مزايا أجهزة قياس مستوى الرادار ذات الموجة الموجهة لقياس مستوى الواجهات

قياس الواجهة أو متعدد الأطوار أجهزة قياس مستوى السوائل يُصادف هذا الأمر غالبًا في قطاعي النفط والغاز والمنتجات الكيميائية. بعد سنوات عديدة من التطوير، حققت تقنيات قياس المستوى وقياس مستوى المواد تقدمًا ملحوظًا، إلا أن قياس السطح البيني لا يزال يُمثل تحديًا في مجال قياس العمليات الصناعية، ولا توجد تقنية مثالية متاحة. مع ذلك، واستنادًا إلى سنوات طويلة من الخبرة العملية، يُمكن تحقيق تحسين العمليات وزيادة وقت تشغيل النظام في العديد من تطبيقات الفواصل من خلال اختيار تقنية قياس موثوقة ومناسبة.

ما هي الواجهة؟

في صناعات النفط والغاز والبتروكيماويات، يُعدّ قياس السطح البيني الدقيق ضروريًا عند وجود سوائل غير قابلة للامتزاج في نفس الوعاء. تصعد السوائل الأخف وزنًا إلى الأعلى، بينما تغوص السوائل الأثقل إلى الأسفل. على سبيل المثال، في إنتاج النفط، يُستخدم الماء أو البخار لاستخراج النفط من البئر. عندما يدخل سائل البئر إلى فاصل الإنتاج، تصعد الهيدروكربونات، الأقل كثافة، إلى الأعلى، بينما يغوص الماء إلى الأسفل، مُشكّلةً سطحًا بينيًا.

يمكن أن تتشكل فواصل بين السوائل والمواد الصلبة، وبين السوائل والرغوة، وبين السوائل والغازات. مع ذلك، نركز في هذه الورقة على الفواصل بين السوائل (عادةً ما يكون البخار فوق السائل الأخف). يتقارب سائلان غير قابلين للامتزاج على طول طبقة فاصلة، ويتشكل بينهما مستحلب إلى حد ما. قد تشكل طبقة المستحلب هذه حدودًا ضيقة وواضحة المعالم، ولكن من الشائع أن تكون ذات سمك معين. عادةً، كلما زاد سمك طبقة المستحلب، زادت صعوبة قياسها.

بينما يُعدّ قياس مستوى الزيت الكلي عاملاً هاماً في السلامة ومنع الانسكابات، فإنّ مستوى الزيت عند نقطة التماس بين الزيت والماء بالغ الأهمية لجودة المنتج وكفاءة التشغيل. فإذا لم يتم فصل الماء عن الزيت بكفاءة، فقد يؤدي ذلك إلى مشاكل في عملية الإنتاج، أو تعطل المعدات، أو توقف غير مخطط له. أما إذا بقي الزيت في الماء، فقد يتسبب ذلك في خسائر مالية مباشرة، بل وقد يُعرّض المخالفين لغرامات بسبب تلويث البيئة.

من بين التقنيات الحالية لقياس مستويات السوائل، لا يُستخدم إلا عدد قليل جدًا منها لقياس مستويات المواد الملامسة. وتشمل تقنيات قياس مستويات المواد الملامسة الحالية: أجهزة قياس مستوى الرادار الموجي الموجه، وأجهزة قياس مستوى المواد المغناطيسية الانفعالية، وأجهزة قياس مستوى المواد السعوية، وأجهزة قياس مستوى المواد المشعة.

تشير أبحاث السوق إلى أن حوالي ثلث المستخدمين يفضلون رادار الموجات الموجهة

إن أهم سبب يجعل الناس يحبون رادار الموجة الموجهة هو أنه يمكن استخدام رادار الموجة الموجهة لقياس ليس فقط مستوى السائل ولكن أيضًا السطح البيني.

يمكن لسفينة واحدة مزودة برادار موجة موجهة واحد أن تلبي متطلبات القياس لـ جهاز إرسال مستوى السائل والواجهة في الوقت نفسه، مما لا يوفر التكاليف فحسب، بل يوفر أيضًا الوقت والجهد الذي يبذله المهندسون الذين يحتاجون إلى التعامل مع جهازين في آن واحد. على الرغم من أن قياس رادار الموجة الموجهة للواجهة قد يتأثر بوجود طبقة مستحلب، إلا أنه يمكن التخفيف من هذا القيد باستخدام مُكسِّر المستحلب أو بإضافة عملية.

يمكن استخدام تقنية المغناطيسية الانفعالية لقياس الأسطح البينية. تعتمد هذه التقنية على مبدأ الطفو، ولذلك فهي تعاني من عيوب محددة تتعلق بالجاذبية. كما أن أجهزة قياس مستوى السائل المغناطيسية الانفعالية تحتوي على أجزاء متحركة، وهي عرضة لمشاكل الالتصاق، مما يؤدي إلى قياسات غير دقيقة.

تقيس مقاييس مستوى السعة مستوى السائل من خلال تغير السعة بين قطبين كهربائيين، كما يمكنها قياس الفواصل بين السوائل. يتطلب قياس الفاصل أن يكون أحد السائلين موصلاً والآخر غير موصل، ولا يوجد سوى مخرج واحد: مستوى السائل أو الفاصل. لذا، عند رغبة المستخدم في قياس كليهما، يلزم تركيب مقياسين. تتميز مقاييس مستوى السعة بأن طبقة المستحلب لا تؤثر على قياس الفاصل. أما مقياس مستوى الرادار الموجي الموجه، فيمكنه حل مشكلة قياس الفاصل المعقدة في صناعة البتروكيماويات.