقبال الموجة الصوتية.
تتمثل المزايا في عدم وجود أجزاء ميكانيكية متحركة، وموثوقية عالية، وتركيب بسيط ومريح، وقياس بدون تلامس، وعدم التأثر بلزوجة وكثافة السائل.
عيبه هو انخفاض دقته نسبيًا، ووجود منطقة عمياء في الاختبار. لا يُسمح بقياس أوعية الضغط والوسائط المتطايرة.
- مقياس مستوى الرادار
يعمل جهاز قياس مستوى السائل الراداري بنظام الإرسال والانعكاس والاستقبال. يُصدر هوائي الجهاز موجات كهرومغناطيسية، تنعكس عن سطح الجسم المُقاس، ثم يستقبلها الهوائي. يتناسب زمن انتقال الموجات الكهرومغناطيسية من الإرسال إلى الاستقبال مع المسافة إلى مستوى السائل. يسجل جهاز قياس مستوى السائل الراداري زمن الموجات النبضية، وتكون سرعة انتقالها ثابتة، ومن ثم يُمكن حساب المسافة بين مستوى السائل وهوائي الرادار، لمعرفة مستوى السائل.
في التطبيقات العملية، يتوفر جهاز قياس مستوى السائل الراداري بنمطين: الموجة المستمرة بتعديل التردد والموجة النبضية. يتميز جهاز قياس مستوى السائل بتقنية الموجة المستمرة بتعديل التردد باستهلاك طاقة مرتفع، ونظام رباعي الأسلاك ودائرة إلكترونية معقدة. أما جهاز قياس مستوى السائل بتقنية الموجة النبضية الرادارية، فيتميز باستهلاك طاقة منخفض، ويمكن تشغيله بنظام ثنائي الأسلاك بجهد 24 فولت تيار مستمر، مما يضمن السلامة الذاتية والدقة العالية ونطاق استخدام أوسع.
- مقياس مستوى الرادار الموجي الموجه
يتشابه مبدأ عمل جهاز إرسال مستوى الرادار الموجه بالموجة الموجهة مع مبدأ عمل مقياس مستوى الرادار، إلا أنه يرسل نبضات ميكروويف عبر كابل أو قضيب المستشعر. تصطدم الإشارة بسطح السائل، ثم تعود إلى المستشعر، ثم تصل إلى غلاف جهاز الإرسال. تحدد الإلكترونيات المدمجة في غلاف جهاز الإرسال مستوى السائل بناءً على الوقت الذي تستغرقه الإشارة للانتقال عبر المستشعر والعودة. تُستخدم هذه الأنواع من أجهزة إرسال المستوى في التطبيقات الصناعية في جميع مجالات تكنولوجيا العمليات.
وقت النشر: ١٥ ديسمبر ٢٠٢١