Χαρακτηριστικά και εφαρμογές μετρητή επιπέδων και εφαρμογών καθοδηγούμενου κυματοειδούς κύματος - λαμβάνοντας το κάτω μέρος των δεξαμενών λαδιού ως παράδειγμα

Χαρακτηριστικά και εφαρμογές μετρητή επιπέδων και εφαρμογών καθοδηγούμενου κυματοειδούς κύματος - λαμβάνοντας το κάτω μέρος των δεξαμενών λαδιού ως παράδειγμα

Περίληψη: Αυτό το άρθρο εισάγει κυρίως τις αρχές εφαρμογής των μετρητών επιπέδου ραντάρ καθοδηγούμενου κύματος ως μία από τις τεχνολογίες μέτρησης επιπέδων, τα χαρακτηριστικά του ραντάρ μικροκυμάτων και του καθοδηγούμενου ραντάρ κύματος αντίστοιχα, καθώς και της εφαρμογής των προϊόντων μετρητή επιπέδων Radar της σειράς SLDL5500.

Λέξεις -κλειδιά: μετρητής επιπέδου. RADAR με καθοδηγούμενο κύμα. Φούρνος μικροκυμάτων; Ραντάρ; Δεξαμενές πετρελαίου κάτω

1. Επισκόπηση

Με την επαναληπτική αναβάθμιση της βιομηχανικής τεχνολογίας, η τεχνολογία μέτρησης επιπέδων έχει υποστεί πολλαπλές καινοτομίες, εξελίσσεται από μεθόδους με βάση τη χειροκίνητη λειτουργία, όπως η μέτρηση τύπου βάρους και η μέτρηση τύπου κλίμακας σε έξυπνη και υψηλή μέτρηση. Σήμερα, οι προηγμένες τεχνολογίες όπως η μέτρηση ραντάρ και η μέτρηση της πυρηνικής ακτινοβολίας έχουν εφαρμοστεί ευρέως σε βιομηχανικά σενάρια. Ωστόσο, η μέτρηση της πυρηνικής ακτινοβολίας έχει ορισμένους περιορισμούς λόγω της τεχνικής ευαισθησίας της και των υψηλών απαιτήσεων ελέγχου της ασφάλειας. Μεταξύ των τεχνολογιών μέτρησης των διαφόρων επιπέδων, η τεχνολογία μέτρησης ραντάρ που προέρχεται από το στρατιωτικό ραντάρ, με την εξαιρετική απόδοση και την ευρεία εφαρμογή της, γίνεται σταδιακά η βασική επιλογή στον τομέα μέτρησης του βιομηχανικού επιπέδου.

Η τεχνολογία μέτρησης επιπέδου ραντάρ χωρίζεται κυρίως σε δύο κατηγορίες: ραντάρ μικροκυμάτων (τύπος μη επαφής) και ραντάρ με καθοδηγούμενο κύμα. Η μέτρηση της μέτρησης του επιπέδου ραντάρ μικροκυμάτων από τα πλεονεκτήματα κόστους και την εξαιρετική απόδοση σε πολύπλοκες συνθήκες, κερδίζοντας την εύνοια πολλών χρηστών. Ωστόσο, κάθε τεχνολογία έχει τα εφαρμοστέα της όρια και το ραντάρ μικροκυμάτων ενδέχεται να μην είναι σε θέση να πληροί τις απαιτήσεις μέτρησης για όλα τα μέσα. Η τεχνολογία Radar Guided Wave, με τις μοναδικές αρχές μέτρησης και τα τεχνικά χαρακτηριστικά της, καλύπτει αποτελεσματικά το κενό του ραντάρ μικροκυμάτων σε συγκεκριμένα σενάρια μέτρησης, καθιστώντας ένα σημαντικό συμπλήρωμα στις τεχνολογίες μέτρησης επιπέδου.

2. Χαρακτηριστικά τεχνολογιών ραντάρ

2.1 Χαρακτηριστικά ραντάρ μικροκυμάτων

· Μεγάλη περιοχή μέτρησης: Τα σήματα ηλεκτρομαγνητικού κύματος υψηλής συχνότητας διευκολύνουν τη μετάδοση μεγάλων αποστάσεων, επιτρέποντας τη μέτρηση ενός μεγάλου φάσματος επιπέδων.

· Δεν επηρεάζεται από τις συνθήκες φάσης αερίου: δεν επηρεάζονται από μεταβολές στις συνθήκες αερίου στο διάστημα, ικανές να λειτουργούν σταθερά σε σύνθετα περιβάλλοντα αερίου φάσης.

· Μέτρηση μη επαφής: Δεν υπάρχει ανάγκη άμεσης επαφής με το μέσο, ​​μείωση του κόστους φθοράς και συντήρησης εξοπλισμού.

2.2 Χαρακτηριστικά ραντάρ με καθοδηγούμενο κύμα

· Κατανάλωση χαμηλής ενέργειας: Όταν λειτουργούν, το ραντάρ που καθοδηγείται από το στερεό κύμα εξάγει μια πολύ μικρή ποσότητα ενέργειας σήματος στον ανιχνευτή κυματοδηγού, περίπου το 10% της ενέργειας που εκπέμπεται από ραντάρ μη επαφής. Αυτό οφείλεται στη δομή του κυματοδηγού, η οποία δημιουργεί ένα αποτελεσματικό κανάλι μετάδοσης σήματος. Κατά τη διάρκεια της μετάδοσης σήματος από το άκρο εκπομπής στην επιφάνεια του μέσου, η εξασθένηση ελέγχεται στο ελάχιστο, μειώνοντας σημαντικά τη ζήτηση ενέργειας και την επίτευξη λειτουργίας χαμηλής ενέργειας.

· Ισχυρό σήμα: Κατά τη διάρκεια της μετάδοσης σήματος, ο κυματοδηγός διαδραματίζει βασικό ρόλο, εξασφαλίζοντας ότι η μετάδοση σήματος δεν διαταράσσεται από διακυμάνσεις της επιφάνειας υγρού ή εμπόδια στη δεξαμενή αποθήκευσης. Ως εκ τούτου, το τελικό έλαβε σήμα από το όργανο είναι ισχυρό, περίπου το 20% της εκπεμπόμενης ενέργειας. Αυτή η σταθερή λήψη σήματος και υψηλής έντασης εξασφαλίζει την ακρίβεια και την αξιοπιστία των δεδομένων μέτρησης.

· Μεγάλο εύρος: Για τη μέτρηση των χαμηλών διηλεκτρικών σταθερών μέσων, το ραντάρ με καθοδηγούμενο κύμα με στερεό κύμα εκτελεί εξαιρετικά καλά. Λαμβάνοντας τα προϊόντα ραντάρ με καθοδηγούμενο κύμα ως παράδειγμα, η χαμηλότερη διηλεκτρική σταθερά που μπορεί να μετρηθεί είναι τόσο χαμηλή όσο το 1,4, ικανή να ικανοποιεί με ακρίβεια τις απαιτήσεις μέτρησης των διαφόρων μέσων χαμηλής διηλεκτρικής σταθεράς, επεκτείνοντας σημαντικά το πεδίο εφαρμογής και διαδραματίζει σημαντικό ρόλο σε πολυάριθμα σύνθετα βιομηχανικά περιβάλλοντα.

· Ισχυρή αντι-παρεμβολή: Η μεταβολή της διηλεκτρικής σταθεράς δεν έχει αντίκτυπο στην απόδοση της μέτρησης. Είτε πρόκειται για την επιφάνεια των υδρογονανθράκων (διηλεκτρική σταθερά 2 - 3) ή την αντανάκλαση του νερού (διηλεκτρική σταθερά 80), ο χρόνος διάδοσης είναι ο ίδιος, μόνο το εύρος σήματος ποικίλλει. Το ραντάρ μικροκυμάτων πρέπει να φιλτράρει σήματα με βάση τα χαρακτηριστικά του μέσου για να ληφθούν ακριβείς τιμές μέτρησης και η αλλαγή ισχύος του σήματος κατά τη διάρκεια της λήψης είναι επιρρεπής σε παρεμβολές. Ενώ το καθοδηγούμενο ραντάρ κύματος έχει συγκεντρωμένη ενέργεια, μπορεί να αποφύγει αποτελεσματικά τις παρεμβολές. · Δεν επηρεάζεται από την πυκνότητα: Αν και οι αλλαγές στην πυκνότητα του μέσου θα επηρεάσουν τη δύναμη πλευστότητας που ασκείται στο βυθισμένο αντικείμενο, δεν έχει καμία επίδραση στην διάδοση των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων στον κυματοδηγό.

· Ελάχιστη επίδραση της προσκόλλησης: Η προσκόλληση του μέσου στον ανιχνευτή/καλώδιο έχει αμελητέα επίδραση στη μέτρηση του επιπέδου. Η προσκόλληση παίρνει κυρίως δύο μορφές: φιλμ και γεφύρωση. Στην περίπτωση προσκόλλησης που μοιάζει με φιλμ, καθώς το επίπεδο του υλικού μειώνεται, μια ομοιόμορφη κάλυψη των μέσων μορφών υψηλού ιξώδους στον ανιχνευτή, ο οποίος δεν έχει σχεδόν καμία επίδραση στη μέτρηση. Ενώ η γεφύρωση της προσκόλλησης μπορεί να οδηγήσει σε σημαντικά σφάλματα μέτρησης. Επομένως, όταν επιλέγετε έναν αγωγό τύπου διπλής ράβδου/καλωδίου, το ιξώδες του μέσου πρέπει να εξεταστεί πλήρως.

3. Αρχές ραντάρ μικροκυμάτων και ραντάρ με καθοδηγούμενο κύμα

3.1 ραντάρ μικροκυμάτων:

Το ραντάρ μικροκυμάτων μετρά το επίπεδο εκπέμποντας και λαμβάνοντας ηλεκτρομαγνητικά κύματα υψηλής συχνότητας (GHz). Το επίπεδο υπολογίζεται με βάση το χρόνο που απαιτείται για τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα να φτάσουν στην επιφάνεια του μετρούμενου αντικειμένου και να αντανακλούν πίσω στην κεραία λήψης. Δεδομένου ότι η διάδοση της ηλεκτρομαγνητικής ενέργειας δεν περιορίζεται υπερβολικά από τις ιδιότητες του χώρου διάδοσης, μπορεί να μεταδοθεί σε υψηλή/χαμηλή πίεση (κενό) ή παρουσία εξάτμισης μέσων και οι διακυμάνσεις του αερίου έχουν μικρή επίδραση στην διάδοση του. Ωστόσο, η κεραία ενός κοινού οργάνου μέτρησης επιπέδου ραντάρ μικροκυμάτων ακτινοβολεί σχετικά αδύναμη ενέργεια, περίπου 1MW. Όταν το σήμα διαδίδεται στον αέρα, η ενέργεια διασπάται γρήγορα. Επιπλέον, όταν το σήμα μικροκυμάτων φτάνει στην επιφάνεια του μετρούμενου αντικειμένου και αντανακλάται, η ένταση του σήματος (πλάτος) συνδέεται στενά με τη διηλεκτρική σταθερά του μέσου. Για μη παραγωγικά μέσα με εξαιρετικά χαμηλές διηλεκτρικές σταθερές, όπως υγρά υδρογονανθράκων, το ανακλώμενο σήμα είναι εξαιρετικά αδύναμο. Αφού το εξασθενημένο σήμα επιστρέφει στην κορυφαία κεραία λήψης, χάνει περαιτέρω ενέργεια. Ο μετρητής επιπέδου ραντάρ μικροκυμάτων λαμβάνει την επιστρεφόμενη ενέργεια σήματος, η οποία είναι μόνο περίπου το 1% της εκπεμπόμενης ενέργειας σήματος. Υπό αυτές τις συνθήκες, η απόδοση του μετρητή επιπέδου ραντάρ μικροκυμάτων τύπου επαφής θα μειωθεί σημαντικά και μπορεί να αποτύχει να λειτουργήσει σωστά.

3.2 Ραντάρου με καθοδηγούμενο κύμα:

Για να ξεπεραστούν οι περιορισμοί των μετρητών επιπέδου ραντάρ τύπου επαφής, προέκυψαν μετρητές επιπέδου ραντάρ καθοδηγούμενου κύματος. Η αρχή λειτουργίας του οδηγού ραντάρ κύματος είναι παρόμοια με εκείνη του παραδοσιακού ραντάρ, με βάση την αντανάκλαση του χρονικού πεδίου TDR (Refectory Time Domain) και τις αρχές ETS (ίσος χρόνος δειγματοληψίας). Για μεγάλο χρονικό διάστημα, η τεχνολογία TDR έχει χρησιμοποιηθεί για την ανίχνευση των άκρων των θαμμένων καλωδίων και καλωδίων ενσωματωμένα στους τοίχους. Κατά την ανίχνευση του καλωδίου, το ηλεκτρομαγνητικό σήμα παλμού που εκπέμπεται από τη γεννήτρια TDR διαδίδεται κατά μήκος του καλωδίου και όταν φτάνει στο άκρο, δημιουργείται ένας παλμός ανάκλασης μέτρησης. Ταυτόχρονα, μια προκαθορισμένη αλλαγή σύνθετης αντίστασης που αντιστοιχεί στο συνολικό μήκος του καλωδίου ορίζεται στον δέκτη για να ενεργοποιήσει έναν παλμό αναφοράς. Συγκρίνοντας τον παλμό προβληματισμού με τον παλμό αναφοράς, η θέση του άκρου μπορεί να προσδιοριστεί με ακρίβεια. Εφαρμόζοντας αυτήν την αρχή στη μέτρηση επιπέδου, η γεννήτρια TDR δημιουργεί δεκάδες χιλιάδες παλμούς ενέργειας ανά δευτερόλεπτο και τις διεξάγει κατά μήκος του κυματοδηγού. Όταν ο παλμός φτάσει στη μέση επιφάνεια, παράγει ένα αρχικό παλμό αντανάκλασης επιπέδου. Ταυτόχρονα, μια προκαθορισμένη αντίσταση τιμής ρυθμίζεται στην κορυφή του καθετήρα για να δημιουργήσει έναν αξιόπιστο παλμό αναφοράς, δηλαδή τον παλμό αντανάκλασης της γραμμής βάσης. Ο μετρητής στάθμης ραντάρ ανιχνεύει τον αρχικό παλμό αντανάκλασης στάθμης και το συγκρίνει με τον παλμό αντανάκλασης της γραμμής βάσης για να ληφθεί η τιμή μέτρησης επιπέδων, η οποία είναι η διαδικασία εργασίας του μετρητή επιπέδου ραντάρ καθοδηγούμενου κύματος.

Η αρχή της δειγματοληψίας ETS (ίσος χρόνος δειγματοληψίας) χρησιμοποιείται για τη μέτρηση ηλεκτρομαγνητικών σημάτων υψηλής ταχύτητας, χαμηλής ισχύος και είναι το κλειδί για την εφαρμογή της τεχνολογίας μέτρησης επιπέδων υγρού TDR. Λόγω της δυσκολίας της μέτρησης μικρών αποστάσεων των ηλεκτρομαγνητικών σημάτων υψηλής ταχύτητας, το ETS μπορεί να συλλάβει τα ηλεκτρομαγνητικά σήματα (UIS) σε πραγματικό χρόνο και να τα ανακατασκευάσει μέσα σε ισοδύναμο χρόνο για την καλύτερη εφαρμογή προηγμένων τεχνολογιών για τη μέτρηση.

Με την ανάπτυξη της τεχνολογίας μέτρησης επιπέδων μέχρι σήμερα, έχουν προκύψει μια ποικιλία ώριμων και αξιόπιστων οργάνων μέτρησης επιπέδων, το καθένα με το μοναδικό εύρος απόδοσης και εφαρμογής, παίζοντας σημαντικό ρόλο σε διαφορετικά σενάρια μέτρησης υγρού, όπως οι επιτυχημένες σειρές πίεσης/ διαφορικής μέτρησης πίεσης.

4. Εισαγωγή και εφαρμογή του μετρητή επιπέδου ραντάρ με σταθερό κύμα κύματος

Η Solidat, ως γνωστός προμηθευτής εξοπλισμού αυτοματισμού στον κλάδο, έχει επιτύχει αξιοσημείωτη επιτυχία στην έρευνα και την κατασκευή μέτρων μέτρησης επιπέδου. Η εταιρεία τηρεί πάντοτε την έννοια της καινοτομίας και δεσμεύεται να παρέχει στους πελάτες λύσεις μέτρησης υψηλής ποιότητας και υψηλής απόδοσης.

Ο μετρητής στάθμης ραντάρ που οδηγείται από την εταιρεία SLDL5500 που ξεκίνησε από την εταιρεία έχει σχεδιαστεί ειδικά για διαβρωτικά υγρά, υγρά υψηλής θερμοκρασίας και υγρά υψηλής πίεσης. Το ραντάρ κύματος FlexScan FlexScan εκπέμπει παλμούς μικροκυμάτων υψηλής συχνότητας που διαδίδονται κατά μήκος του συστατικού ανίχνευσης (χαλύβδινο καλώδιο ή ράβδο χάλυβα). Όταν αντιμετωπίζουμε το μετρούμενο μέσο, ​​λόγω της ξαφνικής μεταβολής της διηλεκτρικής σταθεράς, συμβαίνει ένας προβληματισμός και κάποια από την παλμική ενέργεια αντανακλάται πίσω. Το χρονικό διάστημα μεταξύ του μεταδιδόμενου παλμού και του ανακλώμενου παλμού είναι ανάλογο προς την απόσταση του μετρούμενου μέσου. Το FlexScan περιλαμβάνει το SLDL5521 συνηθισμένο τύπο, τον τύπο αντιγραφής του SLDL5522, τον τύπο διπλού λουλάκι SLDL5523, τον τύπο SLDL5524 SLDL5524. Μεταξύ αυτών, η σειρά SLDL5525 έχει συνάρτηση αντιστάθμισης ατμού και μπορεί να διορθώσει την επίδραση του κορεσμένου ατμού στη μέτρηση, κατάλληλη για χρήση σε συνθήκες μέτρησης υψηλής θερμοκρασίας και υψηλής πίεσης, όπως τύμπανο ατμού, θερμοσίφωνες υψηλής και χαμηλής πίεσης και συμπυκνωτές.

Τα βασικά τεχνικά χαρακτηριστικά περιλαμβάνουν:

4.1 Αντίσταση θερμοκρασίας και πίεσης: Το SLDL525 έχει συνάρτηση αντιστάθμισης ατμού και έχει εξαιρετική απόδοση αντοχής θερμοκρασίας και πίεσης (275bar@450 βαθμοί, 413bar@80 βαθμός)

4.2 Πολλαπλές μέθοδοι επικοινωνίας: Υποστηρίζει HART, MODBUS, PROFIBUS PA, Foundation FieldBUS, GPRS/CDMA REMOTE CONCILDY MESssicent.

Η σειρά SLDL5500 έχει δυναμική περιοχή 120 dB (σε σύγκριση με 96 dB για 26 GHz), ενισχύοντας την αξιοπιστία σε ακραίες συνθήκες, όπως ο αφρός πάχους 1,5 μέτρων (εργοστάσιο ζωοτροφών), τα περιβάλλοντα συμπύκνωσης ή προσκόλλησης (αντιδραστήρα αναγέννησης πετρελαίου) και η υποστήριξη της διείσδυσης των γυάλινων τοιχωμάτων για τη μέτρηση (όπως στη διαδικασία διαχωρισμού).

4.3 Ο ομοαξονική δομή: SLD5523/5525 ​​έχετε ομοαξονική δομή, εξασφαλίζοντας ότι δεν υπάρχει τυφλή ζώνη μέτρησης

4.4 ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΗΣ: Απλή εντοπισμός σφαλμάτων, δεν χρειάζεται να φορτώσετε το δοχείο ή να το αδειάσετε, εξοικονόμηση χρόνου

4.5 Μεσαία προσαρμοστικότητα: Η χρήση της τεχνολογίας επεξεργασίας Echo FlexScan, η μέτρηση δεν επηρεάζεται από εξωτερικές παρεμβολές όπως αφρός, ατμός, σκόνη κλπ. Ή από ανασταλμένα υλικά. Η μέτρηση δεν επηρεάζεται από μεταβολές στη μέση πυκνότητα, τη διηλεκτρική σταθερά, την πίεση, τη θερμοκρασία ή το σχήμα του δοχείου.

Λαμβάνοντας ένα εργοστάσιο πετρελαίου κατώτατου δεξαμενή μεγάλης κλίμακας ως παράδειγμα, αυτό το εργοστάσιο έχει διάφορες προδιαγραφές δεξαμενών πετρελαίου που αποθηκεύουν διαφορετικά μέσα όπως το αργό πετρέλαιο και το εκλεπτυσμένο πετρέλαιο. Πριν από τη χρήση του μετρητή επιπέδων ραντάρ με σταθερό κύμα, η παραδοσιακή μέθοδος μέτρησης είχε περιορισμένη ακρίβεια μέτρησης και ήταν εξαιρετικά ασταθής σε πολύπλοκες συνθήκες όπως όταν υπήρχε ατμός ή αφρός στη δεξαμενή. Αυτό συχνά οδήγησε σε σφάλματα προγραμματισμού παραγωγής, υπερχείλιση υλικού ή έλλειψη και τέτοιες καταστάσεις εμφανίστηκαν συχνά. Μετά την εισαγωγή του μετρητή επιπέδων ραντάρ που καθοδηγούμενου κύματος, η κατάσταση βελτιώθηκε σημαντικά. Μπορεί εύκολα να προσαρμοστεί σε σύνθετες συνθήκες, ακόμη και όταν το περιβάλλον της δεξαμενής είναι σκληρό και μπορεί να εξάγει σταθερά δεδομένα υψηλής ακρίβειας. Επιπλέον, η τυφλή ζώνη μέτρησης είναι μικρή, ικανοποιώντας τις απαιτήσεις μέτρησης διαφορετικών δεξαμενών πετρελαίου. Η διαδικασία εγκατάστασης είναι απλή και βολική και το κόστος συντήρησης είναι επίσης χαμηλό, εξοικονομώντας πολλούς εργατικούς πόρους και υλικούς πόρους για το εργοστάσιο πετρελαίου. Κατά την εφαρμογή δεξαμενών αποθήκευσης αργού πετρελαίου, μπορεί να παρακολουθεί το επίπεδο υγρού σε πραγματικό χρόνο, να συνεχίσει και να προσφέρει την ακριβή υποστήριξη δεδομένων για τον προγραμματισμό της παραγωγής του εργοστασίου πετρελαίου, να βοηθήσει στη βελτιστοποίηση της παραγωγικής διαδικασίας, να αποφεύγει αποτελεσματικά τα υλικά απόβλητα και να προσφέρει ελλείψεις και να προσφέρει σημαντικά οικονομικά οφέλη και εγγυήσεις ασφάλειας στο εργοστάσιο πετρελαίου.

Συμπερασματικά, ο μετρητής επιπέδων ραντάρ που καθοδηγείται από το solidat, με την προηγμένη τεχνολογία, την εξαιρετική απόδοση και την αξιόπιστη ποιότητα, αποδεικνύει σημαντικά πλεονεκτήματα και δυναμικό εφαρμογής στον τομέα της μέτρησης επιπέδου, παρέχοντας ισχυρή υποστήριξη για την έξυπνη ανάπτυξη διαφόρων βιομηχανιών.