لول سوئیچ خازنی

لول سوئیچ خازنی (Capacitive Level Switch) چیست؟

لول‌ سوئیچ‌ خازنی نوعی سنسور تماسی است که برای اندازه‌گیری سطح مایعات و جامدات در مخازن و سیلوها کاربرد دارد. لول سوئیچ‌های خازنی از فناوری ظرفیت الکتریکی خازن، برای تشخیص نقطه‌ای سطح سیالات استفاده می‌کند. حسگر خازنی عمدتا برای محافظت مخازن، از پر و خالی شدن بیش از اندازه تانک‌ها طراحی شده‌اند، از این رو به این دستگاه‌ها سوئیچ حد نیز گفته می‌شود.

سطح سنج خازنی، لول سنج خازنی، سنسور خازنی و سوئیچ سطح خازنی از دیگر نام های رایج این تجهیز در بین صنعتگران ایرانی است.

80 درصد از سنسورهای خازنی در مخازنی با دیواره فلزی استفاده می‌شود. اما این موضوع به این معنی نیست که نمی‌توان از آن‌ها در مخازنی با دیواره پلاستیکی استفاده نمود! برخی از لول سوئیچ‌ های خازنی به صورت چند کاتده نیز طراحی می‌شوند. که در نوع دو کاتده، یکی از پروب‌ها نقش مثبت و پایه دیگر نقش صفحه منفی خازن را ایفا می‌کند. از لول سوئیچ های چند کاتده می‌توان در مخازنی با دیواره رسانا (مخازن فلزی) و نارسانا (مثلا از جنس پلاستیک یا سیمان) استفاده می‌شود.

اساس و نحوه کار لول‌ سوئیچ خازنی

سنسور خازنی چگونه کار می‌کند؟ در این لول سوئیچ پروب سنسور (میله یا سیم بکسل) نقش یک سطح یا پایه خازن و دیواره مخزن، نقش یک سطح دیگر از خازن را ایفا می‌کند. تا زمانیکی مواد به سنسور برخورد نکرده هیچ تغییری در خروجی (کنتاکت رله) وجود ندارد. ولی هنگامی که مواد درون مخزن به پروب سنسور رسید (در زمان پرشدن مخزن) و برخورد کرد، ظرفیت خازن لول سوئیچ تغییر کرده و از این طریق، حضور ماده در آن نقطه تشخیص داده می‌شود. در این حین کنتاکت رله‌ی لول سوئیچ بصورت اتوماتیک از حالت باز به حالت بسته تغییر وضعیت پیدا می‌کند. با استفاده مکرر مواد درون مخزن، سنسور خازنی از تماس با مواد خارج شده که این امر موجب تغییر وضعیت رله لول سوئیچ از حالت کنتاکت بسته به کنتاکت باز می‌شود.

همانطور که میدانید مخازن و سیلو های ذخیره‌سازی، دائم در حال پر و خالی شدن هستند و چنانچه بخواهیم بصورت نقطه‌ای (Point) مقدار مواد درون مخازن را اندازه‌گیری کنیم حتما بایستی از یک یا چند لول سوئیچ استفاده کنیم.

لول سوئیچ خازنی بصورت ترکیبی نیز در کنار دیگر فناوری‌های تشخیص و اندازه‌گیری سطح مورد استفاده قرار می‌گیرد. این امر بمنظور ایمنی حداکثری مخازن و سیلوها در برابر سرریز مواد انجام می‌پذیرد. از رایج‌ترین این موارد نصب سنسور خازنی بهمراه سطح سنج راداری می‌باشد.

اجزای لول سوئیچ خازنی Capacitive level switch components

در ادامه قسمت‌های مختلف لول سوئیچ خازنی را نام برده و شرح می‌دهیم:

• هاوزینگ Housing
• برد الکترونیکی Electronics Board
• اتصالات مکانیکی Process fitting
• بخش ایزوله Insulation
• پراب سنسور Sensor Probe

به قسمت بالایی لول سوئیچ که بورد الکترونیکی در داخل آن قرار دارد هاوزینگ گفته می‌شود. این قسمت میتواند بر اساس انتخاب مشتری از جنس پلاستیک، آلومنیومی و استیل انتخاب شود، حتی انتخاب نوع درجه حفاظت IP66-IP67-IP68 و .. وجود دارد.

تمام قطعات حساس الکترونیکی سطح سنج بر روی بورد الکترونیکی قرار گرفته است. رله ها، کلید حساسیت، ترمینال های ورودی تغذیه و چراغ نشانگر بر روی بورد قرار دارند.

اتصال مکانیکی نیز بر اساس نیاز مشتری، قابل انتخاب از بین انواع رزوه ها و فلنج ها می‌باشد.

ضرورت وجود قسمت ایزولاسیون بدلیل دو عامل است، حذف بیلد آپ و ایزوله کردن پایه مثبت و منفی خازن. این بخش نیز از جنس پلاستیکی PTFE و … در دسترس است. همچنین طول قسمت ایزوله می‌تواند در محدوده 50 میلیمتر تا 700 میلیمتر متغییر باشد.

وظیفه پراب سنسور تشخیص دادن وجود مواد است، شما میتوانید جنس پراب را از بین آلیاژ های مختلف برحسب سایش و خورندگی مواد درون مخزن انتخاب کنید. حتی در برخی کاربرد ها نیاز است تا پراب سنسور دارای روکش باشد که این مسئله هم امکان پذیر است. طول سنسور از شاخص های مهم در انتخاب تجهیز است.

انواع لول سوئیچ خازنی

سنسورهای خازنی جزو پرکاربردترین لول‌ سوئیچ ها در صنعت بوده و به همین دلیل، از تنوع و اهمیت بسیار بالایی برخوردارند.

• لول سوئیچ خازنی با پروب سیم بکسلی Capacitive Cable Probe Level Switch
• لول سنج خازنی با پروب میله‌ای Capacitive Rod Probe Level Switch
• لول سنج خازنی چند کاتده Conductive multiple rod electrode
• لول سوئیچ خازنی کوچک، اقتصادی و مقرون به صرفه

لول سوئیچ خازنی با پروب سیم بکسلی بهمراه راهنمای نصب

گاهی به این نوع از سنسورهای خازنی سیم بکسلی هم گفته می‌شود. طول این سیم بکسل می‌تواند از 2 تا حداکثر 32 متر متغیر باشد. در انتهای سیم بکسل یک وزنه قرار می‌گیرد که باعث می‌شود سیم تا حد ممکن درون مخزن ثابت مانده و تا عمیق ترین نقطه آن کشیده شود. نصب این نوع از سوئیچ های سطح فقط به صورت عمودی از بالای مخازن امکان پذیر است. حتما بایستی محل نصب سنسور از کنار مخزن به اندازه d/6 فاصله داشته باشد و در مسیر ریزش مواد نباشد.

حتما در موقع انتخاب و خرید لول سوئیچ خازنی سیم بکسل دار به طول سنسور که با ارتفاع مخزن یا سیلو متناسب است دقت شود.

لول سوئیچ خازنی میله‌ای مناسبترین تجهیز برای اندازه گیری جامدات فله و پودری است. با استفاده از دو عدد لول سویچ که یکی برای سنجش خالی(Empty) بودن و دیگری برای سنجش سطح پر(Full) مورد استفاده قرار می‌گیرد.

برای مواد پودری چسبنده بایستی هر از گاهی وزنه ای انتهای سیم بکسل را تمیز کرد و این نسبت به چسبندگی مواد داخل سیلو از شش ماه تا دو سال یکبار متغییر است، این برحسب تجربه است و ممکن است تمیز کاری نیاز نباشد. این تمیز کاری بیشتر از چند دقیقه زمان نمی برد و دلیلش این است که دقت و حساسیت لول سنج تغییر نکند تا نیاز به تنظیم دوباره پتانسیومتر حساسیت لول سنج باشد.
حتما در موقع انتخاب و خرید لول سوئیچ خازنی (سیم بکسل دار) به طول سیم بکسل که با ارتفاع مخزن یا سیلو متناسب است، دقت گردد.

لول سنج خازنی دارای پروب میله‌ای با نحوه نصب

این نوع از تجهیزات همانطور که از نام آن مشخص است، دارای پروبی به شکل میله می‌باشد که جنس آن بسته به نیاز مشتری تعیین می‌شود. ارتفاع سیلو نقشی در تعیین طول میله پروب نخواهد داشت. به این نوع از لول سوئیچ های خازنی تک کاتده هم گفته می‌شود که برای تانکرها و مخزنهایی مناسب هستند که دیواره‌ی رسانا و فلزی داشته باشند. در این روش، قسمت فلنج یا رزوه که به دیواره مخزن متصل است، بعنوان پایه مثبت و میله سنسور بعنوان پایه منفی خازن، همچنین ماده درون مخزن نیز نقش دی الکتریک را ایفا می‌کند.

از لول سوئیچ خازنی میله‌ای برای اندازه گیری سطح مواد در مخازن حاوی جامدات پودری و مایعات غیر رسانا مانند آب و روغن استفاده می‌کنند.

طول سنسور نقش مهمی در تعیین قیمت لول سوئیچ خازنی میله‌ای دارد. یعنی هرچه طول بیشتر باشد قیمت نیز بالاتر است. نحوه نصب لول سوئیچ های خازنی میله‌ای بیشتر بصورت افقی(از بغل) میباشد اما در برخی مواقع خاص بصورت عمودی نیز استفاده می‌شوند.

در هیچ یک از انواع لول سوئیچ های دیاپازونی نبایستی محل نصب تجهیز در کنار محل ریزش مواد باشد، چون این کار با مرور زمان موجب از بین رفتن پروب سنسور می‌شود.

لول سنج خازنی چند کاتده

معمولا سطح سنج‌ های خازنی چند کاتده به سه منظور طراحی و استفاده می‌شوند. هدف اول، مربوط به شرایطی است که دیواره مخزن رسانا نباشد. مورد دوم، گاهی نیاز داریم تا سطح مواد درون مخزن را در چند نقطه اندازه گیری نماییم. مثلا در سطح سنج‌های خازنی چند کاتده، می‌توان سه کاتد با اندازه‌های مختلف انتخاب نمود تا در سه نقطه مختلف بتوانیم حضور و یا عدم حضور مواد را تشخیص دهیم. در شکل زیر یک نمونه لول سوئیچ چند کاتده نمایش داده شده است.
توضیح تصویر بالا: کاتد شماره 1 بعنوان پایه مشترک یا گراند، کاتد 2 برای تشخیص پرشدن و کاتد 3 برای تشخیص خالی شدن مواد می‌باشد.
اما هدف سوم، در برخی کاربردها مواد خاصیت رسانایی دارند و نیاز است که مورد اندازه‌گیری قرار گیرند، اینجاست که مجبوریم از لول سوئیچ چند کاتده استفاده نماییم. جنس میله ها از فولاد ضد زنگ ساخته شده‌اند، بنابراین می توانند در شرایط بسیار تهاجمی نیز استفاده شوند. رسانایی مواد یک پیش نیاز برای استفاده از لول سوئیچ های چند کاتده رسانا است. عموما این نوع سوئیچها بصورت عمودی نصب و راه‌اندازی می‌شوند.

لول سوئیچ خازنی کوچک، اقتصادی و مقرون به صرفه

در برخی موارد نیاز هست سوئیچ سطح از لحاظ قیمتی مقرون به صرفه باشد، بخاطر اینکه نیازی نیست از تجهیزاتی با امکانات دمایی و فشار بسیار بالا در آن مخازن استفاده گردد. به همین دلایل شرکت وگا آلمان اقدام به ساخت لول سوئیچ هایی کرده است که قیمتی بمراتب پایین تر داشته و از لحاظ اقتصادی به صرفه تر هستند. حتی انواع کانکشن مکانیکی نیز برای اتصال به مخازن و لوله ها بصورت اپشنال در این سری ساخته شده است. برای مشاهده مشخصات این لول سنج ها بر روی محصولات با پسوند POINT کلیک کنید.

از ویژگی های بارز این لول سنج ها میتوان به سایز کوچک تجهیز اشاره کرد که قابلیت نصب در هر محفظه ای را دارند. برای کسب اطلاعات بیشتر در این زمینه با واحد فنی آداک فرایند سپهر تماس حاصل فرمایید.

لول سوئیچ خازنی در کدام صنایع کاربرد دارند

کاربرد لول سوئیچ خازنی بیشتر در: صنایع سیمان، گچ، پلاستیک، صنایع غذایی و بهداشتی، شیمیایی، حمل و نقل دریایی و هوایی، معدن، سیلوهای حبوبات، گندم، تهویه مطبوع(HVAC)، داروسازی، مخازن آهن اسفنجی در صنایع فولادی، صنایع ذغال سنگ، صنایع شیشه برای مخازن سیلیس، کربنات سدیم، خرده شیشه، آهک، دولومیت، مواد دوغ آبی و همچنین برای سنجش پر یا خالی بودن هاپر از مواد.

راهنمای انتخاب لول سنج خازنی

این نوع از تجهیزات ابزار دقیق و اتوماسیون، سطح مواد را به طور تماسی اندازه گیری می‌کنند؛ بنابراین مواد داخل مخازن نباید خورندگی بسیار بالا و یا دمای بیش از حد داشته باشند. با اینکه تشخیص مناسب بودن و یا نبودن سطح سنج خازنی برای هر نوع مخزن نیاز به کارشناسی دقیق و تخصصی دارد، اما ضریب دی الکتریک (Dielectric coefficient) مواد درون مخزن یکی از مهمترین معیارهایی است که بایستی به آن توجه نمود.

همه مواد، دارای رسانایی و ثابت‌ دی الکتریک متفاوتی هستند که بر قابلیت ذخیره سازی انرژی در آنها تأثیر می‌ گذارد. مواد با رسانایی بالا (ثابت دی الکتریک بالا) مانند آب، معمولا ظرفیت خازنی بالایی دارند. برعکس در مواد کم رسانا مانند پودر‌ها و گرانول‌ها یا هوا ثابت دی الکتریک، پایین است. از این موارد به عنوان معیار تصمیم گیری درباره مناسب بودن این تجهیزات برای استفاده در مخازن استفاده می‌شود. به همین دلیل است که، لول سوئیچ های خازنی در مخازنی با ثابت دی الکتریک نسبتاً بالا و یا محلول‌های رسانا، بسیار کاربرد دارند.

موارد بسیار مهم در انتخاب لول سوئیچ خازنی عبارتند از:

• نوع سیال (فله، پودری، مایع، دوغ آبی و خمیر)
• خواص سیال (ویسکوزیته، چگالی ظاهری و رسانایی)
• شرایط مخزن (شکل هندسی مخزن، موقعیت نصب تجهیز، ساختار داخلی مخزن)
• شرایط فرآیند (فشار، دما، حفاظت در برابر انفجار و الزامات بهداشتی)
• نوع خروجی مورد نیازتان (رله ای، ترانزیستوری، NAMUR و …)

استاندارد و گواهینامه های ضروری Approvals, standard and certification

تاییدیه هایی که لول سوئیچ خازنی باید داشته باشد، همگی به صنعت، کاربرد و مکان شما بستگی دارد. به عنوان مثال، اگر از این تجهیزات در زمینه غذایی و دارویی استفاده می کنید، باید مورد تایید FDA باشند. کاربرد تاییدیه های: DNV- ABS – BV – CCS در تجهیزات دریایی و فراساحلی است. همچنین، استانداردهای مربوط به کیفیت مواد، مقاومت در برابر فشار، مقاومت در برابر حرارت و غیره را ارائه می‌کنند. از رایج‌ترین سازمان‌های استاندارد می‌توان به International ANSI موسسه ملی استاندارد آمریکا، ASTM و انجمن مهندسین مکانیک آمریکا ASME اشاره کرد. در مواردی نیز لازم است لول سوئیچ خازنی از تاییدیه پر شدن بیش از حد Overfill protection پشتیبانی کند.

Explosion protection حفاظت تجهیز در برابر انفجار است که در دو نوع i ایمنی ذاتی و t محافظت در برابر گرد و غبار های انفجاری، تعریف می‌شود. سطح یکپارچگی ایمنی یا SIL نشان می دهد که کاربر تا چه حد می تواند انتظار داشته باشد که تجهیز ابزار دقیق مورد نظر به طور ایمن کار کند و در صورت خرابی به روشی مطمئن از کار بیفتد. برای اینکه بدانید این سطح سنج ها چه استانداردهایی را دارند به قسمت توضیحات محصول مراجعه نمایید.

مزایای سنسور خازنی

از مهمترین مزایای این تجهیزات، می‌توان به موارد زیر اشاره نمود:

• عملکرد قابل اعتماد
• به آسانی تمیز می‌شوند
• امکان کالیبراه کردن قبل از نصب
• به تعمیر و نگهداری کمتری نیاز دارند
• سازگار با طیف گسترده ای از انواع مخازن و سیلوها
• هزینه نسبتا پایین در مقایسه با سایر روش‌های اندازه گیری
• داشتن پیچ تنظیم حساسیت سنسور نسبت به مواد مختلف
• سازگار با طیف وسیعی از مایعات، سیالات دوغابی، پودرها و جامدات دانه‌ای (گرانولی)
• با شرط انتخاب تجهیز مناسب، برای شرایط دما و فشاری بالا نیز قابل استفاده هستند
• نصب آسانی دارند و به راحتی می‌ توان آن‌ها را با مخازنی در ابعاد مختلف تطبیق داد
• به دلیل نداشتن قطعات متحرک، لول سوئیچ‌ های خازنی استهلاک نسبتا کم و عمر بالا دارند

مشابه هر روش دیگری برای اندازه گیری سطح، سطح سنج‌های خازنی نیز مزایا و معایب خاص خود را دارند. قبل از خرید لول سوئیچ خازنی، توصیه می‌کنیم حتما این موارد را در نظر بگیرید!

معایب سطح سنج خازنی

در مقابل مزایای گفته شده، لول سنج‌ خازنی معایبی نیز دارند. برخی از معایب این تجهیزات عبارتند از:

• حتما در زمان انتخاب لول سوئیچ باید ثابت دی الکتریک مواد در نظر گرفته شود؛ وگرنه ممکن است تجهیز به درستی عمل نکند
• دما باعث کاهش رطوبت مواد شده و ثابت دی الکتریک را پایین می‌ آورد. از طرفی، در چگالی‌های بزرگ مثل مواد تکه‌ای بزرگتر، احتمال تشخیص دقیق سطح کاهش پیدا می‌کند. از این رو، دما و چگالی مواد می‌تواند تاثیر بسزایی در تشخیص سطح توسط این ارتفاع سنج‌ها ایجاد کند.
• برحسب چسبندگی مواد درون مخزن حتما بایستی در طول سال پراب یا الکترود تمیز کاری شود.

بر اساس این مطالب چنانچه مواد داخل مخزن دارای ثابت دی الکتریک پایین باشد، از لول سوئیچ دیاپازونی بایستی برای کنترل سطح استفاده شود. البته این نکته را فراموش نکنید، سوئیچ های دیاپازونی در برابر ضربه های شدید و جامدات کلوخه‌ای سنگین بسرعت معیوب می‌شوند.

قیمت حدودی سطح سنج‌ خازنی چقدر است؟

این دسته از سنسورها یکی از تجهیزات اقتصادی برای اندازه گیری سطح به شمار می‌روند؛ اما ممکن است در برخی از موارد خاص، قیمت بالایی هم داشته باشند. به طور کلی قیمت لول سوئیچ خازنی به عوامل زیر بستگی دارد: شرکت تولیدکننده، طول سنسور (پروب)، آلیاژ به کار رفته، دما و فشار قابل تحمل، نوع پروب و تعداد کاتدها. با این حال، اگر بخواهیم به طور تقریبی بگوییم، قیمت این دسته از تجهیزات اندازه گیری سطح از حدود 180 یورو آغاز می‌شود و تا حدود 1400 یورو نیز ادامه دارد.

بهترین برند لول سوئیچ خازنی The best brand of capacitive level switch

شرکت‌های بسیار زیادی در زمینه تولید انواع تجهیزات اندازه گیری سطح، از جمله لول سوئیچ‌ های خازنی فعال هستند.

• وگا VEGA آلمان
• اندرس‌هاوزر Endress Hauser
• یو دبلیو تی UWT
• رزمونت امرسون Emerson Rosemount
• کرونه Krohne
• زیمنس Siemens
• کوبولد Kobold
• پپرل اند فوکس Pepperl+Fuchs
• یوکوگاوا YOKOGAWA
• ema آمریکا
• elobau آلمان
• Dinel ساخت کشور چک

از جمله شناخته شده ترین برندها در این زمینه هستند.

اما کدام یک از این شرکت‌ها بهترین است؟ برند وگا (VEGA) آلمان از جمله مطرح ترین تولیدکنندگان انواع لول سوئیچ و لول ترانسمیتر ها است که از شهرت جهانی برخوردار است. لول سوئیچ های وگا با کارکرد و عمر بسیار بالا، در انواع مختلف سایزها، ویژگی ها و مدل ها موجود بوده و به دلیل اینکه تمامی اجزای آن ها در شرکت اصلی در آلمان تولید میشوند، دارای کیفیت و طول عمر فوق العاده بالایی هستند.

خرید لول سوئیچ خازنی وگا

آداک فرآیند سپهر به عنوان معتبرترین و بزرگترین تامین کننده تجهیزات ابزار دقیق وگا در سطح ایران (نمایندگی وگا) در کنار شماست تا مناسب ترین تجهیز برای نیاز خود را با قیمت رقابتی، مستقیما از برند وگا آلمان خرید کنید. تمامی تجهیزات خرید شده از آداک فرآیند سپهر، از جمله لول سوئیچ های خازنی، دارای ضمانت اصالت و گارانتی بوده و به طور اختصاصی برحسب سفارش و نیاز شما تولید می‌شوند.

شما می‌توانید با استفاده از سریال درج شده روی پلاک محصول که پیشاپیش به محض خروج تجهیز از کارخانه مادر در اختیار شما قرار خواهد گرفت، اصالت تجهیز و تاریخ تولید را از وبسایت وگا استعلام نمایید.

برای خرید، کافیست محصول موردنظر خود را انتخاب کنید و اگر مطمئن نیستید که به کدام تجهیز نیاز دارید، می‌توانید تنها با پر کردن یک فرم، از ما مشاوره تخصصی رایگان درخواست کنید؛ آن هم در تاریخ و زمان دلخواه خودتان!