So sánh các phương pháp đo mức hóa chất | METRAVON

METRAVON — Công nghệ đo mức hóa chất: chênh áp, điện dung, siêu âm và thiết bị chỉ mức từ

Đo mức hóa chất phụ thuộc nhiệm vụ quá trình. Bồn nước, bồn axit clohydric, thiết bị phản ứng, bồn huyền phù nhớt và bồn có áp có thể đặt ra giới hạn rất khác về vật liệu, tín hiệu và bảo trì.

Sự lựa chọn chính xác phụ thuộc vào khả năng tương thích hóa học, khối lượng riêng, tính chất điện môi, độ nhớt, sự kết tinh, bọt, nhiệt độ, áp suất và liệu tiếp xúc với môi trường có được chấp nhận hay không.

Sơ lược về bốn công nghệ phổ biến

Đo mức chênh lệch áp suất

Đo mức DP dùng áp suất thủy tĩnh của cột chất lỏng. Trong bồn kín có áp, áp suất không gian hơi thường được đưa đến phía áp suất thấp để thiết bị truyền tín hiệu đo chênh áp do cột chất lỏng thay vì tổng áp suất bồn.

Ưu điểm của chênh lệch áp suất

• Công nghệ đã hoàn thiện và được hiểu rộng rãi;
• Rất phù hợp với nhiều quy trình nhiệt độ cao và áp suất cao;
• Có thể kết hợp bộ cách ly màng từ xa cho môi chất quá trình khó;
• Dễ dàng tích hợp với các hệ thống 4-20 mA và HART.

Hạn chế chính của đo mức DP

Khối lượng riêng chất lỏng ảnh hưởng trực tiếp đến việc chuyển đổi mức. Nếu khối lượng riêng thay đổi theo nồng độ, nhiệt độ hoặc thành phần sản phẩm thì mức tính toán có thể thay đổi ngay cả khi mức thực không thay đổi.

Các mối quan tâm khác bao gồm:

• Ống dẫn áp bị tắc;
• Cột ngưng tụ không cân bằng;
• Ảnh hưởng nhiệt độ trong hệ thống cách ly màng từ xa;
• Sản phẩm kết tinh hoặc nhớt trong đường dẫn áp suất;
• Sai số cột áp tĩnh và nâng/hạ điểm không.

Nơi DP thường là ứng cử viên sáng giá

• Chất lỏng có khối lượng riêng ổn định hợp lý;
• Bình chịu nhiệt độ cao hoặc áp suất cao;
• Các nhà máy đã thiết lập quy trình thực hành thiết bị đo đạc DP;
• Ứng dụng cần bộ cách ly màng từ xa;
• Một số nhiệm vụ trên bao hơi, thiết bị phản ứng và bình chịu áp.

Đo mức điện dung

Thiết bị điện dung phát hiện thay đổi điện dung giữa đầu dò và điện cực tham chiếu hoặc thành bồn. Khi sản phẩm phủ thêm chiều dài đầu dò, môi trường điện môi thay đổi và điện tử chuyển thay đổi điện dung đó thành mức.

Ưu điểm của điện dung

• Thiết kế cơ khí nhỏ gọn;
• Có thể cấu hình cho môi chất dẫn điện hoặc không dẫn điện với đầu dò phù hợp;
• Áp dụng cho chất lỏng và một số vật liệu rắn rời;
• Không có bộ phận đo chuyển động;
• Một số thiết kế hỗ trợ nhiệt độ và áp suất quá trình cao.

Vì sao biến thiên điện môi và cặn bám quan trọng

Vì đo điện dung phụ thuộc trực tiếp tính chất điện quanh đầu dò, thay đổi thành phần sản phẩm hoặc hằng số điện môi có thể đổi số đo. Cặn bám, kết tinh và cặn thành bồn có thể thêm điện dung mà thiết bị hiểu là mức.

Do đó, ưu tiên bảo trì là độ ổn định của sản phẩm và tình trạng đầu dò chứ không phải khoảng thời gian hiệu chuẩn lại cố định tùy ý.

Đo mức siêu âm

Thiết bị truyền tín hiệu siêu âm phát xung âm qua không gian khí và đo thời gian đi-về từ mặt chất lỏng. Đây là cách đo không tiếp xúc, có thể tiết kiệm cho bể hở, hệ thống nước và một số bồn hóa chất.

Ưu điểm chính của siêu âm

• Không tiếp xúc với chất lỏng;
• Lắp đặt đơn giản cho nhiều bể hở;
• Kinh tế tốt cho phạm vi ngắn và trung bình;
• Hữu ích cho nước, nước thải và các ứng dụng khí quyển ổn định.

Hạn chế chính của siêu âm

Âm thanh phải qua không gian khí. Nhiệt độ, thành phần khí, hơi dày đặc, bọt dày, bụi, luồng khí mạnh và vật cản trong bồn đều có thể ảnh hưởng chất lượng tín hiệu.

Bù nhiệt độ giúp xử lý thay đổi tốc độ âm thanh nhưng không thể hiệu chỉnh mọi điều kiện không gian hơi phức tạp. Đo siêu âm cũng không hoạt động bình thường trong chân không vì âm thanh cần môi trường truyền.

Không tiếp xúc không có nghĩa là miễn dịch hóa học

Đầu dò siêu âm không cần chạm vào chất lỏng, nhưng bề mặt, kết nối quá trình và vòng đệm của nó vẫn có thể tiếp xúc với hơi ăn mòn, sương axit, bắn tung tóe và ngưng tụ. Do đó, khả năng tương thích hóa học phải bao gồm môi trường pha khí.

Máy đo mức từ tính

Thiết bị chỉ mức từ thường dùng buồng thông bên nối với bồn. Phao từ đi theo mức chất lỏng và dẫn động bộ chỉ thị bên ngoài bằng liên kết từ. Nhờ đó vẫn có chỉ báo tại chỗ khi không có nguồn điện ngoài.

Ưu điểm của máy đo mức từ

• Chỉ báo trực quan tại chỗ rõ ràng;
• Chỉ báo cơ bản không cần nguồn điện;
• Công nghệ cơ khí đã hoàn thiện;
• Có thể được thiết kế cho các dịch vụ nhiệt độ và áp suất cao được lựa chọn;
• Có thể gắn thêm công tắc hoặc thiết bị phát từ xa.

Hạn chế chung của máy đo mức từ tính

Điều cốt yếu là phao có chuyển động tự do trên toàn dải vận hành hay không. Độ nhớt cao, kết tinh, chất rắn lơ lửng, bùn hoặc cặn trong buồng thông bên có thể gây dính kẹt hoặc tắc.

Khối lượng riêng sản phẩm cũng quan trọng vì phao phải được thiết kế chính xác cho khối lượng riêng chất lỏng thực tế.

Máy đo mức từ tính đo chất lỏng, không phải hơi nước

Ví dụ, thiết bị chỉ mức từ có buồng thông bên được thiết kế đúng có thể chỉ mực nước trong bao hơi, nhưng đại lượng đo là mức chất lỏng. Thiết bị không đo chính pha hơi.

Axit ăn mòn và kiềm yêu cầu xem xét vật liệu

Máy đo mức từ tính không tự động phù hợp với mọi loại axit mạnh hoặc kiềm. Buồng, phao, lớp lót, miếng đệm và mức nhiệt độ/áp suất đều phải phù hợp với dịch vụ hóa chất chính xác.

Máy đo mức từ có thể gửi tín hiệu 4-20 mA không?

Có. Tùy thiết kế, thiết bị chỉ mức từ có thể kết hợp bộ truyền dùng chuỗi tiếp điểm lưỡi gà, cảm biến từ giảo, đầu ra 4-20 mA và công tắc mức từ. Chúng không chỉ giới hạn ở chỉ báo trực quan.

So sánh công nghệ nhanh

Khi nào Radar cũng nên được so sánh?

Nên đánh giá radar không gian tự do khi ưu tiên đo không tiếp xúc, nhiệt độ không gian hơi biến đổi, môi chất ăn mòn gây khó cho thiết bị tiếp xúc, kết cấu bên trong bồn có thể xử lý được và cần giảm bảo trì cơ khí.

Có thể cân nhắc radar sóng dẫn cho một số chất lỏng có hằng số điện môi thấp, đo mặt phân cách và ứng dụng cần đường đầu dò xác định. Radar vẫn chịu giới hạn do bọt, ngưng tụ, cặn bám hoặc tính chất điện môi, nên phải chọn theo ứng dụng thay vì coi là giải pháp tự động.

Dữ liệu tối thiểu để chọn phép đo mức hóa chất

• Tên sản phẩm, nồng độ, khối lượng riêng, tính ăn mòn và độ nhớt;
• Tính chất điện môi nếu biết;
• Nhiệt độ và áp suất bình thường và thiết kế;
• Chiều cao bồn, đường kính, kết cấu bên trong và kết nối lắp đặt;
• Bọt, hơi, khuấy trộn, cặn và chất rắn;
• Yêu cầu về nguồn điện, đầu ra và thông tin liên lạc;
• Yêu cầu chứng nhận khu vực nguy hiểm, vệ sinh hoặc dự án cụ thể.

Chọn nguyên tắc đo lường phù hợp

Chênh áp, điện dung, siêu âm và thiết bị chỉ mức từ đều là công nghệ đã hoàn thiện nhưng giải quyết vấn đề đo khác nhau. Lựa chọn đúng bắt đầu từ tính chất vật lý và hóa học của quá trình, không phải dòng thiết bị ưa thích.

Khi khối lượng riêng ổn định, DP có thể rất hiệu quả. Điện dung phù hợp khi kiểm soát được tính chất điện môi và cặn đầu dò. Siêu âm tiết kiệm trong điều kiện khí quyển ổn định. Thiết bị chỉ mức từ vẫn có giá trị khi cần chỉ báo tại chỗ bền bỉ. Nên thêm radar vào so sánh khi đo không tiếp xúc, biến thiên không gian hơi hoặc điều kiện cơ khí khó khiến nó có lợi thế.

Cung cấp dải tính chất hóa học và nhiệm vụ chỉ báo, điều khiển hoặc báo động cần thiết để kiểm tra các hướng lựa chọn kiểu thiết bị có sẵn. Yêu cầu đánh giá lựa chọn phép đo mức hóa chất