Su deposunun taşmaması, bir pompanın kuru çalışmaması, bir silodaki unun ya da yemin ne kadar kaldığının bilinmesi aynı ölçüme dayanır: seviye ölçümü. Sahada bu iş için şamandıradan radara kadar çok farklı sensör kullanılır ve yanlış seçilen bir seviye sensörü köpükte, buharda veya yapışkan üründe sürekli sorun çıkarır. Bu yazıda seviye ölçüm yöntemlerini, hangisinin nerede kullanıldığını ve en sık görülen seviye ölçüm arızalarını anlatıyoruz.
Bu yazıda (7 başlık)
Seviye sensörü ne demek?
Seviye sensörü, bir tank, depo, silo veya kanaldaki sıvının ya da dökme katı malzemenin yüksekliğini algılayan veya ölçen cihazdır. Seviye ölçümü iki ana gruba ayrılır:
- Nokta seviye algılama: Malzemenin belirli bir noktaya ulaşıp ulaşmadığını algılar ve açık/kapalı (dijital) çıkış verir. Taşma alarmı, kuru çalışma koruması, pompa çalıştır/durdur için kullanılır.
- Sürekli seviye ölçümü: Seviyeyi tüm aralık boyunca ölçer ve genellikle 4-20 mA gibi bir analog sinyal veya haberleşme ile değer verir. Stok takibi, dozajlama ve seviye kontrolü için kullanılır. Analog sinyal hakkında: 4-20 mA nedir.
Pek çok tesiste ikisi birlikte kullanılır: sürekli ölçüm kontrolü yapar, ondan bağımsız bir nokta seviye sensörü ise taşma veya kuru çalışmaya karşı ayrı bir koruma sağlar.
Seviye sensörü tipleri
Şamandıra (flatör) seviye şalteri
Sıvının üzerinde yüzen bir şamandıra, seviye değiştikçe bir kontağı açar veya kapatır. Basit, ucuz ve beslemesiz çalışabilen bir nokta seviye çözümüdür; su depoları ve atık su kuyularında yaygındır. Hareketli parçası olduğu için yapışkan, tortulu veya köpüklü sıvılarda takılabilir.
Titreşimli çatal (vibronik)
Çatal şeklindeki uç, kendi rezonans frekansında titreştirilir. Ürün çatalı kapladığında titreşim frekansı veya genliği değişir ve sensör çıkış verir. Sıvılar ve dökme katılar için tasarlanmış modelleri vardır. Hareketli mekanik parçası olmadığı ve kalibrasyon gerektirmediği için taşma ve kuru çalışma korumasında sık kullanılır. Çatal aralığına sıkışabilecek iri parçalı veya çok yapışkan ürünlerde dikkatli seçilmelidir.
Kapasitif seviye sensörü
Prob ile tank duvarı (veya ayrı bir referans elektrot) arasındaki kapasitenin, ürünün seviyesine göre değişmesini kullanır. Nokta algılama yapan kompakt sensörler ve sürekli ölçüm yapan çubuk veya halat problu modeller bulunur. Kompakt kapasitif sensörler, metal olmayan bir tank duvarının arkasından da algılama yapabilir. Ayrıntılar: kapasitif sensör nedir.
İletken elektrot (iletkenlik seviye sensörü)
Tanka sarkıtılan elektrotlar arasında, sıvı elektrotlara değdiğinde küçük bir akım geçer ve bir seviye rölesi bu durumu algılar. Farklı boylardaki elektrotlarla alt ve üst seviye noktaları belirlenerek pompa kontrolü yapılabilir. Yalnızca iletken sıvılarda (su, atık su gibi) çalışır; yağ, saf su ve solvent gibi iletken olmayan sıvılarda kullanılamaz.
Hidrostatik (basınç) seviye transmitteri
Sıvının tabandaki basıncı, sıvı yüksekliği ile doğru orantılıdır:
Basınç = yoğunluk × yerçekimi ivmesi × sıvı yüksekliği (P = ρ·g·h)
Örneğin suda her 1 metre sıvı yüksekliği yaklaşık 0,098 bar basınca karşılık gelir. Tank tabanına veya yan duvarın altına takılan bir basınç transmitteri ya da kuyuya sarkıtılan dalgıç tip bir sensör ile seviye ölçülür. Basit ve yaygın bir sürekli ölçüm yöntemidir; köpükten ve tankın üst kısmındaki buhar veya yapılardan etkilenmez. Ancak ölçüm sıvının yoğunluğuna bağlıdır ve basınçlı tanklarda üst basıncın da ölçülüp çıkarılması gerekir. Ayrıntılar: basınç transmitteri nedir.
Ultrasonik seviye sensörü
Tankın üstüne takılan sensör ses dalgası gönderir ve dalganın ürün yüzeyinden yansıyıp geri dönme süresinden mesafeyi hesaplar. Ürüne temas etmez. Sesin hızı havanın sıcaklığına ve bileşimine bağlı olduğu için sıcaklık değişimi, buhar, toz ve türbülans ölçümü etkileyebilir. Köpük ses dalgasını yutarak yansımayı zayıflatır. Sensörün hemen önünde ölçüm yapamadığı bir kör bölge (blocking distance) bulunur; bu mesafe modele göre değişir ve veri sayfasında verilir.
Radar seviye sensörü
İki ana tipi vardır:
- Serbest yayılımlı radar: Tankın üstünden mikrodalga gönderir ve yüzeyden yansıyan sinyali değerlendirir. Darbeli (pulse) veya FMCW (frekans modülasyonlu sürekli dalga) prensibiyle çalışan modeller vardır. Mikrodalga, ses dalgasına göre sıcaklık, basınç ve buhardan çok daha az etkilenir.
- Kılavuzlu dalga radarı (guided wave radar, GWR): Mikrodalga darbesi tanka sarkıtılan bir çubuk veya halat prob boyunca ilerler ve ürün yüzeyinden yansır. Sinyal prob üzerinde yoğunlaştığı için dielektrik sabiti düşük ürünlerde ve bazı köpüklü uygulamalarda serbest yayılımlı radara göre avantaj sağlayabilir. İki sıvı arasındaki ara yüzeyi ölçebilen modelleri de vardır.
Radar sensörler genellikle diğer sürekli ölçüm yöntemlerinden daha pahalıdır, ancak zorlu proses koşullarında en güvenilir seçeneklerden biridir.
Seviye sensörü seçim tablosu
Aşağıdaki tablo genel bir yön vermek içindir; nihai seçim ürünün özelliklerine ve üreticinin uygulama verilerine göre yapılmalıdır.
| Tip | Ölçüm | Sıvı | Dökme katı | Köpük | Buhar / toz | Göreceli maliyet |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Şamandıra | Nokta | Evet | Hayır | Sorunlu olabilir | Genellikle etkilenmez | Düşük |
| Titreşimli çatal | Nokta | Evet | Evet (uygun model) | Genellikle uygun | Genellikle etkilenmez | Orta |
| Kapasitif | Nokta / sürekli | Evet | Evet | Yapışma ile sorunlu olabilir | Genellikle etkilenmez | Düşük-orta |
| İletken elektrot | Nokta | Yalnızca iletken sıvı | Hayır | Köpük iletkense yanlış algılayabilir | Genellikle etkilenmez | Düşük |
| Hidrostatik | Sürekli | Evet | Hayır | Etkilenmez | Etkilenmez | Düşük-orta |
| Ultrasonik | Sürekli | Evet | Evet (uygun model) | Sorunlu | Etkilenebilir | Orta |
| Radar (serbest / GWR) | Sürekli | Evet | Evet (uygun model) | Tipine göre değişir | Az etkilenir | Yüksek |
Seçimde ayrıca tank basıncı ve sıcaklığı, ürünün yapışkanlığı, karıştırıcı varlığı, hijyen gereksinimleri ve montaj yeri göz önüne alınmalıdır. Hijyenik uygulamalar için: gıda sanayi otomasyonu ve hijyenik tasarım.
PLC ve kontrol tarafı
Nokta seviye sensörleri PLC’nin dijital girişine, sürekli ölçüm yapan transmitterler analog girişine bağlanır. Seviye değeri ile pompa ve vanaların otomatik çalıştırılması, tank doldurma ve boşaltma sırası PLC programında kurulur. Ayrıntılar: pompa ve vana otomasyonu.
Kritik noktalarda sensör arızası durumu da programda ele alınmalıdır: analog sinyal aralık dışına çıktığında veya nokta sensörü ile sürekli ölçüm birbiriyle çeliştiğinde alarm verilmeli, pompa veya vana güvenli konuma alınmalıdır.
Sık görülen seviye ölçüm arızaları
- Köpük: Ultrasonik sensörde yansıma zayıflar veya köpük yüzeyi ölçülür; iletken elektrotta iletken köpük yanlış “dolu” sinyali verebilir. Köpüklü proseslerde hidrostatik ölçüm veya uygun radar tipi değerlendirilmelidir.
- Yapışma ve birikme: Prob, çatal veya sensör yüzeyinde biriken ürün, tank boşken de “dolu” gösterir. Şamandıra tortu nedeniyle takılı kalabilir. Düzenli temizlik ve yapışmaya uygun sensör seçimi gerekir.
- Yanlış yoğunluk ayarı: Hidrostatik ölçümde transmitter su yoğunluğuna göre ayarlıysa, daha yoğun bir sıvıda seviye olduğundan yüksek, daha hafif bir sıvıda düşük görünür. Ürün değiştiğinde ölçekleme de güncellenmelidir.
- Ultrasonik kör bölge: Sensör, tank tamamen dolduğunda yüzeyin kör bölgeye girmesine izin verecek kadar alçağa takılmışsa en üst seviyeleri ölçemez ve hatalı değer verir. Montaj yüksekliği kör bölge hesaba katılarak belirlenmelidir.
- Tank içi engeller: Ultrasonik ve radar sensörlerde merdiven, karıştırıcı, besleme ağzı veya kaynak dikişlerinden gelen sahte yansımalar yanlış seviye gösterir. Sensör, sinyal yolunda engel olmayacak şekilde konumlandırılmalı ve gerekirse sahte yankı bastırma ayarı yapılmalıdır.
- Yoğuşma ve sıcaklık: Sensör yüzündeki yoğuşma ultrasonik ve radar sinyalini zayıflatabilir; sıcaklık değişimi ultrasonik ölçümde ses hızını değiştirir.
- Değer dalgalanıyor: Karıştırıcı veya besleme akışı yüzeyi dalgalandırıyor. Sensörün yeri değiştirilebilir veya ölçüme uygun bir filtreleme (sönümleme) uygulanabilir.
Sıkça Sorulan Sorular
Seviye sensörü ne işe yarar?
Seviye sensörü, bir tank, depo veya silodaki sıvının ya da dökme katı malzemenin seviyesini algılar veya ölçer. Taşma ve kuru çalışma koruması, pompa kontrolü, stok takibi ve dozajlama gibi işlerde kullanılır. Nokta algılama yapan tipler açık/kapalı, sürekli ölçüm yapan tipler analog sinyal verir.
Nokta seviye ile sürekli seviye ölçümü farkı nedir?
Nokta seviye sensörü, malzemenin belirli bir noktaya ulaşıp ulaşmadığını algılar ve dijital çıkış verir. Sürekli seviye sensörü ise seviyeyi tüm aralık boyunca ölçer ve genellikle 4-20 mA sinyal verir. Kritik tanklarda sürekli ölçümün yanında bağımsız bir nokta sensörü taşma koruması olarak kullanılır.
Köpüklü sıvıda hangi seviye sensörü kullanılır?
Köpük ultrasonik sensörün sinyalini yutar ve iletken elektrotlarda yanlış algılamaya yol açabilir. Hidrostatik ölçüm köpükten etkilenmez; bazı uygulamalarda kılavuzlu dalga radarı da köpüğün altındaki sıvı yüzeyini takip edebilir. Nokta algılamada titreşimli çatal genellikle uygun bir seçenektir.
Hidrostatik seviye ölçümü nasıl çalışır?
Sıvının tabandaki basıncı, sıvı yüksekliği ve yoğunluğuyla orantılıdır. Tabana veya kuyuya yerleştirilen basınç transmitteri bu basıncı ölçer ve seviyeye çevirir. Ölçüm sıvının yoğunluğuna bağlı olduğu için ürün değişirse ölçekleme de güncellenmelidir.
Ultrasonik seviye sensöründe kör bölge nedir?
Kör bölge, sensörün hemen önünde ölçüm yapamadığı mesafedir. Ürün yüzeyi bu bölgeye girerse sensör hatalı değer verir. Uzunluğu modele göre değişir; sensör, tank tamamen doluyken bile yüzey kör bölgenin dışında kalacak şekilde monte edilmelidir.
Eskişehir’de seviye ölçümü ve tank otomasyonu desteği
AveA Otomasyon olarak Eskişehir ve çevre illerdeki tesislerde seviye sensörü seçimi ve montajı, tank, silo ve kuyu seviye kontrolü, pompa otomasyonu ve hatalı seviye ölçümü arızalarının tespitini yapıyoruz. Ayrıntılar: arıtma tesisi otomasyonu ve SCADA, proses otomasyonu, dozajlama ve reçete ve makine ve otomasyon arıza servisi. Bize 0533 454 52 32 numarasından ulaşabilirsiniz; mesai dışında da arayabilirsiniz.