نحوه اندازه گیری سطح سیال مخازن ذخیره سازی در صنعت پتروشیمی

سطح سنج مخازن پتروشیمی

در صنایع پتروشیمی، اندازه گیری دقیق سطح سیال مورد استفاده برای ذخیره سازی سیال شیمیایی، بسیار مهم است، زیرا ثبات و ایمنی فرآیند تولید را تضمین می کند. اندازه گیری دقیق سطح سیال در صنعت پتروشیمی ضروری است. لذا سطح سنج مخازن پتروشیمی از جمله محصولات بسیار مهم حوزه ابزار دقیق است.
میزان سطح بیش از حد بالا می تواند منجر به نشتی نفت یا خطرات آتش سوزی شود، در حالی که میزان سطح پایین می تواند منجر به حفره سازی پمپ یا ورود هوا به سیستم شود که روی عملکرد تجهیزات تأثیر می گذارد. بنابراین، انتخاب تجهیزات اندازه گیری سطح سیال با دقت بالا بسیار اساسی است.

سطح سنج های متعددی در صنایع پتروشیمی استفاده می شوند که هر یک مزایا و معایب خود را در این کاربرد صنعتی، دارا می باشند. در ادامه، تجزیه و تحلیل مختصری در مورد مخازن و برخی از سطح سنج های رایج و مزایا و معایب آنها ارائه شده است.

انواع مخازن ذخیره سازی در صنعت پتروشیمی

در صنعت پتروشیمی، انواع مخازن ذخیره سازی از جمله مخازن کروی، مخازن سقف شناور داخلی (internal floating roof tanks) و مخازن سقف ثابت (fixed roof tanks) وجود دارد.

اندازه مخازن ذخیره سازی، متفاوت است. سیال ذخیره سازی شامل نفت خام و روغن پسماند با ویسکوزیته بالا و درجه سیال بودن ضعیف، روغن ساز مایع با ثابت دی الکتریک کم و ماده اسیدی با خورندگی قوی می باشد.

کاربردهای مخازن مختلف ذخیره سازی و سیال های مختلف در محیط، دستیابی به نتایج اندازه گیری دقیق تر و تضمین تولید نرمال و ایمن تجهیز، می باشند.

برای اندازه گیری سطح این مخازن ذخیره سازی معمولا از سطح سنج های مختلفی استفاده می شود.

سطح سنج شناور (Float Level Gauge)

سطح سنج شناور بر اساس اصل شناوری ارشمیدس طراحی شده است. با تغییر سطح سیال در مخزن، شناور، متناسب با آن بالا و پایین می رود. به دلیل اثرات مغناطیسی، سوئیچ reed سطح سنج شناور به صورت مغناطیسی جذب می شود و باعث می شود مقاومت داخل سنسور به صورت خطی تغییر کند.

سپس این تغییر مقاومت توسط مبدل به سیگنال خروجی DC استاندارد ۴ میلی آمپر تا ۲۰ میلی آمپر تبدیل می شود و امکان تشخیص و کنترل از راه دور سطح سیال را فراهم می کند. بسته به خواص شیمیایی سیال، متریال مختلفی را می توان برای سازگاری با آن انتخاب کرد. به همین ترتیب، شناورهای مختلف را می توان برای مطابقت با چگالی مایع انتخاب کرد و دقت اندازه گیری بهینه را تضمین کرد.

مزایا

• ساختار ساده، عملکرد آسان، مناسب برای اکثر سیالات مایع
• هزینه نسبتا پایین، مناسب برای نیازمندی های فرآیند متداول
• قابل استفاده در محیط های سخت مانند موقعیت هایی با دما و فشار بالا

معایب

• برای مایعات چسبناک یا سیالات حاوی ذرات جامد مناسب نیست.
• نگهداری و کالیبراسیون مداوم، تحت تأثیر تغییرات چگالی شناور.

سطح سنج اختلاف فشار (Differential Pressure Level Gauge)

ترانسمیترهای سطح مایع فشار تفاضلی، سنسورهایی هستند که برای اندازه گیری اختلاف فشار بین دو سیال استفاده می شوند. این تجهیزات معمولا برای اندازه گیری اختلاف فشار بین بخش جلویی و عقبی یک تجهیز یا قطعه خاص استفاده می شوند.

از این ترانسمیترها می توان برای اندازه گیری سطح، جریان و فشار سیالات، گازها یا بخار استفاده کرد و آنها را به خروجی سیگنال DC 4-20 میلی آمپر تبدیل کرد. اصول کاری یک ترانسمیتر سطح مایع با فشار تفاضلی بر اساس قانون پواسون (Poisson’s law) است که این قانون بیان می کند فشار گاز یا مایع با چگالی آن در حالت ساکن، نسبت مستقیم دارد.

بنابراین، زمانی که اختلاف فشار بین دو نقطه فشار وجود دارد، نرخ جریان سیال، سطح، چگالی و سایر پارامترها را می توان با اندازه گیری اختلاف فشار محاسبه کرد.

مزایا

• مناسب برای سیالات مختلف، از جمله سیالات خورنده و سیالات با دما و فشار بالا.
• قابلیت انتقال سیگنال های سطح از راه دور.
• اندازه گیری سطح با دقت بالا، دست یافتنی است.

معایب

• به ترانسمیترهای اختلاف فشار و سنسورهای فشار اضافی نیاز دارد که در نتیجه هزینه‌های بالاتری را به همراه دارد.
• نصب و نگهداری پیچیده است و نیاز به کالیبراسیون منظم دارد.

سطح سنج فلنجی

سطح سنج تک فلنجی، سطح مایع را بر اساس این اصل اندازه گیری می کند که فشار ایجاد شده توسط سطح سیال، متناسب با ارتفاع سطح سیال، می باشد. فشار در پایین مخزن ذخیره سازی، مجموع فشار در مخزن و فشار ایجاد شده توسط سیال است.

سطح سنج تک فلنجی نمی تواند تشخیص دهد که آیا تغییر در سطح سیال رخ داده یا تغییر سطح سیال ناشی از تغییر فشار در مخزن ذخیره سازی است. در این حالت می توان از یک سطح سنج دو فلنجی استفاده کرد. یک شیر فشار در فضای فازی گاز بالای مخزن ذخیره سازی قرار می گیرد و سطح سیال با اختلاف فشار بین شیرهای فشار بالا و پایین اندازه گیری می شود.

مزایا

• قیمت سطح سنج های تک و دو فلنجی بسیار ارزان تر از سطح سنج های راداری می باشد.
• استفاده از این نوع سطح سنج برای مخازن ذخیره سازی که نیاز به اندازه گیری سطح بالایی ندارند، توصیه می شود.
• انواع مختلف سطح سنج های تک و دو فلنجی برای سیالات چسبناک، مستعد بلور شدن، با خورندگی قوی یا بسیار سمی، مناسب هستند.

سطح سنج رادار موج هدایت شونده

ترانسمیتر سطح رادار موج هدایت شونده نوعی تجهیز اندازه گیری سطح سیال است که معمولا در صنایع شیمیایی استفاده می شود. این تجهیز بر اساس اصل بازتاب سنجی دامنه زمانی (TDR) است.

پالس های الکترومغناطیسی ترانسمیتر سطح رادار در طول یک کابل فولادی یا ردیاب با سرعت نور منتشر می شوند. هنگامی که با سطح سیال اندازه گیری شده روبرو می شوند، برخی از پالس ها منعکس می شوند و اکوهایی را تشکیل می دهند که در امتداد همان مسیر به سمت تجهیز انتقال پالس، حرکت می کنند.

فاصله بین تجهیز انتقال و سطح سیال اندازه گیری شده با زمان انتشار پالس بین آنها، نسبت مستقیم دارد. ارتفاع سطح سیال بر اساس این اطلاعات محاسبه می شود.

مزایا

• مناسب برای سیالات مختلف مایع، از جمله سیالات خورنده و سیالات با دما و فشار بالا.
• اندازه گیری بدون تماس، مناسب برای سیالات ناپایدار و فرار یا مستعد پوسته شدن.
• قابلیت اندازه گیری سطح با دقت بالا، مناسب برای کاربردهایی که نیاز به کنترل دقیق بالا دارند.

معایب

• حساس به ثابت دی الکتریک و دمای سیال، نیاز به کالیبراسیون برای سیال های مختلف.
• قیمت نسبتا بالاتر، مناسب برای کاربردهایی که نسبت به هزینه، کمتر حساس هستند.

سطح سنج التراسونیک

ترانسمیترهای سطح التراسونیک، سطح سنج دیجیتالی هستند که توسط یک ریزپردازنده کنترل می شوند. حین اندازه گیری، پالس های التراسونیک توسط سنسور (مبدل) منتشر می شود و امواج صوتی توسط سطح سیال، منعکس شده و توسط همان سنسور دریافت می شود. سپس توسط عناصر پیزوالکتریک به سیگنال های الکتریکی تبدیل می شوند. زمان بین انتشار و دریافت امواج صوتی برای محاسبه فاصله سنسور تا سطح سیال، استفاده می شود.