تعیین بازه‌ی فشار هیدرواستاتیک برای سنسور سطح مخزن

روش‌های بسیاری برای اندازه‌گیری ارتفاع یک سیال وجود دارد و یکی از محبوب‌ترین آن‌ها استفاده از یک سنسور فشار است.
هر تغییری در ارتفاع مایع بالای سنسور فشار، به شکل خطی متناسب با تغییر در فشار وارده توسط مایع بالای آن است، که دقیقا بالای موقعیت سنسورهای فشار قرار دارد. در این نوشته به نکات و چالش های تعیین بازه‌ی فشار هیدرواستاتیک می پردازیم.

نکات مربوط به تعیین بازه‌ی فشار هیدرواستاتیک

برای اندازه‌گیری سطح سیال، یک سنسور فشار هیدرواستاتیک باید در پایین‌ترین نقطه اندازه‌گیری مورد نیاز نصب شود، که می‌تواند یک خروجی یا ورودی باشد، مثلا در انتهای مخزن.

از طرف دیگر شاید الزامی باشد که یک نقطه تپینگ (tapping) جدید ‌ایجاد شود، به خصوص اگر نرخ دبی، مکش یا فشار مثبت در خروجی یا ورودی در زمانی طولانی بالا باشد، چون این هم با سنسور فشار هیدرواستاتیک اندازه‌گیری می‌شود که منجر به خوانشی اشتباه از سطح مایع می‌شود.

وقتی که برای موقعیت‌گذاری سنسور فشار هیدرواستاتیک، ارتفاع تعیین شد، بازه عملیاتی مورد نیاز، فشار هیدرواستاتیک وارده بین کمترین و بیشترین سطح ممکن مایع است.

بالاترین سطح اندازه‌گیری‌شده مورد نیاز، معمولا بالای مخزن است تا شرایط سرریز شدن (overflow) نیز تشخیص داده شود.

چالش های مربوط

بازه فشار هیدرواستاتیک به واحد بار یا پوند بر اینچ مربع (psi) می‌تواند با ضرب کردن ارتفاع مایع با واحد متر یا فوت در چگالی ویژه (SG) سیال و سپس ضرب کردن این نتیجه در عدد تبدیل شده بار یا psi برای ۱ mH2O یا ۱ ftH2O محاسبه شود.

لطفا دقت کنید که تبدیل ارتفاع مایع به واحدهای فشار، ۱۰۰ درصد دقیق نیست. دلیل این مساله این است که فشار وارده توسط یک مایع، تحت تاثیرات تغییرات دماست که باعث انقباض و انبساط مایع می‌شود،

در نتیجه چگالی را تحت تاثیر قرار می‌دهد. همچنین گرانش محلی، که بر اساس موقعیت جغرافیایی متغیر است نیز باعث می‌شود که وزن مایع بالا و پایین برود. به خاطر این نوسان‌ها و کم و زیاد شدن‌ها، تعدادی از قوانین در این مورد رایج شده است،

برای تبدیل ارتفاع مایع به واحدهای فشار. راحت‌ترین قانونی که می‌توانید به خاطر بسپارید این است که فرض کنید چگالی آب kg/m³ ۱۰۰۰ در ۴ درجه سلسیوس است و شتاب مرتبط با گرانش ۹٫۸۰۶۵۵ m/s²، که در بیشتر کاربردها به تبدیل فشاری تا حد کافی دقیق منتهی خواهد شد.

برخی از تولیدکنندگان سنسورهای فشار هیدرواستاتیک مخصوص کاربرد اندازه‌گیری سطح مایع ارائه می‌کنند و بازه‌های فشار در مترها یا فوت از گیج آب خواهد بود. اما به خاطر داشته باشید که این بازه‌ها برای آب هستند که چگالی ویژه آن یک است، بنابراین برای سیالات دیگر که چگالی ویژه بالاتر یا پایین‌تری دارند، نیاز است که بازه‌های کمتر یا بالاتری را انتخاب کنید.

بیشتر بخوانید: تفاوت بین اندازه‌گیری سطح آب ونتد و غیر ونتد

اندازه‌گیری سطح هیدرواستاتیک یک سیال که در برابر هوا باز است یا داخل یک مخزن ونتد (دارای تهویه) است، نیازمند کم کردن فشار اتمسفریک محلی است.

این کار با تهویه‌ی مکانیکی بخش پشتی دیافراگم سنسور فشار به فشار اتمسفریک ممکن می‌شود. در نتیجه مگر زمانی که کاربردی همچون اندازه‌گیری عمق آب دریا با یک مخزن غوطه‌ور دارید که ایجاد تهویه و ونت در برابر فشار اتمسفریک غیرممکن است، سنسور فشار هیدرواستاتیک همیشه باید مرجع ونتد گیج داشته باشد. نوع مرجع معمولا در بازه فشار شناسایی می‌شود، مثلا گیج یک بار، ۱ bar g یا یک بار ونتد گیج.