هنگام اندازه گیری سطح در سیالات پیچیده، مانند سیالات با ویسکوزیته بالا یا مواد شیمیایی تهاجمی، چندین چالش منحصر به فرد ایجاد می شود. ویژگی این سیالات می تواند بر عملکرد سنسور تأثیر بگذارد و باعث کاهش دقت اندازه گیری، خرابی مکانیکی یا حتی آسیب به اجزای لول سنج هیدرواستاتیک شود. برای غلبه بر این مسائل، درک چگونگی تعامل خواص فیزیکی و شیمیایی سیال با لول سنج بسیار مهم است. در نظر گرفتن طراحی مناسب و انتخاب متریال مناسب، کلیدی برای اطمینان از اندازه‌گیری‌های دقیق و طولانی مدت می باشد.
اثرات سیال با ویسکوزیته بالا بر عملکرد لول سنج هیدرواستاتیک
سیال‌های با ویسکوزیته بالا مانند روغن‌ها و دوغاب‌ها چالش‌های منحصربه‌فردی را برای لول سنج هیدرواستاتیک ایجاد می‌کنند. این مواد غلیظ و متراکم می توانند فشار مکانیکی اضافی ایجاد کنند و به عدم دقت در خوانش سطح منجر شوند. عوامل زیر نشان می دهد که چگونه ویسکوزیته بالا بر عملکرد سنسور تأثیر می گذارد:
افزایش زمان پاسخگویی
در محیط های با ویسکوزیته بالا، تغییرات فشار بیشتر طول می کشد تا در دیافراگم سنسور تثبیت شود که منجر به تاخیر در زمان پاسخ می شود. این می تواند باعث شود که سنسور اندازه گیری های تاخیری یا نوسانی را ارائه دهد.
فشار به دیافراگم و آسیب احتمالی
محیط چسبناک می تواند نیروهای بیشتری را بر روی دیافراگم لول سنج هیدرواستاتیک اعمال کند و باعث افزایش سایش و پارگی شود. با گذشت زمان، این فشار می تواند منجر به فرسودگی می شود و یکپارچگی لول سنج هیدرواستاتیک ← را به خطر بیندازد.
افزایش رسوب
به دلیل ماهیت ضخیم، سیال با ویسکوزیته بالا بیشتر باعث تجمع مواد روی سطح لول سنج هیدرواستاتیک به خصوص روی دیافراگم و محفظه می شوند. این تجمع می تواند در عملکرد لول سنج هیدرواستاتیک اختلال ایجاد کند و نیاز به تمیز و نگهداری مکرر داشته باشد.
نکات مهم در طراحی لول سنج برای مقابله با سیال های ویسکوزیته بالا
دیافراگم گسترده: انتخاب سنسوری با دیافراگم گسترده تر می تواند به کاهش فشار مکانیکی اعمال شده توسط سیالات با ویسکوزیته بالا کمک کند، زیرا فشار را به طور یکنواخت توزیع می کند.
پوشش های نچسب: اعمال پوشش های نچسب مانند PTFE (تفلون)، می تواند از رسوب جلوگیری کند و اطمینان حاصل کند که سنسور دقت و پایداری خود را در طول زمان حفظ می کند.
تاثیر مواد شیمیایی تهاجمی بر مواد و طراحی لول سنج هیدرواستاتیک
هنگام اندازه‌گیری سطح در مواد شیمیایی تهاجمی، مانند اسیدهای قوی، بازها یا حلال‌ها، لول سنج سطح هیدرواستاتیک در معرض خطر خرابی شدید هستند. تماس بین مواد شیمیایی و متریال لول سنج می تواند منجر به خوردگی و تخریب متریال و در نتیجه عدم دقت اندازه گیری شود.
مقابله با این اثرات و انتخاب جنس دیافراگم و محفظه مناسب و همچنین طراحی متناسب برای حفظ عملکرد و طول عمر سنسور بسیار مهم است.
خوردگی و تخریب شیمیایی
خوردگی اجزای فلزی: مواد شیمیایی تهاجمی می توانند با متریال لول سنج های هیدرواستاتیک استاندارد مانند فولاد ضد زنگ یا آلومینیوم واکنش داده و منجر به خوردگی، حفره شدن و ضعیف شدن و در طول مدت از کار افتادن لول سنج شوند.
تخریب دیافراگم: دیافراگم به خاطر اینکه در تماس مستقیم با سیال است، آسیب پذیری بیشتری دارد. مواد خورنده می توانند باعث ترک خوردگی، سفت شدن یا از دست دادن خاصیت ارتجاعی دیافراگم شوند و در نتیجه خطاهای اندازه گیری قابل توجهی یا خرابی سنسور ایجاد شود.
نفوذ در متریال غیر فلزی: برخی از مواد شیمیایی تهاجمی می توانند در قسمت های غیر فلزی لول سنج مانند سیل، واشر یا پوشش نفوذ کنند و باعث تورم، از دست دادن یکپارچگی ساختاری یا آلودگی سیال مورد اندازه گیری شوند.
انتخاب مواد برای مقاومت در برابر سیال های تهاجمی
انتخاب مواد مناسب برای لول سنج هیدرواستاتیک برای اطمینان از عملکرد قابل اعتماد و طول عمر، به ویژه در سیال های سخت، بسیار مهم است. در زیر یک نمای کلی از مواد توصیه شده برای مقاومت در برابر خوردگی و دوام در شرایط مختلف چالش برانگیز ارائه شده است:
مواد فلزی
- فولاد ضد زنگ 316L
توضیح: فولاد ضد زنگ 316L یک آلیاژ همه کاره و پرکاربرد است که حاوی مولیبدن است و مقاومت بیشتری در برابر خوردگی به ویژه در برابر کلریدها و محیط های دریایی ایجاد می کند.
کاربردها: مناسب برای مصارف صنعتی همه منظوره، تصفیه آب و محیط هایی با قرار گرفتن در معرض مواد شیمیایی متوسط.
توضیح: آلیاژ نیکل-مولیبدن-کروم که به دلیل مقاومت فوق العاده اش در برابر طیف وسیعی از مواد شیمیایی خورنده از جمله اسیدهای سولفوریک و هیدروکلریک شناخته شده است.
کاربردها: ایده آل برای صنایع فرآوری شیمیایی، پتروشیمی و تولید برق که در آن غلظت بالایی از مواد شیمیایی تهاجمی وجود دارد.
- تیتانیوم
توضیح: تیتانیوم فلزی سبک وزن با مقاومت عالی در برابر خوردگی ناشی از کلرید و مصونیت در برابر آب شور و محیط های دریایی است.
کاربردها: در کاربردهای آب دریا، کارخانه های نمک زدایی و فرآیندهایی که شامل شوری بالا یا اسیدهای قوی هستند استفاده می شود.
- اینکونل (آلیاژ 625)
توضیح: یک سوپرآلیاژ مبتنی بر نیکل کروم است که مقاومت عالی در برابر اکسیداسیون و خوردگی در دماهای بالا ارائه می دهد.
کاربردها: مناسب برای کاربرد در محیط های شدید با دما، فشار و مواد شیمیایی خورنده بالا.
مواد غیر فلزی
- PTFE (پلی تترا فلوئورواتیلن)
توضیح: PTFE که معمولاً به نام تفلون شناخته می شود، یک فلوروپلیمر با مقاومت شیمیایی استثنایی و ضریب اصطکاک پایین است.
کاربردها: ایده آل برای پوشش دیافراگم ها و محفظه های لول سنج در محیط های بسیار خورنده، مانند اسیدهای قوی، بازها و حلال های آلی. این ماده خاصیت نچسب، بی اثری شیمیایی عالی و تحمل دمای بالا دارد.
- PVDF (پلی وینیلیدین فلوراید)
توضیح: یک ترموپلاستیک بادوام و مقاوم در برابر مواد شیمیایی که می تواند در برابر مواد شیمیایی خشن و قرار گرفتن در معرض اشعه ماوراء بنفش مقاومت کند.
کاربردها: معمولاً برای بدنه ها و محفظه های حسگر در صنایع شیمیایی، تصفیه آب و صنایع نیمه هادی استفاده می شود.
- PFA (پرفلورالکوکسی)
توضیح: فلوئوروپلیمری شبیه PTFE اما با خواص مکانیکی افزایش یافته که آن را برای کاربردهایی با تنش های مکانیکی بالاتر مناسب تر می کند.
کاربردها: به عنوان ماده پوششی برای دیافراگم های سنسور یا محفظه ها در محیط های بسیار خورنده استفاده می شود.
الاستومر برای آب بندی و واشر
- FKM (فلورالاستومر)
توضیح: FKM که با نام ویتون نیز شناخته می شود، الاستومری با کارایی بالا با مقاومت عالی در برابر گرما، روغن ها و طیف وسیعی از مواد شیمیایی است.
کاربردها: مناسب برای آب بندی، واشر و حلقه های O در محیط های دارای هیدروکربن، اسید و حلال.
