مقياس مغناطيسي أم حساس فوق صوتي خارجي؟ دليل الاختيار

تُعد أجهزة قياس المستوى أداةً أساسية في التحكم في العمليات الصناعية، وتخزين ونقل المواد الكيميائية، وأنظمة أتمتة المستودعات، حيث تُستخدم لمراقبة مستوى وسعة السوائل، كما تُعد ضرورية لضمان سلامة الإنتاج وتسوية أصول المنشأة. وتمثل أجهزة قياس المستوى المغناطيسية وأجهزة قياس المستوى الخارجية بالطيف فوق الصوتي (السونار) نهجين تقنيين رئيسيين: الأول يعتمد على التحديد الميكانيكي بالاقتران المغناطيسي التدخلي، والثاني يعتمد على قياس المسافة بالطيف فوق الصوتي (السونار) دون تدخل ميكانيكي.

يقدّم هذا المقال تحليلًا معمقًا للمبادئ التقنية، والخصائص الهيكلية، ومقارنة المعايير الأساسية، ومتطلبات التركيب الميداني، وطرق معالجة الأعطال، مما يُعدّ مرجعًا موضوعيًا لاختيار المنتجات والمعدات لشركات تكامل الأنظمة، ومقاولين هندسيين (EPCs)، وعملاء صناعيون.

I.المعايير التقنية الأساسية ومقارنة الاختيارات:

II. تحليل معمق لمبادئ التشغيل

1. جهاز قياس المستوى المغناطيسي: مبادئ الحاوية المرتبطة ومُقترن المغناطيسي

يُشكّل جهاز قياس المستوى المغناطيسي نظام حاوية مرتبطة مع حاوية التخزين من خلال اتصالات الفلينج.

• محرّك الاقتران المغناطيسي: عند ارتفاع أو انخفاض مستوى السائل داخل المخزن، يتحرك العُبّارة المغناطيسية داخل الحجرة الرئيسية صعودًا أو هبوطًا وفقًا لذلك. ويُحرّك المغناطيس الدائم الموجود داخل العُبّارة الأقفال المغناطيسية ذات اللونين الأحمر والبياض على لوحة المؤشر الخارجية للدوران بزاوية 180° من خلال نظام الاقتران المغناطيسي.

• شاشة عرض بديهية: عند ارتفاع مستوى السائل، تتحول الأقفال من اللون الأبيض إلى اللون الأحمر؛ وعند انخفاض مستوى السائل، تتحول من اللون الأحمر إلى اللون الأبيض.تشير الحدود بين الأجزاء الحمراء والبيضاء إلى مستوى السائل الفعلي داخل المعدة.

• نقل إشارة عن بُعد: يمكن إضافة جهاز إرسال عن بُعد بنظام مفتاح ريد أو مستشعر مغناطيسي توسعي لتحويل الإزاحة الميكانيكية إلى إشارة خرج من نوع 4-20 mA أو HART أو Modbus.

2.جهاز قياس المستوى الخارجي: قياس المسافة بالسونار وتحليل الاهتزازات الدقيقة –

يعمل جهاز قياس المستوى الخارجي وفق مبدأ قياس المسافة بالسونار، ويُمكّن من قياس مُعزل بالكامل من خارج السفينة.

• نقل واستقبال الإشارات: تُرسل مسبارًا فوق صوتيًا، مُثبتًا على سطح قاع السفينة، إشارات فوق صوتية عالية التردد نحو جدار الخزان.يمر الإشارة عبر قاع الخزان والوسط السائل، ثم تصل إلى واجهة الغاز–السائل، وتُعكَّر مجددًا إلى المجس.

• معالجة إشارات ذكية: يستخدم النظام تقنية «تحليل الاهتزازات الدقيقة» لتصفية الاهتزازات المتبقية من جدار الخزان والضوضاء الصوتية. ويُحسب هذا النظام بدقة زمن انتقال الإشارة فوق الصوتية خلال الوسط في رحلة الذهاب والإياب، ثم يحوّله إلى مستوى السائل المقابل.

III.الظروف التشغيلية المُطبَّقة ومتطلبات التركيب في الموقع –

1. المتطلبات الهندسية لمقاييس المستوى المغناطيسية –

• السيناريوهات المُطبَّقة: خزانات التخزين التقليدية المستخدمة في تطبيقات درجات الحرارة المرتفعة، والضغط العالي، والمقاومة للانفجار، والمقاومة للتآكل، وكذلك في تطبيقات الأغذية والمشروبات –

• متطلبات التركيب والبناء: يجب تركيب المقاييس بشكل عمودي بدقة.يُمنع وجود أي مواد ذات خاصية مغناطيسية قوية ضمن نطاق 30 سم حول جسم الجهاز، مثل المساند المغناطيسية أو المعدات الكهرومغناطيسية عالية القدرة، لمنع حدوث تداخل مغناطيسي يؤدي إلى حركة خاطئة للقاطع أو انسداده. ويُثبَّت صمام تصريف عند قاع الحجرة الرئيسية لاستخراج الرواسب بشكل دوري.

2.متطلبات هندسية لجهاز قياس المستوى الخارجي

• حالات استخدام: المواد السامة للغاية، أو ذات التآكل القوي، أو التي تعمل تحت ضغط عالٍ، أو القابلة للاشتعال أو الانفجار، مثل الأمونيا السائلة وغاز البترول المسال، وكذلك الأوعية الضغطية الخاصة التي لا يُسمح فيها بفتحات في الأوعية.

• متطلبات التركيب والبناء: يجب أن تكون السطح الخارجي لقاعدة الخزان عند موقع تركيب المجس ناعمًا بعد التراكم، مع إزالة الطلاء والصدأ، ويُطبَّق مُعامل ربط صوتي مخصص. تتسم متطلبات مادة الخزانات بصرامة نسبيًا؛ وتُناسب هذه التقنية المواد الكثيفة مثل الفولاذ الكربوني، والفولاذ المقاوم للصدأ، وخرائط البلاستيك الصلبة، لكنها غير مناسبة لخرائط مسامية أو لخرائط ذات طبقات داخلية منفصلة بشكل شديد.

IV. METRAVON: مزايا تكامل النظام وتوافقه – أجهزة قياس المستوى

و METRAVON مُحسَّنة لتناسب متطلبات تكامل أنظمة الأتمتة الصناعية، وتوفر توافقًا قويًا وقابلية للتوسعة:

• – اتصالات صناعية قياسية: دعم أصلي لمعيار 4-20 mA + HART وRS-485 (Modbus RTU)، مع إمكانية توسيع اختياري إلى Profibus-PA وFoundation Fieldbus.

• دمج DCS – SCADA: تتوفر ملفات مُشغّل DTM/EDD الكاملة للدمج المباشر مع منصات DCS الشائعة من شركات Honeywell وYokogawa وSchneider وSiemens، وكذلك مع منصات مراقبة الخزانات من أطراف ثالثة.

• حماية ذات استقرار عالٍ – تتميز أجهزة METRAVON بتصميمات دوائر مُعزلة بالكامل وحماية ضد التقلبات الكهربائية بمستوى صناعي، مما يضمن تشغيلًا مستقرًا في البيئات التي تشهد تداخلًا كهرومغناطيسيًا قويًا.

الأسئلة الشائعة –

Q1: هل يتطلب جهاز قياس المستوى الخارجي فعلاً عدم إجراء أي تعديل على الحاوية؟ –

نعم. تُثبَّت مجس الإرسال الخاص بجهاز قياس المستوى الخارجي مباشرة على السطح الخارجي لقاع خزان التخزين باستخدام وسيلة تثبيت مغناطيسية قوية أو دعامة تثبيت.لا يؤثر هذا العامل على سلامة الختم للوعاء، ولا يتطلب إيقاف العمليات الإنتاجية، أو تنظيف الخزان، أو إجراء أعمال حرارية، أو حفر، مما يجعله مناسبًا بشكل خاص لمشاريع التحديث أو الترقية التي تشمل خزانات تخزين المواد الكيميائية الخطرة.

Q2: كيف يمكن تصحيح ظاهرة «القفز في الشفة» أو تباين ألوان الشفة على جهاز قياس المستوى المغناطيسي؟

يُعزى هذا العطل عادةً إلى التداخل الناتج عن مجال مغناطيسي خارجي قوي، أو حركة سريعة بشكل مفرط للعُبّر المغناطيسي، أو تراكم ملوثات مغناطيسية داخل لوحة المؤشر. يمكن تحريك مغناطيس دائم من الأعلى إلى الأسفل على طول لوحة المؤشر لإعادة ضبط ومحاذاة الأقفال المغناطيسية. إذا حدث هذا العطل بشكل متكرر، فتحقق مما إذا كانت هناك أشياء معدنية مغناطيسية أو مصادر كهرومغناطيسية قوية موجودة بالقرب من الجهاز.

Q3: كيف يؤثر الوسائط ذات اللزوجة العالية أو الوسائط ذات خصائص بلورية على جهاز قياس المستوى المغناطيسي؟

قد تلتصق الوسائط ذات التبلور أو ذات اللزوجة العالية بجدار الغرفة الرئيسية، مما يؤدي إلى ارتباط جهاز الطفو المغناطيسي أو تغيير قدرته الطافية، وبالتالي إحداث أخطاء قياسية كبيرة. في ظل هذه الظروف التشغيلية، يمكن إضافة قميص تسخين كهربائي أو قميص بخاري، أو استخدام جهاز قياس مستوى خارجي غير تلامسي بدلاً من ذلك.

Q4: ما هي القيود التي يواجهها أجهزة قياس المستوى الخارجية فيما يتعلق بسُمك جدار الخزان والوسائط الموجودة داخله؟تتطلب أجهزة قياس المستوى الخارجية

أن تكون جدار الحاوية مصنوعًا من مادة كثيفة مثل الفولاذ أو الفولاذ المقاوم للصدأ أو البلاستيك الصلب، ويجب أن يبقى سُمك الجدار ضمن الحد الأقصى لقدرة اختراق الصوتية لجهاز القياس. ولا ينبغي أن يحتوي الوسط الموجود داخل الخزان على كميات كبيرة من الفقاعات أو المواد الصلبة المعلقة، لأن هذه العوامل قد تؤدي إلى توهين شديد للإشارة فوق الصوتية.

Q5: ما هي وظائف التشخيص التي توفرها أجهزة قياس المستوى METRAVON لدمج الأتمتة؟

تضم أجهزة قياس المستوى الذكية METRAVON خوارزميات تشخيص ذاتي مدمجة، ويمكنها إرسال تقارير في الوقت الفعلي حول حالة المستشعر، وانخفاض إشارة الداء، وظروف تزويد الطاقة غير الطبيعية، وتنبيهات تجاوز النطاق، وذلك عبر بروتوكول HART أو Modbus، مما يُبسّط بشكل كبير أعمال الصيانة الميدانية.

وQ6: كيف ينبغي اختيار هذين النوعين من أجهزة قياس المستوى في المناطق الخطرة، مثل المنطقة 1 أو المنطقة 0؟

يمكن استخدام كلا النوعين في المناطق الخطرة عند اختيار التكوين المعتمد المناسب. ويمكن تجهيز مقياس المستوى المغناطيسي بمرسل بعيد مقاوم للانفجار (Ex d) أو آمن جوهرياً (Ex ia). أما المسبار في جهاز الموجات فوق الصوتية الخارجي فيثبت خارج الخزان، ويجب التحقق من ملاءمة التصميم والحماية للموقع الخطر قبل الاستخدام.

الخاتمة

في مشاريع أتمتة العمليات الصناعية الحديثة وإدارة مجمعات الخزانات، تمتلك أجهزة قياس المستوى المغناطيسية وأجهزة قياس المستوى الخارجية خصائص تقنية متميزة.تُقدِّم أجهزة قياس المستوى المغناطيسية إشارة ميكانيكية محلية بسيطة، وبنية مُطوَّرة، وفعالية تكلفة ممتازة، ما يجعلها خيارًا شائعًا لخزانات التخزين التقليدية. أما أجهزة قياس المستوى الخارجية فتوفر قياسًا غير مُتدخلة دون الحاجة إلى فتحات في الخزان، أو لمس مباشر للمادة، أو إيقاف العمليات الإنتاجية، مما يُوفِّر مزايا أمان وتركيبية كبيرة لخزانات تخزين المواد الكيميائية الخطرة والخزانات ذات الضغط الخاص.

بصفتها مورّدًا مُتخصّصًا في أدوات القياس ضمن قطاع أتمتة العمليات الصناعية، تُقدِّم شركة METRAVON حلولًا موثوقة ومتوافقَة وسهلة التوسّع لقياس المستويات للشركات المُدمجة للأنظمة على مستوى العالم ومقاولين هندسيين.

– اختيار المشاريع ودعم تقني

هل تحتاج إلى دليل اختيار مقياس المستوى METRAVON بالتفصيل، أو رسومات تثبيت CAD، أو عرض سعر مُخصَّص وفقًا لظروف التشغيل الخاصة بك؟

اتصل بفريقنا التقني الهندسي، وسنُقدِّم لك دعمًا احترافيًا مخصصًا للانتقاء شخصيًا!