کنترل سطح مایعات

تجهیزات کنترل سطح مایعات

کنترل سطح مایعات یکی از مهم ترین بخش های مدار فرمان در تابلو برق های کنترل پمپ و شیرهای برق است. تقریبا در تمام تاسیسات از مایعات به شکل های مختلف استفاده می شود. در بیشتر موارد این مایع به صورت آب از چاه ها و استخرها تخلیه شده و در مخازن و منبع های بزرگ نگهداری می شود. این کار می تواند به منظور تامین فشار، ایجاد ذخیره و غیره توسط انواع الکتروپمپ صورت بگیرد. در جابجایی و نگهداری مایعات از الکتروپمپ ها و شیرهای برقی استفاده می شود. پس به صورت کلی می توان گفت که مخزن های مختلفی در تاسیسات وجود دارد که سطح مایعات داخل آن ها باید کنترل شود. قابل ذکر است که همیشه منظور از مایع در سیستم های صنعتی آب نبوده و ممکن است نیاز به کنترل سطح مایعات آلوده، اسیدی، خوراکی، پزشکی و غیره نیز باشد.

کنترل سطح مایعات

دلایل کنترل سطح مایع

با توجه به موارد بالا می توان گفت که کنترل سطح مایع داخل مخزن به دلایل متفاوتی انجام می‌شود. به ‌عنوان ‌مثال به این موارد توجه کنید:

  • پر و خالی شدن یک مخزن به ‌صورت خودکار جهت جلوگیری از خالی یا خشک کار کردن پمپ ‌ها
  • کنترل سطح مایعات جهت جلوگیری از سرریز شدن مخازن
  • کنترل سطح مایعات جهت مخلوط کردن مواد با یکدیگر در حجم مشخص
  • کنترل سطح مایعات در مخزن به منظور کنترل فشار داخل لوله ها

روش های کنترل سطح مایعات

تمام موارد ذکر شده به مدار فرمان و تجهیزات خاصی جهت کنترل سطح مایعات نیاز دارند. قبل از هر چیز باید در خصوص انواع روش های کنترل بیشتر صحبت کنیم. به صورت کلی می توان روش های کنترل سطح مایعات را در دو گروه دیجیتال و آنالوگ قرار داد. در کنترل سطح مایعات به روش دیجیتال از انواع فلوتر به شکل های الکترونیکی ، ساچمه ای ، مکانیکی ، مغناطیسی و غیره استفاده می شود. این فلوترها دارای یک یا چند رله بوده و می توانند در مدار فرمان قرار بگیرد. البته ممکن است در این بخش از سنسورهای دیجیتال نیز استفاده شود.

برای کنترل سطح مایعات به روش آنالوگ باید از انواع سنسور استفاده کنیم. همانطور که می دانید سنسورهای آنالوگ را نمی توان به صورت مستقیم در مدار فرمان قرار داد. این سنسورها باید به یک کنترلر مانند PLC متصل شده و بر اساس مقادیر آنالوگ آن تصمیم گیری شود. به عنوان مثال می توان با توجه به سطح آب داخل مخزن یک درایو یا شیر برقی را کنترل کرد. در نظر داشته باشید که کنترل سطح داخل مخزن توسط سنسورهای آنالوگ تنها مخصوص مایعات نبوده و در کنترل میزان غلات، آرد، پودر و غیره نیز استفاده می شود. از این موارد می توان به کنترل حجم گندم یا آرد در سیلوها اشاره کرد. این مورد را در تصویر زیر با استفاده از یک سنسور خازنی مشاهده می کنید.

کنترل سطح مایعات

در ادامه به صورت مختصر با روش های کنترل سطح مایعات اشنا می شویم. در صورت نیاز به اطلاعات بیشتر در خصوص روش کار و سیم بندی فلوتر ها می توانید در بخش تجهیزات مدار فرمان مقالات دیگر را مطالعه کنید.

فلوتر ساچمه ای

یکی از ساده ترین و ارزان ترین روش های کنترل سطح مایعات استفاده از فلوتر ساچمه‌ای یا Float Switch است. فلوتر ساچمه ای دارای یک محفظه پلاستیکی بوده که داخل آن یک گوی فلزی یا ساچمه وجود دارد. این محفظه به نوعی ساخته شده است که روی سطح مایع شناور بوده و هیچ گونه مایعی به داخل آن نفوذ نکند. در محفظه و کنار ساچمه ی فلزی یک میکروسوئیچ وجود داشته و معمولا دارای یک پلاتین چنج آور است. سیم های این میکروسوئیچ با یک کابل به خارج از محفظه هدایت شده و شما می توانید از آن در مدار فرمان استفاده کنید. در بخش (a) از تصویر زیر می توانید اجزای داخلی فلوتر ساچمه ای را مشاهده کنید. در بسته بندی این فلوتر معمولا یک وزنه برای قرار دادن روی کابل فرمان وجود دارد. بخش (b) روش تنظیم فلوتر ساچمه ای با توجه به وزنه ی موجود را نشان می دهد. به منظور کسب اطلاعات بیشتر در خصوص این فلوتر لطفا مقاله نصب و تنظیم فلوتر ساچمه ای را مطالعه کنید.

انواع فلوتر، فلوتر ساچمه ای، کنترل سطح مایعات

مطالبی که در حال مطالعه ی آن هستید به صورت تصویری در دوره ی جامع آموزش مدار فرمان شرح داده شده است. در این دوره با تجهیزات پایه مانند انواع کلیدها، کنتاکتورها، تایمرها، ساعت ها و غیره آشنا شده و نحوه ی سیم بندی آن ها را فراخواهیم گرفت. یک فصل از دوره ی آموزش مدار فرمان مربوط به شناخت سمبل های الکتریکی، مدارک مهندسی، نقشه ها و ترسیم مدارها در محیط اتوکد الکتریکال است. پس از فراگرفتن نحوه ی ترسیم مدارها و سیم بندی قطعات پایه وارد بخش های پیچیده تر مانند طراحی سیستم های چنج آور می شویم. در این فصل یک پروژه ی چنج آور با 3 ورودی توسط کلیدهای چنج آور موتور دار سوکومک و برد دیتا کام 207 طراحی و ساخته می شود. تابلوی فوق به یک دیزل موتور سازان تبریز متصل شده و تنظیم پارامترها صورت می گیرد.

فلوتر مکانیکی یا وزنه ای

نکته مهم در خصوص فلوترهای ساچمه ای قرار گرفتن آن داخل مایع است. وارد شدن مایع به داخل محفظه می تواند کل سیستم را برقدار کرده و صدمات جانی و مالی ایجاد کند. نفود مایع می تواند به علت اسیدی بودن آن، کیفیت پائین فلوتر، ضربه و یا موارد دیگر رخ بدهد. برای رفع این مشکل می توان در مدار فرمان فلوتر ساچمه ای از ولتاژ بسیار پائین استفاده کرده و یا از مدل های دیگر فلوتر استفاده کرد. فلوترهایی که قسمت برقدار آن ها خارج از مخزن قرار می گیرد با عنوان های مختلفی مانند فلوتر مکانیکی یا فلوتر وزنه ای یا دو جزئی شناخته می شوند. در تصویر زیر مدل های متنوعی از فلوتر های مکانیکی یا وزنه ای را مشاهده می کنید.

فلوتر های مکانیکی یا وزنه ای دارای دو بخش مجزا هستند. یک بخش شامل شناور و اهرم بوده که داخل مایع قرار گرفته و حرکت مکانیکی لازم برای تحریک یک سوئیچ را ایجاد می کند. این بخش بسیار سبک بوده و روی سطح مایع شناور باقی می ماند. به عبارت دیگر با تغییر سطح مایع این شناور و اهرم متصل شده به آن حرکت می کند. همانطور که مشاهده می کنید با توجه به نوع شناور فلوتر روش نصب آن متفاوت خواهد بود. قسمت بعدی محفظه ی مربوط به ترمینال ها است. این بخش بیرون از مخزن قرار گرفته و به صورت مکانیکی با شناور در ارتباط است. نکته ی مهم در این مدل از فلوترها اب بندی مخزن در محل نصب تجهیزات است. این کار توسط انواع واشرهای موجود در بسته بندی فلوتر انجام می شود. اطلاعات بیشتر در خصوص این فلوترها را در مقاله مدل های مکانیکی مطالعه کنید.

انواع فلوتر، کنترل سطح مایعات

فلوتر مغناطیسی

فلوترهای ساچمه ای و وزنه ای معمولا دارای یک پلاتین چنج آور یا یک N.O و N.C هستند. این فلوترها تنها می توانند وضعیت پر یا خالی را نمایش داده و برای کنترل پیوسته استفاده نمی شوند. به منظور افزایش تعداد سوئیچ ها در سطح های مختلف مایع می توان از فلوتر مغناطیسی استفاده کرد. فلوتر مغناطیسی در بالای مخزن قرار گرفته و به صورت عمودی وارد مایع می شود. این فلوتر دارای یک لوله ی توخالی بوده که یک یا چند شناور روی آن قرار دارد. داخل لوله از رید رله یا سوئیچ های حساس به میدان مغناطیسی استفاده شده است. شناورهای این فلوتر بسیار سبک و با خاصیت مغناطیسی ساخته می شوند. با تغییرات سطح مایع و جابجا شدن این شناورها تعدادی رید رله باز و بسته می شوند. این روش کنترلی نیز به صورت دیجیتال انجام می شود ولی می توان از شناورهای متعدد برای شناسایی سطح های مختلف مانند خالی، میانی و پر استفاده کرد. اطلاعات بیشتر از این نوع  را در مقاله ی فلوتر مغناطیسی بخوانید.

انواع فلوتر، شناور، کنترل سطح مایعات

فلوتر الکترونیک

فلوتر الکترونیک دارای یک رله و تعدادی الکترود است. رله ی فلوتر الکترونیک داخل تابلو برق قرار گرفته و مدار فرمان را کنترل می کند. این رله به تغذیه نیاز داشته و می تواند شامل یک پلاتین فرمان چنج آور یا N.O و N.C باشد. فلوتر الکترونیک با توجه به مدل و برند می تواند تعدادی الکترود داشته باشد. این الکترودها که معمولا در مدل های ایرانی سه عدد هستند در سطح های مختلف و داخل مخزن نصب می شوند. برای اتصال الکترودها به رله باید از کابل عایق یا رپوش دار استفاده شود. فلوتر الکترونیک به الکترودها یک ولتاژ متناوب با مقدار پائین اعمال کرده و سطح مایع را تشخیص می دهد. این جریان بسیار پائین و در حد چند میلی آمپر بوده و خطر جانی ایجاد نمی کند.

تعداد الکترودها و نحوه ی قرار گیری آن ها با توجه به نوع فلوتر تعیین می شود. به عنوان مثال در تصویر زیر یک فلوتر با پنچ الکترود و سه رله ی فرمان را مشاهده می کنید. از این مدل می توان همانند فلوترهای مغناطیسی جهت شناسایی سطح های مختلف استفاده کرد. مدل های بیشتری از این فلوتر در مقاله ی فلوترهای الکترونیک بررسی شده است.

انواع فلوتر، فلوتر، شناور، کنترل سطح مایعات

سنسورهای آنالوگ

هیچ یک از فلوترهای بالا نمی توانند حجم دقیق مایع داخل مخزن را مشخص کنند. در واقع موارد فوق به صورت سوئیچ بوده و در یک سطح مشخصی فعال می شوند. برای اندازه گیری دقیق سطح و محاسبه ی حجم مایع می توان از سنسورهای آنالوگ استفاده کرد. سنسورهای آنالوگ با توجه به نوع مواد انتخاب شده و می توانند خازنی، صوتی و غیره باشند. در تصویر زیر استفاده از سنسور مافوق صوت یا التراسونیک برای تشخیص سطح مایع داخل مخزن را مشاهده می کنید. سنسور مافوق صوت از طریق ارسال سیگنال های صوتی و دریافت باز خورد آن کار می کند. فاصله ی زمانی بین ارسال و دریافت سیگنال سطح مواد داخل مخزن را مشخص کرده و در خروجی سنسور به صورت ولتاژی یا جریان قرار داده می شود. این سنسورها حتما باید به یک رله یا کنترلر قابل برنامه ریزی مانند PLC متصل شوند. اطلاعات بیشتر در خصوص این روش کنترلی را در مقاله سنسور التراسونیک مطالعه کنید.

سنسور اولتراسونیک

جهت مطالعه ده ها مقاله ی تخصصی دیگر، بخش مقالات آموزش مدار فرمان را مشاهده کنید.

انتخاب فلوتر مناسب

هریک از فلوترهای شرح داده شده دارای مزایا و معایب خاص خود هستند. به منظور انتخاب فلوتر مناسب باید در درجه ی اول نوع مایع و شرایط آن را مشخص کنیم. برای اینکار می توان سوال هایی را مطرح کرد. به عنوان مثال:

  • آیا مایع دارای مواد خورنده مانند اسیدها می باشد؟
  • دمای مایع چقدر است؟

مرحله ی بعدی مشخص کردن ابعاد و شرایط فیزیکی مخزن است. به عنوان مثال:

  • سطح مایع باید داخل چه بخشی شامل چاه، استخر، مخزن فلزی، بتونی و غیره کنترل شود؟
  • ابعاد مخزن و فشار مایع داخل آن چقدر است؟ آیا می توان در بدنه ی مخزن سوراخی برای نصب فلوتر ایجاد کرد؟
  • ورودی مایع به مخزن از بالا یا طرفین است؟
  • میزان جابجایی مایع چقدر است؟ آیا در مخزن موج یا تلاتم وجود دارد؟

پس از مشخص کردن موارد فوق باید یکی از حالت های دیجیتال یا آنالوگ را به منظور کنترل سطح مایع داخل مخزن انتخاب کنیم. همانطور که شرح داده شد به منظور کنترل سطح مایعات در مدار فرمان معمولی می توان از انواع فلوتر با رله های فرمان استفاده کرد. این فلوترها بسیار ساده نصب شده و در مقایسه با سنسورهای آنالوگ دارای قیمت بسیار پائینی هستند. در صورت نیاز به کنترل حجم، فشار و غیره توصیه می شود از سنسورهای آنالوگ استفاده کنید. در این شرایط می توان وضعیت شیرهای برقی، درایو متصل شده به پمپ و دیگر موارد را به صورت دقیق و پیوسته کنترل کرد.

نقشه مدار فرمان کنترل سطح مایعات

پس از انتخاب نوع فلوتر باید آن را سیم بندی کنیم. سیم بندی فلوتر بر اساس نوع و تعداد خروجی های آن انجام می شود. در مدل های دیجیتال معمولا یک یا چند کنتاکت چنج آور یا N.O و N.C وجود دارد. توجه داشته باشید که انتخاب باز یا بسته بودن کنتاکت باید با هدف نصب فلوتر مطابقت داشته باشد. به صورت کلی می توان از یک فلوتر دیجیتال به منظور جلوگیری از سر ریز مخزن و یا خشک کار کردن پمپ و یا هردو استفاده کرد. توصیه می شود هنگام سیم بندی مدار فرمان حتما به وضعیت فلوتر و نوع کنتاکت متناسب با آن توجه کنید. به عنوان مثال اگر قصد جلوگیری از خشک کار کردن پمپ را دارید باید فلوتر ساچمه ای را به نحوی نصب کنید تا در حد پائین کنتاکت آن باز شده و موتور را خاموش کند.

با توجه به مدل های متنوع فلوتر و هدف مدار فرمان نمی توان یک مدار کلی برای تمام آن ها ارائه کرد. این کار باید با توجه به اطلاعات فلوتر و نحوه ی عملکرد کنتاکت های آن در حد بالا و حد پائین انجام شود. توصیه می شود قبل از سیم بندی مدار فرمان ابتدا کنتاکت های رله را بررسی یا تست کنید. البته این تست باید پس از کامل شدن مدار فرمان و قبل از راه اندازی پمپ نیز انجام شود. در این مرحله اگر نوع یک کنتاکت درست انتخاب نشده باشد به راحتی می توان آن را اصلاح کرد. به صورت کلی کنتاکت های فلوتر یا سوئیچ های شناور به صورت زیر نمایش داده می شوند:

نماد فلوتر

این مقاله تا چه حد برای شما مفید بود؟

میانگین امتیاز 4.2 / 5. تعداد رای: 11

0 پاسخ

دیدگاه خود را ثبت کنید

تمایل دارید در گفتگوها شرکت کنید؟
در گفتگو ها شرکت کنید.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *