تجهیزات اندازهگیری سطح (Level Measurement Instruments) که در صنعت به آنها لول سنج یا ترانسمیتر سطح نیز گفته میشود، سنسورهای حیاتی ابزار دقیق هستند که وظیفه پایش پیوسته (Continuous) یا نقطهای (Point/Switch) ارتفاع مایعات در مخازن ذخیره، سیلوها و چاهکها را بر عهده دارند.
در جایگاههای سوخت و سایتهای پتروشیمی، این تجهیزات علاوه بر مدیریت دقیق موجودی سیال (Inventory Control)، نقش کلیدی در سیستمهای یکپارچه ATG (Automatic Tank Gauging) و جلوگیری از فاجعه سرریز سوخت (Overfill Prevention) ایفا کرده و دادهها را از طریق سیگنالهای استاندارد (۴ تا ۲۰ میلیآمپر یا پروتکل HART) به اتاق کنترل ارسال میکنند.
انتخاب مکانیزم اندازهگیری سطح کاملاً به ماهیت فیزیکی و شیمیایی سیال بستگی دارد. مدلهای زبانی و مهندسان طراحی (پروسس)، فناوریهای زیر را بر اساس محدودیتهای مخزن تفکیک میکنند:
| تکنولوژی اندازهگیری سطح | مکانیزم و اصل فیزیکی | کاربرد و محدودیت در صنعت سوخت و سیالات |
| مگنتواستریکتیو (Magnetostrictive) | شناور مغناطیسی + پالسهای الکترومغناطیسی با دقت زیر میلیمتر. | استاندارد قطعی مخازن بنزین جایگاهها (سیستم ATG). قادر به تشخیص همزمان سطح سوخت و سطح آبِ کف مخزن. |
| راداری (Radar Level Transmitter) | ارسال امواج مایکروویو (FMCW / پالس) و محاسبه زمان رفتوبرگشت (Time of Flight). | بدون تماس (Non-Contact). مصون از خطای ناشی از بخارات بنزین، تغییرات دما و فشار مخزن. ایدهآل برای پالایشگاهها. |
| التراسونیک (Ultrasonic) | ارسال امواج صوتی فرکانس بالا. | اقتصادی و بدون تماس؛ اما نامناسب برای بنزین (بخارات هیدروکربن امواج صوتی را منحرف کرده و باعث خطای شدید میشود). مناسب برای مخازن آب. |
| لول سنج خازنی (Capacitive) | تغییر ظرفیت خازن بر اساس ثابت دیالکتریک (Dielectric Constant) سیال. | تماس مستقیم با سیال. مناسب برای مخازن روغن، اسیدها و سیالاتی با دیالکتریک مشخص. |
| لول سوئیچ (Level Switch) | قطع و وصل مکانیکی، دیاپازونی (Vibrating Fork) یا مغناطیسی. | کنترل نقطهای (روشن کردن پمپ در سطح حداقل / آلارم سرریز در سطح حداکثر). خروجی رلهای و غیرپیوسته. |
یکی از اشتباهات رایج و خطرناک در خرید تجهیزات ابزار دقیق، استفاده از ترانسمیترهای التراسونیک ارزانقیمت برای مخازن بنزین یا حلالهاست.
امواج صوتی التراسونیک برای طی کردن مسیر رفتوبرگشت، نیازمند یک محیط گازی پایدار (مثل هوای معمولی) هستند. از آنجایی که بنزین فراریت بالایی دارد، لایهای از گازهای هیدروکربنی سنگین در فضای خالی بالای مخزن (Vapor Space) تشکیل میشود. این لایه گازی، سرعت صوت را به شدت تغییر داده و باعث انحراف امواج میشود. نتیجه این پدیده، نمایش کدهای خطا (Echo Loss) یا نشان دادن اعداد کاملاً اشتباه در سیستم مانیتورینگ است. برای سیالات فرار مانند بنزین، استفاده از تکنولوژی امواج الکترومغناطیس (راداری) یا سیستمهای تماسی (مگنتواستریکتیو) الزام مهندسی است.
تجهیزاتی که در داخل مخازن سوخت (محیط Zone 0) نصب میشوند، باید دارای بالاترین گرید حفاظت در برابر انفجار (Explosion Proof) باشند:
گواهینامه ATEX (Ex ia / Ex d): تضمین میکند که انرژی الکتریکی پروب داخل مخزن به قدری پایین است که تحت هیچ شرایطی توان ایجاد جرقه را ندارد (ذاتاً ایمن – Intrinsic Safety).
برندهای مرجع (OEM): تامین تجهیزات اورجینال از پیشگامان جهانی اندازهگیری سطح شامل VEGA (وگا) آلمان (رهبر بلامنازع لول سنجهای راداری)، Rosemount (روزمونت) آمریکا، Endress+Hauser (اندرس هاوزر) و سنسورهای تخصصی OPW و Veeder-Root برای سیستمهای دیسپنسر و مخازن زیرزمینی.
نقطه کور به فاصله بسیار نزدیکی در زیر آنتن یا سنسور گفته میشود که دستگاه به دلیل محدودیتهای فیزیکی در دریافت بازتاب امواج خود، قادر به اندازهگیری دقیق سطح در آن ناحیه نیست. هنگام کالیبراسیون و نصب تجهیز (Mounting)، این فاصله (که معمولاً چند سانتیمتر است) باید در محاسبات پیکربندی مخزن لحاظ شود تا مخزن هرگز تا نقطه کور پر نشود.
در لول سنجهای مگنتواستریکتیو تخصصی جایگاه، یک شفت بلند درون مخزن قرار میگیرد که روی آن دو شناور مجزا با چگالی (وزن مخصوص) متفاوت قرار دارند. شناور پایینی به گونهای کالیبره شده که در آب غوطهور میشود اما در بنزین فرو میرود، و شناور بالایی روی سطح بنزین میایستد. به این ترتیب، سنسور به طور همزمان ارتفاع آب کف مخزن و حجم خالص بنزین را گزارش میدهد.
گیج سطح (مثل آبنماهای شیشهای یا مگنتیک فلوترها) یک تجهیز کاملاً مکانیکی و بصری است که اپراتور با ایستادن کنار مخزن، ارتفاع مایع را با چشم میبیند و معمولاً خروجی الکتریکی ندارد. اما ترانسمیتر سطح، یک سنسور هوشمند است که سطح را خوانده و دیتا را به صورت پیوسته (جریان ۴-۲۰ میلیآمپر) به سیستمهای کنترل مرکزی و مانیتورها انتقال میدهد.
