مقياس المستوى المغناطيسي: مبدأ العمل والمزايا والتطبيقات ودليل الاختيار

يُعدّ مقياس المستوى المغناطيسي جهازًا إشاريًا مستمرًا من نوع التلامس لقياس مستوى السوائل، ويُستخدم على نطاق واسع في خزانات التخزين، والأبراج، والوعاءات، وأعمدة العمليات، والخزانات الكروية، والغلايات، وغيرها من المعدات الصناعية. ويتميّز هذا الجهاز بإشارة موضعية واضحة، في حين يظل جهاز العرض الخارجي معزولًا عن وسط العملية.

مقارنةً بأجهزة قياس المستوى ذات الأنبوب الزجاجي أو اللوحة الزجاجية، فإن المؤشر الخارجي في جهاز قياس المستوى المغناطيسي لا يلامس السائل عادةً بشكل مباشر. ومع اعتماد تصميم مناسب للطفو، ومواد مناسبة لغرفة القياس، ودرجة ضغط مسموحة، ووصلات عملية مناسبة، يمكن استخدام هذا الجهاز في عدد من السوائل الصناعية، بما في ذلك تطبيقات مختارة تعمل في درجات حرارة عالية، أو تحت ضغط، أو في بيئات مُتآكلة.

1. كيف يعمل جهاز قياس المستوى المغناطيسي؟

يتكون مقياس المستوى المغناطيسي عادة من غرفة الالتفافية ، الطفو المغناطيسي ، مؤشر الرفرف الخارجي أو الأسطوانة ، مقياس ووصلات المعالجة. يتم توصيل الغرفة بالسفينة من خلال الفوهات العلوية والسفلية بحيث يتبع مستوى السائل داخل الغرفة المستوى داخل الوعاء الرئيسي.

عندما يتغير مستوى السائل ، يتحرك الطفو المغناطيسي لأعلى أو لأسفل داخل الغرفة. مغناطيس دائم داخل الطفو أزواج مغناطيسية مع المؤشر الخارجي ، مما تسبب في تدوير اللوحات أو بكرات وعرض مستوى السائل الحالي من خلال تباين ألوان واضح.

نظرًا لعزل المؤشر الخارجي عن وسط العملية، يمكن للمشغلين قراءة مستوى السائل مباشرةً دون الاعتماد على جزء زجاجي شفاف مكشوفًا للسائل.

2. الميزات الرئيسية لأداة قياس مستوى مغناطيسية:

– عرض محلي واضح؛

– توفر أجنحة أو أسطوانات ذات تباين عالٍ مؤشرًا بصريًا مباشرًا للرقابة الروتينية.

: يتواجد وسط العملية داخل الغرفة.

: لا يتلامس المؤشر الخارجي مع وسط العملية، مما يسهم في الحفاظ على عزل وسط العملية وضمان سلامة التشغيل.

: تصميم ميكانيكي بسيط.

يُعدّ العنصر المتحرك الرئيسي هو العائم الداخلي، في حين يعمل جهاز العرض الخارجي عبر اقتران مغناطيسي.

تركيب مرن

تُعدّ التصاميم المثبتة على الجانب شائعة الاستخدام، في حين يمكن استخدام التصاميم المثبتة في الأعلى أو غيرها من التكوينات في ترتيبات محددة للأوعية.

خيار إرسال عن بُعد

يمكن لبعض التكوينات المحددة إضافة جهاز إرسال مستوى لتحويل موضع العائم إلى إشارة مخرجة قياسية.

خيار مفتاح الإنذار

: يمكن إضافة مفاتيح مغناطيسية لتحديد نقاط إنذار عالية أو منخفضة أو غيرها، بالإضافة إلى وظائف الربط التداخلي.

3. ما هي المزايا الرئيسية؟

تتمثّل المزايا الرئيسية لأداة قياس المستوى المغناطيسي في وضوح الرؤية الموضعية العالي، وعزل العملية التشغيلية، وإمكانية توسيع وظائف الجهاز بشكل مرن. وتُعدّ هذه الأداة مفيدةً بشكل خاص في الحالات التي يحتاج فيها المشغلون إلى مؤشر مباشر على المجال المغناطيسي، مع تجنّب التعرّض المباشر لمؤشر زجاجي للسوائل العملية الساخنة أو ذات الضغط العالي أو الخطرة.

سهولة في القراءة من مسافة بعيدة

تُحسّن المؤشرات الكبيرة والاختلاف القوي في الألوان من وضوح الرؤية في بيئة العمل.

: لا يتطلب الجهاز زجاجًا لعملية معالجة.

: لا يحتاج الشاشة إلى عمود زجاجي شفاف يكون في تلامس مباشر مع سائل العملية.

: لا يعتمد على ثابت عازل كهربائي.

يعتمد عمل العائم على مبدأ الطفو، وبالتالي لا يحدد ثابت العزل الكهربائي مستوى السائل بشكل مباشر.

يمكن دمج الوظائف المحلية والبعيدة في نظام واحد.

يمكن لغرفة واحدة أن تدعم عرضًا محليًا إلى جانب إرسال إشارات بعيدًا ومفاتيح إنذار.

وهو مناسب لاستخدامه مع العديد من السوائل الصناعية.

وباستخدام مواد مناسبة وتصميم مناسب للعائم، يمكن توظيف هذا النظام في تطبيقات تشمل الماء والزيوت والعديد من السوائل المستخدمة في العمليات الصناعية.

4. ما هي القيود الرئيسية؟

يعتمد مقياس المستوى المغناطيسي على الحركة الحرة لطفرة داخل غرفة القياس. ومن ثمَّ، يمكن لكثافة السائل، ولزوجته، ولقدرة المادة على التبلور، ولوجود رواسب، ولوجود مواد صلبة معلقة، ولوجود جسيمات مغناطيسية، أن تؤثر جميعها على حركة الطفرة، مما قد يؤثر بدوره على موثوقية القياس.

5. هل يمكن استخدام أجهزة قياس مستوى مغناطيسية في ظروف ذات درجات حرارة وضغوط مرتفعة؟

يمكن تهيئة أجهزة قياس مستوى مغناطيسية للاستخدام في تطبيقات ذات درجات حرارة مرتفعة أو تحت ضغط عالٍ، وذلك من خلال اختيار مادة مناسبة للغرفة، وتصميم مناسب للعوامة، وتصنيف مناسب للشفة، وأختام مناسبة، بالإضافة إلى توصيلات العملية المناسبة. ويُحدد مدى درجات الحرارة والضغوط المسموح بها في العملية بناءً على خصائص تركيب المنتج المعني.

يجب أن تأخذ تطبيقات درجات الحرارة المرتفعة في الاعتبار حدود درجات الحرارة الخاصة بالمغناطيس العائم، والمؤشر الخارجي، والأختام، وأي ترتيب عزل حراري. أما في حالات درجات الحرارة المنخفضة أو عند استخدام وسائط تتصلب، فيمكن استخدام العزل الحراري، أو نظام تتبع الحرارة، أو غرف مُحاطة بطبقة حرارية، حيثما كان ذلك مناسبًا، وذلك للحفاظ على تدفق العملية داخل الغرفة.

6. هل يمكن استخدام أجهزة قياس المستوى المغناطيسية بالنسبة للسوائل المُهالكة؟

تتطلب التطبيقات المسببة للتآكل اختيار دقيق لمواد الحجرة والطافية ووصلة العمليات وفقًا للكيماويات والتركيز ودرجة الحرارة والضغط. قد تستخدم التكوينات الصناعية الفولاذ المقاوم للصدأ أو اللدائن الهندسية أو الهياكل المبطنة أو غيرها من المواد المقاومة للتآكل.

يجب أن تشمل توافقية المواد جميع المكونات التي تتعرض للتلامس المائي. وفي حالة استخدام أحماض قوية أو قلويات أو مذيبات أو وسائط أخرى ذات تأثير تآكلي، يجب توفير معلومات شاملة عن العملية أثناء مرحلة الاختيار.

7. هل يمكن لجهاز قياس مستوى مغناطيسي قياس واجهة سائل-سائل؟

يمكن تصميم أجهزة قياس مستوى بالطفو المغناطيسي مختارة لقياس الواجهة بين سائلين غير قابلين للامتزاج. ويُختار الطفو وفقًا لفرق كثافة السائلين العلوي والسفلي، بحيث يظل مستقرًا بالقرب من الواجهة المستهدفة. ولذلك، يجب على تطبيقات أجهزة قياس الواجهة من نوع

0000 تحديد كثافة كلا السائلين، ودرجة حرارة العملية، ودرجة تغير الكثافة المتوقعة. وقد يستخدم الطفو القياسي للقياس ومستوى الواجهة تصميمات مختلفة.

8. ما طرق التثبيت المتاحة ؟ مركب على الجانب

تتصل الغرفة بالوعاء عبر توصيلين: علوي وسفلي، وتُعد هذه الترتيبية شائعة الاستخدام في خزانات التخزين وخزانات المعالجة.

— مثبتة من الأعلى؛

— مناسبة لتطبيقات محددة لا تتوفر فيها توصيلات جانبية علوية أو سفلية، وذلك اعتمادًا على التصميم الميكانيكي الخاص.

— ذات غلاف حراري أو نظام توصيل حراري؛

— يمكن استخدامها في الحالات التي تتطلب عزلًا حراريًا، أو حماية من التجمد، أو الحفاظ على سيولة السائل.

بالنسبة لأجهزة قياس المستوى المغناطيسية المثبتة جانبيًا، يجب أن تظل وصلات العملية في الجزء العلوي والسفلي مفتوحة تجاه الوعاء، بحيث يتبع مستوى الحجرة مستوى العملية الرئيسي. كما أن تحقيق استقامة عمودية دقيقة للحجرة يُعد أمرًا بالغ الأهمية لضمان حركة حرة للجهاز المعلق.

9. كيف تُضاف وظائف نقل الإشارات عن بُعد وإنذارات؟

توفر جهاز قياس المستوى المغناطيسي الأساسي مؤشرًا ميكانيكيًا محليًا.في الحالات التي يتعين فيها نقل مستوى الضغط أيضًا إلى وحدة تحكم منطقية قابلة للبرمجة (PLC)، أو إلى نظام تحكم مركزي (DCS)، أو إلى غرفة التحكم، يمكن إضافة جهاز إرسال مستوى عن بُعد، وذلك وفقًا لتكوين المنتج.

يُحدد جهاز الإرسال موقع العوامة المغناطيسية، ثم يحول هذا الموقع إلى إشارة كهربائية قياسية، مثل 4-20mA، أو إلى واجهة صناعية أخرى. كما يمكن تركيب مفاتيح مغناطيسية في مواقع محددة لأغراض إنذار أو ربط آلي، مثل كشف ارتفاع المستوى أو انخفاض المستوى أو حالات أخرى.

: عوامة مغناطيسية → مؤشر محلي → جهاز إرسال مستوى / مفتاح مغناطيسي → وحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLC) / نظام التحكم الموزع (DCS) / نظام إنذار.

: 10.تطبيقات نموذجية:

خزانات تخزين كيميائية؛

تُستخدم لتخزين الأحماض والقواعد والمذيبات وسوائل العمليات الأخرى، وذلك باختيار مواد مناسبة؛

نفط وتخزينه.

مناسب للزيوت والوقود وتطبيقات التخزين في العمليات الصناعية المحددة.

: أنظمة معالجة المياه؛

: تُستخدم في خزانات مياه العمليات، وأوعية جرعات الكيماويات، وأوعية الضغط، ومعدات التخزين المساعدة؛

: الغلايات ومعدات الضغط؛

: تُصمم وفقًا لمتطلبات درجة الحرارة والضغط وتصنيف السلامة المطلوبين.

معدات الأغذية والأدوية

يمكن تهيئة الهياكل المختارة وفقًا لنوع المادة، ومتطلبات النظافة، والمعايير الصحية.

11. ما المعلومات المطلوبة عند الاختيار؟

؛ مقياس مستوى مغناطيسي مقابل جهاز إرسال مستوى راداري:

FAQ

س1: هل يحتاج جهاز قياس المستوى المغناطيسي إلى طاقة؟

ج1: يعمل مؤشر موضعي أساسي عادةً بشكل ميكانيكي عبر عوامة مغناطيسية ومؤشر خارجي، ولا يحتاج إلى طاقة خارجية. أما أجهزة الإرسال عن بُعد أو مفاتيح الإنذار فقد تحتاج إلى طاقة، وذلك حسب تهيئة النظام.

س2: هل يمكن لجهاز قياس المستوى المغناطيسي قياس سوائل مُهالكة؟

A2: نعم، شريطة استخدام مواد مبللة مناسبة أو هيكل مقاوم للتآكل. ويجب التحقق من تركيب السائل وتركيزه ودرجة حرارته وضغطه أثناء عملية الاختيار.

Q3: هل يتأثر جهاز قياس المستوى المغناطيسي بكثافة السائل؟

A3: نعم. إذ يعمل العوامة على مبدأ الطفو، ويجب اختياره وفقًا لكثافة السائل. كما ينبغي الانتباه إلى التغيرات الكبيرة في الكثافة أثناء عملية الاختيار.

Q4: هل يعد جهاز قياس المستوى المغناطيسي مناسبًا للسوائل ذات اللزوجة العالية؟

A4: يعتمد مدى ملاءمة الجهاز على لزوجة الوسط الفعلية وسلوك تدفقه. إذ يمكن للوسائط ذات اللزوجة العالية، أو تلك التي تتبلور أو تتكوّن طبقات صلبة عليها، أن تُقيّد حركة العوامة ودوران الغرفة.

Q5: هل يمكن لمقياس المستوى المغناطيسي توفير 4-20mA الإخراج ؟

A5: يمكن للتكوينات المحددة إضافة جهاز إرسال مستوى بعيد يحول موضع التعويم إلى 4-20mA إشارة صناعية أخرى.

Q6: هل يمكن للجهاز أن يوفر تنبيهات عند وصول المستوى إلى الحد الأعلى أو الأدنى؟

A6: نعم.يمكن تركيب مفاتيح مغناطيسية في مواضع محددة لتوليد إشارات إنذار بمستويات عالية أو منخفضة أو مستويات أخرى.

Q7: هل يمكن لجهاز قياس مستوى مغناطيسي أن يقيس المواد الصلبة الكتلية؟

A7: لا. تعتمد أجهزة قياس المستوى المغناطيسي على قوة الطفو وحركة السائل الحر في وسط سائل، وتُستخدم بشكل أساسي في قياسات السوائل، وكذلك في قياسات محددة عند واجهة السائل-السائل.

Q8: ما هو الأمر الأكثر أهمية عند تركيب جهاز قياس مستوى مغناطيسي مثبت جانبيًا؟

A8: يجب أن تظل اتصالات العملية العلوية والسفلية مفتوحتين بالنسبة للوعاء، وأن تحافظ الغرفة على محاذاة رأسية جيدة، كما يجب أن تتوافق المسافة بين المركزين، ودرجة حرارة العملية، والضغط، وكثافة السائل، مع التكوين المختار.

الخلاصة

يُستخدم مقياس المستوى المغناطيسي اقترانًا مغناطيسيًا بين عُقدة عائمة داخلية ومؤشر خارجي على شكل زعنفة أو أسطوانة، وذلك لتوفير مؤشر مستمر ومستقر على مستوى السائل في الموقع. وتشمل مزاياه الرئيسية: عرضًا بصريًا واضحًا، وعزلًا تشغيليًا للوحدة العرضية الخارجية، وبنية ميكانيكية بسيطة، بالإضافة إلى إمكانية دمج وظائف نقل البيانات عن بُعد وإرسال تنبيهات تلقائية.

يعتمد الاختيار بشكل كبير على كثافة السائل، ولزوجته، ودرجة ميله إلى التبلور، وخصائصه التآكلية، ودرجة حرارة العملية، وضغطها. ويمكن تكييف تطبيقات تعمل في درجات حرارة مرتفعة، أو تحت ضغط عالٍ، أو في بيئات تآكلية، من خلال استخدام مواد مناسبة للغرف، وتصميم هياكل عائمة، وتصنيف أطراف فلانج، وهياكل إحكام، كما يمكن إضافة وظائف نقل البيانات عن بُعد ووظائف إنذار وفقًا لمتطلبات نظام الأتمتة.

METRAVON يمكن تكوين منتجات قياس المستوى المغناطيسي وفقًا لمتوسط العملية والكثافة ونطاق القياس ودرجة حرارة العملية وضغط العملية واتصال العملية ومتطلبات الإخراج عن بُعد ، مع خيارات تكامل لـ PLCs ، DCS وأنظمة التشغيل الآلي الصناعية لتوفير قياس مستوى مرئي ومتوافق وقابل للتوسعة للدبابات وأوعية العمليات والمعدات الصناعية.