오일-물 및 화학 탱크의 인터페이스 레벨 측정 방법을 비교하고, 액체 밀도와 탱크 높이를 포함한 견적을 요청하십시오.
계면 레벨 측정은 동일한 용기 내에서 서로 섞이지 않는 두 액체 사이의 경계를 측정하는 것입니다.예를 들어 생산 분리기의 오일-물 계면이나 화학 탱크의 제품 층과 수성 상 사이의 경계가 있습니다. 가장 널리 사용되는 산업적 방법은 이중 플로트가 있는 자기변형 계면 트랜스미터로, 밀도 차이로 계면을 감지합니다. 레벨 플로트는 상부 액체의 표면에 떠 있고, 두 액체 사이의 밀도로 설계된 계면 플로트는 상부 상을 통과하여 경계에 정착합니다. 이 방법은 일반적으로 ±1-2mm의 계면 정확도를 제공하며, 두 액체 사이의 밀도 차이가 약 50kg/m³ 이상일 때안정적으로 작동하고, 최대 약 20m 높이의 탱크를 커버하여 오일-물 분리기, 연료-물 침전 탱크 및 화학 계면 용도에 기본 솔루션입니다.
밀도가 다른 두 액체가 동일한 용기에 저장되거나 처리될 때, 가벼운 액체가 위에 있는 두 개의 별도 층으로 분리됩니다. 두 층이 만나는 평면을 계면이라고 합니다.
이액체 탱크의 전체적인 상황을 파악하려면 두 가지 측정이 필요합니다:
두 측정값은 독립적입니다. 오일-물 분리기에서 오일 표면은 안정적으로 유지될 수 있지만, 물 층이 배출되면서 계면이 상승하거나 하강할 수 있습니다. 총 레벨만 아는 운전자는 물이 얼마나 축적되었는지, 오일 배출구로 넘칠 정도로 가까워졌는지, 또는 분리 구간이 제대로 작동하는지 전혀 알 수 없습니다.
계면 측정은 두 액체가 의도적으로 분리, 혼합 또는 배출되는 모든 곳에서 중요합니다:
두 액체가 동일한 용기에 있기 때문에 측정 기술은 단순히 "액체 존재"를 감지하는 것이 아니라 밀도, 유전율 또는 기타 물리적 특성으로 두 액체를 구별해야 합니다.
기존 레벨 트랜스미터는 하나의 질문에 답합니다: 탱크에 액체가 얼마나 있는지. 두 액체 서비스의 경우, 그 답은 위험할 정도로 불완전합니다.
탈염기 또는 세척 탱크를 고려해 보십시오. 총 레벨은 작동 범위의 중간에서 편안하게 읽히는 반면, 계면은 물 드로우오프 라인 위 불과 몇 센티미터에 위치합니다. 다음에 물 밸브가 열릴 때, 운영자는 물 대신 제품을 빼내게 됩니다 — 이는 완성된 배치를 오염시키거나, 다운스트림 장비를 오염시키거나, 제품 품질 거부를 유발할 수 있는 캐리오버 사건입니다. 그 반대도 비용이 많이 듭니다: 계면을 너무 낮게 유지하는 분리기는 물을 오일 출구로 끌어들여, 규격에 맞지 않는 오일을 생산하고 다운스트림 용량을 낭비할 수 있습니다.
계면 레벨은 또한 프로세스 변수이지, 단지 안전 판독이 아닙니다. 연속 분리에서 계면 위치는 체류 시간, 응집 효율, 그리고 두 드로우 스트림의 품질을 제어합니다. 많은 플랜트는 계면을 자동으로 제어합니다: 계면 트랜스미터는 물 또는 바닥 드로우의 제어 밸브에 공급하여 경계를 설정값에 유지합니다. 실제 계면 측정 없이는, 그 루프에는 입력이 없으며, 운영자는 수동 딥 샘플링으로 되돌아갑니다.
마지막으로, 단일 레벨 판독은 계면을 전혀 감지할 수 없습니다. 표면 플로트, 상단의 레이더, 또는 바닥의 압력 셀은 모두 총 레벨에 반응합니다; 그들 중 어느 것도 오일이 끝나고 물이 시작하는 위치를 알려줄 수 없습니다. 계면 작업에는 전용 기술이 필요합니다.
다섯 가지 방법이 산업용 계면 측정을 지배합니다. 그들은 두 액체를 분리하는 방식, 경계를 정확히 찾는 방식, 그리고 각각이 실패하는 지점에서 다릅니다.
자기변형 계면 트랜스미터는 계면 측정의 작업 동력입니다. 그것은 단일 자기변형 도파관에 두 개의 영구 자석 플로트와 함께 부력(아르키메데스) 원리를 사용합니다:
전류 펄스가 도파관을 따라 이동합니다. 각 플로트의 자기장은 비틀림 반사 펄스를 생성하며, 계측기는 비행 시간으로 두 플로트 위치를 계산합니다. 결과적으로 하나의 장치에서 전체 레벨과 인터페이스 레벨을 직접적이고 독립적으로 측정하며, 프로세스와 접촉하는 움직이는 부품은 플로트 외에 없습니다.
일반적인 성능은 인터페이스 정확도 ±1-2mm, 서브밀리미터 반복성, 그리고 탱크용 프로브 길이는 약 20m까지입니다. 주요 요구 사항은 밀도 차이입니다. 인터페이스 플로트는 두 액체 사이에 최소 약 50kg/m³의 밀도 차이가 있어야 한쪽에서는 가라앉고 다른 쪽에서는 뜨도록 크기를 정할 수 있습니다. WELK의 자기변형 인터페이스 레벨 트랜스미터 는 바로 이러한 용도에 맞게 제작되었습니다.
자기 레벨 게이지는 용기 옆에 장착되고 상단과 하단에서 프로세스에 연결되는 시각적 표시 컬럼입니다. 컬럼 내부에서 플로트는 외부 표시기를 구동하는 자기 어셈블리를 운반합니다. 인터페이스를 측정하기 위해 게이지에는 두 개의 플로트가 장착됩니다. 컬럼 상단 근처의 표준 레벨 플로트와 두 액체 사이의 밀도를 가진 색상 인터페이스 플로트입니다. 두 플로트는 표시기에서 다른 위치에 나타나며, 일반적으로 색상으로 구분되어 작업자에게 표면과 경계면을 한눈에 볼 수 있게 합니다. 동일한 컬럼에 자기변형 또는 리드 스위치 트랜스미터를 추가하여 원격 4-20mA/HART 또는 Modbus 출력을 제공할 수 있습니다.
인터페이스 정확도는 일반적으로 ±5-10mm로, 대부분의 분리기와 많은 화학 공정에 적합하며, 저밀도 차이 서비스에서 압력 기반 방법보다 눈에 띄게 우수합니다. 플로트가 추론된 압력 비율이 아닌 부력에 직접 반응하기 때문입니다. 게이지 뒤의 물리적 원리는 자기 레벨 게이지 작동 원리에 대한 가이드에서 자세히 다루며, WELK는 표준 자기식 레벨 게이지 단일 또는 이중 플로트 포함.
차압은 계면을 간접적으로 측정합니다. 서로 다른 높이의 두 압력 탭 사이에 연결된 트랜스미터는 액체 층의 결합 정수압을 측정합니다. 총 레벨이 알려져 있고 두 액체의 밀도가 안정적이면 압력 균형에서 계면이 계산됩니다.
DP는 저렴하고 검증되었으며 탱크 내 요소가 필요 없어 오염이나 고온 서비스에서 장점이 있습니다. 그러나 직접 측정이 아닌 추론이며 조건이 변동함에 따라 정확도가 떨어집니다. 어느 액체의 밀도가 온도나 조성에 따라 변하면 실제 계면이 움직이지 않았는데도 계산된 계면이 이동합니다. 그리고 계면은 밀도 차이에 비례해서만 차압에 기여하므로 밀도 차이가 작으면 큰 계면 변화가 작은 압력 변화만 생성합니다. 정확도는 ±10-25 mm 범위가 일반적이며 가벼운 액체 서비스에서는 더 나빠질 수 있습니다. DP는 밀도 차이가 크고 엄격한 제어가 중요하지 않은 단순하고 안정적인 2액체 시스템에서 여전히 합리적인 선택입니다.
정전용량 프로브는 로드 또는 케이블 주변의 유전율 변화를 감지합니다. 비혼화성 액체는 일반적으로 유전율이 다르기 때문에 계면이 프로브를 지나감에 따라 프로브의 정전용량이 변합니다. 단일 연속 프로브는 정전용량 프로파일에서 계면을 도출하고, 여러 개의 짧은 프로브는 각각 해당 높이에 어떤 액체가 있는지 보고합니다.
오일-물 서비스는 이 방법에 적합합니다. 물은 유전율이 매우 높고(약 80) 탄화수소는 일반적으로 2-4이며 큰 대비는 강한 신호를 생성합니다. 정확도는 일반적으로 ±10-20 mm입니다.
정전용량의 약점은 유전 전이를 흐리게 하는 모든 것입니다: 경계의 에멀젼 층, 프로브에 쌓이는 전도성 코팅, 표면의 거품. 각각은 신호의 선명도를 감소시키고 겉보기 계면을 전이 대역의 중간으로 이동시킵니다. 정전용량은 유전 대비가 강하고 공정이 깨끗할 때 실용적이고 경제적인 선택이지만 사양 전에 실제 액체로 검증해야 합니다.
유도파 레이더는 액체를 통해 연장되는 프로브 아래로 마이크로파 펄스를 발사합니다. 계면 모드에서 기기는 두 개의 에코를 분석합니다. 첫 번째는 상부 표면에서 오고 두 번째는 유전율이 변하는 계면에서 생성됩니다. 계면 위치는 두 번째 에코의 비행 시간에서 도출됩니다.
사용 가능한 계면 에코를 위해 상부 액체는 낮은 유전율 유체여야 합니다. 일반적으로 약 10 미만, 이상적으로는 하부 액체와 10 이상의 대비가 있어야 하므로 전형적인 응용은 오일 위의 물 또는 탄화수소 위의 수성 상입니다. 일반적인 계면 정확도는 ±10-25 mm 범위이며 계면이 날카롭고 상부 층이 두 에코를 분리할 만큼 충분히 두꺼울 때 성능이 가장 좋습니다.
유도파 레이더는 플로트가 필요 없고, 밀도 계산이 필요 없으며, 일부 거품을 통과하여 측정할 수 있습니다. 그러나 두 액체의 유전율이 비슷하거나, 에멀젼이 계면을 가리거나, 상부 층이 너무 얇아 에코 분리가 어려운 경우에는 어려움을 겪습니다. 밀도 차이가 미미하지만 유전율 대비가 큰 경우 플로트 방식의 훌륭한 대안이 됩니다.
| 방법 | 일반적인 계면 정확도 | 주요 요구 사항 | 가장 적합한 용도 | 주요 제한 사항 |
|---|---|---|---|---|
| 자기변형 트랜스미터; 이중 플로트 | ±1-2 mm | 밀도 차이 ≥ 약 50 kg/m³ | 오일-물 분리기; 연료-물 탱크; 저장 탱크 | 매우 작은 밀도 차이 또는 심한 에멀젼에는 부적합 |
| 자기식 레벨 게이지(계면 플로트 포함) | ±5-10 mm | 플로트 밀도가 두 액체 사이에 있어야 함 | 트랜스미터 옵션이 있는 국부 표시 | 계면 플로트는 특정 액체에 맞게 크기를 조정해야 함 |
| 차압 | ±10-25 mm; 밀도 의존 | 알려져 있고 안정적인 밀도 | 대형 안정 탱크; 단순 액체 | 밀도 차이가 줄어들수록 정확도가 떨어짐 |
| 정전용량 | ±10-20 mm | 유전율 대비 | 오일-물; 청정 서비스 | 코팅; 에멀젼; 거품의 영향 받음 |
| 유도파 레이더; 계면 모드 | ±10-25 mm | 상부 액체의 낮은 유전율(< 약 10); 강한 대비 | 물 또는 수성 상 위의 오일 | 유전율이 비슷하면 계면 에코가 약함 |
계면 측정 기기를 지정하는 것은 방법을 다섯 가지 공정 현실에 맞추는 문제입니다.
이것이 첫 번째 필터입니다. 플로트 기반 방식(자기변형 및 자기식 게이지)은 상부 액체에 가라앉고 하부 액체에 뜨는 플로트를 설계하려면 밀도 차이가 최소 약 50 kg/m³ 이상이어야 합니다. 대부분의 오일-물 및 연료-물 분리는 이 조건을 쉽게 충족합니다. 밀도 차이가 더 작으면 압력 기반 또는 레이더 방식이 유일한 실용적 옵션일 수 있으며, 차이가 좁아질수록 감도도 떨어집니다. 시작하기 전에 작동 온도에서 두 액체의 밀도를 모두 알아야 합니다.
경계면이 날카로운 경우는 거의 없습니다. 에멀젼 층(두 액체의 혼합 밴드)은 경계에 위치할 수 있으며, 폼은 표면을 덮을 수 있습니다. 플로트는 밴드 내 부력 위치에 반응하고, 레이더와 정전용량은 단계가 아닌 점진적인 전이를 보며, 모든 방법은 불확실성 밴드로 경계면을 보고합니다. 에멀젼이 두꺼운 경우, 더 긴 인터페이스 플로트를 사용하는 직접 플로트 방법이 일반적으로 가장 반복 가능한 답을 제공하지만, 예상 밴드 두께를 공급업체에 알려 플로트와 설치가 적절히 크기 조정되도록 하십시오.
온도는 밀도(따라서 플로트 크기 및 차압 추론)와 유전 상수(레이더 및 정전용량)에 영향을 미칩니다. 압력은 기기의 기계적 정격을 제한하기 때문에 중요합니다. 고압 분리기 및 용기에는 적절한 플랜지와 본체 재질을 갖춘 정격 게이지가 필요합니다. WELK의 고압 자기 레벨 게이지 가 이 용도에 적합합니다. 공정이 부식성인 경우, 접액부를 업그레이드해야 합니다. 라이닝된 자기 레벨 게이지는 공격적인 화학 서비스에 대한 표준 솔루션입니다.
기기는 물리적으로 맞아야 합니다. 자기변형 및 레이더 프로브는 상단 노즐과 작동 범위에 걸쳐 경계면에 도달하기에 충분한 프로브 길이가 필요합니다. 측면 장착형 자기 게이지는 탱크 내부와 간섭하지 않는 컬럼과 함께 상단 및 하단 공정 연결이 필요합니다. 매우 높은 탱크는 프로브가 20m 이상 도달할 수 있는 자기변형 또는 레이더에 유리하며, 압력 기반 방법은 프로브가 없기 때문에 모든 높이에서 작동합니다. 탱크 내부, 배플 및 믹서는 플로트 또는 프로브 설치를 방해하지 않아야 합니다.
마지막으로 판독값이 어떻게 사용될지 고려하십시오. 로컬 전용 서비스는 자기 게이지 표시기로 충분합니다. 제어 또는 원격 모니터링에는 4-20mA, HART 또는 Modbus 출력이 있는 전자 트랜스미터가 필요합니다. 자기변형 인터페이스 트랜스미터는 동일한 버스를 통해 총 값과 인터페이스 값을 모두 제공하며, 이는 대부분의 제어 루프가 필요로 하는 것입니다.
고전적인 오일-워터 분리기에서 자기변형식 이중 플로트 트랜스미터가 기본입니다. 레벨 플로트는 오일 표면을 보고하고, 인터페이스 플로트는 오일-워터 경계에 위치하여 물 배출 제어 밸브에 신호를 보냅니다. 트랜스미터가 두 값을 모두 출력하므로 하나의 계기로 분리기의 두 제어 루프를 닫을 수 있으며, ±1-2mm의 인터페이스 정확도로 수층을 안정적으로 유지하여 오일 배출구로의 물 유입과 물 배출구로의 오일 유입을 모두 방지합니다. 이중화된 로컬 표시를 위해 컬러 인터페이스 플로트가 있는 자기식 레벨 게이지를 사용하면 시각적 교차 확인이 가능하며, 시운전 및 일상 유지보수 중에 트랜스미터와 대조하여 검증할 수 있습니다.
화학 탱크는 액체의 밀도, 유전율, 부식성, 온도가 크게 다르기 때문에 상황이 복잡합니다. 먼저 밀도 차이를 고려하세요. 밀도 차이가 약 50kg/m³ 이상이고 공정이 심하게 유화되지 않은 경우, 자기변형식 인터페이스 트랜스미터 또는 인터페이스 플로트가 있는 자기식 게이지가 가장 정확한 결과를 제공합니다. 상부 액체가 수성 상 위의 저유전율 탄화수소인 경우, 인터페이스 모드의 유도파 레이더가 플로트 없는 강력한 대안입니다. 밀도와 유전율이 모두 한계치인 경우, 보상 밀도가 있는 차압식이 대안이며, 정확도는 다소 낮습니다.
부식 저항성이 접액 재질 선택을 결정합니다. 공격적인 화학 물질의 경우, 내부식 라이닝 자기식 레벨 게이지 가 컬럼과 플로트를 보호하며, 자기변형식 및 레이더 계기의 프로브 재질에도 동일한 고려가 적용됩니다. 당사의 화학 저장 탱크 애플리케이션 가이드에서 재질 및 장착 문제를 더 자세히 다룹니다. 두 액체가 대규모로 저장되는 경우(연료-물 침전 탱크, 수층이 있는 제품 저장), 저장 탱크용 자기변형식 레벨 게이지 는 이중 플로트 인터페이스 측정을 높은 선반까지 확장하며, 자기식 게이지는 여전히 표준 로컬 백업입니다.
대부분의 유수 분리기에서 이중 플로트를 갖춘 자기변형 인터페이스 트랜스미터가 가장 좋은 방법입니다. 이 장치는 하나의 기기로 오일 표면과 유수 경계면을 모두 측정하며, 일반적인 인터페이스 정확도는 ±1-2 mm이고, 오일과 물의 밀도 차이가 최소 약 50 kg/m³인 모든 탱크에서 작동합니다 — 이는 거의 모든 탱크에 해당합니다. 인터페이스 플로트가 있는 자기식 레벨 게이지가 표준적인 국부 표시 대안이며, 플로트를 사용할 수 없는 경우 가이드파 레이더의 인터페이스 모드가 잘 작동합니다.
플로트 기반 방법의 경우, 두 액체 사이의 밀도 차이가 약 50 kg/m³ (0.05 g/cm³)이 실질적인 최소값입니다. 인터페이스 플로트는 상부 액체에 가라앉을 만큼 밀도가 높고 하부 액체에 뜰 만큼 가벼워야 하기 때문입니다. 이 차이보다 낮으면 압력 기반 및 레이더 방법이 여전히 가능할 수 있지만 정확도가 낮아지고, 인터페이스 자체를 날카롭게 제어하기가 더 어렵습니다.
일반적인 수치는 다음과 같습니다: 자기변형 이중 플로트 트랜스미터 ±1-2 mm; 인터페이스 플로트가 있는 자기식 레벨 게이지 ±5-10 mm; 가이드파 레이더 및 정전용량식 ±10-25 mm 범위; 차압식은 최상의 경우 ±10-25 mm이며, 밀도 차이가 작을 때는 종종 더 나쁩니다. 적절한 목표는 프로세스에 따라 다릅니다 — 분리기 물 배출 루프는 일반적으로 가장 엄격한 제어가 필요합니다.
예. 가이드파 레이더에는 유전율이 변하는 지점에서 반사된 두 번째 에코로 인터페이스 위치를 도출하는 전용 인터페이스 모드가 있습니다. 상부 액체가 오일이나 탄화수소가 물이나 수성 상 위에 있는 경우와 같이 유전율이 낮은 유체(일반적으로 약 10 미만)일 때 가장 잘 작동하며, 플로트 크기를 선정할 필요가 없습니다. 두 액체의 유전율이 비슷하거나 두꺼운 에멀젼 층이 경계를 흐리게 하는 경우에는 신뢰성이 떨어집니다.
엄격한 연속 인터페이스 제어 또는 레벨과 인터페이스의 원격 출력이 모두 필요한 경우 자기변형 인터페이스 트랜스미터를 선택하십시오 — 최상의 정확도(일반적으로 ±1-2 mm)를 제공하며 4-20 mA/HART 또는 Modbus 제어 루프에 연결됩니다. 국부적 기계적 표시가 우선이고 간단하고 본질 안전한 시각적 판독을 원하며 선택적으로 컬럼에 트랜스미터를 추가하려는 경우 인터페이스 플로트가 있는 자기식 레벨 게이지를 선택하십시오.
인터페이스 용도는 기성품이 아닙니다. 적절한 기기는 두 액체 사이의 밀도 차이, 예상 에멀젼 밴드, 온도와 압력, 탱크 형상에 따라 달라집니다 — 따라서 사양은 항상 프로세스 데이터로 시작합니다.
분리기에서 유수 인터페이스를 측정하거나 화학 탱크에서 제품/수성 인터페이스를 측정하는 경우, 작동 온도에서의 두 액체 밀도, 탱크 높이와 노즐 세부 사항, 프로세스 온도와 압력을 문의해 주십시오. WELK의 엔지니어는 자기변형 인터페이스 트랜스미터, 인터페이스 플로트가 있는 자기식 레벨 게이지 또는 적절한 대안을 추천하고, 선박에 맞게 크기를 조정하며 제어 시스템에 필요한 출력과 함께 공급합니다 — 공장 테스트와 함께 제공됩니다. 품질 관리 문서. 지금 견적을 요청하세요.
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