Manyetik Seviye Göstergesi ve Magnetostriktif Seviye Transmitteri

Manyetik Seviye Göstergesi Nedir?

Manyetik seviye göstergesi; proses kabının yanına üst ve alt bağlantılarla paralel olarak monte edilen bir hazne, bu hazne içinde sıvıyla birlikte yükselip alçalan mıknatıslı bir şamandıra ve haznenin dışına yerleştirilen manyetik bir göstergeden oluşur. Birleşik kaplar prensibi gereği hazne içindeki seviye kaptaki seviyeyle aynıdır. Şamandıranın mıknatısları, manyetik olmayan hazne duvarını geçen bir alan oluşturur ve dışarıdaki renkli bayrakları çevirir ya da bir mekiği sürükler; operatör seviyeyi uzaktan net bir renk değişimi olarak görür.

Bu yapı, sıvının doğrudan cam arkasında göründüğü klasik göstergelerden farklı olarak proses akışkanını tamamen kapalı metal hazne içinde tutar. Göstergede basınç veya sıcaklık altında cam bulunmaz, olası kaçak noktası azalır; bu nedenle yanıcı, zehirli, korozif, yüksek sıcaklıklı ve yüksek basınçlı akışkanlarda tercih edilir.

Sürekli seviye sinyali gerektiğinde, aynı hazneye harici montajlı bir magnetostriktif seviye transmitteri eklenir. Transmitterin sensör tüpü hazne boyunca kelepçelerle sabitlenir ve aynı şamandıranın manyetik alanını algılar; proses tarafında ek bir açıklık veya boru değişikliği gerekmez. Böylece yerel gösterge, kontrol sistemine giden elektronik ölçüm ve istenirse seviye şalterleri tek bir hazne üzerinde toplanır. Hazne kullanılmadan tank tepesinden ölçüm istenen uygulamalarda ise temassız radar seviye transmitterleri alternatif olarak değerlendirilebilir.

Çalışma Prensibi: Şamandıra, Manyetik Kuplaj ve Magnetostriktif Ölçüm

Sistem, mekanik bir yüzdürme elemanını iki farklı okuma yöntemiyle birleştirir: görsel gösterge için manyetik kuplaj, elektronik sinyal için magnetostriktif uçuş süresi ölçümü. Zincir beş adımda özetlenebilir:

1.      Hazne içinde seviye eşitlenmesi: Hazne, kaba üst ve alt proses bağlantılarıyla bağlanır; birleşik kaplar prensibi gereği hazne içindeki sıvı seviyesi kaptaki seviyeyi takip eder. Hazne uçlarındaki şamandıra durdurma yayı veya diski şamandırayı ölçüm bölgesinde tutar.

2.      Şamandıranın seviyeyi izlemesi: Şamandıra, akışkanın özgül ağırlığına, basıncına ve sıcaklığına göre hesaplanır ve en az 75 g yukarı yönlü kaldırma kuvveti sağlayacak şekilde ağırlıklandırılır. Hassas aralıklarla yerleştirilmiş mıknatıslar hazne çevresinde 360° manyetik alan oluşturur.

3.      Manyetik kuplajla görsel gösterge: Şamandıra yükseldikçe mıknatıs alanı, hermetik tüp içindeki iki renkli bayrakları sırayla çevirir veya mekik tipi göstergeyi sürükler. Sıvı bölgesi ile gaz bölgesi farklı renklerde görünür; gösterge yanındaki skala seviyeyi uzunluk, hacim veya yüzde olarak okutur.

4.      Magnetostriktif telde burulma dalgası: Harici transmitterin elektroniği düzenli aralıklarla sensör tüpündeki özel tele düşük enerjili bir akım darbesi gönderir. Darbenin oluşturduğu manyetik alan, şamandıranın alanıyla etkileştiği noktada telde burulma gerilmesi (Wiedemann etkisi) meydana getirir ve bu burulma dalgası tel boyunca bilinen bir hızla ilerler.

5.      Uçuş süresinden seviyeye: Transmitter kafasındaki algılama elemanı mekanik burulmayı elektriksel geri dönüş darbesine çevirir. Mikroişlemci, gönderilen darbe ile geri dönüş darbesi arasındaki süreyi ölçerek şamandıra konumunu, dolayısıyla seviyeyi hesaplar ve saniyede 10 ölçüm hızıyla çıkışa aktarır.

Toplam Seviye ve Arayüz Ölçümü

Şamandıra, üst sıvıda batacak ve alt sıvıda yüzecek şekilde ağırlıklandırıldığında iki sıvı arasındaki arayüzü izler; bu şekilde 0,03 gibi küçük özgül ağırlık farklarında arayüz takibi mümkündür. Hem toplam seviye hem arayüz gerekiyorsa hazne içinde iki şamandıra kullanılır; gösterge çift seviyeli olarak, transmitter ise iki şamandıralı uygulamaya göre kalibre edilerek sipariş edilir ve iki seviye göstergesi seçeneğiyle her iki değeri de sunar.

Harici Montajın Proses Açısından Anlamı

Magnetostriktif transmitterin sensör tüpü hazne dışındadır ve paslanmaz çelik kelepçelerle sabitlenir. Proses sıvısıyla temas eden tek hareketli eleman şamandıradır. Bu nedenle transmitter, gösterge skalası ve seviye şalterleri boru tesisatında değişiklik yapmadan ve prosesi durdurmadan eklenebilir, ayarlanabilir veya bakımı yapılabilir; elektronik modül sahada değiştirilebilir veya yükseltilebilir.

Transmitter Doğruluğunu Etkileyen Faktörler

Transmitterin doğruluk değeri fabrika ortam koşullarında bir kalibrasyon mıknatısıyla belirlenir. Sahada gerçek sistem doğruluğu; şamandıranın histerezisi, hazne montajı, akışkan özgül ağırlığındaki değişimler ve ortam koşullarından da etkilenir. Bu nedenle şamandıra tasarımı ile transmitter seçimi birlikte ele alınmalıdır.

Gösterge elektrik gerektirmeden çalıştığı için enerji kesintisinde de seviye okunabilir; transmitter ise aynı şamandırayı kullanarak kontrol sistemine sürekli sinyal sağlar. İki ölçüm yolunun aynı şamandıraya dayanması, yerel okuma ile kontrol odası değerinin karşılaştırılmasını kolaylaştırır.

Öne Çıkan Özellikler

·         Proses sıvısından ayrılmış gösterge: Seviye, kapalı metal hazne dışındaki hermetik göstergeden okunur; proses akışkanı camla temas etmez ve gösterge basınç altında kalmaz.

·         Uygulamaya göre tasarlanan şamandıra: Her şamandıra akışkanın özgül ağırlığı, basıncı ve sıcaklığına göre hesaplanır; en az 75 g kaldırma kuvveti ve 360° manyetik alan kapsaması sağlanır.

·         Geniş basınç ve sıcaklık zarfı: Hazne tasarımı tam vakumdan 345 bar'a ve –196 °C'den 538 °C'ye kadar proses koşullarını kapsar.

·         Düşük yoğunluk ve arayüz: 0,25'e kadar düşük özgül ağırlıktaki sıvılar, tüm viskozite aralıkları ve 0,03 özgül ağırlık farkına kadar arayüzler için tasarım yapılabilir.

·         Farklı gösterge seçenekleri: Yüksek görünürlüklü mekik gösterge veya sarı/siyah, kırmızı/beyaz, kırmızı/yeşil, kırmızı/siyah renk seçenekli bayraklı gösterge; çift seviye ve şamandıra arızası göstergesi seçenekleri.

·         Yüksek çözünürlüklü magnetostriktif transmitter: Tam skalanın ±%0,01'i veya 1,27 mm (hangisi büyükse) ölçüm doğruluğu, ±%0,005 veya 0,315 mm tekrarlanabilirlik ve fabrikada kalibre edilmiş, yeniden kalibrasyon gerektirmeyen yapı.

·         Toplam ve arayüz seviyesi tek transmitterde: Transmitter toplam seviye, arayüz seviyesi veya her ikisini ölçebilir; 21 noktalı doğrusallaştırma tablosuyla hacim karakterizasyonu yapılabilir.

·         Dalga formu gösteren yerel arayüz: Opsiyonel ekran, sinyal dalga formunu göstererek osiloskop gerektirmeden performans doğrulaması sağlar; ayarlar kapak açılmadan cam üzerinden tuşlarla yapılır, arızalar NE 107 uyumlu düz metin olarak gösterilir.

·         Dijital haberleşme: 4…20 mA HART (revizyon 7) veya FOUNDATION Fieldbus (ITK 6.3.0) çıkışı; NE 43'e göre yazılım veya donanımla seçilebilen alarm yönü.

·         Uç sıcaklıklar için sensör seçenekleri: Standart problar –80 °C ile 232,22 °C veya 426,66 °C arasında, azot süpürmeli kriyojenik problar –195,55 °C ile 121 °C arasında kullanılır; 90° bükümlü gövde uzantısı ve 30 m'ye kadar uzak elektronik seçenekleri sunulur.

Kapsamlı hazne aksesuarları: Seviye şalterleri, don uzantısı, buharlı veya elektrikli ısıl izleme, yüksek sıcaklık ve kriyojenik yalıtım, manyetik partikül tutucular ve tahliye/havalandırma vanaları hazne ile birlikte fabrikada monte edilebilir.

Teknik Özellikler

Aşağıdaki değerler, bypass hazneli manyetik seviye göstergesi ve harici montajlı magnetostriktif seviye transmitteri için tipik teknik verilerdir. Hazne, şamandıra ve bağlantılar prosese özel tasarlandığından nihai basınç, sıcaklık ve ölçüm uzunluğu değerleri seçilen malzeme ve konfigürasyona göre proje aşamasında teyit edilmelidir.

Kaplamalı ve plastik haznelerde maksimum sıcaklık ve ölçüm uzunluğu metal haznelere göre daha düşüktür (ör. PVC, CPVC, PVDF ve cam elyaf haznelerde 5,48 m). Transmitterin sıcaklık sınırı, gösterge haznesinin sıcaklık sınırından düşük olabilir; sistem limiti her zaman düşük olan değerle belirlenir.

Başlıca Avantajlar

·         Güvenli yerel okuma: Basınç altında cam bulunmaması ve akışkanın kapalı hazne içinde kalması, yanıcı ve zehirli akışkanlarda kaçak ve kırılma riskini azaltır.

·         Enerji kesintisinde de görünür seviye: Gösterge elektrik enerjisi gerektirmediğinden güç kaybında ve devreye alma öncesinde seviye okunmaya devam eder.

·         Proses kesintisi olmadan genişletme: Transmitter, skala ve şalterler sonradan hazneye eklenebilir, ayarlanabilir veya değiştirilebilir; boru tesisatında değişiklik gerekmez.

·         Tek şamandıra, iki bağımsız okuma: Görsel gösterge ve elektronik transmitter aynı şamandırayı kullanır; saha okuması ile kontrol odası değeri kolayca karşılaştırılır.

·         Düşük bakım ve sahada kalibrasyon gerektirmeme: Sağlam yapı, sahada kalibrasyon gerektirmeyen gösterge ve fabrikada kalibre edilmiş transmitter bakım yükünü azaltır; hazne sökülmeden blöf veya yıkama yapılabilir.

·         Tamamen fabrikada monte ve test edilmiş teslimat: Hazne, gösterge, transmitter ve aksesuarlar fabrikada birleştirilip test edilerek kalite raporlarıyla sevk edilir; sahada imalat ve montaj işçiliği azalır.

·         Zorlu akışkanlara malzeme esnekliği: Paslanmaz çeliklerden nikel alaşımlarına, titanyumdan kaplamalı ve plastik haznelere uzanan malzeme yelpazesi korozif akışkanlarda uygun seçim imkânı verir.

Uygulama Alanları

Manyetik seviye göstergeleri ve harici montajlı magnetostriktif transmitterler; petrol ve gaz, petrokimya, kimya ve enerji başta olmak üzere korozif, yanıcı, zehirli, yüksek sıcaklıklı ve yüksek basınçlı akışkanların bulunduğu tesislerde kullanılır.

Petrol ve Gaz Prosesleri

Basınçlı kaplarda toplam seviye ve arayüz seviyesinin yerel olarak görülmesi ve kontrol sistemine aktarılması için kullanılır. Ekşi servis koşulları için NACE MR0103 ve MR0175/ISO 15156 sertlik sertifikaları sağlanabilir.

Petrokimya ve Kimya Tesisleri

Korozif, zehirli ve yanıcı akışkanlarda nikel alaşımı, titanyum, zirkonyum, PTFE kaplı veya plastik hazne seçenekleriyle akışkana uygun malzeme kullanılır; akışkan göstergeden tamamen ayrılmış olarak kalır.

Enerji Üretimi ve Kazanlar

Yüksek basınçlı kazanlar için gemi ve endüstriyel tip onayı seçeneği bulunur. Yüksek sıcaklıklı servislerde hermetik cam tüplü mekik gösterge 538 °C'ye kadar kullanılabilir; yalıtım ve ısıl izleme aksesuarları eklenebilir.

Kriyojenik Uygulamalar

Don uzantılı göstergeler buz oluşumunun görüşü engellemesini önler ve –196 °C'ye kadar kullanılabilir; kriyojenik yalıtım ve azot süpürmeli transmitter probları düşük sıcaklıklarda kararlı ölçüm sağlar.

Titreşimli Ortamlar

Kompresör gibi yüksek titreşimli ekipmanların yakınında transmitter, ölçüm uzunluğuna göre sayısı belirlenen titreşim izolatörleriyle hazneye bağlanır; 914,4 mm'ye kadar ölçüm uzunluklarında en az iki izolatör önerilir.

Vana Konum İzleme

Magnetostriktif transmitter, vana miline bağlanan bir mıknatıs grubuyla birlikte kullanıldığında hidrolik kontrol vanaları gibi uygulamalarda sürekli konum ölçümü sağlayabilir.

Manyetik Seviye Göstergesi ve Transmitter Seçim Kriterleri

Manyetik seviye sistemleri sipariş üzerine tasarlanır; doğru performans büyük ölçüde şamandıra ve hazne tasarımına bağlıdır. Teknik değerlendirme için aşağıdaki bilgilerin netleştirilmesi gerekir:

Proses Akışkanı

·         Akışkanın işletme ve minimum özgül ağırlığı; arayüzde üst ve alt sıvının özgül ağırlıkları

·         İşletme ve tasarım sıcaklığı ile basıncı; minimum ortam sıcaklığı

·         Ölçüm tipi: toplam seviye, arayüz veya ikisi birlikte (çift seviye)

·         Su/buhar servisi olup olmadığı ve yüksek titreşim bulunup bulunmadığı

Hazne ve Proses Bağlantıları

·         Hazne ve bağlantı malzemesi; kaplamalı hazne seçildiğinde bağlantılar da aynı kaplamayla üretilir

·         Ölçüm uzunluğu ve bağlantılar arası mesafe (merkezden merkeze, yüzeyden yüzeye vb.)

·         Proses bağlantılarının boyutu, tipi, basınç sınıfı ve yönü (yan–yan, üst–alt vb.)

·         Havalandırma ve tahliye bağlantıları, vana ihtiyacı

·         12 ft'i aşan uzunluklarda destek braketleri; 20 ft'i aşan uzunluklarda flanşlı bölümlere ayırma veya tek parça kaynaklı hazne

Gösterge ve Skala

·         Gösterge tipi: mekik veya bayraklı; bayrak renk kombinasyonu

·         Skala birimi: ft/inç, m/cm (1 cm bölüntülü), yüzde veya hacim; özel skalalar

·         Gösterge tüpü malzemesinin proses sıcaklığına uygunluğu (plastik veya hermetik cam)

·         Kriyojenik uygulamalarda don uzantısı gereksinimi

Transmitter ve Sistem Entegrasyonu

·         Çıkış: 4…20 mA HART veya FOUNDATION Fieldbus

·         Ortam ve proses sıcaklığına göre prob tipi; üstten veya alttan bağlı elektronik gövde; gerekiyorsa uzak elektronik

·         Toplam, arayüz veya iki şamandıralı ölçüm kalibrasyonu; 3 veya 5 noktalı kalibrasyon doğrulama sertifikası

·         Tehlikeli alan koruma tipi ve SIL gereksinimi

·         Opsiyonel yerel ekran, aşırı gerilim koruması ve gövde malzemesi

Aksesuarlar ve Saha Koşulları

·         Nokta seviye için hazne üzerine monte edilen seviye şalterleri

·         Buharlı veya elektrikli ısıl izleme, buhar ceketi, yüksek sıcaklık veya kriyojenik yalıtım

·         Manyetik partikül tutucular ve montaj destekleri

·         Kişisel güvenlik için hazne yalıtımı gereksinimi

Özgül ağırlığın çok düşük veya değişken olduğu, şamandıra tasarımının zorlaştığı uygulamalarda fark basınç veya kılavuzlu dalga radar gibi alternatif teknolojiler de karşılaştırılmalıdır.

İmalat Standartları, Testler ve Onaylar

Hazneler tesis içinde kod sertifikalı kaynakçılar tarafından imal edilir. Talebe bağlı olarak sunulan başlıca standart uygunlukları, test ve belgeler aşağıda özetlenmiştir.

Belgelendirme ve onay kapsamı sipariş bazında belirlenir; PED, ASME damgası ve NACE gibi gereksinimlerin proje başında netleştirilmesi teslim süresi ve imalat planı açısından önemlidir.

TLY Enerji Manyetik Seviye Ölçüm Çözümleri

Manyetik seviye göstergesi sipariş üzerine tasarlanan bir basınçlı ekipman olduğundan, TLY Enerji projeye veri toplamayla başlar. Akışkanın özgül ağırlıkları, tasarım basıncı ve sıcaklığı, ölçüm uzunluğu, bağlantı konumları ve malzeme gereksinimleri proses veri formu üzerinden netleştirilir; şamandıra, hazne, gösterge tipi ve transmitter seçimi tek bir teknik değerlendirmede birleştirilir.

Mühendislik ekibimiz; ASME, PED ve NACE gibi belge gereksinimlerinin teklif aşamasında belirlenmesi, onay çizimlerinin ve test planlarının takibi, HART veya FOUNDATION Fieldbus üzerinden PLC/DCS entegrasyonu, devreye alma ve saha desteği konularında müşterilerimize eşlik eder. Mevcut göstergelere sonradan transmitter veya şalter eklenmesi gereken tesislerde, proses kesintisi gerektirmeyen dönüşüm çözümleri planlarız. Böylece gösterge, transmitter ve şalterlerden oluşan sistem, sahada tek bir tedarik ve mühendislik sorumluluğu altında devreye alınır.

Sıkça Sorulan Sorular

Manyetik seviye göstergesi nasıl çalışır?

Kaba paralel bağlanan bypass hazne içindeki sıvı seviyesi, birleşik kaplar prensibiyle kaptaki seviyeyi takip eder. Hazne içindeki mıknatıslı şamandıra sıvıyla birlikte hareket eder ve manyetik alanı, hazne duvarının dışındaki renkli bayrakları çevirir veya bir mekiği sürükler. Böylece seviye, akışkanla temas etmeyen ve elektrik gerektirmeyen bir gösterge üzerinde renk değişimi olarak okunur.

Magnetostriktif seviye transmitteri göstergeye nasıl bağlanır?

Transmitterin sensör tüpü, gösterge haznesine paralel olarak paslanmaz çelik kelepçelerle harici monte edilir ve hazne içindeki aynı şamandıranın manyetik alanını algılar. Elektronik, sensör telinde oluşan burulma dalgasının uçuş süresinden şamandıra konumunu hesaplar. Proses tarafında ek bir açıklık gerekmediği için transmitter, mevcut göstergelere de proses durdurulmadan eklenebilir.

Manyetik seviye göstergesinin cam seviye göstergesinden farkı nedir?

Cam göstergelerde proses sıvısı doğrudan camın arkasında bulunur ve cam basınç ile sıcaklığa maruz kalır. Manyetik seviye göstergesinde ise akışkan kapalı metal hazne içinde kalır, gösterge hermetik olarak ayrılmıştır ve basınç altında cam yoktur. Bu yapı olası kaçak noktalarını azaltır, yanıcı ve zehirli akışkanlarda güvenliği artırır ve uzaktan daha net okunabilen bir renk kontrastı sunar.

Manyetik seviye göstergesiyle arayüz seviyesi ölçülebilir mi?

Evet. Şamandıra üst sıvıda batacak, alt sıvıda yüzecek şekilde ağırlıklandırıldığında iki sıvı arasındaki arayüzü izler; 0,03 gibi küçük özgül ağırlık farklarında tasarım yapılabilir. Hem toplam seviye hem arayüz gerekiyorsa iki şamandıra ve çift seviyeli gösterge kullanılır. Magnetostriktif transmitter de iki şamandıralı uygulamaya göre kalibre edilerek her iki seviyeyi aynı anda sunabilir.

Şamandıra neden prosese özel tasarlanır?

Şamandıranın doğru seviyede yüzmesi, akışkanın özgül ağırlığına ve şamandıranın ağırlığı ile hacmine bağlıdır. Basınç ve sıcaklık ise şamandıranın et kalınlığını ve malzemesini belirler. Bu nedenle her şamandıra işletme koşullarına göre hesaplanır ve en az 75 g yukarı yönlü kaldırma kuvvetiyle tasarlanır. Özgül ağırlık tasarım değerinin belirgin şekilde altına düşerse şamandıra yeterli kaldırma kuvveti üretemeyebilir; bu nedenle minimum özgül ağırlık mutlaka belirtilmelidir.

Magnetostriktif transmitterin doğruluğu nedir?

Harici montajlı magnetostriktif transmitterin ölçüm doğruluğu tam skalanın ±%0,01'i veya 1,27 mm'dir (hangisi büyükse); tekrarlanabilirlik ±%0,005 veya 0,315 mm'dir. Bu değerler fabrika koşullarında bir kalibrasyon mıknatısıyla belirlenir. Sahadaki sistem doğruluğu şamandıra histerezisi, montaj, akışkan özellikleri ve ortam koşullarından da etkilendiği için şamandıra ve transmitter birlikte değerlendirilmelidir.

Kriyojenik ve yüksek sıcaklıklı proseslerde kullanılabilir mi?

Evet. Hazne tasarımı –196 °C ile 538 °C arasını kapsar. Kriyojenik servislerde don uzantılı göstergeler ve kriyojenik yalıtım kullanılır; transmitter tarafında azot süpürmeli kriyojenik problar –195,55 °C'ye kadar çalışır. Yüksek sıcaklıklarda hermetik cam tüplü göstergeler, yalıtım pedleri ve 426,66 °C'ye kadar standart prob seçenekleri bulunur. Transmitterin sıcaklık sınırı gösterge haznesinden düşük olabileceği için sistem limiti ayrıca kontrol edilmelidir.

Transmitter veya seviye şalteri proses durdurulmadan eklenebilir mi?

Evet. Transmitter, gösterge skalası ve manyetik seviye şalterleri hazne dışına kelepçelerle monte edildiğinden boru tesisatında değişiklik veya proses kesintisi gerekmez. Bu esneklik, mevcut bir göstergeye sonradan kontrol sistemi sinyali eklenmesini, alarm noktalarının sahada yeniden konumlandırılmasını ve elektronik modülün değiştirilmesini kolaylaştırır. Montaj ve kalibrasyonun ölçüm uzunluğuna uygun yapılması yeterlidir.

Manyetik seviye göstergesi elektrik enerjisi gerektirir mi?

Hayır. Gösterge tamamen şamandıranın mıknatıs alanıyla çalışır ve harici güç gerektirmez; bu nedenle enerji kesintisinde de seviye okunabilir. Elektrik yalnızca, sisteme eklenen magnetostriktif transmitter ve elektronik şalterler için gerekir. Transmitter iki telli döngü beslemelidir; HART versiyonu 12–42 V DC, Fieldbus versiyonu 9,0–32 V DC ile çalışır.

Hangi test ve belgeler sağlanabilir?

Talebe bağlı olarak radyografik ve sıvı penetrant muayenesi, hidrostatik test, pozitif malzeme tanımlama, EN 10204 3.1 veya 3.2 malzeme sertifikaları, ASME U, UM veya S damgası, ASME B31.1/B31.3 uygunluk belgesi, PED uygunluğu, NACE sertlik sertifikaları, CRN, üçüncü taraf muayene ve şamandıra eğrileri sağlanabilir. Onay çizimleri, kaynak haritası ve muayene–test planı da proje dokümanları arasında yer alabilir.