اصل هیدرواستاتیک چیست؟

هیدرواستاتیک علمی است که به خواص خلاء، مایع و بخار می پردازد.

این رشته بر عمل فشار اعمال شده توسط سیال در سطح آن برای تعیین ارتفاع یا حجم درگیر متکی است.

اصل هیدرواستاتیک در قرن شانزدهم توسط یک ریاضیدان ایتالیایی به نام Evangelista Torricelli (1608-1647) توسعه یافت. یکی از پایه های اساسی در هیدرولیک است.

سنسور سطح هیدرواستاتیک چیست؟

سنسورهای سطح هیدرواستاتیک فشار هیدرواستاتیک را اندازه گیری می کنند که متناسب با ارتفاع مایع اندازه گیری شده است.
متشکل از یک سلول اندازه گیری فشار، دیافراگم فولاد ضد زنگ یا مواد دیگر سنسور به تغییرات سطح واکنش نشان می دهد.
نیروی اعمال شده توسط دیافراگم توسط سنسور سطح به سیگنال خروجی 

روش محاسبه اندازه گیری سطح هیدرواستاتیک چیست؟

رابطه بین ارتفاع h مایع و فشار هیدرواستاتیک P در مایع در حالت سکون و فشار اتمسفر را می توان به صورت زیر نوشت:

• g = 9.81 m/s 2، ثابت، شتاب گرانش زمین (در سطح دریا)
• ρ = چگالی مایع
• h = ارتفاع مایع

فشار اندازه گیری شده توسط فرستنده متناسب با ستون مایع است.

به عنوان مثال، برای اندازه گیری سطح آب در یک مخزن، فشار 100 میلی بار در هر متر ستون آب تغییر می کند. برای ارتفاع

اندازه گیری سطح هیدرواستاتیک چگونه کار می کند: اصل اندازه گیری؟

اندازه گیری سطح هیدرواستاتیک شامل تعیین ارتفاع یک مایع با استفاده از فشار هیدرواستاتیکی است که مایع روی سطح آن اعمال می کند.
هرچه سطح مایع بالاتر باشد، فشار اندازه گیری شده به غشاء بیشتر می شود. دو روش مختلف برای اندازه گیری سطح هیدرواستاتیک وجود دارد.

روش های اندازه گیری با فشار نسبی و فشار دیفرانسیل

اندازه گیری سطح با فشار نسبی

یک سنسور فشار سنج اندازه گیری فشار استاتیک را در موقعیت پایین مخزن تضمین می کند. سپس این فشار با استفاده از معادله سطح هیدرواستاتیک به ارتفاع تبدیل می شود.

اندازه گیری سطح توسط فشار دیفرانسیل

در مخازن بسته، اندازه گیری دوم برای اندازه گیری فشار اتمسفر گاز (هوا یا گاز بالای مایع در حال اندازه گیری) لازم است. یک فرستنده فشار دیفرانسیل فشار دیفرانسیل را در دو نقطه مختلف در مخزن اندازه گیری می کند که مخزن تحت فشاری متفاوت از فشار اتمسفر قرار می گیرد. سلول اندازه گیری اختلاف فشار بین این دو نقطه را برای تعیین سطح مایع محاسبه می کند.

کاربردهای اندازه گیری سطح توسط سنسور فشار هیدرواستاتیک چیست؟

برای اندازه گیری دقیق سطح هیدرواستاتیک، وزن مخصوص محصول در مخزن یا کشتی و همچنین گرانش باید در نظر گرفته شود. مبدل های فشار هیدرواستاتیک برای استفاده در جایی که چگالی مایع ثابت است ترجیح داده می شود.

کاربردهای صنعتی رایج اندازه گیری سطح مبدل فشار هیدرواستاتیک به شرح زیر است:

•   کنترل سطح در مخازن یا مخازن تحت فشار
•   اندازه گیری سطح در مخازن صنعتی باز به اتمسفر یا تهویه می شود
•   توقف و راه اندازی پمپ ها در لوله های باز در بخش آب و فاضلاب وابسته به سطح
•   دوز و توزیع مایعات در فرآیندها
•   اتوماسیون فرآیندهای کنترل سطح در صنعت و انتقال اطلاعات

این سنسورهای فشار در فرآیندهای صنایع شیمیایی و پتروشیمی (مواد شیمیایی)، صنایع غذایی (آب، نوشیدنی، شیر)، صنایع آب (آب و فاضلاب)، محیط زیست و صنعت کشتی سازی ( آب دریا) کاربرد دارند.

مزایای اندازه گیری سطح هیدرواستاتیک چیست؟

پروب‌های سطح هیدرواستاتیک از فناوری اندازه‌گیری اثبات شده استفاده می‌کنند، زیرا مزایای زیادی دارند، از جمله:

• اندازه گیری قابل اعتماد و دقیق
• غیر حساس به کف و ویسکوزیته
• مستقل از ثابت دی الکتریک مایع
• نصب آسان
• حتی در حضور همزن هم کار می کند
• سازگار با هر ساختار مخزن داخلی
• محدوده اندازه گیری گسترده
• ثبات دراز مدت

معایب اندازه گیری سطح هیدرواستاتیک چیست؟

•  سنسور سطح هیدرواستاتیک فقط روی مایعات کار می کند. ترانسمیترهای سطح هیدرواستاتیک اندازه گیری را از طریق تماس با سیالات مورد اندازه گیری ارائه می دهند.
•  اندازه گیری به چگالی مایع مورد اندازه گیری و فشار در ظرف بستگی دارد.
•  برای تمیز کردن غشای حسگر برای جلوگیری از رسوبات و زباله ها، تعمیر و نگهداری منظم مورد نیاز است. محلول های اندازه گیری سطح با دیافراگم فلاش یا اتصال بهداشتی از ایجاد مناطق نگهداری جلوگیری می کنند.
•  کار بر روی فرستنده های سطح ممکن است نیاز به تخلیه مخزن داشته باشد. سیستم های اندازه گیری سطح با شیرهای توپی یکپارچه از این مشکل جلوگیری می کنند. سنسورهای سطح را می توان بدون خالی کردن مخزن جدا کرد.   

 

 

چگونه یک سنسور سطح هیدرواستاتیک انتخاب کنیم؟

برای انتخاب یک سنسور فشار هیدرواستاتیک، دانستن پارامترهای زیر مهم است:

•     ماهیت مایع (آب، شیر، روغن، مواد شیمیایی و…)
•     چگالی محصول
•     خورندگی و ساینده بودن فرآیند
•     ارتفاع مایع (محدوده اندازه گیری)
•     نوع مخزن (اتمسفر یا تحت فشار)
•     فشار در مخزن
•     دمای سیال
•     نوع اتصال فرآیند (فلنجی، پیچی، بهداشتی…)
•     نمایش محلی یا از راه دور
•     یک شاخص حفاظتی

انتخاب سنسور سطح به این اجزا بستگی دارد.
مقیاس سلول اندازه گیری سنسور، مواد ساخت و ساز مانند فولاد ضد زنگ، hastelloy C، monel باید برای تضمین نمایش اندازه گیری قابل اعتماد و دقیق در طول زمان تطبیق داده شود.

 

برگرفته از صفحه فوجی فرانسه