डिफरेंशियल प्रेशर ट्रांसमीटरों का उपयोग एवं तेल भंडारण स

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1. परिचय
वर्तमान में, तेल भंडारण स्थलों में तेल के स्तर को मापने हेतु आमतौर पर रडार लेवल मीटर, फ्लोटिंग बॉल/बुय, स्टील बेल्ट आधारित लेवल मीटर आदि का उपयोग किया जाता है। रडार लेवल मीटरों की सटीकता तो अधिक होती है, लेकिन इनकी लागत भी अधिक होती है। जबकि फ्लोट, बुदबुद आदि जैसे लेवल मीटरों की स्थापना एवं रखरखाव में काफी परेशानी होती है। डिफरेंशियल प्रेशर लेवल मीटर का उपयोग बॉयलरों, स्टीम बैग आदि बंद कंटेनरों में व्यापक रूप से किया जाता है; लेकिन इससे प्राप्त मापन परिणाम वास्तविक तरल स्तर को दर्शाते नहीं होते। इसी कारण, तेल टैंकों में तरल स्तर मापने हेतु इसका उपयोग बहुत कम ही किया जाता है। वास्तव में, तेल भंडारण टैंकों में तेल के स्तर की सटीक जानकारी इतनी महत्वपूर्ण नहीं होती। उपयोगकर्ताओं को वास्तव में तेल के स्तर की जानकारी नहीं, बल्कि तेल के स्तर को मापकर टैंक में मौजूद तेल की वास्तविक मात्रा (यानी टनों में) की जानकारी ही आवश्यक होती है; ताकि टैंक ओवरफ्लो न हो जाए। इस विश्लेषण के आधार पर, तरल पदार्थ के स्तर (वास्तव में उसकी मात्रा, जिसे टनों में व्यक्त किया जाता है) को मापने हेतु डिफरेंशियल प्रेशर विधि का उपयोग करना भी एक अच चूँकि वर्तमान में डिफरेंशियल प्रेशर ट्रांसमीटरों का उपयोग बहुत ही प्रचलित है, इसलिए लॉन्गहुई इंस्ट्रूमेंट्स कंपनी के FG700 डिफरेंशियल प्रेशर ट्रांसमीटरों में तकनीक बहुत ही उन्नत है। इनकी सटीकता 0.25 स्तर तक है, एवं इनका प्रदर्शन एवं मूल्य दोनों ही दृष्टि से ये बेहतरीन हैं। 2. डिज़ाइन सिद्धांत: जैसा कि नाम से ही स्पष्ट है, डिफरेंशियल प्रेशर लेवल मीटर, दबाव-अंतर को ही मापता है; अर्थात् △P = ρg△h। चूँकि तेल टैंक आमतौर पर बेलनाकार होते हैं, इसलिए उनके अनुप्रस्थ काट के वृत्त का क्षेत्रफल S स्थिर रहता है। अतः, वजन G = △P·S = ρg△h·S होता है। चूँकि S स्थिर रहता है, इसलिए G, △P के समानुपात में होता है। दरअसल, यदि △P मान का सही ढंग से पता लिया जाए, तो वास्तविक तेल का भंडार G ज्ञात किया जा सकता है। सूत्र से यह भी पता चलता है कि तेल का घनत्व ρ, ऊँचाई △h के व्युत्क्रमानुपात में होता है। तापमान में परिवर्तन होने पर, भले ही तेल का आयतन बढ़े या घटे, एवं वास्तविक तरल स्तर ऊपर या नीचे जाए, फिर भी मापे गए दबाव में कोई परिवर्तन नहीं होता। यदि उपयोगकर्ता को वास्तविक तरल स्तर देखने की आवश्यकता है, तो माध्यम के तापमान के आधार पर सुधार करके भी इस समस्या का समाधान किया जा सकता है। 　　3. व्यावहारिक अनुप्रयोग: बीजिंग तेल भंडारण परियोजना में, लेखक ने इस दृष्टिकोण को वास्तविक डिज़ाइन में लागू किया। 　　 　　डिज़ाइन संबंधी विवरण: 2000 मीटर³ क्षमता वाला तेल टैंक; व्यास = 14.5 मीटर, ऊँचाई = 14 मीटर। 　　 　　एकल मापन उपकरण: अनहुई चांगहुई इंस्ट्रूमेंट्स कंपनी लिमिटेड का FG700 फ्लैंज-आधारित विस्फोट-रोधी दबाव-मापन ट्रांसमीटर ही चुना गया है। फ्लैंज-आधारित डिज़ाइन का उपयोग, टैंक के तल पर जमे हुए अशुद्धियों के कारण दबाव-मापन नलियों में रुकावट आने से बचने हेतु किया गया है। इस ट्रांसमीटर की मापन सीमा 0～140 किलोपास्कल है। 　　 　　द्वितीयक मापन उपकरण: FXT सीरीज़ के स्मार्ट लाइट-स्तंभ आधारित अलार्म उपकरणों का उपयोग किया जाता है; इनमें बहुउद्देशीय सिग्नल इनपुट होता है, इसलिए रेंज को आसानी से बदला जा सकता है। तरल पदार्थों का स्तर लाइट-स्तंभों के माध्यम से दर्शाया जाता है, जबकि तेल की मात्रा संख्याओं के र 6# टैंक के उदाहरण के लिए, S = π × r² = 3.14 × 7.252 = 165 मीटर² है; इसकी ऊँचाई 14 मीटर है। 　　 　　तेल टैंक के ऊपरी हिस्से में, तेल के अतिरिक्त भरने से बचने हेतु एक लेवल अलार्म उपकरण लगाया जाता है; यह एक अतिरिक्त सुरक्षा उपाय है। ऐप में, चूँकि मापन के मान सीधे ही टनों में दिए जाते हैं, इसलिए चाहे टैंक में कोई भी तेल हो, सेकेंडरी मीटर पर दर्शाया गया मान टैंक में मौजूद तेल की टन संख्या ही होता है। इससे घनत्व की गणना करके रूपांतरण करने की आवश्यकता ही नहीं पड़ती। 　　आम तौर पर, तेल को गोदाम में लाने/ले जाने हेतु पंपों का उपयोग किया जाता है, एवं मात्रा को मापने हेतु अंडाकार गियर फ्लो मीटर का उपयोग किया जाता है। चूँकि इस फ्लो मीटर की सटीकता सीमित होती है – अधिकतम केवल 0.25 स्तर तक – इसलिए घनत्व की गणना भी आवश्यक हो जाती है। ऐसे में प्राप्त परिणामों में कुछ भिन्नताएँ हो जाती हैं, जिसके कारण मापन संबंधी विवाद उत्पन्न हो जाते हैं। अब, चूँकि तेल टैंकों के मापन के परिणाम टनों में दिए जाते हैं, एवं इसकी सटीकता 0.25 स्तर तक होती है; इसलिए आयतन-आधारित फ्लो मीटरों की तुलना में यहाँ मापन के परिणाम अधिक सटीक होते हैं। हालाँकि, जब कम मात्रा में तेल की आपूर्ति/खरीद होती है, तो रिज़ॉल्यूशन के कारण मापन में अपेक्षाकृत अधिक त्रुटियाँ होती हैं। लेकिन जब बड़ी मात्रा में तेल की आपूर्ति/खरीद होती है, तो इस विधि में उच्च सटीकता एवं कम सापेक्ष त्रुटियाँ होती हैं; ऐसी सटीकता अन्य मापन विधियों में संभव ही नहीं है। इसलिए यह विधि मासिक, त्रैमासिक एवं वार्षिक गिनती हेतु बहुत ही उपयुक्त है। व्यवहारिक अनुभव से पता चलता है कि इसके मुख्य लाभ हैं: ① इसकी स्थापना एवं रखरखाव बहुत ही आसान है। ； ②पढ़ने में यह आसान एवं स्पष्ट है; तेल के भंडार की मात्रा को सीधे ही जाना जा सकता है। ； ③घनत्व को मापने एवं उसका रूपांतरण करने की आवश्यकता ही नहीं ह 4. ध्यान देने योग्य बातें:
(1) डिज़ाइन एवं स्थापना के समय, तेल टैंक के नीचे स्थित दबाव मापन हेतु उपयोग होने वाले छिद्रों को यथासंभव नीचे रखना आवश्यक है; ऐसा करने से तापमान में परिवर्तन के कारण होने वाली त्रुटियाँ दूर हो जाती हैं। आवश्यकता पड़ने पर तापमान-संबंधी सुधार भी किए जा सकते हैं। 　　 　　(2) जब तेल टैंक के ऊर्ध्वाधर अनुप्रस्थ काट में आकार समान न हो (जैसे, ऊपर से छोटा एवं नीचे से बड़ा), तो प्रतिस्थापन उपायों पर विचार करना आवश्यक है। यदि द्वितीयक मापन उपकरण के रूप में FGST श्रृंखला के लेवल-कैपेसिटी नियंत्रकों का उपयोग किया जाए। 　　 　　(3) निश्चित सटीकता हासिल करने हेतु, जैसे कि तेल टैंक के ऊपर रेस्पिरेटर लगा हो, तो प्रेशर ट्रांसमीटर के बजाय डिफरेंशियल प्रेशर ट्रांसमीटर का ही उपयोग करना आवश्यक है। जब खुले तेल टैंकों का उपयोग किया जाता है, या जब सटीकता की आवश्यकता कम होती है, तो स्थापना को आसान बनाने हेतु सीधे प्रेशर ट्रांसमीटर का उपयोग किया जा सकता 　　 　　(4) द्वितीयक मापन उपकरणों में जहाँ संभव हो, स्मार्ट मीटरों का ही उपयोग करना चाहिए; क्योंकि ऐसे मीटरों में मापन सीमा को आसानी से बदला जा सकता है, एवं तापमान-स 　　 　　(5) स्थापना के समय, डिफरेंशियल प्रेशर ट्रांसमीटर के नकारात्मक दबाव वाले कक्ष में जल संग्रहण उपकरण लगाना आवश्यक है; साथ ही, वहाँ से नियमित रूप से अपशिष्ट जल निकालना भी आवश्यक है, ताकि जमा हुआ पानी स