ترانسمیتر سطح هیدرواستاتیک (Hydrostatic Level Transmitter)، یک تجهیز ابزار دقیق است که با بهرهگیری از یکی از بنیادیترین اصول فیزیک، سطح مایعات را به صورت پیوسته و با دقت بالا اندازهگیری میکند. این تجهیزات در واقع سنسورهای فشار بسیار دقیقی هستند که برای اندازهگیری فشار ناشی از وزن ستون مایع طراحی شدهاند.
این روش به دلیل سادگی، قابلیت اطمینان بالا و هزینه مقرونبهصرفه، به یکی از متداولترین و محبوبترین تکنیکها برای اندازهگیری پیوسته سطح در انواع مخازن، چاهها، سدها و رودخانهها تبدیل شده است.
اصل فیزیکی پشت اندازهگیری هیدرواستاتیک 💧
اساس کار این ترانسمیترها بر پایه یک فرمول ساده و قدرتمند استوار است: P = ρ × g × h
-
P: فشار هیدرواستاتیک در کف مخزن (چیزی که سنسور اندازهگیری میکند).
-
ρ (رو): چگالی (Density) مایع.
-
g: شتاب جاذبه زمین.
-
h: ارتفاع یا سطح (Level) ستون مایع.
از آنجایی که در یک کاربرد مشخص، چگالی مایع (ρ) و شتاب جاذبه (g) مقادیری ثابت هستند، فرمول نشان میدهد که فشار اندازهگیری شده (P)، رابطهای مستقیم و کاملاً خطی با ارتفاع مایع (h) دارد. به عبارت دیگر، با اندازهگیری فشار در کف، میتوان با دقتی بالا ارتفاع مایع را محاسبه کرد.
انواع اصلی ترانسمیترهای سطح هیدرواستاتیک
این ترانسمیترها بر اساس نحوه نصب و طراحی، به دو دسته اصلی تقسیم میشوند:
۱. ترانسمیترهای سطح غرقآبی (Submersible Level Transmitters)
این مدلها که با نام "لول پراب" یا "سنسور فشار شناور" نیز شناخته میشوند، برای غوطهور شدن کامل در مایع طراحی شدهاند. سنسور در یک بدنه ضدآب و مستحکم قرار گرفته و توسط یک کابل مخصوص به عمق مورد نظر (معمولاً کف مخزن یا چاه) فرستاده میشود.
-
ویژگی کلیدی - کابل ونتدار: کابل این سنسورها دارای یک لوله تهویه (Vent Tube) داخلی است که از سنسور تا انتهای کابل در بیرون مخزن امتداد دارد. این لوله به سمت دیگر دیافraگم سنسور اجازه میدهد تا فشار اتمسفر روی سطح مایع را "حس" کند. این کار باعث میشود که سنسور به طور خودکار اثر تغییرات فشار جو را حذف کرده و تنها فشار ناشی از ستون مایع را اندازهگیری کند که منجر به یک قرائت سطح واقعی و دقیق میشود.
-
کاربردها: چاههای آب، مخازن اتمسفریک، سدها، رودخانهها و ایستگاههای پمپاژ.
۲. ترانسمیترهای فشار نصب از بغل (Side-Mounted)
در این روش، از یک ترانسمیتر فشار استاندارد استفاده میشود که بر روی یک نازل یا فلنج در پایینترین نقطه دیواره جانبی مخزن نصب میگردد.
-
نحوه کار: این ترانسمیتر فشار استاتیکی موجود در نقطه نصب را اندازهگیری میکند که این فشار مستقیماً با ارتفاع مایع بالای آن نقطه متناسب است.
-
کاربردها: مخازن فرآیندی، مخازن ذخیره مواد شیمیایی و کاربردهایی که امکان استفاده از سنسورهای غرقآبی به دلیل وجود میکسر یا شرایط خاص دیگر وجود ندارد.
مزایای روش هیدرواستاتیک ✅
-
قابلیت اطمینان بالا: تکنولوژی اثباتشده و مستحکم بدون هیچگونه قطعه متحرک.
-
قیمت اقتصادی: در مقایسه با تکنولوژیهایی مانند رادار یا رادیومتریک، بسیار مقرونبهصرفه است.
-
عدم تأثیرپذیری از شرایط سطح: عملکرد آن تحت تأثیر فوم، بخار، تلاطم سطح یا گرد و غبار قرار نمیگیرد.
-
دقت بالا: سنسورهای مدرن دقتی عالی برای اکثر کاربردهای صنعتی فراهم میکنند.
-
نصب آسان: به ویژه در مدلهای غرقآبی که تنها نیاز به پایین فرستادن سنسور در مخزن دارند.
محدودیتها و نکات مهم
-
وابستگی به چگالی: این مهمترین نکته در استفاده از این روش است. از آنجایی که اندازهگیری بر پایه چگالی استوار است، هرگونه تغییر در چگالی مایع (مثلاً به دلیل تغییر دما یا غلظت) مستقیماً باعث ایجاد خطا در اندازهگیری سطح خواهد شد.
-
مخازن تحت فشار: در مخازن بسته و تحت فشار، استفاده از یک ترانسمیتر فشار گیج معمولی باعث خطا میشود. در این موارد، باید از یک ترانسمیتر اختلاف فشار (DP) استفاده کرد.
جمعبندی: اندازهگیری سطح به روش هیدرواستاتیک، یک تکنیک بنیادی، قابل اعتماد و پرکاربرد برای پایش سطح مایعات است. انتخاب بین یک پراب غرقآبی و یک ترانسمیتر نصب از بغل به نوع مخزن و کاربرد بستگی دارد و درک تأثیر چگالی، کلید دستیابی به یک اندازهگیری دقیق و قابل تکرار است.
