So sánh các phương pháp đo mức giao diện cho bể dầu-nước và hóa chất, và yêu cầu báo giá với mật độ chất lỏng và chiều cao bể của bạn.
Đo mức ranh giới là phép đo ranh giới giữa hai chất lỏng không hòa tan trong cùng một bình chứa, chẳng hạn như ranh giới dầu-nước trong bình tách sản xuất hoặc ranh giới giữa lớp sản phẩm và pha nước trong bể hóa chất. Phương pháp công nghiệp được sử dụng rộng rãi nhất là bộ truyền phát mức ranh giới từ giảo với hai phao, phát hiện ranh giới bằng sự chênh lệch mật độ: một phao mức nổi trên bề mặt chất lỏng phía trên trong khi phao ranh giới, được thiết kế với mật độ nằm giữa hai chất lỏng, chìm qua pha trên và lắng xuống ranh giới. Phương pháp này thường cung cấp độ chính xác ranh giới ±1-2 mm, hoạt động đáng tin cậy khi chênh lệch mật độ giữa hai chất lỏng ít nhất khoảng 50 kg/m³, và bao phủ các bể chứa lên đến khoảng 20 m chiều cao, khiến nó trở thành giải pháp mặc định cho bình tách dầu-nước, bể lắng nhiên liệu-nước và ứng dụng ranh giới hóa chất.
Khi hai chất lỏng có mật độ khác nhau được lưu trữ hoặc xử lý trong cùng một bình chứa, chúng tách thành hai lớp riêng biệt, với chất lỏng nhẹ hơn ở trên. Mặt phẳng nơi hai lớp gặp nhau được gọi là ranh giới.
Một bức tranh hoàn chỉnh về bể hai chất lỏng cần hai phép đo:
Hai chỉ số này độc lập với nhau. Trong một bể tách dầu-nước, bề mặt dầu có thể giữ ổn định trong khi phần nước thoát ra và mức phân lớp tăng hoặc giảm. Người vận hành chỉ biết mức tổng sẽ không có ý tưởng về lượng nước đã tích tụ, mức độ gần tràn vào cửa ra dầu, hoặc liệu phần tách có hoạt động đúng hay không.
Đo mức phân lớp quan trọng ở bất cứ nơi nào hai chất lỏng được tách, trộn hoặc rút ra một cách có chủ đích:
Vì cả hai chất lỏng nằm trong cùng một bình, kỹ thuật đo phải phân biệt chúng — bằng mật độ, hằng số điện môi hoặc tính chất vật lý khác — thay vì chỉ cảm nhận "có chất lỏng".
Một bộ truyền phát mức thông thường trả lời một câu hỏi: có bao nhiêu chất lỏng trong bể. Đối với ứng dụng hai chất lỏng, câu trả lời đó không đầy đủ một cách nguy hiểm.
Hãy xem xét một bể khử muối hoặc bể rửa. Mức tổng đọc thoải mái ở giữa dải hoạt động trong khi bề mặt phân cách chỉ nằm cách vài cm trên đường xả nước. Lần tới khi van nước mở, người vận hành sẽ kéo sản phẩm thay vì nước — một sự cố cuốn theo có thể làm nhiễm bẩn mẻ thành phẩm, làm hỏng thiết bị hạ nguồn, hoặc gây ra việc từ chối chất lượng sản phẩm. Điều ngược lại cũng tốn kém tương tự: một bộ tách giữ bề mặt phân cách quá thấp có thể kéo nước vào cửa ra dầu, tạo ra dầu không đạt tiêu chuẩn và lãng phí công suất hạ nguồn.
Mức bề mặt phân cách cũng là một biến quá trình, không chỉ là chỉ số an toàn. Trong quá trình tách liên tục, vị trí bề mặt phân cách kiểm soát thời gian lưu, hiệu quả kết tụ, và chất lượng của cả hai dòng rút. Nhiều nhà máy điều khiển bề mặt phân cách tự động: bộ truyền phát bề mặt phân cách cấp tín hiệu cho van điều khiển trên dòng rút nước hoặc đáy để giữ ranh giới ở điểm đặt. Không có phép đo bề mặt phân cách thực sự, vòng điều khiển đó không có đầu vào, và người vận hành phải quay lại lấy mẫu thủ công.
Cuối cùng, một chỉ số mức duy nhất không thể phát hiện bề mặt phân cách. Một phao bề mặt, radar trên đỉnh, hoặc cảm biến áp suất ở đáy đều phản ứng với mức tổng; không cái nào có thể cho bạn biết dầu kết thúc ở đâu và nước bắt đầu ở đâu. Nhiệm vụ đo bề mặt phân cách đòi hỏi một kỹ thuật chuyên dụng.
Năm phương pháp chiếm ưu thế trong đo bề mặt phân cách công nghiệp. Chúng khác nhau ở cách tách hai chất lỏng, độ chính xác khi xác định ranh giới, và nơi mà mỗi phương pháp thất bại.
Bộ truyền phát bề mặt phân cách từ giảo là công cụ chính trong đo bề mặt phân cách. Nó sử dụng nguyên lý nổi (Archimedes) với hai phao nam châm vĩnh cửu trên một ống dẫn sóng từ giảo duy nhất:
Một xung dòng điện truyền xuống ống dẫn sóng; từ trường của mỗi phao tạo ra một xung phản hồi xoắn, và thiết bị tính toán vị trí của cả hai phao từ thời gian bay. Kết quả là một phép đo trực tiếp, độc lập về mức tổng và mức giao diện trong một thiết bị, không có bộ phận chuyển động tiếp xúc với quá trình ngoài các phao.
Hiệu suất điển hình là độ chính xác giao diện ±1-2 mm, độ lặp lại dưới milimet, và chiều dài đầu dò cho các bể chứa lên đến khoảng 20 m. Yêu cầu chính là chênh lệch mật độ: phao giao diện cần ít nhất khoảng 50 kg/m³ giữa hai chất lỏng để có thể được định cỡ chìm trong một chất và nổi trong chất kia. bộ truyền phát mức giao diện từ giảo của WELK được chế tạo chính xác cho nhiệm vụ này.
Kính đo mức từ là một cột chỉ thị trực quan được lắp dọc theo bình chứa và kết nối với quá trình ở phía trên và phía dưới. Bên trong cột, một phao mang cụm từ tính điều khiển một chỉ thị bên ngoài. Để đo giao diện, kính được trang bị hai phao: một phao mức tiêu chuẩn gần đỉnh cột và một phao giao diện màu có mật độ nằm giữa hai chất lỏng. Hai phao xuất hiện ở các vị trí khác nhau trong chỉ thị — thường được phân biệt bằng màu sắc — cho người vận hành cái nhìn tức thì về cả bề mặt và ranh giới. Một bộ truyền phát từ giảo hoặc công tắc sậy có thể được thêm vào cùng cột để xuất ra 4-20 mA/HART hoặc Modbus từ xa.
Độ chính xác giao diện thường là ±5-10 mm, đủ cho hầu hết các bộ tách và phần lớn nhiệm vụ hóa chất, và tốt hơn đáng kể so với các phương pháp dựa trên áp suất trong dịch vụ chênh lệch mật độ thấp vì phao phản ứng trực tiếp với lực nổi thay vì tỷ lệ áp suất suy ra. Nguyên lý vật lý đằng sau kính được trình bày chi tiết trong hướng dẫn của chúng tôi về nguyên lý hoạt động của kính đo mức từ, và WELK sản xuất tiêu chuẩn đồng hồ đo mức từ với một hoặc hai phao.
Chênh lệch áp suất đo giao diện một cách gián tiếp. Một bộ truyền tín hiệu được kết nối giữa hai điểm lấy áp suất ở các độ cao khác nhau đo áp suất thủy tĩnh kết hợp của các lớp chất lỏng; nếu tổng mức được biết và cả hai mật độ chất lỏng ổn định, giao diện được tính từ cân bằng áp suất.
DP rẻ, đã được kiểm chứng và không cần phần tử bên trong bồn — một lợi thế trong dịch vụ bám bẩn hoặc nhiệt độ cao. Nhưng nó là một suy luận, không phải là phép đo trực tiếp, và độ chính xác của nó giảm khi điều kiện thay đổi. Nếu mật độ của một trong hai chất lỏng thay đổi theo nhiệt độ hoặc thành phần, giao diện tính toán sẽ dịch chuyển mặc dù giao diện thực tế không di chuyển. Và vì giao diện đóng góp vào chênh lệch áp suất chỉ theo tỷ lệ với sự khác biệt mật độ, một sự khác biệt mật độ nhỏ có nghĩa là một thay đổi lớn về giao diện chỉ tạo ra một thay đổi áp suất nhỏ. Độ chính xác trong khoảng ±10-25 mm là điển hình và có thể tồi tệ hơn trong dịch vụ chất lỏng nhẹ. DP vẫn là một lựa chọn hợp lý cho các hệ thống hai chất lỏng đơn giản, ổn định, nơi sự khác biệt mật độ lớn và kiểm soát chặt chẽ không quan trọng.
Cảm biến điện dung cảm nhận sự thay đổi hằng số điện môi xung quanh thanh hoặc cáp. Vì các chất lỏng không hòa tan thường có hằng số điện môi khác nhau, điện dung của cảm biến thay đổi khi giao diện di chuyển qua nó. Một cảm biến liên tục duy nhất suy ra giao diện từ hồ sơ điện dung, trong khi nhiều cảm biến ngắn mỗi cái báo cáo chất lỏng nào ở độ cao của chúng.
Dịch vụ dầu-nước phù hợp với phương pháp này: nước có hằng số điện môi rất cao (khoảng 80) trong khi hydrocarbon thường là 2-4, và sự tương phản lớn tạo ra tín hiệu mạnh. Độ chính xác điển hình là ±10-20 mm.
Điểm yếu của điện dung là bất cứ điều gì làm mờ sự chuyển tiếp điện môi: một lớp nhũ tương tại ranh giới, lớp phủ dẫn điện tích tụ trên cảm biến, hoặc bọt trên bề mặt. Mỗi cái làm giảm độ sắc nét của tín hiệu và dịch chuyển giao diện biểu kiến về phía giữa của dải chuyển tiếp. Điện dung là một lựa chọn thực tế, kinh tế khi sự tương phản điện môi mạnh và quá trình sạch, nhưng nó nên được xác nhận với chất lỏng thực tế trước khi đặc tả.
Radar sóng dẫn hướng phát một xung vi sóng xuống một đầu dò kéo dài qua chất lỏng. Trong chế độ giao diện, thiết bị phân tích hai tiếng vang: tiếng vang đầu tiên đến từ bề mặt trên, và một tiếng vang thứ hai được tạo ra tại giao diện nơi hằng số điện môi thay đổi. Vị trí giao diện được suy ra từ thời gian bay của tiếng vang thứ hai.
Để có tiếng vang giao diện sử dụng được, chất lỏng phía trên phải là chất lỏng có điện môi thấp — thường dưới khoảng 10, lý tưởng với sự tương phản 10 hoặc hơn so với chất lỏng phía dưới — vì vậy ứng dụng cổ điển là dầu trên nước hoặc hydrocarbon trên pha nước. Độ chính xác giao diện điển hình trong khoảng ±10-25 mm, và hiệu suất tốt nhất khi giao diện sắc nét và lớp trên đủ dày để hai tiếng vang tách biệt.
Radar sóng dẫn hướng không cần phao, không cần tính toán khối lượng riêng và có thể đo xuyên qua một số loại bọt. Tuy nhiên, nó gặp khó khăn khi hai chất lỏng có hằng số điện môi tương tự nhau, khi nhũ tương che khuất bề mặt phân cách, hoặc khi lớp trên quá mỏng để tách sóng vọng. Đây là giải pháp thay thế tuyệt vời cho phương pháp phao khi chênh lệch khối lượng riêng không đáng kể nhưng độ tương phản điện môi mạnh.
| Phương pháp | Độ chính xác phân cách điển hình | Yêu cầu chính | Phù hợp nhất cho | Hạn chế chính |
|---|---|---|---|---|
| Bộ truyền phát từ giảo; phao kép | ±1-2 mm | Chênh lệch khối lượng riêng ≥ ~50 kg/m³ | Bộ tách dầu-nước; bồn chứa nhiên liệu-nước; bồn chứa | Không phù hợp cho chênh lệch khối lượng riêng rất nhỏ hoặc nhũ tương nặng |
| Kính đo mức từ tính với phao phân cách | ±5-10 mm | Khối lượng riêng phao nằm giữa hai chất lỏng | Chỉ thị tại chỗ với tùy chọn bộ truyền phát | Phao phân cách phải được định cỡ theo chất lỏng cụ thể |
| Chênh lệch áp suất | ±10-25 mm; phụ thuộc khối lượng riêng | Khối lượng riêng đã biết; ổn định | Bồn chứa lớn ổn định; chất lỏng đơn giản | Độ chính xác giảm khi chênh lệch khối lượng riêng thu hẹp |
| Điện dung | ±10-20 mm | Độ tương phản hằng số điện môi | Dầu-nước; môi trường sạch | Bị ảnh hưởng bởi lớp phủ; nhũ tương; bọt |
| Radar sóng dẫn hướng; chế độ phân cách | ±10-25 mm | Chất lỏng trên có hằng số điện môi thấp (< ~10); tương phản mạnh | Dầu trên nước hoặc pha nước | Sóng vọng phân cách yếu nếu hằng số điện môi tương tự nhau |
Việc xác định thiết bị đo phân cách là vấn đề khớp phương pháp với năm thực tế của quy trình.
Đây là bộ lọc đầu tiên. Các phương pháp dựa trên phao — từ giảo và kính đo từ tính — cần chênh lệch khối lượng riêng ít nhất khoảng 50 kg/m³ để định cỡ phao chìm trong chất lỏng trên và nổi trong chất lỏng dưới. Hầu hết các quá trình tách dầu-nước và nhiên liệu-nước đều vượt qua ngưỡng này một cách dễ dàng. Nếu chênh lệch khối lượng riêng nhỏ hơn, phương pháp dựa trên áp suất hoặc radar có thể là lựa chọn thực tế duy nhất, và ngay cả những phương pháp đó cũng mất độ nhạy khi chênh lệch thu hẹp. Hãy biết khối lượng riêng của cả hai chất lỏng ở nhiệt độ vận hành trước khi bắt đầu.
Rất ít ranh giới là sắc nét. Một lớp nhũ tương — một dải hỗn hợp của hai chất lỏng — có thể nằm tại ranh giới, và bọt có thể bao phủ bề mặt. Phao phản ứng với vị trí nổi của chúng trong dải; radar và điện dung thấy một sự chuyển tiếp dần dần thay vì một bước nhảy, và mọi phương pháp báo cáo ranh giới với một dải không chắc chắn. Nơi nhũ tương dày, các phương pháp phao trực tiếp với phao ranh giới dài hơn thường cho kết quả lặp lại nhất, nhưng hãy cho nhà cung cấp biết độ dày dải dự kiến để phao và lắp đặt có thể được định cỡ phù hợp.
Nhiệt độ ảnh hưởng đến mật độ (và do đó định cỡ phao và suy luận DP) và hằng số điện môi (radar và điện dung). Áp suất quan trọng vì nó giới hạn định mức cơ học của thiết bị. Bình tách và bình chịu áp suất cao yêu cầu đồng hồ có định mức với mặt bích và vật liệu thân phù hợp — đồng hồ đo mức từ kiểu áp suất cao của WELK đáp ứng nhiệm vụ đó. Nếu quá trình ăn mòn, các bộ phận tiếp xúc phải được nâng cấp; đồng hồ đo mức từ có lớp lót là giải pháp tiêu chuẩn cho dịch vụ hóa chất mạnh.
Thiết bị phải vừa về mặt vật lý. Đầu dò từ giảo và radar cần một ống nối trên đỉnh và đủ chiều dài đầu dò để đạt đến ranh giới trên dải hoạt động; đồng hồ từ gắn bên cần các kết nối quá trình trên và dưới với cột không bị cản trở bởi các chi tiết bên trong bể. Bể rất cao ưu tiên từ giảo hoặc radar, có đầu dò đạt tới 20 m và hơn, trong khi các phương pháp dựa trên áp suất hoạt động ở mọi độ cao vì chúng không có đầu dò. Các chi tiết bên trong bể, vách ngăn và máy khuấy không được cản trở phao hoặc lắp đặt đầu dò.
Cuối cùng, xem xét cách đọc sẽ được sử dụng. Dịch vụ chỉ tại chỗ được phục vụ tốt bởi chỉ thị đồng hồ từ. Điều khiển hoặc giám sát từ xa cần một bộ truyền điện tử với đầu ra 4-20 mA, HART hoặc Modbus — bộ truyền ranh giới từ giảo cung cấp cả giá trị tổng và ranh giới trên cùng một bus, điều mà hầu hết các vòng điều khiển cần.
Trong bộ tách dầu-nước cổ điển, bộ truyền phát magnetostrictive hai phao là lựa chọn mặc định. Phao mức báo cáo bề mặt dầu; phao giao diện nằm tại ranh giới dầu-nước và cấp tín hiệu cho van điều khiển xả nước. Vì bộ truyền phát xuất ra cả hai giá trị, một thiết bị đo đóng cả hai vòng điều khiển của bộ tách, và độ chính xác giao diện ±1-2 mm của nó giữ cho cột nước ổn định, ngăn chặn cả hiện tượng nước cuốn theo vào cửa ra dầu và dầu kéo theo vào cửa ra nước. Để có chỉ thị cục bộ dự phòng, một kính đo mức từ với phao giao diện màu cung cấp kiểm tra chéo trực quan có thể được đối chiếu với bộ truyền phát trong quá trình vận hành thử và bảo trì định kỳ.
Bồn chứa hóa chất làm phức tạp vấn đề vì chất lỏng rất khác nhau về mật độ, hằng số điện môi, tính ăn mòn và nhiệt độ. Bắt đầu với sự khác biệt mật độ: nếu chênh lệch khoảng 50 kg/m³ và quá trình không bị nhũ hóa mạnh, bộ truyền phát giao diện magnetostrictive hoặc kính đo mức từ với phao giao diện cho kết quả chính xác nhất. Nếu chất lỏng phía trên là hydrocarbon có điện môi thấp trên pha nước, radar sóng dẫn hướng ở chế độ giao diện là lựa chọn thay thế mạnh mẽ không cần phao. Nếu cả mật độ và điện môi đều ở mức biên, DP với bù mật độ là phương án dự phòng, chấp nhận độ chính xác thấp hơn.
Khả năng chống ăn mòn quyết định lựa chọn vật liệu tiếp xúc. Đối với hóa chất mạnh, một kính đo mức từ có lót chống ăn mòn bảo vệ thân và phao, và cân nhắc tương tự áp dụng cho vật liệu đầu dò trên thiết bị magnetostrictive và radar. Hướng dẫn ứng dụng bồn chứa hóa chất của chúng tôi đề cập chi tiết hơn về vật liệu và lắp đặt. Nơi hai chất lỏng được lưu trữ ở quy mô lớn — bồn lắng nhiên liệu-nước, bồn chứa sản phẩm có cột nước — kính đo mức magnetostrictive cho bồn chứa mở rộng đo giao diện hai phao cho bồn cao, và kính đo mức từ vẫn là thiết bị dự phòng cục bộ tiêu chuẩn.
Đối với hầu hết các bộ tách dầu-nước, bộ truyền phát giao diện từ giảo với hai phao là phương pháp tốt nhất. Nó đo cả bề mặt dầu và ranh giới dầu-nước trong một thiết bị với độ chính xác giao diện điển hình là ±1-2 mm, và nó hoạt động trên bất kỳ bể nào mà chênh lệch mật độ giữa dầu và nước ít nhất khoảng 50 kg/m³ — gần như tất cả các bể. Đồng hồ đo mức từ với phao giao diện là lựa chọn thay thế chỉ thị cục bộ tiêu chuẩn, và radar sóng dẫn hướng ở chế độ giao diện hoạt động tốt khi không thể chấp nhận phao.
Đối với các phương pháp dựa trên phao, chênh lệch mật độ khoảng 50 kg/m³ (0,05 g/cm³) giữa hai chất lỏng là mức tối thiểu thực tế, vì phao giao diện phải đủ đặc để chìm trong chất lỏng phía trên và đủ nhẹ để nổi trong chất lỏng phía dưới. Dưới chênh lệch đó, các phương pháp dựa trên áp suất và radar vẫn có thể khả thi nhưng với độ chính xác thấp hơn, và bản thân giao diện khó kiểm soát chặt chẽ hơn.
Các con số điển hình là: bộ truyền phát từ giảo hai phao ±1-2 mm; đồng hồ đo mức từ với phao giao diện ±5-10 mm; radar sóng dẫn hướng và điện dung trong khoảng ±10-25 mm; và áp suất vi sai tốt nhất là ±10-25 mm, thường kém hơn khi chênh lệch mật độ nhỏ. Mục tiêu phù hợp phụ thuộc vào quy trình — vòng xả nước của bộ tách thường cần kiểm soát chặt chẽ nhất.
Có. Radar sóng dẫn hướng có chế độ giao diện chuyên dụng, suy ra vị trí giao diện từ tiếng vang thứ hai phản xạ tại nơi hằng số điện môi thay đổi. Nó hoạt động tốt nhất khi chất lỏng phía trên là chất lỏng có hằng số điện môi thấp (thường dưới khoảng 10), chẳng hạn như dầu hoặc hydrocarbon trên nước hoặc pha nước, và tránh việc phải tính toán kích thước phao. Nó kém tin cậy hơn khi hai chất lỏng có hằng số điện môi tương tự hoặc khi lớp nhũ tương dày làm mờ ranh giới.
Chọn bộ truyền phát giao diện từ giảo khi bạn cần kiểm soát giao diện liên tục chặt chẽ hoặc đầu ra từ xa của cả mức và giao diện — nó cung cấp độ chính xác tốt nhất (thường ±1-2 mm) và cấp cho vòng điều khiển 4-20 mA/HART hoặc Modbus. Chọn đồng hồ đo mức từ với phao giao diện khi chỉ thị cơ khí cục bộ là ưu tiên và bạn muốn một chỉ thị trực quan an toàn nội tại đơn giản, tùy chọn thêm bộ truyền phát vào cột.
Nhiệm vụ giao diện không phải là sản phẩm có sẵn. Thiết bị phù hợp phụ thuộc vào chênh lệch mật độ giữa hai chất lỏng của bạn, dải nhũ tương dự kiến, nhiệt độ và áp suất, và hình dạng bể của bạn — đó là lý do tại sao đặc tính kỹ thuật luôn bắt đầu với dữ liệu quy trình của bạn.
Nếu bạn đang đo giao diện dầu-nước trong bộ tách hoặc giao diện sản phẩm/nước trong bể hóa chất, hãy liên hệ với chúng tôi với mật độ của hai chất lỏng ở nhiệt độ vận hành, chiều cao bể và chi tiết vòi phun, cũng như nhiệt độ và áp suất quy trình. Các kỹ sư của WELK sẽ đề xuất bộ truyền phát giao diện từ giảo, đồng hồ đo mức từ với phao giao diện, hoặc giải pháp thay thế phù hợp, được định cỡ cho bể của bạn và cung cấp với đầu ra mà hệ thống điều khiển của bạn cần — được hỗ trợ bởi thử nghiệm tại nhà máy và kiểm soát chất lượng tài liệu. Yêu cầu báo giá của bạn ngay hôm nay.
Dual-float magnetostrictive transmitter for total level and liquid-liquid interface measurement review.
Magnetic level gauge for local indication on pressure vessels up to 16 MPa and 350 C.
Magnetic level gauge with PTFE, PP, PVC or lined wetted parts for corrosive liquid tanks.
Send drawings, dimensions, material, environment or operating conditions, and we will help confirm the right specification.
Uploaded reference files are included with the inquiry. For larger CAD packages, reply to the confirmation email or send them here:
Our team typically replies within 24 giờ.
