کنترل سطح، بدون تماس با سیال
لولگیج مغناطیسی (Magnetic Level Gauge) یکی از پرکاربردترین و قابلاطمینانترین ابزارهای نمایش سطح (Level Indication) در صنایع فرآیندی، پتروشیمی، نفت و گاز، نیروگاهی و صنایع غذایی است. این دستگاه با بهرهگیری از اصول مغناطیسی و مکانیکی، امکان مشاهده مستقیم و غیرمستقیم سطح مایع درون مخزن را بدون نیاز به بازدید فیزیکی یا تماس مستقیم با سیال فراهم میکند.
اصول عملکرد و ساختار
لولگیج مغناطیسی از دو بخش اصلی تشکیل شده است:
- محفظه اصلی (Chamber/ Float Chamber)
- یک لوله یا محفظه فلزی (معمولاً از جنس استنلس استیل، کربن استیل یا آلیاژهای خاص) که به صورت عمودی نصب میشود و از طریق اتصالات (فلنج یا رزوه) به مخزن متصل میگردد.
- داخل این محفظه یک شناور (Float) قرار دارد که حاوی آهنرباهای دائمی قوی (معمولاً از جنس نئودیمیوم) است.
- شناور با تغییر سطح سیال در مخزن، به صورت عمودی جابهجا میشود.
- نمایشگر (Indicator)
- در بیرون محفظه و در امتداد آن، یک نوار یا صفحه نمایشگر قرار دارد که شامل فلپهای (Flags) دو رنگ (معمولاً سفید و قرمز) یا یک سری نشانگرهای مغناطیسی است.
- این فلپها یا نشانگرها توسط میدان مغناطیسی شناور داخل محفظه کنترل میشوند.
- با حرکت شناور، فلپها ۱۸۰ درجه چرخیده و رنگ متناظر با سطح سیال را نمایش میدهند (مثلاً سفید برای قسمت پر، قرمز برای قسمت خالی).
انواع لولگیج مغناطیسی
۱. نوع فلپدار (Magnetic Flag Type)
- پرکاربردترین نوع، با دقت نمایش بصری بالا.
- فلپها در داخل یک محفظه شفاف (از جنس پلیکربنات یا شیشه مقاوم) قرار گرفتهاند.
- مناسب برای محیطهای با نور کم یا نیاز به مشاهده از فاصله.
۲. نوع نوار مغناطیسی (Magnetic Strip Type)
- به جای فلپهای مجزا، از یک نوار مغناطیسی پیوسته استفاده میکند که تغییر رنگ آن تدریجی است.
- اغلب برای نمایش سطح پیوسته (Continuous Level) و در مخازن بلند کاربرد دارد.
۳. نوع ترکیبی با ترانسمیتر (Magnetic Level Transmitter)
- در این نوع، علاوه بر نمایش بصری، یک ترانسمیتر (معمولاً مغناطیسی-مقاومتی یا اثر هال) نیز روی گیج نصب میشود.
- ترانسمیتر سیگنال الکتریکی (۴–۲۰ mA، HART، Foundation Fieldbus) تولید کرده و به سیستم کنترل ارسال میکند.
۴. نوع تحت فشار (High-Pressure / High-Temperature)
- طراحی ویژه برای فشارهای بالا (تا ۴۰۰ بار) و دماهای بالا (تا ۴۰۰ درجه سانتیگراد).
- از مواد ویژه (فولاد آلیاژی، فلنجهای ریتد) و آببندیهای پیشرفته استفاده میشود.
مزایای لولگیج مغناطیسی
- امنیت بالا: هیچ تماس مستقیمی بین اپراتور و سیال وجود ندارد؛ مناسب برای سیالات سمی، خورنده یا داغ.
- قابلیت اطمینان: مکانیزم ساده و بدون قطعات متحرک خارجی، عمر طولانی و نگهداری کم.
- نمایش واضح: فلپهای دو رنگ حتی از فاصله دور بهراحتی قابل مشاهده هستند.
- سازگاری با شرایط سخت: مقاوم در برابر لرزش، ضربه و محیطهای خورنده.
- قابلیت ترکیب با ترانسمیتر: امکان ارسال سیگنال به سیستم کنترل بدون نیاز به سنسور جداگانه.
- عدم نیاز به برق: در حالت نمایشگر ساده، نیازی به منبع برق ندارد (Passive Device).
معایب و محدودیتها
- حساسیت به چگالی سیال: شناور باید با چگالی سیال تطبیق داده شود؛ برای سیالات با چگالی متغیر ممکن است نیاز به کالیبراسیون مجدد باشد.
- محدودیت نصب: باید به صورت عمودی نصب شود؛ انحراف از حالت عمودی باعث خطا در نمایش میشود.
- محدودیت در سیالات ویسکوز بالا: سیالات بسیار غلیظ یا دارای ذرات جامد ممکن است حرکت شناور را مختل کنند.
- هزینه اولیه: نسبت به برخی گیجهای ساده (مانند Sight Glass) هزینه بالاتری دارد.
پارامترهای کلیدی در انتخاب
- محدوده اندازهگیری (Length): از چند سانتیمتر تا چند متر.
- فشار کاری (Operating Pressure): مطابق با ریتینگ فلنج و طراحی محفظه.
- دمای کاری (Operating Temperature): تأثیر بر انتخاب متریال شناور، سیلها و نمایشگر.
- چگالی سیال (Fluid Density): برای انتخاب شناور مناسب (معمولاً چگالی کمتر از ۰٫۵ گرم بر سانتیمتر مکعب نیاز به شناور ویژه دارد).
- خورندگی سیال (Fluid Corrosivity): تعیین کننده جنس محفظه و شناور (استنلس استیل ۳۱۶، Hastelloy، تفلن پوششدار).
- نیاز به خروجی الکتریکی: انتخاب نوع ترکیبی با ترانسمیتر و پروتکل ارتباطی.
- محیط نصب (Area Classification): نیاز به گواهی ATEX، IECEx یا SIL برای مناطق خطرناک.
استانداردهای مرتبط
- ASME B40.1: گیجهای فشار، دماسنج و لوولگیجها.
- ASME B31.3: لولهکشی فرآیندی.
- API 675: استانداردهای پمپهای جابجایی مثبت (برای کاربردهای مرتبط).
- ATEX Directive 2014/34/EU: تجهیزات برای استفاده در محیطهای بالقوه انفجاری.
- IEC 61508 / IEC 61511: الزامات ایمنی عملکردی (SIL) برای سیستمهای ابزار دقیق.
کاربردهای صنعتی
- صنایع نفت و گاز: نمایش سطح در مخازن ذخیره، جداکنندهها (Separators)، برجهای تقطیر.
- پتروشیمی: مخازن مواد شیمیایی، راکتورها، برجهای جذب.
- نیروگاهها: دیگهای بخار، مخازن آب تغذیه، کندانسورها.
- صنایع غذایی و دارویی: مخازن سیالات فرآیندی، تانکهای ذخیره مواد اولیه.
- صنایع آب و فاضلاب: نمایش سطح در تانکهای تصفیه، مخازن کلر.
نکات نصب و نگهداری
- نصب باید کاملاً عمودی و تراز باشد (انحراف مجاز معمولاً کمتر از ۲ درجه).
- از اتصالات مناسب (فلنج، رزوه) با ریتینگ فشار و دمای متناسب استفاده شود.
- قبل از راهاندازی، از عدم وجود ذرات جامد و لجن در محفظه اطمینان حاصل شود.
- در صورت استفاده از ترانسمیتر، کالیبراسیون اولیه و دورهای مطابق با دستورالعمل سازنده انجام شود.
- در محیطهای خورنده، بازرسی دورهای از ضخامت دیواره محفظه توصیه میشود.
جمعبندی
لولگیج مغناطیسی با ترکیب سادگی مکانیکی، اطمینان بالا و قابلیت نمایش بصری واضح، به یکی از ابزارهای استاندارد در صنایع فرآیندی تبدیل شده است. انتخاب صحیح بر اساس پارامترهای سیال، شرایط فرآیندی و الزامات ایمنی، عملکرد بهینه و عمر طولانی دستگاه را تضمین میکند.
آدرین صنعت ابزار دقیق پارس با بهرهگیری از دانش فنی و تجربه مهندسی، امکان طراحی، تأمین و نصب لولگیجهای مغناطیسی متناسب با نیازهای خاص هر پروژه را فراهم میکند.