هل تساءلت يومًا كيف تحافظ مقاييس مستوى السوائل على سلاسة عمل الصناعات؟ تتعمق هذه المقالة في مبادئ عمل مختلف مقاييس مستوى السوائل الشائعة، بدءًا من مقاييس الألواح المغناطيسية القلابة إلى أجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية. من خلال فهم هذه الأجهزة، ستتعلم كيف تقيس وتراقب مستويات السوائل بدقة، مما يضمن السلامة والكفاءة في تطبيقات مثل المعالجة الكيميائية ومعالجة المياه. تعمق في استكشاف الآليات الرائعة وراء هذه الأدوات الأساسية وتطبيقاتها في العالم الحقيقي.
يُعرف أيضًا باسم مقياس مستوى العوامة المغناطيسية أو مقياس مستوى العمود القلاب المغناطيسي.
يعمل هذا المقياس على مبدأ الوعاء المتصل الذي تم تطويره بناءً على مبادئ الطفو والاقتران المغناطيسي.
عندما يرتفع مستوى السائل في الحاوية التي يتم قياسها أو ينخفض، ينتقل الفولاذ المغناطيسي الدائم داخل العوامة إلى لوحة مؤشر العمود القلاب المغناطيسي عبر اقتران مغناطيسي، مما يتسبب في دوران العمود القلاب الأحمر والأبيض 180 درجة.
عندما يرتفع مستوى السائل، ينقلب العمود من الأبيض إلى الأحمر، وعندما ينخفض مستوى السائل، ينقلب من الأحمر إلى الأبيض. يشير التقاطع بين اللونين الأحمر والأبيض على اللوحة إلى الارتفاع الفعلي لمستوى السائل في الحاوية، وبالتالي عرض مستوى السائل.
يعمل مقياس مستوى الطفو بشكل أساسي على أساس الطفو ومبادئ المجالات المغناطيسية الساكنة.
يتأثر موقع العوامة التي تحتوي على مغناطيس (يشار إليها فيما بعد بالعوامة) داخل الوسط الذي يتم قياسه بالطفو: تؤدي التغيرات في مستوى السائل إلى تغيرات في موضع العوامة المغناطيسية.
يتفاعل المغناطيس الموجود داخل العوامة مع مستشعر (مفتاح القصب المغناطيسي)، مما يتسبب في تغيير عدد المكونات (مثل المقاومات الثابتة) المتصلة في الدائرة، وبالتالي تغيير الكميات الكهربائية داخل نظام دائرة الأجهزة.
وبشكل أساسي، تؤدي التغيرات في موضع العوامة المغناطيسية إلى تغيرات في الكميات الكهربائية. تنعكس حالة مستوى السائل داخل الحاوية من خلال الكشف عن هذه التغيرات في الكميات الكهربائية.
تم تصميم مقياس مستوى الشريط وتصنيعه بناءً على مبدأ التوازن الميكانيكي.
عندما يتغير مستوى السائل، يختل التوازن الميكانيكي الأصلي بسبب الطفو الذي يؤثر على العوامة، مما يحقق توازنًا جديدًا من خلال حركة الشريط الفولاذي.
يحفز جهاز الكشف عن مستوى السائل (العوامة)، بناءً على حالة مستوى السائل، الشريط الفولاذي على التحرك. تدفع هذه الإزاحة دوران عمود النقل من خلال حركة الشريط الفولاذي الذي يعمل بدوره على العداد لعرض مستوى السائل.
مقياس مستوى الرادار هو أداة قياس تعتمد على مبدأ زمن الرحلة. تنتقل موجات الرادار بسرعة الضوء، ويمكن تحويل زمن انتقالها إلى إشارة مستوى بواسطة مكونات إلكترونية.
يبعث المسبار نبضات عالية التردد تنتشر على طول مسبار على شكل كابل.
عندما تصطدم هذه النبضات بسطح المادة، تنعكس مرة أخرى ويستقبلها جهاز الاستقبال داخل الجهاز، الذي يحول إشارة المسافة إلى إشارة مستوى.
أثناء تشغيل مستشعر مقياس مستوى التقبض المغناطيسي في جهاز قياس المستوى، تستحث الدائرة داخل المستشعر تيارًا نبضيًا على سلك الدليل الموجي.
يولِّد هذا التيار، أثناء انتشاره على طول السلك، مجالًا مغناطيسيًا نبضيًا من التيار المغناطيسي حوله.
مسبار الاستشعار الخاص بمقياس المستوى مزود بعوامة تتحرك لأعلى ولأسفل مع التغيرات في مستوى السائل على طول المسبار. يوجد داخل العوامة مجموعة من الحلقات المغناطيسية الدائمة.
عندما يصادف المجال المغناطيسي للتيار النبضي المجال المغناطيسي من الحلقات المغناطيسية للعوامة، يتغير المجال المغناطيسي حول العوامة، مما يتسبب في حدوث نبضة موجية التوائية عند موضع العوامة على سلك الدليل الموجي المصنوع من مادة التقبض المغناطيسي.
تنتقل هذه النبضة مرة أخرى على طول سلك الدليل الموجي بسرعة ثابتة ويتم اكتشافها بواسطة آلية الكشف. ومن خلال قياس الفرق الزمني بين تيار النبضة والموجة الالتوائية، يمكن تحديد الموقع الدقيق للعوامة، وبالتالي تحديد موضع مستوى السائل بدقة.
يتكون مقياس مستوى القبول بالتردد اللاسلكي من مستشعر وأداة تحكم.
يتم تثبيت المستشعر، الذي يمكن أن يكون من النوع القضيب أو المحوري أو مجس الكابل، في الجزء العلوي من الحاوية. تقوم بطاقة النبض داخل المجس بتحويل تغيرات المستوى إلى إشارات نبضية ترسل إلى جهاز التحكم.
تقوم أداة التحكم، بعد المعالجة الحسابية، بتحويل هذه الإشارات إلى وحدات هندسية معروضة، وبالتالي تحقيق قياس المستوى المستمر.
ينطوي مبدأ تشغيل وحدة التحكم في مستوى الشوكة الرنانة على زوج من البلورات الكهروضغطية المثبتة على قاعدة الشوكة الرنانة، مما يتسبب في اهتزاز الشوكة الرنانة بتردد رنين معين.
عندما تلامس الشوكة الرنانة الوسط الذي يتم قياسه، يتغير تردده وسعته.
يتم اكتشاف هذه التعديلات ومعالجتها بواسطة دائرة ذكية، والتي تقوم بعد ذلك بتحويلها إلى إشارة تبديل.
مقياس مستوى اللوح الزجاجي عبارة عن جهاز ينشئ وصلة مع الوعاء عبر شفة، مما يسمح بالقراءة الفورية لارتفاع مستوى السائل داخل الوعاء من خلال اللوح الزجاجي.
يستخدم مقياس المستوى بنمط الضغط مبدأ قياس الضغط الساكن.
عند غمر جهاز إرسال المستوى في عمق محدد من السائل قيد الفحص، يواجه المجس الضغط الذي يمارسه السائل. ثم يتم إدخال هذا الضغط في حجرة الضغط الموجب لجهاز الاستشعار عن طريق فولاذ موجه للغاز غير القابل للصدأ.
وفي الوقت نفسه، يتم توصيل الضغط الجوي Po فوق سطح المائع بحجرة الضغط السالب في المجس لتعويض الضغط الجوي Po في الجزء الخلفي من المجس. وهذا يسمح لجهاز الاستشعار بقياس الضغط على النحو التالي: ρ.g.H. ومن خلال قياس الضغط P، يمكن تحديد عمق السائل.
يقيس مقياس مستوى السائل السعوي ارتفاع أسطح السائل عن طريق الكشف عن التغيرات في السعة. وهو يشتمل على قضيب معدني يتم إدخاله في وعاء مملوء بسائل، حيث يعمل القضيب كقطب واحد للمكثف وجدار الوعاء كقطب آخر.
يتكون العازل الكهربائي بين القطبين من السائل والغاز الموجود فوقه. وبالنظر إلى اختلاف ثابتي العازل الكهربائي ε1 للسائل و ε2 للغاز أعلاه (حيث ε1 > ε2)، يزداد ثابت العازل الكهربائي الكلي - وبالتالي السعة - مع ارتفاع مستوى السائل.
وعلى العكس من ذلك، عندما ينخفض مستوى السائل، ينخفض كل من ثابت العزل الكهربائي والسعة.
وبالتالي، يمكن لمقياس مستوى السائل السعوي قياس ارتفاع مستويات السائل من خلال ملاحظة التغيرات في السعة بين قطبيه.
مقياس مستوى العوامة الكهربائي الذكي عبارة عن أداة قياس مستوى السائل مصممة على أساس مبدأ أرخميدس ومبدأ الاقتران المغناطيسي.
يمكن استخدام الجهاز لقياس مستويات السوائل ومستويات الواجهة والكثافات مع كونه مسؤولاً عن إخراج إشارات إنذار الحد الأعلى والأدنى.
تم تصميمها وتصنيعها باستخدام مبدأ التوازن الميكانيكي. عندما يتغير مستوى السائل، يختل التوازن الميكانيكي الأصلي بسبب الطفو المؤثر على العوامة، مما يحقق توازناً جديداً من خلال حركة الشريط الفولاذي (الحبل).
يقوم جهاز الكشف عن مستوى السائل (العوامة) بتحريك الشريط الفولاذي (الحبل) وفقًا لحالة مستوى السائل، ويقوم نظام نقل الإزاحة بتشغيل المؤشر في الموقع من خلال حركة الشريط الفولاذي (الحبل)، وبالتالي عرض حالة مستوى السائل على جهاز العرض.
يتم غمر العوامة في المائع داخل حجرة العوامة متصلة بشكل صلب بنظام أنبوب العزم. والقوة التي يتحملها نظام أنبوب العزم هي القيمة الصافية لوزن العوامة مطروحاً منها الطفو الذي تتلقاه. وتحت هذه القوة المجمعة، يدور أنبوب العزم بدرجة معينة.
تتسبب التغيرات في موضع السائل أو كثافته أو مستواه داخل حجرة العوامة في حدوث تغيرات في الطفو الذي تتعرض له العوامة المغمورة، ومن ثم تغيير زاوية دوران أنبوب العزم.
يتم نقل هذا التغيير إلى المستشعر المتصل بشكل جامد بأنبوب عزم الدوران، مما يتسبب في تغير جهد الخرج، والذي يتم تضخيمه بعد ذلك بواسطة المكونات الإلكترونية وتحويله إلى خرج تيار 4-20mA.
يستخدم جهاز إرسال المستوى العائم متحكمًا دقيقًا ودوائر إلكترونية مرتبطة به لقياس متغيرات العملية، وتوفير خرج التيار، وتشغيل شاشات LCD، وتوفير قدرات اتصال HART.
تم تصميم مقياس مستوى التلامس الكهربائي على أساس اختلاف مقاومة الماء والبخار.
تكون المعاوقة من القطب إلى جسم أنبوب القياس أقل في الماء وأعلى في البخار.
مع تغير مستوى الماء، يتغير عدد الأقطاب الكهربائية في الماء، مما يؤدي إلى تغير في قيمة المقاومة.
يتم إرسال هذه المعلومات إلى الأداة الثانوية، وبالتالي تمكين وظائف مثل عرض مستوى الماء والإنذارات وأجهزة التعشيق الوقائية.
تم تصنيع مقياس مستوى السائل المغناطيسي ثنائي اللون الإلكتروني ثنائي اللون باستخدام فولاذ مقاوم للصدأ عالي الجودة ومكونات إلكترونية مستوردة.
يستخدم قسم العرض صمامات ثنائية باعثة للضوء LED ثنائية اللون عالية السطوع لتشكيل شاشة عرض عمودية.
من خلال التغييرات الحمراء والخضراء في عمود ضوء LED، يمكنه تحقيق إنذارات الحد الأعلى والأدنى والتحكم في مستويات السائل.
مقياس المستوى الخارجي عبارة عن أداة تستخدم مبادئ السونار لتحديد المدى وتقنية "تحليل الاهتزازات الدقيقة" لقياس مستوى السائل من خارج الحاوية.
يتم تركيب جهازي استشعار مضغوطين بالموجات فوق الصوتية لمقياس المستوى الخارجي، أحدهما في أسفل الخزان والآخر في الجدار الجانبي لتعويض تباين الكثافة.
يتم تحويل الإشارة من مستشعر قياس المستوى الخارجي بواسطة معالج دقيق وإخراجها إلى شاشة عرض محلية أو نظام تحكم المستخدم، مما يتيح حساب ارتفاع السائل وحجمه داخل الخزان.
يتميز جهاز إرسال المستوى الهيدروستاتيكي، الذي يغلف قلبًا مملوءًا بزيت السيليكون المنتشر داخل غلاف من الفولاذ المقاوم للصدأ، بغطاء واقي في الطرف الأمامي لحماية غشاء المستشعر، مع ضمان أن السائل يلامس الغشاء بسلاسة.
يتم إحكام إغلاق الأسلاك المقاومة للماء في الغلاف الخارجي، ويحافظ أنبوب التهوية داخل الكابل على الاتصال بالبيئة الخارجية، وكل ذلك داخل هيكل داخلي مصمم مضاد للتكثيف.
يتألف مقياس مستوى/موضع السائل بالموجات فوق الصوتية من مستشعر كامل بالموجات فوق الصوتية ودوائر تحكم.
تنعكس الموجات فوق الصوتية المنبعثة من المستشعر عن سطح السائل، ويتم قياس الوقت الذي تستغرقه هذه الموجات للعودة واستخدامه في الحسابات.
يتم إجراء تعديلات لتأثير درجة الحرارة على عملية انتقال الموجات فوق الصوتية عبر مستشعر درجة الحرارة، والتي يتم تحويلها بعد ذلك إلى المسافة بين سطح السائل ومستشعر الموجات فوق الصوتية.
تُعرض هذه المعلومات على شاشة LCD وتخرج إشارة تناظرية 4mA-20mADC، مما يتيح قراءة الجهاز في الموقع عن بُعد.
يعمل جهاز إرسال مستوى السائل بالضغط التفاضلي عن طريق قياس الفرق في الضغط بين نقطتين ثم تحويل هذه البيانات إلى إشارة كهربائية يتم نقلها إلى المكونات الكهربائية في غرفة التحكم.
يُستخدم هذا النوع من المقاييس في المقام الأول لقياس مستويات السائل في أوعية الضغط المختومة. ويتوافق مقدار الضغط التفاضلي مع ارتفاع مستوى السائل.
يتم تحديد المستوى بقياس الضغط التفاضلي بين مرحلتي الغاز والسائل باستخدام مقياس الضغط التفاضلي.
بصفتي مؤسس شركة MachineMFG، فقد كرّستُ أكثر من عقد من حياتي المهنية في مجال تصنيع المعادن. وقد أتاحت لي خبرتي الواسعة أن أصبح خبيرًا في مجالات تصنيع الصفائح المعدنية، والتصنيع الآلي، والهندسة الميكانيكية، وأدوات الماكينات للمعادن. أفكر وأقرأ وأكتب باستمرار في هذه المواضيع، وأسعى باستمرار للبقاء في طليعة مجال عملي. فلتكن معرفتي وخبرتي مصدر قوة لعملك.
AR 
EN 
DE 
ES 
FR 
ID 
IT 
JA 
NL 
PT 
PT_BR 
RU 
KO 
TR