level measurement

การวัดระดับของของเหลว (LIQUID LEVEL MEASUREMENT)

THEORY

 การวัดระดับของของเหลวโดยใช้หลักการวัดความดันของน้ำหนักของของเหลวที่กระทำเนื่องจากแรงโน้มถ่วงที่ทำกับพื้นผิวภาชนะที่ระดับต่าง ๆ โดยความดันจะมีค่าแปรผันตามความสูง (ระดับ) ของของเหลวดังสมการ

                P  =  g h                            -  ความหนาแน่นของของเหลว (density of the fluid)

                                                                g  -  แรงโน้มถ่วง (gravity)

                                                                h  -  ความสูงหรือระดับ (height of liquid column)

                                                                P  -  ความดัน (pressure exerted)

ถ้าความหนาแน่นคงที่ ดังนั้น ความดันของแท่งของเหลวในถัง จะมีค่าแปรผันตามความสูงหรือระดับของของเหลว (In other words, differential pressure level measurement measures the pressure due to a column of liquid and infers the level from this)

ตัวอย่าง (Example) จากระดับของของเหลวในถัง ดังรูป เมื่อวัดความดันที่ด้านล่างของถัง ด้วยตัววัดความดันแตกต่าง (Pressure Transmitter)

RD = 0.80 g  =  9.81m/s2 DP  =  11.772 kPag

 สมการของความดัน ที่ระดับความสูง 1.5 เมตร ความถ่วงจำเพาะ 0.8 วัดความดันแตกต่างได้ 11.772 kPag ดังนั้น

Note:  The fluid level is directly related to the pressure measured by the dp cell.

ความดันที่วัดได้โดยเซลวัดผลต่างความดัน (dP-Cell) จะต้องได้รับการปรับค่าความดันที่สัมพันธ์กับความสูงที่ใช้งานจริง โดยพิจารณาดูว่า P ที่เซลวัดผลต่างความดันที่จะตรวจวัดได้ เมื่อของเหลวอยู่ที่ระดับจุดต่ำสุด (Lower Range Value :LRV) และของเหลวอยู่ที่ระดับสูงสุด (Upper Range Value :URV)  นั่นคือจึงต้องมีการปรับเทียบที่ย่านวัดจริง (DP @ the LRV to DP @ the URV) สำหรับเซลวัดผลต่างความดันนั่น ๆ จึงจะทำให้สัญญาณออกจากเซลวัดผลต่างความดัน มีค่าแปรผันตามระดับของของเหลวที่กำลังตรวจวัดอยู่

Setting up a differential pressure transmitter for level measurement

มีวิธีการวัดระดับของของเหลวหลาย ๆ วิธีที่ใช้เซลวัดผลต่างความดัน แต่โดยหลักการพื้นฐานมีวิธีการที่จะปรับตั้งเซลวัดผลต่างความดันคล้าย ๆกัน ดังตัวอย่างต่อไปนี้

1.      The calibration range required for a particular application must be determined.  The transmitters installed location must be know to be able to perform this calculation.

2.      The dp cell must be properly calibrated using an appropriate pressure standard.

3.      The transmitter is installed in its proper location and the connection lines are “bleed” to ensure that there is no air pockets in the line that may effect the pressure being measured. (Air pocket will cause measurement errors due to surface tension especially when measuring low pressures)

การทำตามขั้นตอนดังนี้ จะทำให้ผลการวัดระดับของของเหลวได้ค่าที่ถูกต้อง (Following these steps will result in proper level measurement)

Atmospheric vessels using a standard dp cell

For vessels operated at atmospheric pressure, the high side of the  dp  cell is connected to the bottom of the vessel and the low side is vented to atmosphere.

Example:

Process fluid RD  =  0.750                             Assume g  =  9.81 m/s2

Calculating the required calibration range:

P  seen by the dp cell when fluid is at its LRV

            PH  =  (0.750)(1000 kg/m3)(9.81 m/s2)(0.2m) + Patm

            PH  =  1.4715 kPag + Patm

            PL  =  Patm

            P =  PH - PL  =  (1.4715 kPag + Patm) - Patm = 1.4715 kPag

Calculation (continued)

P  seen by the dp cell when fluid is at its URV

            PH  =  (0.750)(1000 kg/m3)(9.81 m/s2)(1.2m) + Patm

            PH  =  8.829 kPag + Patm

            PL  =  Patm

            P =  PH - PL  =  (8.829 kPag + Patm) - Patm = 8.829 kPag

Therefore, the calibration range is  1.4715 to 8.829 kPag