Yazılar

Kapasitif Seviye Transmitterleri

,

Endüstriyel tesislerde sıvıların, katıların ve yarı akışkanların doğru seviye ölçümü; proses güvenliği, kalite kontrol ve operasyonel süreklilik için kritik öneme sahiptir. Bu amaçla kullanılan çeşitli teknolojiler arasında kapasitif seviye transmitterleri, yüksek hassasiyetleri, sağlam tasarımları ve geniş uygulama alanları ile öne çıkar. Gıda, kimya, petrokimya, çimento, ilaç ve enerji gibi sektörlerde yaygın olarak tercih edilmektedir.

Capacitive Level Transmitters

ÇALIŞMA PRENSİBİ

Kapasitif seviye transmitterleri, kapasitans değişimi prensibine dayanır. Temel formül şu şekildedir:

C = ε · A / d

Burada:
C: Kapasitans (Farad)
ε: Ortamın dielektrik sabiti
A: Elektrot yüzey alanı
d: Elektrotlar arası mesafe

Tanka daldırılan bir prob (elektrot), tank duvarı ile birlikte bir kondansatör oluşturur. Tank doldukça ortamın dielektrik sabiti değişir. Örneğin:

  • Hava → düşük dielektrik (ε ≈ 1)
  • Su → yüksek dielektrik (ε ≈ 80)

Seviye yükseldikçe kapasitans değeri artar ve transmitter bu değişimi seviye ölçümüne dönüştürür.

ÖRNEK HESAPLAMA

2 m uzunluğunda prob, 50 cm² elektrot alanı ve 5 mm elektrot mesafesi için hesap yapıldığında:

Chava ≈ 8.85 pF
Csu ≈ 708 pF

Bu büyük fark, yüksek doğrulukta seviye ölçümünü mümkün kılar.

UYGULAMA ALANLARI

  • Sıvılar: su, asitler, çözücüler, yağlar, boyalar
  • Katılar: un, şeker, çimento, plastik granül, kömür tozu
  • Özel ortamlar: köpüklü sıvılar, yapışkan maddeler, yüksek basınçlı veya yüksek sıcaklıklı tanklar

AVANTAJLAR

  • Geniş kullanım alanı (sıvılar ve katılar)
  • Basınç ve sıcaklık değişimlerine dayanıklı
  • Yüksek doğruluk ve tekrarlanabilirlik
  • Korozyona dayanıklı kaplamalar ile agresif kimyasallara uyum
  • Kolay kalibrasyon

DEZAVANTAJLAR

  • Ölçüm doğruluğu dielektrik sabite bağlıdır
  • Yapışkan malzeme birikmesi hatalara neden olabilir
  • Metal tanklarda hatalı topraklama yanlış ölçüm doğurabilir

TEKNİK SEÇİM KRİTERLERİ

  1. Dielektrik sabiti: ε < 2 olan malzemeler için yüksek hassasiyetli modeller gerekir.
  2. Sıcaklık ve basınç: proses koşulları ile uyumlu olmalıdır.
  3. Tank yapısı: plastik, metal veya beton tanklara uygun farklı prob tasarımları seçilmelidir.
  4. Patlayıcı ortamlar: ATEX veya IECEx sertifikalı modeller kullanılmalıdır.

KALİBRASYON VE BAKIM NOTLARI

  • Tank boşken ve doluyken kalibrasyon yapılmalıdır.
  • Problar düzenli olarak toz veya birikintilerden temizlenmelidir.
  • Hasar gören izolasyon (Teflon, seramik) yenilenmelidir.
  • Doğru topraklama sağlanmalıdır.

MÜHENDİSLİK NOTLARI

  • Doğruluk: ±0.5% FS
  • Çıkış sinyalleri: 4–20 mA, HART, Profibus, Modbus
  • Ölçüm aralığı: 0.2 m – 20 m
  • Proses bağlantıları: flanşlı, dişli veya kelepçeli

UYGULAMALARA GÖRE ÖNERİLEN TASARIMLAR

Uygulama Dielektrik Sabiti Önerilen Tasarım Notlar
Su tankı ≈ 80 Standart prob Yüksek doğruluk
Yağ tankı 2 – 5 İzolasyonlu prob Düşük ε nedeniyle kalibrasyon gerekir
Çimento silosu 3 – 7 Çubuk/halat probu Düzenli temizlik gerekir
Asit tankı 50 – 70 PTFE kaplı prob Yüksek korozyon direnci

SONUÇ

Kapasitif seviye transmitterleri, güvenilir, ekonomik ve hassas ölçüm çözümleri sunar. Dielektrik esaslı prensibi sayesinde hem sıvılarda hem de katılarda etkin şekilde kullanılabilir. Doğru seçim, kalibrasyon ve bakım ile uzun ömürlü ve doğru ölçümler sağlarlar.

 

Ölçü Kontrol Sistemlerine Derinlemesine Bakış

,

Endüstriyel tesislerde verimlilik, güvenlik ve kaliteyi sağlayabilmek için süreçlerin ölçülmesi, izlenmesi ve kontrol edilmesi gerekir. Bu amaçla kullanılan sistemlere ölçü kontrol sistemleri denir. Modern endüstride petrol ve gaz tesislerinden gıda üretimine, enerji santrallerinden kimya fabrikalarına kadar her alanda ölçü kontrol sistemleri kritik bir rol oynar.

Ölçü kontrol sistemleri sayesinde:
– Enerji verimliliği artar,
– Ürün kalitesi standardize edilir,
– Operasyonel güvenlik sağlanır,
– Çevresel etkiler azaltılır.

Süreç İmalatında Öngörücü Bakım

ÖLÇÜ KONTROL SİSTEMLERİNİN ÖNEMİ

Endüstride kullanılan her proses, belirli bir parametre aralığında çalışmak zorundadır. Basınç, sıcaklık, debi veya seviye parametrelerinden herhangi birinin kontrolsüz kalması; üretim kayıplarına, enerji israfına, ekipman arızalarına ve hatta iş kazalarına yol açabilir. İşte bu yüzden ölçü kontrol sistemleri, endüstriyel tesislerin kalbi sayılır.

TEMEL BİLEŞENLER VE ÇALIŞMA PRENSİBİ

Bir ölçü kontrol sistemi üç ana unsurdan oluşur:

Sensörler ve Transdüserler: Fiziksel büyüklükleri (basınç, sıcaklık, debi, seviye vb.) elektriksel sinyallere dönüştürür.
Kontrolörler (PLC, PID, DCS): Sensörlerden gelen sinyalleri işler, referans değerlerle karşılaştırır ve gerekli kontrol sinyallerini üretir.
Son Kontrol Elemanları (Vanalar, Aktüatörler, Motorlar): Kontrol sinyallerine göre fiziksel süreç üzerinde etki eder.

Prensip: Sensör → Kontrolör → Son Kontrol Elemanı zinciriyle geri besleme (feedback) sağlanır.

KONTROL TEORİSİ VE PID

En yaygın yöntem, PID kontrol algoritmasıdır. Denklemi:

u(t) = Kp * e(t) + Ki ∫ e(t) dt + Kd * de(t)/dt

• e(t): Hata (set değeri – ölçülen değer)
• Kp: Oransal kazanç (hızlı tepki)
• Ki: İntegral kazanç (sürekli hataları giderir)
• Kd: Türevsel kazanç (ani değişimlere tepki)

Örnek: Bir kimya reaktöründe sıcaklık kontrolünde PID parametrelerinin yanlış ayarlanması, istenmeyen ekzotermik reaksiyonlara neden olabilir.

ÖLÇÜ KONTROL PARAMETRELERİ

Basınç Ölçümü: Manometre, strain gauge sensörler, diferansiyel basınç transmitterleri.
Formül: P = F / A

Debi Ölçümü: Orifis plakası, venturi tüpü, ultrasonik ve manyetik debimetreler.
Temel denklem (Bernoulli prensibi): Q = A * v

Sıcaklık Ölçümü: Termokupl (Seebeck etkisi), RTD (direnç değişimi), kızılötesi sensörler.
Örnek formül: R(T) = R₀ * (1 + α * ΔT)

Seviye Ölçümü: Şamandıra, hidrostatik basınç, radar ve ultrasonik sensörler.
Hidrostatik ölçüm formülü: h = P / (ρ * g)

ENDÜSTRİDE UYGULAMA ALANLARI

Petrokimya: Rafineri kolonlarında basınç ve sıcaklık kontrolü.
Enerji Santralleri: Kazanlarda buhar basıncı ve su seviyesi kontrolü.
Gıda Endüstrisi: Pastörizatörlerde sıcaklık ve akış kontrolü.
Su Arıtma: Tank seviyeleri ve pH kontrolü.

STANDARTLAR VE GÜVENLİK

Ölçü kontrol sistemlerinin uluslararası standartlara uygunluğu şarttır:
– IEC 61511: Proses endüstrisi için güvenlik sistemleri
– ISO 5167: Debi ölçüm standartları
– ASME ve API standartları: Petrol ve gaz tesisleri

SONUÇ

Ölçü kontrol sistemleri olmadan, modern endüstriyel üretim süreçlerinin güvenli ve verimli bir şekilde çalışması imkânsızdır. Bu sistemler; doğru sensör seçimi, uygun kontrolör ayarları ve güvenilir son kontrol elemanlarıyla bir bütün olarak ele alınmalıdır.

Serimizin devamında, her bir parametreyi (basınç, debi, sıcaklık, seviye) ayrı makaleler halinde detaylandıracağız.