เปรียบเทียบเทคโนโลยีวัดระดับสารเคมี

METRAVON เปรียบเทียบเทคโนโลยีวัดระดับสารเคมี

ไม่มีเครื่องมือวัดประเภทใดประเภทหนึ่งที่เหมาะสมที่สุดสำหรับกระบวนการทางเคมีทุกประเภท ถังน้ำ ถังกรดไฮโดรคลอริก ถังปฏิกรณ์ ถังสารแขวนลอยที่มีความหนืดสูง และถังกระบวนการความดันสูง อาจต้องใช้หลักการวัดที่แตกต่างกันอย่างสิ้นเชิง

การเลือกที่เหมาะสมขึ้นอยู่กับความเข้ากันได้ทางเคมี ความหนาแน่น คุณสมบัติไดอิเล็กทริก ความหนืด การตกผลึก การเกิดฟอง อุณหภูมิ ความดัน รวมถึงการที่การสัมผัสกับตัวกลางนั้นเป็นสิ่งที่ยอมรับได้หรือไม่

1. สังเขปของเทคโนโลยีที่นิยมใช้ 4 ประเภท

2. การวัดระดับด้วยความดันต่าง

การวัดระดับ DP ใช้แรงดันไฮโดรสแตติกที่เกิดจากคอลัมน์ของของเหลว โดยในภาชนะที่ปิดและมีความดัน อย่างทั่วไปจะให้แรงดันจากพื้นที่ที่เป็นไอกระทำต่อด้านที่มีความดันต่ำ เพื่อให้เครื่องส่งสัญญาณสามารถวัดความต่างของความดันในคอลัมน์ของของเหลวได้ แทนที่จะวัดความดันรวมของภาชนะทั้งหมด

3. ข้อดีของระบบความดันต่าง

• เทคโนโลยีที่มีความสุกงอมและเป็นที่เข้าใจอย่างกว้างขวาง;
• เหมาะอย่างยิ่งสำหรับกระบวนการที่มีอุณหภูมิและแรงดันสูงหลายประเภท;
• สามารถใช้ร่วมกับซีลระยะไกลได้ สำหรับสื่อในกระบวนการที่มีความซับซ้อน;
• สามารถผสานเข้ากับระบบสัญญาณ 4–20mA และระบบ HART ได้อย่างง่ายดาย

4. | 4. ข้อจำกัดหลักของระดับ DP:

ความหนาแน่นของของเหลวส่งผลโดยตรงต่อการแปลงระดับ หากความหนาแน่นเปลี่ยนแปลงไปตามความเข้มข้น อุณหภูมิ หรือองค์ประกอบของผลิตภัณฑ์ ระดับที่คำนวณได้อาจคลาดเคลื่อนได้ แม้ว่าระดับที่แท้จริงจะไม่เปลี่ยนแปลงก็ตาม

ข้อกังวลอื่น ๆ ได้แก่:

• เส้นนำส่งกระแสพลังงานถูกอุดตัน;
• คอลัมน์ควบแน่นที่ไม่สมดุล;
• ผลกระทบจากอุณหภูมิในระบบซีลระยะไกล;
• การเกิดผลึกหรือผลิตภัณฑ์ที่มีความหนืดในเส้นทางความดัน;
• ข้อผิดพลาดจากแรงดันคงที่ และข้อผิดพลาดจากระดับความสูงเป็นศูนย์/การกดทับ:

5. กรณีที่ DP มักเป็นตัวเลือกที่เหมาะสม:

• ของเหลวที่มีความหนาแน่นคงที่ในระดับที่เหมาะสม;
• ถังที่ใช้งานภายใต้อุณหภูมิสูงหรือความดันสูง;
• โรงงานที่มีการปฏิบัติตามแนวทางการใช้งานเครื่องมือวัด DP ที่ได้รับการยอมรับอย่างเป็นระบบ;
• การประยุกต์ใช้งานที่ต้องการการปิดผนังด้วยไดอะแฟรมจากระยะไกล;
• งานเฉพาะที่เลือกมาสำหรับเครื่องน้ำไอน้ำแบบดรัม เครื่องปฏิกรณ์ และถังความดัน;

6. การวัดระดับด้วยวิธีความจุไฟฟ้า

เครื่องวัดค่าความจุไฟฟ้าตรวจจับการเปลี่ยนแปลงของค่าความจุไฟฟ้าระหว่างโพรบกับขั้วอ้างอิง หรือผนังภาชนะ เมื่อโพรบครอบคลุมพื้นที่ที่มากขึ้น สภาพแวดล้อมไดอิเล็กทริกจะเปลี่ยนแปลงไป และระบบอิเล็กทรอนิกส์จะแปลงการเปลี่ยนแปลงของค่าความจุไฟฟ้านั้นให้เป็นค่าระดับสัญญาณ

7. ข้อดีของเครื่องวัดความจุไฟฟ้า

• มีการออกแบบเชิงกลที่กะทัดรัด;
• สามารถตั้งค่าให้ใช้งานกับสื่อที่นำไฟฟ้าหรือไม่นำไฟฟ้าได้ โดยใช้หัววัดที่เหมาะสม;
• สามารถใช้งานกับของเหลวและของแข็งบางชนิดที่ได้รับการคัดเลือก;
• ไม่มีชิ้นส่วนที่ต้องเคลื่อนไหวในการวัด;
• บางรุ่นรองรับการใช้งานภายใต้อุณหภูมิและความดันในระดับสูง;

8. เหตุใดการเปลี่ยนแปลงค่าไดอิเล็กทริกและการเคลือบผิวจึงมีความสำคัญ

เนื่องจากการวัดค่าความจุไฟฟ้าขึ้นอยู่กับคุณสมบัติทางไฟฟ้าของบริเวณรอบตัวตรวจวัดโดยตรง การเปลี่ยนแปลงในองค์ประกอบของผลิตภัณฑ์หรือค่าคงที่ไดอิเล็กทริกจึงอาจส่งผลให้ค่าที่ได้จากการวัดเปลี่ยนแปลงไปได้ ทั้งนี้ การเคลือบผิว การเกิดผลึก และการสะสมตัวของสารบนผนังภาชนะ สามารถสร้างค่าความจุไฟฟ้าเพิ่มเติม ซึ่งเครื่องมือวัดอาจตีความว่าเป็นระดับของของเหลว

ดังนั้น ลำดับความสำคัญในการบำรุงรักษาจึงเป็นความเสถียรของผลิตภัณฑ์และสภาพของโพรบ ไม่ใช่ช่วงเวลาการปรับเทียบใหม่ที่กำหนดไว้แบบไม่มีเหตุผลรองรับ

9. การวัดระดับด้วยคลื่นอัลตราโซนิก

เครื่องส่งคลื่นอัลตราโซนิกจะส่งสัญญาณคลื่นเสียงผ่านช่องว่างของก๊าซ แล้ววัดระยะเวลาที่คลื่นใช้ในการเดินทางไปและกลับจากผิวของของเหลว วิธีการนี้เป็นวิธีที่ไม่ต้องสัมผัสกับวัตถุ ซึ่งสามารถประหยัดต้นทุนได้สำหรับถังเปิด ระบบน้ำ และถังบรรจุสารเคมีที่เลือกใช้

10. ข้อดีหลักของระบบอัลตราโซนิก ได้แก่:

• ไม่ต้องสัมผัสกับของเหลว;
• ติดตั้งง่ายสำหรับถังเปิดจำนวนมาก;
• มีคุ้มค่าทางเศรษฐกิจสำหรับระยะทางสั้นถึงปานกลาง;
• เหมาะสำหรับการใช้งานกับน้ำ น้ำเสีย และสภาพอากาศปกติ;

11. ข้อจำกัดหลักของระบบอัลตราโซนิก

เสียงจะต้องเคลื่อนที่ผ่านช่องว่างของก๊าซ โดยปัจจัยต่าง ๆ เช่น อุณหภูมิ องค์ประกอบของก๊าซ ไอน้ำที่มีน้ำหนักมาก ฟองที่มีความหนา ฝุ่นละออง การเคลื่อนที่ของอากาศอย่างรุนแรง และสิ่งกีดขวางภายในภาชนะ ล้วนสามารถส่งผลต่อคุณภาพของสัญญาณได้

การชดเชยอุณหภูมิมีประโยชน์ต่อการปรับตัวของความเร็วเสียง แต่ไม่สามารถแก้ไขสภาวะที่ซับซ้อนของพื้นที่ระหว่างไอน้ำทุกกรณีได้ นอกจากนี้ การวัดด้วยคลื่นอัลตราโซนิกก็ไม่สามารถทำงานได้ตามปกติในสภาวะสุญญากาศ เนื่องจากคลื่นเสียงจำเป็นต้องอาศัยตัวกลางเพื่อให้สามารถแพร่กระจายได้

12. การไม่สัมผัส ไม่ได้หมายความว่าปลอดภัยทางเคมี

ตัวแปลงสัญญาณอัลตราโซนิกไม่จำเป็นต้องสัมผัสกับของเหลว แต่พื้นผิวของตัวแปลงสัญญาณ จุดเชื่อมต่อระบบ และชิ้นส่วนซีล ยังคงอาจสัมผัสกับไอสารกัดกร่อน ละอองกรด การกระเด็นของของเหลว และน้ำควบแน่น ดังนั้น ความเข้ากันได้ทางเคมีจึงต้องครอบคลุมสภาพแวดล้อมในรูปแบบก๊าซด้วย

13. เครื่องวัดระดับแบบแม่เหล็ก

เครื่องวัดระดับด้วยสนามแม่เหล็กโดยทั่วไปจะใช้ห้องบายพาสที่เชื่อมต่อกับภาชนะ โดยลูกน้ำหนักแม่เหล็กจะเคลื่อนที่ตามระดับของของเหลว และส่งสัญญาณไปยังเครื่องบ่งชี้ภายนอกผ่านระบบเชื่อมต่อแม่เหล็ก ดังนั้น จึงสามารถให้การแสดงผลในตำแหน่งนั้นได้โดยไม่ต้องใช้พลังงานไฟฟ้าจากภายนอก

14. ข้อดีของเครื่องวัดระดับแบบแม่เหล็ก

• มีการระบุการใช้งานในท้องถิ่นอย่างชัดเจน;
• การใช้งานพื้นฐานไม่จำเป็นต้องใช้พลังงานไฟฟ้า;
• ใช้เทคโนโลยีเชิงกลที่มีความพร้อมสูง;
• สามารถออกแบบให้เหมาะสมสำหรับการใช้งานในสภาวะที่มีอุณหภูมิและแรงดันสูงที่กำหนดไว้;
• สามารถติดตั้งสวิตช์หรือตัวส่งสัญญาณระยะไกลได้;

15. ข้อจำกัดทั่วไปของเครื่องวัดระดับแบบแม่เหล็ก

ประเด็นสำคัญคือว่าชิ้นส่วนที่ลอยตัวสามารถเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระตลอดช่วงการทำงานทั้งหมดหรือไม่ โดยปัจจัยต่างๆ เช่น ความหนืดสูง การเกิดผลึกของวัสดุ อนุภาคแข็งที่ลอยอยู่ในของเหลว ตะกอน หรือการสะสมตัวของวัสดุภายในห้องบายพาส อาจทำให้ชิ้นส่วนดังกล่าวติดกันหรือเกิดการอุดตันได้

ความหนาแน่นของผลิตภัณฑ์ยังมีความสำคัญ เนื่องจากวัตถุลอยตัวจำเป็นต้องได้รับการออกแบบอย่างเหมาะสมให้สอดคล้องกับความหนาแน่นจริงของของเหลว

16. เครื่องวัดระดับแบบแม่เหล็กใช้สำหรับวัดของเหลว ไม่ใช่ไอน้ำ

ตัวอย่างเช่น เครื่องวัดระดับแม่เหล็กแบบบายพาสที่ออกแบบอย่างเหมาะสมใช้แสดงระดับน้ำในดรัมหม้อไอน้ำได้ แต่ตัวแปรที่วัดคือระดับของเหลว ไม่ใช่ไอน้ำโดยตรง

17. กรดกัดกร่อนและสารกัดกร่อนมีความจำเป็นต้องมีการทบทวนวัสดุ

เครื่องวัดระดับแบบแม่เหล็กไม่ได้มีความเหมาะสมโดยอัตโนมัติสำหรับกรดแรงหรือสารด่างแรงทุกชนิด โดยห้องวัด ตัวลอย แผ่นบุภายใน กasket และค่าการรองรับอุณหภูมิและแรงดัน จำเป็นต้องสอดคล้องกับสภาพการใช้งานทางเคมีอย่างแม่นยำทุกประการ

18. เครื่องวัดระดับแม่เหล็กส่งสัญญาณ 4–20mA ได้หรือไม่?

ใช่ โดยขึ้นอยู่กับลักษณะการออกแบบ เครื่องวัดระดับด้วยสนามแม่เหล็กสามารถใช้ร่วมกับตัวส่งสัญญาณแบบ reed-chain, ระบบตรวจจับด้วยปรากฏการณ์การหดตัวของแม่เหล็ก, เอาต์พุตกระแสไฟฟ้า 4–20mA และสวิตช์วัดระดับด้วยสนามแม่เหล็กได้ ซึ่งไม่ได้จำกัดอยู่เพียงการแสดงผลทางสายตาเท่านั้น

19. การเปรียบเทียบเทคโนโลยีอย่างรวดเร็ว

20. ในกรณีใดควรเปรียบเทียบกับเรดาร์ด้วย?

เรดาร์แบบอวกาศเปิดนั้นควรนำมาพิจารณาในกรณีที่ต้องการการวัดแบบไม่สัมผัส โดยมีเงื่อนไขดังต่อไปนี้: อุณหภูมิในบริเวณไอแปรผัน, สารกัดกร่อนทำให้การติดตั้งอุปกรณ์สัมผัสเป็นเรื่องยาก, โครงสร้างภายในภาชนะสามารถจัดการได้ และควรลดการบำรุงรักษาทางกลให้น้อยที่สุด

เรดาร์คลื่นนำทางสามารถนำมาพิจารณาได้สำหรับของเหลวที่มีค่าไดอิเล็กทริกต่ำที่ได้รับการคัดเลือก สำหรับการวัดค่าที่บริเวณรอยต่อ รวมถึงการประยุกต์ใช้งานที่การกำหนดเส้นทางของหัวตรวจจับเป็นสิ่งที่มีประโยชน์ อย่างไรก็ตาม เรดาร์ไม่สามารถหลีกเลี่ยงปัญหาจากฟองน้ำ การควบแน่นของไอน้ำ การสะสมตัวของของเหลว หรือข้อจำกัดด้านค่าไดอิเล็กทริกได้ ดังนั้นจึงควรพิจารณาเลือกใช้เรดาร์ตามลักษณะเฉพาะของการประยุกต์ใช้งานนั้น ๆ แทนที่จะถือว่าเป็นคำตอบที่ถูกต้องโดยอัตโนมัติ

21. ข้อมูลขั้นต่ำสำหรับการเลือกระดับทางเคมี:

• ชื่อผลิตภัณฑ์ ความเข้มข้น ความหนาแน่น คุณสมบัติการกัดกร่อน และความหนืด;
• คุณสมบัติไดอิเล็กทริก (หากทราบ)；
• อุณหภูมิและแรงดันปกติและแรงดันในการออกแบบ；
• ความสูงของถัง เส้นผ่านศูนย์กลาง ส่วนประกอบภายใน และระบบการยึดติด；
• ฟอง สารระเหย การกวนตะกอน สารตกตะกอน และของแข็ง；
• ความต้องการด้านพลังงาน ผลผลิต และการสื่อสาร；
• ข้อกำหนดการรับรองสำหรับพื้นที่อันตราย พื้นที่ที่ต้องยึดถือมาตรฐานสุขอนามัย หรือโครงการเฉพาะ

22. การเลือกหลักการวัดที่เหมาะสม

เครื่องวัดระดับแบบความดันต่างระดับ เครื่องวัดระดับแบบความจุ เครื่องวัดระดับแบบคลื่นอัลตราโซนิก และเครื่องวัดระดับแบบแม่เหล็ก ล้วนเป็นเทคโนโลยีที่มีความพร้อมใช้งานอย่างเต็มที่ แต่แต่ละเครื่องมีจุดประสงค์ในการแก้ไขปัญหาการวัดที่แตกต่างกัน การเลือกเครื่องมือที่เหมาะสมจึงควรเริ่มต้นจากคุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมีของกระบวนการผลิตเป็นหลัก ไม่ใช่จากการเลือกกลุ่มเครื่องมือที่น่าจะเหมาะสมเป็นอันดับแรก

เมื่อความหนาแน่นมีความเสถียร เทคนิค DP อาจให้ผลลัพธ์ที่มีประสิทธิภาพสูงได้ ส่วนเทคนิคการวัดความจุไฟฟ้าจะให้ผลลัพธ์ที่ดีในกรณีที่สามารถควบคุมพฤติกรรมของตัวกลางได้ และสามารถจัดการกับชั้นเคลือบของหัววัดได้อย่างเหมาะสม เทคนิคอัลตราโซนิกมีความคุ้มค่าในสภาวะบรรยากาศที่คงที่ ส่วนเครื่องวัดระดับด้วยสนามแม่เหล็กยังคงเป็นทางเลือกที่มีคุณค่าในสถานการณ์ที่ต้องการการแสดงผลที่แม่นยำและทนทานในระดับท้องถิ่น ทั้งนี้ ควรพิจารณาใช้เทคนิคเรดาร์ร่วมกับเทคนิคอื่น ๆ ในกรณีที่การวัดแบบไม่สัมผัส การเปลี่ยนแปลงของปริมาณไอในพื้นที่ หรือสภาวะทางกลที่ซับซ้อน ทำให้เทคนิคดังกล่าวมีความเหมาะสมเป็นพิเศษ