وبلاگ
راهنمای اندازه‌گیری سطح خازنی Liquicap
مقدمه
این مجموعه آموزشی به عنوان یک مرجع ضروری برای مهندسین و تکنسین‌های ابزاردقیق، به طور جامع به سیستم‌های اندازه‌گیری سطح خازنی (Capacitive Level Measurement)، به‌ویژه سری Liquicap، می‌پردازد.
این راهنما با تمرکز بر اصول کارکرد این سنسورها، نکات کلیدی و حیاتی در زمینه نصب، کالیبراسیون و عیب‌یابی را پوشش می‌دهد.
از نحوه نصب در مخازن فلزی و غیرفلزی گرفته تا بررسی تأثیر عوامل محیطی و راه‌حل‌های مشکلات رایج مانند خطاهای “اکو از دست رفته” و ناهماهنگی در مقادیر اندازه‌گیری، تمامی اطلاعات لازم برای اطمینان از عملکرد بهینه دستگاه‌های شما در این بخش فراهم شده است.
هدف این راهنما، افزایش دانش و مهارت کاربران برای استفاده مؤثرتر از تجهیزات موجود و جلوگیری از توقف‌های غیرضروری در فرآیندهای صنعتی است
آموزش ابزاردقیق : راهنمای جامع اندازه‌گیری سطح خازنی (Liquicap)
اندازه‌گیری سطح خازنی، سری Liquicap مجموعه فعلی سنسورهای خازنی Endress+Hauser شامل ۷۰ ابزار است. در آینده، این مجموعه به موارد زیر محدود خواهد شد:
- تشخیص سطح برای مایعات: Liquicap M FTI51/52 و پروب 11500Z
- تشخیص سطح برای جامدات: Solicap M FTI55/56، Nivector FTC968، Minicap FTC260/262 و پروب‌های T12892 و T12894
- اندازه‌گیری سطح برای مایعات: Liquicap T FMI21 و Liquicap M FMI51/52
هدف ما از این بخش عبارت است از:
- ارائه یک یادآوری مختصر از دستورالعمل‌های اصلی برای استفاده بهینه از سنسورهای خازنی
- ارائه کمک مؤثر به کاربران Liquicap M در طول چرخه عمر دستگاه
«در هر صورت، از اتصال خوب به زمین اطمینان حاصل کنید.»
آموزش اصل اندازه‌گیری – Measuring principle
اصل اندازه‌گیری سطح خازنی بر اساس تغییر ظرفیت خازنی به دلیل تغییر در تشکیل سطح است. پروب و دیواره مخزن (ماده رسانا) به عنوان خازن عمل می‌کنند.
هنگامی که پروب در هوا قرار دارد (۱)، یک ظرفیت اولیه پایین اندازه‌گیری می‌شود. هنگامی که مخزن پر می‌شود، با پوشانده شدن بیشتر پروب، ظرفیت خازن افزایش می‌یابد (۲). در یک هدایت الکتریکی DC برابر با ۱۰۰ μS/cm، اندازه‌گیری مستقل از مقدار ثابت دی‌الکتریک (DK) مایع است. در نتیجه، نوسانات در مقدار DK بر نمایش مقدار اندازه‌گیری شده تأثیر نمی‌گذارد. علاوه بر این، این سیستم از تأثیر نفوذ سیال بین نزدیکی اتصال فرآیند برای پروب‌هایی با طول غیرفعال نیز جلوگیری می‌کند.
توجه! – Note
از یک لوله ارت به عنوان الکترود مقابل برای مخازنی که از مواد غیررسانا ساخته شده‌اند، استفاده می‌شود.
عملکرد – Function
ماژول الکترونیکی انتخابی پروب (مانند FEI50H با خروجی ۴ تا ۲۰ میلی‌آمپر HART) تغییر اندازه‌گیری شده در ظرفیت خازنی مایع را به سیگنالی متناسب با سطح (مانند ۴ تا ۲۰ میلی‌آمپر) تبدیل می‌کند و به این ترتیب اندازه‌گیری سطح را ممکن می‌سازد.
شکل ۱: اصل اندازه‌گیری
R: رسانایی مایع
C: ظرفیت خازنی مایع
CA: ظرفیت خازنی اولیه (پراب بدون پوشش)
CE: ظرفیت خازنی نهایی (پراب پوشیده شده): تغییر در ظرفیت خازنی
ΔC: تغییر در ظرفیت خازنی
اندازه‌گیری انتخابی فاز – Phase-selective measurement
ارزیابی الکترونیکی ظرفیت خازنی مخزن، با اصل اندازه‌گیری انتخابی فاز کار می‌کند. در این فرآیند، مقدار جریان متناوب و تغییر فاز بین ولتاژ و جریان اندازه‌گیری می‌شود. با استفاده از این دو کمیت مشخصه، جریان بی‌بار خازنی قابل محاسبه است. ظرفیت خازنی سیال و جریان واقعی از طریق مقاومت سیال به دست می‌آید. تجمع مواد رسانا که به میله/کابل فعال چسبیده است، مانند یک مقاومت اضافی عمل کرده و باعث خطا در اندازه‌گیری می‌شود. از آنجایی که بخشی از مقاومت سیال را می‌توان با اندازه‌گیری انتخابی فاز تعیین کرد، از یک الگوریتم برای جبران تجمع مواد روی پروب استفاده می‌شود.
Thus, Liquicap M has buildup compensation.
بنابراین، Liquicap M دارای جبران تجمع مواد است.
آموزش شرایط نصب عمومی – General installation conditions
- پروب نباید با دیواره مخزن تماس پیدا کند! پروب‌ها را در ناحیه پرده پر شدن نصب نکنید!
- هنگام استفاده از چاه آرامش، مطمئن شوید که آن را در فاصله ایمنی از خمیدگی‌ها نصب کنید!
- در صورت وجود نیروهای جانبی قابل توجه، باید از پروب‌های میله‌ای با لوله ارت استفاده شود.
- هنگام نصب، از وجود یک اتصال رسانای الکتریکی خوب بین اتصال فرآیند و مخزن اطمینان حاصل کنید. از یک نوار آب‌بندی رسانای الکتریکی استفاده کنید.
برای مخازنی که رسانای الکتریسیته هستند، مانند مخازن فولادی، تصویر ۲ را ببینید.
برای مخازنی که رسانای الکتریسیته نیستند، مانند مخازن پلاستیکی، از یک پروب با لوله ارت استفاده کرده و از اتصال به زمین مناسب اطمینان حاصل کنید (تصویر ۳ را ببینید).
هنگام نصب در نازل، از یک پروب میله‌ای با لوله ارت و طول غیرفعال استفاده کنید (تصویر ۴ را ببینید).
به عنوان یک قاعده کلی، پروب نباید نه کوتاه شود و نه بلندتر گردد. فقط برای Liquicap FMI21، Liquicap M FMI52 / FTI52 و Minicap FTC262، می‌توان پروب را به وسیله یک کیت مخصوص کوتاه کرد.
توجه! یک پروب میله‌ای کاملاً عایق‌بندی شده را نمی‌توان نه کوتاه کرد و نه بلندتر نمود. پروب با عایق آسیب‌دیده منجر به نتیجه اندازه‌گیری نادرست می‌شود.
شرایط نصب خاص برای پروب‌های میله‌ای – Specific installation conditions for rod probes
هنگامی که هدایت الکتریکی بالاتر از ۱۰۰ μS/cm باشد، پروب‌ها «وصل و کار کن» هستند. خطاهای اندازه‌گیری گزارش‌شده معمولاً به دلایل زیر هستند:
- اتصال ضعیف به زمین
- عدم وجود الکترود مقابل به شکل یک لوله ارت در مورد مخازنی که از مواد غیررسانا ساخته شده‌اند.
- محدودیت‌های خاص مشتری
در مخازن رسانا (مخازن فلزی) – On conductive tanks (metal tanks)
اگر اتصال فرآیند پروب از مخزن فلزی عایق شده باشد (مثلاً از طریق مواد آب‌بندی)، اتصال زمین در بدنه پروب باید با یک کابل کوتاه به زمین مخزن متصل شود (تصویر ۵ را ببینید).
در مخازن غیر رسانا
(مخازن پلاستیکی)
همیشه از یک پروب با لوله اتصال زمین استفاده کنید (شکل 6 را ببینید).
وزنه کشش – Tensioning weight
(تصویر 7 را ببینید)
زمانی که پروب ممکن است با دیواره سیلو یا قسمت دیگری در مخزن تماس پیدا کند، انتهای آن باید محکم شود. این همان کاری است که وزنه کشش خارجی روی پروب برای آن در نظر گرفته شده است. عایق‌بندی پروب‌های میله‌ای در دیواره مخزن می‌تواند گران باشد. ما قویاً توصیه می‌کنیم انتهای پروب را در صورت وجود مخازن یا سیلوهای بلند و همچنین در مایعات هم‌زده، محکم کنید. برای ثابت نگه داشتن میله، آن را روی یک کابل قرار دهید که محکم بسته شده و کمی شل باشد. حداکثر بار خارجی نباید از ۱۴.۷۵ lbf·ft (۲۰۰ پوند-فوت) تجاوز کند.
راه‌اندازی – پیکربندی – Setup – Configuration
کالیبراسیون تنها در زمان راه‌اندازی اولیه ضروری است. پس از آن هیچ انحرافی (drift) نخواهد داشت.
Liquicap M FMIxx برای مایعات رسانا (بزرگ‌تر یا مساوی ۱۰۰ μS/cm)، پروب در کارخانه بر اساس طول پروب کالیبره می‌شود. برای مایعات غیررسانا (کوچک‌تر از ۱ μS/cm)، کالیبراسیون ۰% در کارخانه انجام می‌شود. برای کالیبراسیون ۱۰۰%، پروب در کارخانه با سیال مورد نظر پر خواهد شد.
Liquicap M FTIxx and Solicap M FTIxx The calibration is at the detection point.
Liquicap M FTIxx و Solicap M FTIxx کالیبراسیون در نقطه تشخیص انجام می‌شود.
Liquicap T برای مایعات رسانا (بزرگ‌تر یا مساوی ۲۰ μS/cm)، پروب در کارخانه بر اساس طول پروب کالیبره می‌شود. برای مایعات غیررسانا (کوچک‌تر از ۱ μS/cm)، کالیبراسیون ۰% در کارخانه انجام می‌شود. برای کالیبراسیون ۱۰۰%، پروب در کارخانه با سیال مورد نظر پر خواهد شد.
سایر پروب‌ها (T12892, T12894, 11500Z) کالیبراسیون فرستنده راه دور در نقطه تشخیص انجام می‌شود.
عملیات و نگهداری – Operation and Maintenance
تیم خدمات ما می‌تواند هر دستگاه Endress+Hauser را برای شما راه‌اندازی کند و به این ترتیب اطمینان حاصل کنید که بلافاصله بهترین عملکرد را از ابزار خود دریافت می‌کنید (به بخش «راه‌اندازی» در قسمت «در خدمت شما» مراجعه کنید).
عملیات از راه دور با FieldCare
عملیات از راه دور با FieldCare FieldCare در صفحه آموزش های بعدی شرح داده شده است.
نگهداری
هیچ نگهداری ضروری نیست. می‌توانید از انشعاب جریان ۴ تا ۲۰ میلی‌آمپر، به عنوان مثال برای کالیبراسیون کامل/خالی با مولتی‌متر استفاده کنید. (نیازی به قطع مدار نیست!)
تنظیم
تنظیم در موارد زیر ضروری است:
- برای مایعات غیررسانا
- اگر رسانایی محیط تغییر کرده باشد
موجودی ابزار و قطعات یدکی
Instrument and spare parts availability See table at the right
موجودی ابزار و قطعات یدکی به جدول سمت راست مراجعه کنید
مهاجرت
مهاجرت تولید Multicap متوقف شده است. لطفاً با ما مشورت کنید.
مهندسی مجدد
Re-engineering Please consult us.
مهندسی مجدد لطفاً با ما مشورت کنید.
عملیات محلی به طور مستقیم روی ماژول الکترونیکی (FEI50H)
(تصویر ۸ را ببینید)
عملیات محلی با نمایشگر (تصویر ۹ را ببینید) نمایشگر می‌تواند برای پیکربندی مستقیم در دستگاه از طریق ۴ کلید استفاده شود. تمام عملکردهای دستگاه را می‌توان در عملیات منو تنظیم کرد. منو شامل گروه‌های عملکرد و عملکردها است. پارامترهای کاربردی را می‌توان در این عملکردها خوانده یا تنظیم کرد.
آشنایی با اصول و عملکرد دستگاه‌های اندازه‌گیری سطح (Level Measurement)
آموزش ابزاردقیق نصب، راه‌اندازی و نگهداری دستگاه‌های اندازه‌گیری سطح رادار (Micropilot)
آموزش ابزاردقیق نصب و نگهداری رادار سطح هدایت شده Levelflex
آموزش ابزاردقیق اندازه‌گیری سطح التراسونیک:نصب و مهاجرت به سری Prosonic
Frequently asked questions Micropilot.
سوالات متداول میکروپایلوت:
چگونه می‌توانم کنتراست صفحه نمایش LCD را تنظیم کنم؟
کلیدهای ‘+’ و ‘E’ یا ‘L’ و ‘F’ را به طور همزمان فشار دهید.
Micropilot: How can I unlock the hardware?
میکروپایلوت: چگونه می‌توانم سخت‌افزار را باز کنم؟
اگر دستگاه قفل باشد، هیچ پیکربندی ممکن نیست. برای باز کردن قفل سخت‌افزار از طریق نمایشگر، کد زیر را وارد کنید: کلیدهای ‘+’، ‘-‘ و ‘F’ را به طور همزمان فشار دهید.
Levelflex M: The filling level indicated by the device is too high. What can be done?
Levelflex M: سطح پرشدگی نشان داده شده توسط دستگاه بسیار بالاست. چه کاری می‌توان انجام داد؟
- تنظیم خاصیت سیال را بررسی کرده و در صورت لزوم آن را اصلاح کنید.
- نقشه‌برداری (mapping) را انجام دهید. (پروب‌های کابلی: محدوده نقشه‌برداری ۶.۶ فوت (۲ متر) پروب‌های میله‌ای: طول کل پروب را در محدوده نقشه‌برداری تعریف کنید) توجه: در طول نقشه‌برداری، سطح پرشدگی باید پایین‌تر از محدوده نقشه‌برداری باشد.
Prosonic S/M and Micropilot M: The level indicated by the device is too high. What can be done?
Prosonic S/M و Micropilot M: سطح نشان داده شده توسط دستگاه بسیار بالاست. چه کاری می‌توان انجام داد؟
- نقشه‌برداری را انجام دهید. توجه: در طول نقشه‌برداری، سطح پرشدگی باید پایین‌تر از محدوده نقشه‌برداری باشد.
Levelflex M, Prosonic S/M and Micropilot M: The device indicates the correct value on-site, but keeps on showing 4 mA at the output. What can be done?
Levelflex M، Prosonic S/M و Micropilot M: دستگاه مقدار صحیح را در محل نشان می‌دهد، اما خروجی آن همچنان روی ۴ میلی‌آمپر باقی می‌ماند. چه کاری می‌توان انجام داد؟
احتمالاً یک آدرس HART به آن اختصاص داده شده و دستگاه در حالت Multidrop کار می‌کند. آدرس HART را روی ۰ تنظیم کنید!
Prosonic FMU80x:
مقادیر هم‌ترازی قابل وارد کردن نیستند، مقادیر به صورت خودکار به “فاصله خالی هم‌ترازی ۳۲.۸ فوت (۱۰ متر)” و “فاصله پر هم‌ترازی ۲۹.۵ فوت (۹ متر)” باز می‌گردند.
هنوز هیچ سنسوری انتخاب نشده است. سنسور را انتخاب کرده و با ‘E’ تأیید کنید!
Prosonic FMU80x: با وجود اینکه یک نقطه پایانی متفاوت برای مقیاس‌بندی در V4H7 وارد شده است، دستگاه همچنان مقادیر را با واحدهای قبلی در V0H0 نشان می‌دهد.
پس از تغییر نقطه پایانی در V2H7، مقدار وارد شده در V2H0 باید با ‘E’ تأیید شود.
Prosonic FMU80x: چگونه نقطه اعشار را جابه‌جا کنیم؟
کلیدهای ‘+’ و ‘-‘ را به طور همزمان فشار دهید.
Prosonic FMU80x: خطای E041 “اکو از دست رفته”. آیا راهکاری برای عیب‌یابی وجود دارد؟
اگر سنسور مستقیماً به فرستنده متصل است، سنسور و کابل را جدا کرده و آن را به سمت زمین بگیرید به طوری که سطح آن تقریباً در فاصله ۳.۳ فوت (۱ متر) بالاتر از زمین باشد. اگر خطای E041 ناپدید شد، به این معنی است که دستگاه سالم است.
Prosonic: چگونه می‌توانم سطح ۰% مخزن را تنظیم کنم؟
هنگامی که مخزن خالی است، مقداری که در V0H8 نمایش داده می‌شود را بخوانید و همان مقدار را در V0H1 وارد کنید.
Prosonic: آیا هیچ معادل‌سازی بین پارامترهای FMU80x و FMU90 وجود دارد؟
پارامترها متفاوت هستند.
Prosonic FMU90: سنسور شناسایی نمی‌شود…
بررسی کنید که چه نوع سنسوری متصل است. اگر این یک سنسور FDU8x قدیمی است، سنسور باید به صورت دستی انتخاب شود.
Capacitive measurement: I get an incorrect measured value at commissioning.
اندازه‌گیری خازنی: در زمان راه‌اندازی، مقدار اندازه‌گیری شده نادرست است.
از اتصال صحیح به زمین اطمینان حاصل کنید. در مورد مخزن غیرفلزی، اطمینان حاصل کنید که شرایط نصب رعایت شده است (به صفحات قبلی مراجعه کنید).
