یک فرستنده سطح خازنی نوعی ابزار اندازهگیری سطح است که برای اندازهگیری پیوسته جابجایی سطح در مخازن تحت فشار یا ظروف باز استفاده میشود. این دستگاه جابجایی ناشی از تغییرات سطح را از طریق یک حسگر اندازهگیری میکند و یک پردازشگر سیگنال، تغییرات جابجایی را به یک خروجی جریان استاندارد 4-20mADC تبدیل میکند. فرستنده بر روی یک سیستم دو سیمه کار میکند و میتواند به هر ابزاری با ورودی 4-20mADC، مانند نشانگرها، ضبطکنندهها، تنظیمکنندهها و DCS (سیستمهای کنترل توزیعشده) متصل شود، تا سطح را نمایش دهد، اندازهگیری کند و کنترل نماید.
2. مزایای اصلی
بدون قطعات متحرک مکانیکی: قابلیت اطمینان بالا، عمر طولانی و حداقل نیاز به تعمیر و نگهداری.
سازگاری با چندین سیال: مناسب برای مایعات رسانا و غیر رسانا (به عنوان مثال، روغن، آب، حلالهای آلی و غیره).
سرعت پاسخگویی بالا: ایدهآل برای سناریوهایی که نیاز به تشخیص سریع تغییرات سطح دارند.
سازگاری قوی: مقاوم در برابر درجه معینی از فشار و دما، قابل استفاده در محیطهای مهر و موم شده و خورنده.
3. نقاط ضعف یا محدودیتها
با وجود مزایای برجسته، فرستندههای سطح خازنی دارای محدودیتها و نقاط ضعفی در کاربردهای عملی هستند:
حساسیت به خواص سیال: اندازهگیری فرستندههای سطح خازنی به ثابت دیالکتریک مایع بستگی دارد. اگر ثابت دیالکتریک مایع به طور قابل توجهی تغییر کند (به عنوان مثال، مایعات مخلوط، اجزای فرار)، دقت اندازهگیری تحت تأثیر قرار میگیرد. در برخی موارد، ابزار باید با توجه به ترکیب مایع دوباره کالیبره شود.
تأثیر چسبندگی به دیواره و رسوب: ناخالصیها، کریستالها یا مواد چسبناک در مایع تمایل به چسبیدن به سطح الکترود دارند و باعث چسبندگی به دیواره و رسوب میشوند. این امر منجر به ظرفیت خازنی غیرعادی میشود و بر نتایج اندازهگیری تأثیر میگذارد، به ویژه در سیالات پیچیده مانند فاضلاب و دوغاب.
تأثیر رسانایی: اگرچه از نظر تئوری برای مایعات رسانا و غیر رسانا قابل استفاده است، اما مایعات بسیار رسانا (به عنوان مثال، اسیدهای قوی، قلیاهای قوی، آب نمک) ممکن است باعث قطبش الکترود، اتصال کوتاه و سایر مشکلات شوند که نیاز به طراحی ساختار عایقبندی ویژه دارد.
تأثیر دما و فشار: تغییرات دما و فشار سیال نیز میتواند بر ثابت دیالکتریک آن تأثیر بگذارد و در نتیجه بر نتایج اندازهگیری تأثیر بگذارد. در شرایط کاری با دمای بالا و فشار بالا، خطاهای اندازهگیری ممکن است افزایش یابد که مستلزم اقدامات جبران دما و فشار است.
الزامات سختگیرانه برای محیط نصب: تقاضاهای بالا برای محل و محیط نصب. به عنوان مثال، باید از تداخل میدانهای الکتریکی و مغناطیسی قوی دور نگه داشته شود و از اتصال کوتاه با دیواره فلزی ظرف جلوگیری شود. در غیر این صورت، ممکن است انحراف سیگنال یا هشدارهای کاذب رخ دهد.
مشکل در اندازهگیری سطح رابط یا فوم: هنگام اندازهگیری رابط چندین مایع (به عنوان مثال، لایهبندی روغن و آب)، اگر ثابتهای دیالکتریک دو مایع نزدیک به هم باشند، ممکن است ابزار نتواند موقعیت رابط را به درستی تشخیص دهد. علاوه بر این، برای اندازهگیری سطح فوم ایدهآل نیست، زیرا تمایل به ایجاد خطا دارد.
4. تجزیه و تحلیل خطا
اگر در حین استفاده هیچ خروجی جریانی وجود ندارد، بررسی کنید که آیا سیمکشی مثبت (+) و منفی (-) پردازشگر سیگنال شل یا قطع شده است و آیا پیچهای ثابت یا ترمینالهای گیج نشانگر ابزار شل هستند و در نتیجه تماس سیمکشی ضعیف است.
اگر نشانگر ابزار صفر را نشان میدهد، از یک ابزار فلزی (به عنوان مثال، موچین، پیچگوشتی) که در دست دارید استفاده کنید تا به ترمینال "حسگر" پردازشگر دست بزنید. نشانگر ابزار باید افزایش یابد. اگر اینطور نشد، پردازشگر سیگنال آسیب دیده است.
اگر نشانگر ابزار در مقیاس کامل ثابت شده است: سیم "حسگر" پردازشگر سیگنال را جدا کنید. اگر نشانگر ثابت ماند، پردازشگر سیگنال معیوب است. اگر نشانگر به صفر بازگشت، حسگر عایقبندی ضعیفی دارد.
روش بررسی حسگر: سیم حسگر را از پردازشگر جدا کنید و از یک مگااهممتر 500 ولتی یا یک مولتیمتر نوع 500 (تنظیم شده روی محدوده ×10k) برای اندازهگیری مقاومت بین سیم حسگر و دیواره فلزی برج استفاده کنید. مقاومت باید بیشتر از 100MΩ باشد. در غیر این صورت، حسگر عایقبندی ضعیفی دارد.
قضاوت و حذف تداخل: اگر ابزار در آزمایشگاه به طور معمول کار میکند اما خوانشهای متغیری را نشان میدهد یا یک مقدار سطح ثابت را در محل نشان میدهد، میتوان تعیین کرد که ابزار تحت تأثیر تداخل قرار دارد. یک خازن الکترولیتی (با ظرفیت 220μF و ولتاژ نامی بالاتر از 50 ولت) را به موازات ترمینالهای منبع تغذیه ابزار وصل کنید تا تداخل را از بین ببرید.
