Seviye Sensörü Nedir? Sıvı Seviye Ölçümü Nasıl Yapılır? Yöntemler ve Uygulamalar

Tanklarda, kuyularda, havuzlarda, su depolarında ve farklı endüstriyel proseslerde bulunan sıvının seviyesini bilmek; proses kontrolü, stok takibi, taşma önleme ve sistem güvenliği açısından önemli bir ölçüm ihtiyacıdır.

Ancak sıvı seviyesini ölçmek için tek bir yöntem bulunmaz. Uygulamaya göre sıvıyla temas eden hidrostatik seviye sensörleri kullanılabileceği gibi, tankın üst kısmından ölçüm yapan radar veya lazer seviye sensörleri de tercih edilebilir.

Doğru seviye sensörünü seçmek için yalnızca “kaç metre ölçülecek?” sorusu yeterli değildir. Sıvının özellikleri, tank geometrisi, ölçüm mesafesi, yoğunluk, köpük, buhar, yüzey hareketi, montaj noktası ve temaslı veya temassız ölçüm ihtiyacı birlikte değerlendirilmelidir.

Seviye Sensörü Nedir?

Seviye sensörü, bir tank, depo, kuyu, havuz veya proses içerisindeki sıvının yüksekliğini ya da belirli bir referans noktasına olan mesafesini ölçmek için kullanılan sensördür.

Kullanılan teknolojiye göre sensör sıvıyla doğrudan temas ederek sıvı kolonunun oluşturduğu basıncı ölçebilir veya sıvıya temas etmeden yüzeye olan mesafeyi belirleyebilir.

Elde edilen seviye değeri 4–20 mA gibi analog sinyallerle veya uygun haberleşme yöntemleriyle PLC, SCADA, datalogger veya başka bir otomasyon sistemine aktarılabilir.

Seviye Ölçümü Nasıl Yapılır?

Seviye ölçümünde kullanılacak yöntem uygulamanın fiziksel koşullarına göre değişir. Sıvı seviyesinin sürekli olarak ölçülmesi gerekiyorsa sensör seviyeyi belirli bir aralık içerisinde sürekli takip eder.

Örneğin 4 metre yüksekliğindeki bir tankta seviyenin 0 ile 4 metre arasında sürekli olarak bilinmesi bir sürekli seviye ölçümü uygulamasıdır.

Bazı uygulamalarda ise yalnızca sıvının belirli bir noktaya ulaşıp ulaşmadığını bilmek yeterlidir. Bu yaklaşım noktasal seviye algılama olarak adlandırılır ve taşma, düşük seviye veya kuru çalışma koruması gibi amaçlarla kullanılabilir.

Sıvı Seviye Ölçümünde Hangi Yöntemler Kullanılır?

Sıvı seviye ölçümünde hidrostatik, radar, lazer, ultrasonik ve farklı ölçüm prensipleri kullanılabilir. Endüstriyel sıvı uygulamalarında sık karşılaşılan üç yöntem hidrostatik, radar ve lazer seviye ölçümüdür.

Bu üç yöntem aynı fiziksel büyüklüğü, yani sıvı seviyesini belirlemeye çalışsa da ölçümü farklı şekilde gerçekleştirir.

Hidrostatik Seviye Sensörü Nedir?

Hidrostatik seviye ölçümünde sıvı kolonunun sensör üzerinde oluşturduğu basınç kullanılır. Sensör genellikle tankın, kuyunun veya rezervuarın alt bölümüne yerleştirilir ve sıvı seviyesi yükseldikçe sensör üzerindeki hidrostatik basınç artar.

Temel ilişki aşağıdaki formülle ifade edilebilir:

Burada:

• P → hidrostatik basınç
• ρ → sıvının yoğunluğu
• g → yerçekimi ivmesi
• h → sıvı yüksekliği

Bu nedenle hidrostatik seviye ölçümünde sıvının yoğunluğu önemli bir parametredir. Aynı yüksekliğe sahip iki farklı sıvının yoğunlukları farklıysa sensör üzerinde oluşturdukları basınç da farklı olabilir.

Hidrostatik yöntem su depoları, kuyular, açık havuzlar, rezervuarlar ve uygun sıvıların bulunduğu tanklarda yaygın olarak kullanılabilir.

Daldırma tipi hidrostatik sensörlerde ölçüm elemanı sıvının içerisinde bulunur. Bu nedenle sensör gövdesi, kablosu ve sıvıyla temas eden malzemelerin ölçülecek akışkanla uyumlu olması gerekir.

Radar Seviye Sensörü Nasıl Çalışır?

Radar seviye sensörleri sıvıyla temas etmeden ölçüm yapar. Sensör genellikle tankın üst bölümüne monte edilir ve sıvı yüzeyine elektromanyetik sinyal gönderir.

Gönderilen radar sinyali sıvı yüzeyinden yansır ve sensöre geri döner. Sensör bu geri dönüş bilgisini kullanarak yüzeye olan mesafeyi hesaplar.

Tankın toplam yüksekliği veya referans ölçüsü biliniyorsa ölçülen boş mesafe kullanılarak gerçek sıvı seviyesi hesaplanabilir.

Radar teknolojisinin temassız çalışması sensörün sıvının içerisine girmesini gerektirmez. Ancak tank geometrisi, montaj noktası, iç ekipmanlar, köpük, buhar ve yüzey koşulları uygulama özelinde değerlendirilmelidir.

Lazer Seviye Sensörü Nasıl Çalışır?

Lazer seviye sensörleri de tankın üst kısmından temassız ölçüm yapabilir. Sensör sıvı yüzeyine optik bir ışın göndererek sensör ile yüzey arasındaki mesafeyi belirler.

Ölçülen mesafe, tank geometrisi ve referans yüksekliği kullanılarak gerçek sıvı seviyesine dönüştürülebilir.

Lazer ölçüm özellikle kontrollü tank geometrilerinde, kapalı tanklarda ve uygun yüzey koşullarına sahip sıvılarda kompakt ve temassız bir çözüm sunabilir.

Hidrostatik mi, Radar mı, Lazer mi?

Her seviye ölçüm teknolojisinin güçlü olduğu farklı uygulamalar vardır. Bu nedenle tek bir yöntemi bütün tank ve sıvı uygulamaları için en iyi çözüm olarak değerlendirmek doğru değildir.

Tanklarda Seviye Ölçümü Nasıl Yapılır?

Tank seviye ölçümünde kullanılacak yöntem tankın yapısına, içindeki sıvıya ve proses koşullarına göre seçilebilir.

Hidrostatik yöntemde sensör sıvı kolonunun oluşturduğu basıncı ölçerek seviyeyi belirler. Temassız radar veya lazer sensöründe ise sensör tankın üstünden sıvı yüzeyine olan boş mesafeyi ölçer.

Temassız ölçümde tankın referans yüksekliği biliniyorsa sıvı seviyesi basitçe aşağıdaki şekilde hesaplanabilir:

Örneğin:

Su Depolarında Seviye Ölçümü

Su depoları sıvı seviye sensörlerinin en yaygın kullanıldığı uygulamalardan biridir.

Depo içerisinde sürekli seviye ölçümü yapılarak düşük seviye ve yüksek seviye alarmı oluşturulabilir, pompa kontrolü gerçekleştirilebilir veya tüketim süreçleri takip edilebilir.

Açık veya uygun su depolarında hidrostatik sensörler pratik bir çözüm olabilir. Tank üstünden temassız ölçüm istenen uygulamalarda ise radar veya lazer gibi yöntemler değerlendirilebilir.

Havuzlarda Seviye Ölçümü

Açık havuzlarda ve rezervuarlarda sıvı seviyesini sürekli takip etmek için hidrostatik seviye sensörleri kullanılabilir.

Sensör havuzun alt bölümüne yerleştirildiğinde üzerinde oluşan hidrostatik basınç sıvı yüksekliğiyle birlikte değişir. Böylece havuzun üst kısmına mesafe sensörü monte etmeye gerek kalmadan seviye takip edilebilir.

Sensör seçiminde suyun veya proses sıvısının sensör malzemeleriyle uyumluluğu, dipte oluşabilecek tortu ve sensörün montaj konumu dikkate alınmalıdır.

Kuyularda Su Seviyesi Nasıl Ölçülür?

Kuyu uygulamalarında daldırma tipi hidrostatik seviye sensörleri oldukça kullanışlıdır. Sensör kuyu içerisine belirli bir derinliğe indirilerek sensör üzerindeki su kolonunun oluşturduğu basınç ölçülür.

Burada önemli bir ayrım vardır: kuyunun toplam derinliği ile sensörün ölçmesi gereken maksimum su kolonu her zaman aynı değildir.

Örneğin kuyu 50 metre derinliğinde olabilir; ancak sensör üzerinde oluşabilecek maksimum su yüksekliği 10 metre ise ölçüm aralığı bu gerçek sıvı kolonuna göre değerlendirilmelidir. Kablo uzunluğu ise sensörün fiziksel montaj derinliğine göre ayrıca seçilir.

Yakıt Tanklarında Seviye Ölçümü

Yakıt tanklarında seviye ölçümü; jeneratör sistemlerinde, mobil ekipmanlarda, günlük yakıt tanklarında ve depolama uygulamalarında yakıt miktarının takip edilmesi için kullanılabilir.

Tankın üst kısmından yapılan temassız ölçüm sayesinde sensör sıvının içerisinde bulunmadan yakıt yüzeyine olan mesafeyi ölçebilir. Tank yüksekliği bilindiğinde bu mesafe gerçek sıvı seviyesine dönüştürülebilir.

TL400 gibi lazer tabanlı seviye sensörleri uygun kapalı tank ve yakıt uygulamalarında temassız ölçüm için değerlendirilebilir. Ölçüm sonucu 4–20 mA gibi standart bir sinyalle kontrol sistemine aktarılabilir.

Seviye Sensörü Seçerken Nelere Dikkat Edilmelidir?

Seviye sensörü seçiminde uygulamanın fiziksel ve kimyasal koşulları birlikte değerlendirilmelidir.

1. Sıvının Özellikleri

Su, yakıt, yağ, kimyasal sıvılar veya atık su aynı sensör malzemeleriyle ölçülemeyebilir. Temaslı ölçüm yapılacaksa sensör gövdesi ve kablo malzemesi sıvıyla uyumlu olmalıdır.

2. Ölçüm Aralığı

Tank veya kuyu içerisinde ölçülmesi gereken minimum ve maksimum seviyeler sensörün çalışma aralığı içerisinde olmalıdır.

3. Temaslı veya Temassız Ölçüm

Sensörün sıvının içerisine yerleştirilmesi uygunsa hidrostatik ölçüm değerlendirilebilir. Sıvıyla temas istenmiyorsa radar veya lazer gibi tank üstü yöntemler kullanılabilir.

4. Tank Geometrisi

Tank yüksekliği, çapı, tavan yapısı, nozullar, merdivenler, karıştırıcılar ve tank içerisindeki diğer ekipmanlar özellikle temassız ölçüm yöntemlerinde önemlidir.

5. Köpük ve Yüzey Hareketi

Sıvı yüzeyindeki köpük, dalgalanma veya karıştırıcı nedeniyle oluşan hareketler bazı temassız ölçüm teknolojilerinin performansını etkileyebilir.

6. Buhar ve Yoğuşma

Kapalı proses tanklarında buhar ve yoğuşma görülebilir. Sensör teknolojisinin bu ortam koşullarına uygunluğu kontrol edilmelidir.

7. Çıkış Sinyali

PLC, SCADA veya datalogger sisteminin desteklediği sinyal türüne göre 4–20 mA veya uygun dijital haberleşme seçenekleri değerlendirilmelidir.

Köpük, Buhar ve Yüzey Hareketi Seviye Ölçümünü Etkiler mi?

Evet. Özellikle tank üstünden gerçekleştirilen temassız ölçümlerde sıvı yüzeyinin yapısı sensör performansını etkileyebilir.

Lazer gibi optik yöntemlerde yoğun buhar, kirlenme veya yüzeyin optik özellikleri dikkate alınmalıdır. Radar yönteminde de köpük, tank içindeki metal yapılar ve proses koşulları uygulamaya göre değerlendirilmelidir.

Hidrostatik sensör sıvı yüzeyine optik veya elektromanyetik olarak bakmadığı için yüzey köpüğünden aynı şekilde etkilenmez. Bunun yerine sıvı yoğunluğu ve sensörün sıvıyla uyumluluğu daha kritik hale gelir.

Seviye Sensörü PLC'ye Nasıl Bağlanır?

4–20 mA çıkışlı bir seviye sensörü PLC'nin uygun analog girişine bağlanabilir. PLC gelen akım sinyalini sensörün ölçüm aralığına göre ölçekleyerek gerçek seviye değerine dönüştürür.

Örneğin 0–4 metre ölçüm aralığına sahip bir sensör için:

Bu değer PLC içerisinde metre, santimetre, yüzde doluluk veya gerekli durumlarda hacim bilgisine dönüştürülebilir.

Tank Doluluk Yüzdesi Nasıl Hesaplanır?

Tankın kullanılabilir yüksekliği ve sıvı seviyesi biliniyorsa basit geometrili dikey tanklarda yüzde doluluk aşağıdaki şekilde hesaplanabilir:

Örneğin 4 metre kullanılabilir yüksekliğe sahip bir tankta sıvı seviyesi 2,8 metre ise:

Seviye Değerinden Tank Hacmi Nasıl Hesaplanır?

Seviye ve hacim aynı fiziksel büyüklük değildir. Sensör genellikle sıvının yüksekliğini ölçer; tank içerisindeki gerçek hacmin hesaplanması için tank geometrisinin bilinmesi gerekir.

Düz tabanlı ve sabit kesit alanına sahip dikey silindirik bir tankta sıvı hacmi, tank kesit alanı ile sıvı yüksekliğinin çarpılmasıyla hesaplanabilir.

Ancak yatay silindirik, konik tabanlı veya düzensiz geometrili tanklarda seviye ile hacim arasında doğrusal bir ilişki olmayabilir.

Seviye Sensörü Montajında Yapılan Yaygın Hatalar

Sensörü Yanlış Ölçüm Aralığında Seçmek

Sensörün ölçüm aralığı gerçek sıvı yüksekliğini kapsamalı, ancak gereksiz yere çok geniş seçilmemelidir.

Tank İçerisindeki Engelleri Dikkate Almamak

Radar ve lazer gibi temassız sensörlerin görüş alanında merdiven, boru, karıştırıcı veya başka tank ekipmanlarının bulunması ölçümü etkileyebilir.

Hidrostatik Sensörü Dip Birikintisinin İçine Yerleştirmek

Dipte yoğun tortu veya çamur biriken uygulamalarda sensörün montaj noktası dikkatle seçilmelidir.

Sıvı Yoğunluğunu Göz Ardı Etmek

Hidrostatik ölçüm sıvı kolonunun oluşturduğu basınca dayandığı için yoğunluk değişimi seviye hesabını etkileyebilir.

Tankın Kör Bölgesini Dikkate Almamak

Temassız seviye sensörlerinin bazı modellerinde sensöre çok yakın bölgelerde ölçüm yapılamayan bir kör bölge bulunabilir. Montaj mesafesi seçilirken sensörün teknik değerleri kontrol edilmelidir.

Seviye Sensörleri Nerelerde Kullanılır?

Sıvı seviye ölçümü çok farklı sektör ve uygulamalarda kullanılabilir:

• Su depoları
• İçme suyu sistemleri
• Kuyular
• Açık havuzlar
• Rezervuarlar
• Arıtma tesisleri
• Proses tankları
• Yakıt tankları
• Jeneratör yakıt depoları
• Mobil tanklar
• Endüstriyel depolama sistemleri

Seviye Sensörleri Hakkında Sık Sorulan Sorular

Seviye Sensörü Ne İşe Yarar?

Seviye sensörü tank, kuyu, havuz veya depo içerisindeki sıvının yüksekliğini belirlemek için kullanılır. Ölçülen değer otomasyon sistemine aktarılarak izleme, alarm veya kontrol amacıyla kullanılabilir.

Hidrostatik Seviye Sensörü Nasıl Çalışır?

Hidrostatik sensör, üzerinde bulunan sıvı kolonunun oluşturduğu basıncı ölçer. Sıvı yüksekliği arttıkça sensör üzerinde oluşan hidrostatik basınç da artar. Sıvının yoğunluğu bilindiğinde bu basınç seviye değerine dönüştürülebilir.

Radar Seviye Sensörü Sıvıya Temas Eder mi?

Temassız radar seviye sensörleri tankın üst kısmından sıvı yüzeyine radar sinyali göndererek mesafe ölçümü yapar ve normal çalışma sırasında sıvıyla doğrudan temas etmek zorunda değildir.

Lazer Seviye Sensörü Nasıl Ölçüm Yapar?

Lazer seviye sensörü tank üstünden sıvı yüzeyine optik ışın göndererek yüzeye olan mesafeyi ölçer. Tank yüksekliği biliniyorsa ölçülen boş mesafe seviye değerine dönüştürülür.

Kuyuda Hangi Seviye Sensörü Kullanılır?

Kuyu uygulamalarında daldırma tipi hidrostatik seviye sensörleri yaygın olarak kullanılabilir. Sensör seçilirken maksimum su kolonu, kuyu derinliği, kablo uzunluğu ve suyun özellikleri birlikte değerlendirilmelidir.

Tank Seviyesi Nasıl Yüzdeye Çevrilir?

Sabit kesit alanına sahip basit tanklarda sıvı seviyesi kullanılabilir tank yüksekliğine bölünerek yüzde doluluk hesaplanabilir. Düzensiz veya yatay tanklarda ise tank geometrisine uygun hacim dönüşümü yapılmalıdır.

4–20 mA Seviye Sensörü Nasıl Çalışır?

Sensörün minimum ölçüm değeri genellikle 4 mA, maksimum ölçüm değeri ise 20 mA olarak ölçeklendirilir. PLC veya başka bir kontrol sistemi gelen akımı gerçek seviye değerine dönüştürür.

Seviye Sensörü ile Taşma Önlenebilir mi?

Seviye ölçümünden alınan veri kullanılarak PLC veya kontrol sistemi içerisinde yüksek seviye alarmı oluşturulabilir ve gerekli durumlarda pompa, vana veya dolum sistemi kontrol edilebilir. Kritik taşma güvenliği uygulamalarında bağımsız güvenlik önlemleri de proses tasarımına göre değerlendirilmelidir.

Sonuç: Doğru Seviye Ölçüm Yöntemi Uygulamaya Göre Belirlenir

Sıvı seviye ölçümünde bütün uygulamalar için tek bir sensör teknolojisi bulunmaz. Tankın yapısı, sıvının özellikleri, ölçüm mesafesi, montaj şartları ve proses koşulları doğru yöntemin belirlenmesinde önemlidir.

Hidrostatik sensörler sıvı kolonunun oluşturduğu basıncı kullanarak özellikle kuyu, havuz, su deposu ve rezervuar uygulamalarında güçlü bir çözüm sunabilir. Radar ve lazer sensörleri ise tankın üst kısmından temassız ölçüm yaparak sıvı yüzeyine olan mesafeyi belirler.

Doğru seçim yapılırken yalnızca ölçüm aralığı değil; sıvı yoğunluğu, kimyasal uyumluluk, köpük, buhar, tank geometrisi, kör bölgeler ve otomasyon sisteminin ihtiyaç duyduğu çıkış sinyali de birlikte değerlendirilmelidir.

Sıvı seviye ölçüm çözümlerimizi inceleyin →