การวัดระดับของแข็ง (Solids Level Measurement) (ตอนที่ 1)
ทวิช ชูเมือง
  
ผลิตภัณฑ์และวัตถุดิบในอุตสาหกรรมกระบวนการบางประเภทจะเป็นของไหลที่มีสถานะเป็นผงหรือเม็ดของแข็ง ซึ่งของไหลเหล่านี้จะถูกจัดเก็บไว้ในถังเก็บ เพื่อส่งต่อไปยังกระบวนการอื่น ๆ ที่เกี่ยวข้องต่อไป ดังนั้นในการควบคุมกระบวนการเหล่านี้จึงมีความพยายามที่จะวัดระดับของวัตถุดิบหรือผลิตภัณฑ์ที่มีสถานะเป็นของแข็งหรือผงจำนวนมากที่ถูกเก็บอยู่ในถังหรือไซโลเหล่านี้ ซึ่งในการวัดระดับของแข็งนั้นเป็นเรื่องที่สามารถทำได้ยากเนื่องมาจากสาเหตุหลายประการ เหตุผลเหล่านี้หลายอย่าง ๆ เกี่ยวข้องกับความต้องการที่จะแปลงค่าระดับที่วัดได้เหล่านี้ให้ไปเป็นปริมาณและมวล รวมไปถึงธรรมชาติของตัววัสดุเอง ซึ่งบ่อยครั้งมักจะมีพฤติกรรมในลักษณะที่ทำให้การวัดระดับทำได้ยากหรือทำให้มีคำถามเกิดขึ้นถึงค่าความถูกต้องของการวัด ลองพิจารณาในเหตุผลต่าง ๆ เหล่านี้ 

1. วัสดุที่ต้องการวัดสามารถมีน้ำหนักเบามากหรือหนักมาก

2. วัสดุที่ต้องการวัดเป็นกลุ่มผงของแข็งที่สามารถปรับเปลี่ยนขนาดเป็นขนาดไมครอนหรือขนาดใหญ่ที่มีขอบแหลมคม

3. วัสดุหลายชนิดสามารถผลิตฝุ่นละอองจำนวนมากในระหว่างการบรรจุและการถ่ายเทออก

4. วัสดุบางชนิดมีคุณสมบัติดูดความชื้น (Hygroscopic) และพร้อมที่ดูดซับหรือดักความชื้นและความชื้นสามารถรวมกับของแข็ง ทำให้รวมตัวกันเป็นกลุ่มก้อน (Clump) ภายในถังทำให้การไหลของวัสดุเป็นไปได้ยากลำบากและทำให้เป็นเรื่องความท้าทายในการค้นหาเทคโนโลยีการวัดระดับที่สามารถใช้ได้

5. ของแข็งที่เก็บไว้ในถังที่มีพื้นไม่เรียบเหมือนกับพื้นผิวตามแนวนอนของเหลว พื้นผิวของผงและวัสดุที่ละเอียดจะมีมุมของการพิง (Angle of Repose) มุมนี้ของการพิงหรือรูปทรงของพื้นผิวสามารถแตกต่างกันไปตามสิ่งต่าง ๆ ดังนี้

- เปลี่ยนแปลงตามการบรรจุเข้าไป

- เปลี่ยนแปลงตามการถ่ายเทออกมา

- ตำแหน่งของการบรรจุและถ่ายเทออกมา

- มุมหรือจำนวนจุดที่บรรจุเข้าไปหลาย ๆ จุด

- มุมหรือจำนวนจุดที่ถ่ายเทออกมาหลายจุด ๆ

6. วัสดุมีลักษณะหยาบ, มีแนวโน้มว่ามันจะจับกันเป็นกลุ่มก้อนเชื่อมต่อกันทำให้เกิดช่องว่างและกองพะเนินพอกพูนขึ้น

7. ระบบลำเลียงวัสดุด้วยลมนิวเมติกทำให้อากาศผ่านเข้าไปในวัสดุ ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงความหนาแน่นในการจัดเก็บ เมื่อวัสดุถูกกดทับตามเวลา

8. อาจจะเป็นเรื่องยากที่จะทราบค่าที่ถูกต้องสำหรับความหนาแน่นของวัสดุเช่นข้าวโพดและแป้งที่แตกต่างจากฤดูกาลและขึ้นอยู่กับการเพาะปลูกที่เฉพาะเจาะจงและผสมผสานรวมกัน 

9. นอกจากนี้ยังสามารถเป็นเรื่องยากที่จะทราบขนาดที่แน่นอนของวัสดุที่จะถูกเก็บไว้ภายในไซโล 

รูปที่ 1 ลักษณะพื้นผิวในถังเก็บ

     ปัญหาเหล่านี้เป็นเพียงปลายของภูเขาน้ำแข็งในการไปถึงปัญหาที่สามารถพบได้ ซึ่งสามารถมีผลกระทบสำคัญในการเลือกเทคโนโลยีเพื่อใช้ในการวัดระดับว่ามีวัสดุเก็บอยู่ในถัง มากอยู่เท่าไร ณ เวลาใด ๆ ก็ตาม

     มีเทคโนโลยีหลายชนิดที่สามารถนำมาใช้เพื่อตรวจสอบระดับของวัสดุหรือปริมาณของแข็งภายในถังเก็บ เทคโนโลยีเหล่านี้มีความละเอียดอ่อนในการนำไปประยุกต์ใช้เฉพาะการใช้งานบางอย่าง การเลือกอุปกรณ์ที่ไม่ถูกต้อง สามารถทำให้เสียเวลา, เงิน, กำลังคนและสร้างข้อเสนอที่ไม่ดีให้กับทุกส่วนที่เกี่ยวข้อง

 
     ผู้ผลิตเทคโนโลยีการวัดระดับจะถูกถามอยู่บ่อยครั้ง เพื่อจะให้คำแนะนำทางเทคโนโลยีในการวัดปริมาณของแข็งในถัง จึงรู้สึกว่าการตรวจสอบและความเข้าใจของเทคโนโลยีที่มีอยู่จะเป็นประโยชน์กับทุกคนที่ต้องไปพูดคุยกับผู้ผลิต เพื่อใช้ในการค้นหาคำตอบ ของคำถามในสิ่งที่ต้องทำ

เครื่องมือวัดระดับของแข็งหลัก ๆ
     การวัดระดับหรือปริมาณอย่างต่อเนื่องของของแข็งในถัง, กรวยและไซโลจะถูกครอบคลุมด้วยเทคโนโลยีต่อไปนี้ 
-สายเคเบิล และน้ำหนัก (Weight & Cable ) 
- Ultrasonic 
- Guided Wave Radar 
- Thru-Air Radar
-เลเซอร์
- Strain Gages
-โหลดเซลล์ (Load Cell)

     ในการใช้งานวัดระดับต้องทำความเข้าใจก่อนว่าระบบสายเคเบิลและน้ำหนักเป็นการวัดระดับที่ไม่ได้แสดงค่าระดับที่มีความต่อเนื่องอย่างแท้จริง แต่เป็นที่ยอมรับเมื่อมีการถูกนำไปใช้ในการวัดระดับ สำหรับการใช้งานที่มีการอ่านค่าระดับเป็นประจำในทุก ๆ 15 นาที อุปกรณ์เหล่านี้ใช้ในการวัดการเปลี่ยนแปลงระดับของวัสดุและการคำนวณปริมาณและน้ำหนัก

     ในรายชื่อของเครื่องมือวัดระดับของแข็งจะมีเทคโนโลยีในการวัด 5 รายการแรกที่เป็นการวัดระยะทางจากตำแหน่งตัวเซนเซอร์ไปยังพื้นผิวของวัสดุ เพื่อให้ทราบค่าความสูงของวัสดุในถังเก็บ โหลดเซลล์และ Strain Gages เปรียบเสมือนการวัดมวลของวัสดุในถังเก็บโดยการวัดแรงกระทำกับวัตถุที่ตัวเซนเซอร์ 

     รายละเอียดในบทความนี้เป็นการแสดงข้อดีและข้อเสียในแต่ละเทคโนโลยีที่มีความสำคัญในการวัดระดับของแข็ง เพื่อใช้ประเมินความเหมาะสมของเทคโนโลยีที่มีอยู่ เพื่อสำหรับนำไปใช้งานเฉพาะและในการตัดสินใจมีประสิทธิภาพสำหรับค่าใช้จ่ายในสิ่งที่จะนำไปใช้งาน ไม่ว่าการมองหาเครื่องมือสำหรับการใช้งานใหม่หรือต้องการเปลี่ยนเครื่องมือวัดที่มีการใช้งานมาก่อนหน้านี้

     เพื่อให้เนื้อหามีความยาวที่เหมาะสม ในบทความจะแสดงรายละเอียดในเชิงลึกถึงหลักการทำงานในแต่ละอุปกรณ์จะนำเสนอข้อมูลทั่วไป มีจุดประสงค์เพื่อไม่สะท้อนให้เห็นถึงการออกแบบโดยเฉพาะของผู้ผลิต 

     รายละเอียดที่แสดงในที่นี้สำหรับแต่ละเทคโนโลยีจะขึ้นอยู่กับสิ่งที่มีสามารถจะตรวจสอบให้แน่ใจว่ามีการใช้งานในปัจจุบัน ผู้ใช้งานต้องมองเห็นว่าผลิตภัณฑ์ที่ถูกออกแบบมาโดยเฉพาะนั้น จะมีคุณสมบัติที่เพียงพอในการนำไปใช้งาน โดยเฉพาะการใช้งานที่ยุ่งยาก เพื่อให้ได้มาซึ่งประโยชน์ประสิทธิภาพเต็มที่ตามเทคโนโลยีที่มีให้ 

จุดเริ่มต้น 
     ก่อนที่จะรับทราบถึงข้อดีและข้อเสียของเทคโนโลยีต่าง ๆ และก่อนที่จะเริ่มตรวจสอบราคาและคุณลักษณะที่จำเป็นที่ต้องกำหนดอย่างชัดเจน ในการใช้งานและสิ่งที่กำลังพยายามที่จะทำให้บรรลุความสำเร็จในการวัดระดับ จากมุมมองทางวิศวกรรมในด้านการใช้งาน ขอแนะนำให้ตอบคำถามดังต่อไปนี้

1. ต้องการอ่านค่าระดับอย่างต่อเนื่องหรือไม่สม่ำเสมอเป็นช่วง ๆ (เป็นความถี่ในทุก 15 นาที) หากเป็นแบบไม่สม่ำเสมอเป็นช่วง ๆ ต้องการความถี่ในการวัดเป็นเท่าไร

2. ต้องการวัดระดับในระหว่างการถ่ายเทลงในถังหรือไม่

 
3. มีความจำเป็นต้องรู้เพียงแค่ระดับของวัสดุเพียงอย่างเดียว หรือต้องการรู้ปริมาณหรือมวลของวัสดุในถังหรือไม่

4.  ค่าความถูกต้องที่ต้องการ ในแง่ของระดับของวัสดุหรือปริมาณ/มวล

5.  ขนาดของถังและลักษณะการก่อสร้าง ข้อมูลเหล่านี้มีความถูกต้องเพียงใดและวิธีการที่สามารถคำนวณปริมาณในถังที่ถูกต้อง

6. คุณสมบัติทางกายภาพและลักษณะการไหลของวัสดุที่ต้องการวัด ข้อมูลเหล่านี้มีความถูกต้องมากแค่ไหน ตัวแปรเหล่านี้จะมีค่าคงที่หรือสามารถเปลี่ยนแปลงได้

7. สภาวะของกระบวนการ (อุณหภูมิความดันและอื่น ๆ ) และมีการเปลี่ยนแปลงอย่างไร

8. เป็นถังที่ถูกเติมเต็มและปล่อยออกอย่างไร อัตราการเติมและการปล่อยออก ระยะทางในการเติมหรือปล่อยออก

9. มุมของการพิงวัสดุกับถังเป็นอย่างไร จะมีการเปลี่ยนไปในช่วงการเติมหรือการปล่อยออกหรือไม่

10. ตำแหน่งของตัวเซนเซอร์อยู่ที่ไหน ยังมีเงื่อนไขพิเศษอื่น ๆ หรือไม่ เช่น ช่องว่าง, ต้องไม่มีส่วนยื่นเข้าไปในถังและอื่น ๆ

11. ชนิดของการส่วนแสดงผล, ส่วนติดต่อประสานกับผู้ปฎิบัติการและเอาต์พุตที่ต้องการ ต้องการใช้ตัวแปลงสัญญาณติดตั้งรวมกันกับเซนเซอร์หรือติดตั้งจากระยะไกล

12. ค่าใช้จ่ายที่จะใช้สำหรับการวัดระดับ

     ถึงแม้ว่าจะไม่สามารถทราบคำตอบได้ทั้งหมดและอาจจะไม่จำเป็นต้องทำเช่นนั้น ก็ยังคงเป็นสิ่งดีที่มีแนวคิดจะทบทวนคำถามเหล่านี้และเก็บไว้ในใจเมื่อพิจารณาดูข้อดีและข้อเสียของเทคโนโลยีที่เฉพาะเจาะจง 

ข้อควรพิจารณาสำคัญเกี่ยวกับค่าความถูกต้อง 
 ค่าความถูกต้องจะถูกพิจารณาว่าเป็นสิ่งที่มีความสำคัญมากในการเลือกใช้เครื่องมือวัดระดับเพราะมีผลต่อราคาซื้อเครื่องมือวัดระดับที่จะถูกเลือกใช้สำหรับการใช้งาน ดังที่ระบุไว้ก่อนหน้านี้มีสองวิธีในการกำหนดวัสดุที่ใช้

1.  หาตำแหน่งของพื้นผิววัสดุกับระบบการวัดระดับ (การวัดระยะทางหรือระดับ) บางการใช้งานต้องการอ่านค่าแล้วต้องแปลงเป็นการคำนวณปริมาณหรือมวล ซึ่งสามารถจะคำนวณโดยระบบการวัดระดับ หรือในอุปกรณ์ภายนอก(เช่น PC, PLC หรือ DCS)

2. โดยการชั่งน้ำหนักของวัสดุในถังโดยใช้โหลดเซลล์หรือ Strain Gages ที่ติดกับหรืออยู่ภายใต้ถัง
      ค่าความถูกต้องที่อ่านได้สำหรับระบบการวัดระดับเป็นการแสดงวิธีการอย่างถูกต้องในแต่ละการวัดระยะทางจากตัวเซนเซอร์ไปยังพื้นผิวของแข็ง โดยปกติจะไม่รวมถึงข้อผิดพลาดที่อาจเกิดขึ้นสำหรับการแปลงค่าในการวัดนี้ไปเป็นปริมาตรหรือมวล

      ค่าความถูกต้องที่อ่านได้ของระบบมวลเป็นการแสดงวิธีการอย่างถูกต้อง ในการวัดการเปลี่ยนแปลงในแรงกระทำกับเซนเซอร์ซึ่งจะเกี่ยวข้องโดยตรงกับมวลของของแข็งในถัง

     ในการพิจารณาค่าความถูกต้องสำหรับระบบการวัดระดับเมื่อมีความต้องการแปลงค่าเป็นปริมาณหรือมวล ควรพิจารณาสิ่งต่าง ๆ ดังต่อไปนี้
1.  การแปลงระยะทางเป็นปริมาณต้องตั้งสมมุติฐานของความสัมพันธ์ระหว่างจุดบนพื้นผิวของวัสดุที่เซนเซอร์วัดระดับจะทำการวัดผลและ (ที่กำหนดมุมของการพิงกับผนังถัง) ทฤษฎีความสูงของพื้นผิวสำหรับปริมาณเดียวกันของวัสดุ ถ้ามีพื้นผิวเรียบและมีแนวนอนเดียวกัน

     โดยทั่วไปผู้ผลิตแนะนำให้ติดตั้งตำแหน่งของเครื่องมือวัดระดับที่จะอยู่ในด้านบนของถังที่ระยะ 1/6 ของเส้นผ่าศูนย์กลางในจากผนังด้านใน เมื่อสัณนิษฐานว่ามุมการพิงมีความสมมาตรกัน (โดยปกติจะพบในการเติมและการปล่อยออกจากศูนย์กลาง) ในสถานการณ์เช่นนี้หากเป็นเส้นตรง ถูกดึงมาในมุมของการพิงที่จุดตรวจวัด (รูปที่ 2) ปริมาณของวัสดุที่เหนือเส้นสมมุติมีค่าเท่ากับปริมาณของพื้นที่ว่างด้านล่าง สถานที่ติดตั้งของเซนเซอร์จะผลิตความสัมพันธ์ 1:1 (ปริมาณของวัสดุที่เหนือเส้น: ปริมาณของว่างเปล่าช่องว่างด้านล่าง) ควรจะถูกเลือกใช้ ไม่ว่ามุมการพิงที่แท้จริงจะเป็นอะไรก็ตาม หากไม่เป็นเช่นนั้น จะเกิดข้อผิดพลาดขึ้นในการคำนวณปริมาณและมวล

     เมื่อมีความจำเป็นและเหมาะสม ก็เป็นไปได้ที่จะใช้เซนเซอร์หลายตัว ข้ามเส้นผ่าศูนย์กลางของถังเพื่อที่จะจำกัดข้อผิดพลาดในการคำนวณปริมาณโดยโดยใช้ความสูงของพื้นผิวเฉลี่ย แต่การใช้วิธีนี้ไปจะเพิ่มราคาจัดซื้อของระบบ

2. การแปลงของการวัดระยะทางไปเป็นปริมาณยังต้องมีชุดของคำสั่งที่สร้างไว้ตามขั้นตอนวิธีการตัดขวางภายในของถังสำหรับสิ่งต่าง ๆ ดังนี้

- โครงสร้างผนังลูกฟูก
- การก่อสร้างภายใน
- พื้นถังไม่เรียบ
- ถังรูปทรงแปลก (ถังที่ไม่ใช่รูปทรงกลมและไม่เป็นมุมเหลี่ยม)
    

   สิ่งดังกล่าวจะต้องมีการบันทึกรวมเข้าไปอย่างถูกต้องในชุดของคำสั่งที่สร้างไว้หรือข้อผิดพลาดเพิ่มเติมจะถูกเพิ่มเข้ามาตามการคำนวณปริมาณ

รูปที่ 2 มุมมองของการพิงและสถานที่ตั้งเซนเซอร์ระดับ

3.  ค่าความเฉลี่ยสำหรับความหนาแน่นของวัสดุที่เป็นสิ่งจำเป็นในการแปลงปริมาณเป็นมวล จำนวนของค่าผิดพลาดเพิ่มเข้าไปทั้งหมดในการคำนวณมวลขึ้นอยู่กับค่าความถูกต้องของค่าเฉลี่ยความหนาแน่นแสดงถึงความหนาแน่นที่แท้จริงของวัสดุในถัง

     โปรดจำไว้ว่าค่าความถูกต้องของความหนาแน่นเฉลี่ยมีความสำคัญและมีผลต่อความแม่นยำของการคำนวณมวล ไม่ว่าอะไรที่เป็นกลุ่มความหนาแน่นของวัสดุที่อยู่ในห้องปฏิบัติการหรือในตัวน้ำหนักจากผู้ผลิตหรือผู้ส่งวัสดุ ความหนาแน่นอยู่ด้านล่างของกองจะมีค่ามากกว่าวัสดุที่อยู่ด้านบนของกองเนื่องจากการบรรจุ ปัจจัยการบรรจุเป็นตัวแปรที่ไม่ทราบค่า นอกจากนี้อุปกรณ์และเครื่องช่วยให้อากาศผ่าน (Aerating Devices) และการไหลผ่านสามารถส่งผลกระทบต่อค่านี้ เมื่อมีการเพิ่มอากาศลงในวัสดุเพื่อช่วยการไหลของวัสดุในระหว่างปล่อยออก

     ค่าความถูกต้องของระบบการวัดระดับสำหรับของแข็งที่เป็นการระบุความถูกต้องของผู้ผลิต โดยปกติมักจะระบุในแง่ของระยะทางหรือระดับ ระดับจะผกผันกับระยะทาง เมื่อทราบค่าความสูงสุด สามารถนำมาใช้โดยตรงในการประมาณปริมาณของวัสดุในถัง ค่าความถูกต้องของระบบการวัดระดับ สามารถให้การคำนวณการอ่านค่าปริมาตรหรือมวล คือผลรวมของข้อผิดพลาดในระดับและข้อผิดพลาดอธิบายไว้ก่อนหน้านี้ที่มีผลต่อการแปลงของระดับปริมาณหรือมวล

      ผู้ขายส่วนใหญ่คาดการณ์ว่าปกติค่าความถูกต้องสามารถอยู่ระหว่าง 0.5% และ 1% สำหรับการคำนวณปริมาณและ 1% เป็น 5% สำหรับการคำนวณมวล ค่าความถูกต้องสามารถทำได้ดีกว่าตัวเลขโดยทั่วไปเหล่านี้หรือแย่ลงขึ้นอยู่กับเงื่อนไขเฉพาะของการใช้งานและการเลือกเทคโนโลยีการวัดระดับที่เฉพาะเจาะจง

      ระบบการวัดระดับโดยทั่วไปจะแตกต่างกันไปในราคาซื้อจาก $1,300 ไปถึง $5,000 หรือมากกว่า ราคาจัดซื้อโดยทั่วไปจะเพิ่มขึ้นเมื่อมีความถูกต้องสูง ซึ่งต้องตัดสินใจว่าในการใช้งานจริงคุ้มค่าที่จะจ่ายมากขึ้นสำหรับเทคโนโลยีที่สำหรับการวัดระยะทางอย่างถูกต้องมากขึ้น ถ้าหากมีความสนใจจริง ๆ ในการวัดปริมาณหรือมวล (มีโอกาสได้รับข้อผิดพลาดที่อาจเกิดขึ้นเกิดจากที่ต้องมีการคำนวณ) จะมีการใช้ระบบชั่งน้ำหนักจะมีอยู่สองรูปแบบคือ
 

1.  โหลดเซลล์ที่อยู่ภายใต้โครงสร้างรองรับของถัง
     วัสดุในถังจะส่งแรงบีบอัดไปยังเซนเซอร์และการบีบอัดนี้ผลิตสัญญาณเอาต์พุตออกมาเป็นสัดส่วนกับน้ำหนักที่เปลี่ยนแปลงของถัง ความถูกต้องที่ระบุไว้โดยปกติจะประมาณ +/- 0.2% หรือดีกว่า ค่าความถูกต้องอยู่บนพื้นฐานของการสอบเทียบของระบบหลังจากการติดตั้งและผลกระทบของสภาพแวดล้อมของอุณหภูมิที่เปลี่ยนแปลงต่อสัญญาณเอาต์พุตที่การส่งออกจากโหลดเซลล์ แต่ควรจะใกล้เคียงกับค่าความถูกต้องที่ระบุไว้ ระบบโหลดเซลล์มีราคาซื้อของตั้งแต่ $4000 และสูงขึ้นไป ค่าใช้จ่ายในการติดตั้งและการสอบเทียบอาจมีนัยสำคัญได้อย่างมากกว่าระบบสำหรับวัดระดับทั่วไป

2.  Strain Gages ที่ยึดติดหรือโบลต์ไปยังโครงสร้างรองรับของถัง
     ระบบนี้จะมีราคาที่ต่ำกว่าชนิดแรก มีราคาประมาณ $2000 และสูงขึ้นไป และง่ายในการติดตั้ง เซนเซอร์จะวัดการเปลี่ยนแปลงความเครียดในส่วนโครงสร้างที่รองรับถังและให้สัญญาณเอาต์พุตที่เป็นสัดส่วนต่อน้ำหนักของวัสดุที่อยู่ในถัง การสอบเทียบเป็นสิ่งสำคัญสำหรับระบบนี้ เนื่องจากความสัมพันธ์จะต้องกำหนดได้ระหว่างน้ำหนักวัสดุและเทียบเคียงกับความเครียดที่เกิดขึ้นในส่วนโครงสร้างรองรับถัง ผู้ผลิตสองรายได้แสดงตัวอย่างค่าความถูกต้องว่าเป็นอยู่ในย่าน 1% ถึง 5% ขึ้นอยู่กับสิ่งต่าง ๆ ดังนี้
-คุณภาพของระบบการสอบเทียบ
- ช่วงที่มีการวัดมวล
-เงื่อนไขการติดตั้งอื่น ๆ

     ดังนั้นในการเลือกใช้ระบบประเภทใดที่ใช้ในการวัดเป็นระดับหรือมวล ซึ่งในการเลือกระหว่างระบบน้ำหนักและระบบระดับนั้น คำตอบขึ้นอยู่กับว่าค่าความถูกต้องที่สูง ๆ ของระบบน้ำหนักมีความสามารถในการคืนทุน (หรือให้ประโยชน์อื่น ๆ) เพื่อชดเชยค่าใช้จ่ายเริ่มต้นและการติดตั้งที่สูงขึ้น ตามปกติจะเป็นคำตอบว่า "ใช่" สำหรับการใช้งานในการถ่ายโอนเพื่อซื้อขายหรือตรวจสอบสินค้า เมื่อทราบจำนวนเงินที่แน่นอนของวัสดุในถังเป็นเรื่องวิกฤตมาก แต่คำตอบอาจจะเป็นว่า "ไม่" สำหรับส่วนใหญ่ของการใช้งานอื่น ๆ ที่มีค่าความถูกต้องไม่ได้เป็นสิ่งที่สำคัญและต้นทุนที่ต่ำลงของระบบการวัดระดับ ปัจจุบันค่าใช้จ่ายที่เกิดขึ้นช่วยแก้ปัญหาที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น ซึ่งสะท้อนให้เห็นถึงข้อมูลจากการวิจัยตลาดที่ชี้ให้เห็นว่าระบบน้ำหนักมีใช้งานเพียงประมาณ 23% ของการใช้งานวัดระดับของแข็งอย่างต่อเนื่องในทุกกลุ่ม

ระบบการวัดระดับ 
     ในหัวข้อนี้จะเริ่มต้นการตรวจสอบแต่ละเทคโนโลยีเพื่อการวัดระดับของแข็งและผงขนาดใหญ่ในถัง ซึ่งข้อดีและข้อเสียจะได้รับการแสดงไว้ในแต่ละเทคโนโลยีในรูปแบบตาราง ข้อมูลประเด็นสำคัญเกี่ยวกับการเลือกของเทคโนโลยีที่จะปฏิบัติตาม ตามที่เคยกล่าวไว้ก่อนวิธีการดำเนินการและคำอธิบายของคุณลักษณะของผลิตภัณฑ์สามารถพบได้ในคู่มือของผู้ผลิตและไม่ได้รวมอยู่ในหัวข้อนี้

     
ระบบการวัดระดับแบบน้ำหนักและสายเคเบิล (Weight & Cable Level System)

ข้อดี

1.ไม่มีผลกระทบจากสภาวะของกระบวนการหรือคุณลักษณะของวัสดุ

2.การวัดระยะทางไม่มีผลกระทบจากมุมการพิง (ระยะน้อยกว่า 150 ฟุต)

3.มีค่าใช้จ่ายต่ำ (น้อยกว่า $ 1300)

4.ติดตั้งและปรับแต่งได้ง่าย

5.สามารถซ่อมแซมในภาคสนามได้

6.ในการออกแบบใหม่มีความทนทานมากในการใช้งานหลายประเภท

7.สามารถใช้งานกับวัสดุฝุ่นผง

8.สามารถใช้งานกับถังที่ดูดซับสัญญาณสามารถใช้งานกับอุณหภูมิสูง (มากกว่า 500 ๐F)

9.มีแบบป้องกันการระเบิดให้เลือกใช้

10.มีความถูกต้องสูงเมื่อระยะน้อยกว่า 30 ฟุต
(+/- 0.25% to +/- 0.50%)

11.มีแบบเชื่อมต่อสัญญาณจากวัดแบบไร้สาย

12.มีโปรแกรมบริหารสินค้าคงคลังให้เลือกใช้

13.มีเอาต์พุตได้หลายประเภท

ข้อเสีย
1.ไม่สามารถตอบสนองได้ทันที เมื่อมีการเปลี่ยนแปลงระดับ

2.มีส่วนที่ยื่นเข้าไปในถังชั่วขณะ

3.ต้องมีการบำรุงรักษาเป็นช่วง ๆ ในการใช้งานในบริเวณที่มีฝุ่นมาก

4.ชิ้นส่วนทางกลมีโอกาสติดขัดในของแข็งบางประเภท

5.ไม่แนะนำให้ทำการวัดในระหว่างการปล่อยของไหลเข้า

6.ทำงานที่ความดันต่ำ (น้อยกว่า 30 psi)

7.มีความถูกต้องลดลงเมื่อระยะมากกว่า 30 ฟุต
     
     ระบบน้ำหนักและสายเคเบิลเป็นหนึ่งในตัวเลือกที่ประหยัดที่สุดในการวัดระดับของแข็งในถัง ดังที่ระบุไว้ก่อนหน้านี้ระบบเหล่านี้จะไม่ทำให้การวัดระดับเป็นไปอย่างต่อเนื่องและโดยทั่วไปไม่ได้ถูกแนะนำให้ถูกนำไปใช้งานเมื่อความถี่ของการวัดอย่างต่อเนื่องน้อยกว่า 15 นาที

     เปอร์เซ็นต์ของผู้ใช้ในปัจจุบันดูเหมือนจะยังพอใจกับทั้งด้านราคาที่ถูกกว่าและประสิทธิภาพการทำงานของระบบเหล่านี้และยังคงใช้ระบบนี้ต่อไป ในความเป็นจริงความเชื่อถือได้และประสิทธิภาพของการออกแบบระบบน้ำหนักและสายเคเบิลมีการปรับปรุงอย่างมีนัยสำคัญในช่วงหลายปีที่ผ่านมา

     ระบบน้ำหนักและสายเคเบิลสามารถอ่านค่าระดับที่มีค่าความถูกต้องดีมากสำหรับถังที่มีความสูง 30 ฟุตและอยู่ภายใต้การวัดระยะทาง แม้ทำการเปรียบเทียบกับเทคโนโลยีที่ใหม่กว่า ในช่วงการวัดที่กว้างของระบบวัดระดับอื่น ๆ ที่มีค่าความถูกต้องสูงกว่าการวัดระยะทาง แต่ก็มีค่าใช้จ่ายการซื้อที่เพิ่มมากขึ้นด้วย

 
     เซนเซอร์ของระบบน้ำหนักและสายเคเบิลจะมีชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวได้ไม่กี่ชิ้น ดังนั้นส่วนที่สึกหรอต้องมีการบำรุงรักษาในการใช้งานกับกระบวนการที่มีสภาวะรุนแรงบางอย่าง ในปัจจุบันมีการแสดงให้เห็นว่าระบบการวัดระดับที่ไม่มีชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวกำลังจะเข้ามาแทนที่ระบบน้ำหนักและสายเคเบิลด้วยเหตุผลนี้

  ดังนั้นในการใช้งานจึงไม่ใช่เรื่องประสิทธิภาพการทำงานที่ถูกพิจารณาเป็นหลัก แต่ความทนทานค่อนข้างเป็นคำถามที่สำคัญสำหรับเทคโนโลยีที่เกี่ยวกับระบบน้ำหนักและสายเคเบิล มีความเหมาะสมมากกว่าที่จะมีค่าใช้จ่ายมากขึ้นในตอนเริ่มแรกในการติดตั้งสำหรับระบบที่ไม่มีรบกวนและ/หรือระบบที่มีชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวบนพื้นฐานแรงจูงใจของการบำรุงรักษาที่ลดลงและการหยุดทำงานในอนาคตได้หรือไม่ 

ถ้าไม่ได้อ้างถึงระยะเวลาในการบำรุงรักษาและการหยุดระบบน้ำหนักและสายเคเบิลที่เกิดจากการใช้งานที่ไม่ถูกต้อง (Misapplication) หรือใช้งานที่ผิดประเภท (เช่น เกินความถี่การวัดสูงสุดที่อนุญาต, การสั่งซื้อระบบที่มีความยาวของสายเคเบิลที่ไม่เหมาะสมสำหรับการตรวจวัดถังว่างเปล่าหรือการซื้อเซนเซอร์โดยต้องการให้มีการวัดในระหว่างการบรรจุ ฯลฯ) หมายถึงการบำรุงรักษาและการหยุดทำงานในการใช้งานได้รับการอนุมัติโดยผู้ผลิตและหลังจากที่ปฏิบัติตามแนวทางคำแนะนำของผู้ผลิต

     ในปัจจุบันระบบน้ำหนักและสายเคเบิลมีความก้าวหน้าอย่างมีนัยสำคัญ เมื่อเทียบกับการออกแบบก่อนหน้านี้ไม่เพียงแต่ในแง่การทำงานแต่ยังมีความทนทานในชิ้นส่วนทางกล การทดสอบในห้องปฏิบัติการแสดงการออกแบบในปัจจุบันนี้ที่สามารถทนต่อรอบการทำงานเกินกว่า 150,000 รอบโดยไม่มีความล้มเหลวทางกลใด ๆ การใช้ระบบการวัดทุก 20 นาทีตลอดเวลา 24 ชั่วโมงต่อวันและ 7 วันต่อสัปดาห์ เป็นเวลา 5 ปีจะถือเอาประมาณ 130,000 รอบ อัตราเฉลี่ยการวัดที่เกิดขึ้นจริงน้อยกว่าค่านี้อย่างมีนัยสำคัญ ประสบการณ์ภาคสนามพบว่าเมื่อใช้อย่างถูกต้องในการใช้งานง่าย ๆ เช่นเม็ดพลาสติก, ผู้ใช้สามารถคาดหวังได้ว่าไม่ต้องมีการบำรุงรักษาตลอด 5 ปีหรือมากกว่า

     การใช้งานระบบน้ำหนักและสายเคเบิลในการวัดระดับที่ยากมากขึ้น เช่น ซีเมนต์และแป้งที่ผลิตฝุ่นปริมาณมากในระหว่างการบรรจุหรือการปล่อยออก อาจต้องใช้การบำรุงรักษาเชิงป้องกันเป็นระยะ ๆ ประสบการณ์ภาคสนามแสดงให้เห็นว่าการบำรุงรักษาอาจจะต้องมีทุกประมาณ 5000 รอบการใช้งานดังกล่าวนี้โดยปกติจะเท่ากับทุก 6 ถึง 8 เดือน การบำรุงรักษาเกี่ยวข้องกับระบบการทำความสะอาดและเปลี่ยนชิ้นส่วนทางกลที่จะถูกถอดเปลี่ยนได้ ซึ่งเป็นส่วนที่มีค่าใช้จ่ายประมาณ $5 ถึง $8 ส่วนมอเตอร์, สายเคเบิลและอิเล็กทรอนิกส์ จึงไม่จำเป็นต้องเปลี่ยนเป็นเวลาหลายปี

 
     ตามคำแนะนำจากผู้ผลิต การบำรุงรักษาต้องใช้เวลาประมาณ 30 นาที และไม่ต้องใช้บุคลากรโรงงานหรือเครื่องมือพิเศษหรือการฝึกอบรม ถ้าสมมติความถี่ในการบำรุงรักษาเป็นเวลาทุก ๆ 8 เดือนและแรงงานมีอัตราค่าแรงที่ $50 ต่อชั่วโมง ประมาณการค่าใช้จ่ายทั้งหมดในการบำรุงรักษาที่เวลาเกินกว่า 5 ปี มีจำนวนเงินต่ำกว่า $250 ซึ่งยังไม่ได้คำนึงถึงค่าใช้จ่ายใด ๆ ที่เกี่ยวข้องกับการหยุดทำงานเนื่องจากการบำรุงรักษาประมาณ 3.8 ชั่วโมงของ

     ควรมีการปรึกษาผู้ผลิตหลายรายสำหรับข้อเสนอแนะที่เฉพาะเจาะจงสำหรับในการใช้งานของระบบน้ำหนักและสายเคเบิลและการบำรุงรักษาใด ๆ

 
     จากรายละเอียดข้างต้นจะห็นได้ว่าระบบน้ำหนักและสายเคเบิลมีความทนทานที่เพิ่มขึ้นและค่าใช้จ่ายในการซื้อต่ำของระบบน้ำหนักและเคเบิลที่ทำให้ เทคโนโลยีนี้เป็นผลลัพธ์ที่คุ้มค่ามากเมื่อเทียบกับอุปกรณ์การวัดระดับอื่น ๆ สำหรับการใช้งานที่หลากหลาย
    
เอกสารอ้างอิง
     [1] Level user guide for the instrument and project engineer in the refining industry, Emerson.
     [2] Joseph D lewis, sr.” Technology review level measurement of bulk solids in Bin, silos and hoppers, December 2004.