اختيار وتصنيف مقاييس المستوى الرادارية عالية التردد: دليل التردد والهوائي ومدى القياس وظروف التشغيل

١. ما هو مقياس مستوى الرادار عالي التردد؟

جهاز قياس مستوى باستخدام رادار ترددي عالٍ هو أداة غير تلامسية تستخدم موجات كهرومغناطيسية عالية التردد لقياس مستمر لمستوى السوائل.

يُرسل الرادار موجات كهرومغناطيسية نحو سطح الوسط عبر هوائي؛ وعند وصول الإشارة إلى سطح السائل، تُعكَّس. ثم يستقبل الجهاز هذه الإشارة العاكسة ويفترض المسافة بين هوائي الرادار وسطح السائل بناءً على زمن الانتشار أو تغير التردد أو علاقة الطور.

يمكن بعد ذلك حساب مستوى السائل الفعلي من خلال دمج هذه المسافة مع ارتفاع الخزان وموقع نقطة الصفر.

تُستخدم ترددات رادارية بشكل شائع في المشاريع الصناعية الحالية، ومن بينها تردد 6 جيجاهرتز.26GHz، وتقريبًا 80GHz من بينهم،26GHz و 80GHz تُصنف عمومًا كحلول قياس رادارية ذات تردد مرتفع نسبيًا.

وخاصة،80GHz يُستخدم نظام الرادار بشكل متزايد في عمليات المعالجة الكيميائية، ومعالجة المياه، وبراميل التخزين، والمفاعلات، والحاويات الصغيرة، والبراميل ذات الهياكل الداخلية المعقدة، وذلك بفضل طول موجته القصير، وشعاعه المُركَّز، وحجمه الصغير للأندات.

ومع ذلك، فإن التردد الأعلى لا يعني بالضرورة أداءً أفضل في جميع ظروف التشغيل.

يتطلب اختيار جهاز قياس مستوى الرادار ذات التردد العالي اعتماد نظرة شاملة تأخذ بعين الاعتبار الوسط، وبنية الخزان، ومسافة القياس، ودرجة الحرارة، والضغط، ورذاذ الماء، ورغوة الماء، والتجمد، ووسيلة تركيب الجهاز، بالإضافة إلى متطلبات نظام التحكم.

٢. كيف يمكن تصنيف أجهزة قياس المستوى بالرادار عالية التردد؟

لا يمكن تصنيف مقياسات مستوى الرادار باستخدام طريقة واحدة فقط.

من منظور اختيار هندسي، تشمل الطرق التصنيفية الأكثر عملية ما يلي:

• التصنيف حسب التردد التشغيلي؛

• التصنيف وفق مبدأ القياس؛

• التصنيف حسب الهوائي وبنية توصيل العملية؛

• التصنيف حسب التطبيق ودرجة القياس.

فقط بعد فهم هذه التصنيفات، يمكن اختيار مقياس مستوى رادار مناسب لمشروع معين.

3. التصنيف حسب التردد التشغيلي

1. مقياس مستوى رادار بتردد 6 جيجاهرتز

تردد 6 غيغاهيرتز هو تردد رادار منخفض نسبيًا.

تمتلك طول موجة أطول وشعاعًا أوسع عمومًا؛ وتُستخدم حتى الآن في بعض خزانات التخزين السائلة الكبيرة، وفي تطبيقات تتسم بثقلات سطحية شديدة، وكذلك في ظروف خاصة تتعلق بالبخار أو التكثيف.

ومع ذلك، وبما أن الهوائي الخاص به كبير نسبيًا، فإن مرونة تركيبه تكون عمومًا أقل مقارنةً برادار الترددات الأعلى المستخدم في خزانات صغيرة أو مواقع تركيب محدودة أو السفن ذات الهياكل الداخلية المعقدة.

2. 26GHz مقياس مستوى راداري

26GHz يُستخدم نظام الرادار في التطبيقات الصناعية منذ سنوات عديدة؛ وتُعد هذه التكنولوجيا ناضجة وملائمة لعدد كبير من خزانات تخزين السوائل التقليدية وأوعية العمليات.

تشمل التطبيقات الشائعة ما يلي:

• خزانات المياه؛

• حوضات مياه الصرف الصحي؛

• خزانات تخزين كيميائية؛

• خزانات تخزين للأحماض وال bases؛

• خزانات الوقود؛

• حاويات التفاعل؛

• أحواض تخزين لبعض المواد المساحيق أو المواد الحبيبية.

مقارنةً برادار ذات التردد المنخفض، أ 26GHz يمكن لجهاز الرادار استخدام هوائي أصغر وتحقيق شعاع أكثر تركيزًا؛ ولهذا السبب يظل واسع الاستخدام في العديد من المشاريع الصناعية.

3. 80GHz مقياس مستوى راداري

80GHz يُعدّ هذا حاليًا اتجاهًا تكنولوجيًا مهمًا في قياس مستوى الرادار عالي التردد.

تتضمن خصائصها الرئيسية ما يلي:

• زاوية شعاع صغيرة؛

• توجّه مباشر جيد؛

• حجم هوائي صغير؛

• قدرة قوية على تجاوز العوائق داخل الخزان؛

• المناسبة للاستخدام في خزانات ضيقة؛

• الملاءمة لاتصالات العمليات الصغيرة؛

• الملاءمة لخزانات ذات هياكل داخلية معقدة.

بالنسبة للخزانات التي تحتوي على أجهزة تحريك أو ملفات أو سلالم أو أنابيب ملء أو أي هياكل ميكانيكية أخرى، يمكن لشعاع الرادار الضيق أن يقلل من صدى التداخل الناتج عن هذه الهياكل.

لذلك،80GHz أصبح نظام الرادار أحد الخيارات الشائعة في مشاريع البناء الجديدة الخاصة بالصناعات الكيميائية، ومشاريع معالجة المياه، ومشاريع خزانات التخزين الآلية.

٤. التصنيف وفق مبدأ القياس

١. جهاز قياس مستوى باستخدام رادار نبضي

يُحسب رادار النبضات المسافة من خلال إرسال نبضات موجات ميكروية واستقبال الإشارات المنعكسة من سطح الوسط.

تتعلق مبدأه الأساسي بزمن انتشار الموجات الكهرومغناطيسية.

يُعد رادار النبض تقنية ناضجة تم استخدامها على نطاق واسع في قياسات المستوى الصناعي.

٢. مقياس مستوى راداري (FMCW Radar Level Meter)

يشير مصطلح «FMCW» إلى موجة مستمرة مُعدَّلة بتغذية تردّية.

يُرسِل الجهاز إشارة رادار بشكلٍ مستمر، وتتغير تردد هذه الإشارة مع مرور الوقت، ثم يحسب مسافة الهدف من خلال مقارنة الفرق في التردد بين الإشارة المرسلة والإشارة العائدة.

عدد كبير من العناصر الحالية 80GHz استخدام مقياس مستوى الرادار FMCW التقنية.

تُقدِّم تقنية «FMCW» قدرات قوية في معالجة الإشارات، ويمكن استخدامها لقياس مستوى السوائل بدقة عالية، أو في خزانات التخزين المعقدة، أو في بعض تطبيقات القياس على مسافات طويلة.

عند اختيار المشروع، لا ينبغي أن تكون مصطلحات «الرادار النبضي» و« FMCW » هي العوامل الوحيدة التي تُقارَن؛ بل يجب أيضًا مراجعة مواصفات المنتج الفعلية، بما في ذلك دقة القياس، وزاوية الشعاع، ونطاق القياس، والمنطقة الميتة، ودرجة حرارة العملية، وخرج الإشارة.

5. التصنيف حسب بنية الهوائي

تُعدّ الهوائي مكوّنًا بالغ الأهمية في جهاز قياس المستوى بالرادار.

يؤثر نوع الهوائي بشكل مباشر على نقل الإشارة، وزاوية الحزمة، واتجاهية الإشارة، وقابلية التكيّف مع ظروف الموقع.

تُصنف هوائيات مقياس مستوى الرادار الشائعة بشكل رئيسي إلى الأنواع التالية.

1. هوائي قوسي

تُعدّ هوائيات المُصِير هي بنية شائعة جدًا تُستخدم في أجهزة قياس المستوى بالرادار التقليدية.

يتميز هذا المنتج بتصميم مُتقن واتجاهية مباشرة جيدة، ويمكن استخدامه في العديد من خزانات تخزين السوائل التقليدية وحاويات العمليات الصناعية.

عند نفس التردد التشغيلي، فإن قطر المسمار الأكبر يجعل عمومًا من السهل الحصول على شعاع أضيق.

لذلك، ينبغي أخذ العوامل التالية بعين الاعتبار بشكل شامل عند اختيار هوائي قوسي:

• تردد رادار؛

• قطر الهوائي؛

• مُثبت الفلينج؛

• ارتفاع الخزان؛

• قطر الخزان؛

• عقبات داخلية.

إذا كان قطر الفوهة التثبيتية صغيرًا، فيجب أيضًا التحقق مما إذا كان يمكن إدخال الهوائي بشكل صحيح أو تركيبه بشكل سليم عند موقع الفوهة.

٢. هوائي بابليكي

تُوفّر الهوائي المكافئ قدرةً عالية على التوجّه المباشر وتمكين تركيز الإشارة.

تُستخدم الهوائيات المكافئية لإجراء قياسات المساحة الحرة في خزانات التخزين الكبيرة التقليدية أو في تطبيقات المسافات الطويلة، وذلك حسب ظروف الموقع.

ومع ذلك، فإن الهوائيات المكافئة تكون عادةً كبيرة الحجم، مما يستلزم توفر مساحة كافية لتثبيتها.

إذا كان الوسط عرضة لظاهرة التصاق شديد، أو تبلور، أو تكوّن كوك، فيجب أيضًا أخذ تأثير التلوث على سطح الهوائي وإشارة الرادار في الاعتبار.

لذلك، بالنسبة إلى الأسفلت والزيت الثقيل ووسائط درجات الحرارة العالية التي تُعرَّض للتحول إلى كوك، لا ينبغي اختيار الهوائي المكافئ وفقًا فقط لمدى القياس؛ بل يجب أيضًا تقييم تلوث الهوائي بعناية.

3. هوائي مستوٍ أو هوائي مصفوفي

تُستخدم الهوائيات المستوية وبنى المصفوفات في بعض تطبيقات قياس الخزانات، وكذلك في تركيبات الآبار التثبيتية أو أنظمة أنابيب التجاوز.

يمكن تصميم هذه الهياكل لنقل إشارات الرادار في ظل ظروف انتشار معيّنة.

وبشكل خاص، عند استخدام بئر تثبيت في نظام قياس آلي لخزانات التخزين الكبيرة، يجب اختيار منتج رادار تم تصميمه صراحةً لدعم هذا طريقة التركيب.

يرجى ملاحظة:

إن مفهوم «رادار أنبوب التهدئة» ومفهوم «رادار الموجات المُوجَّهة» ليسا مفهومين متطابقين.

يُعتبر رادار النقل عبر الفراغ داخل بئر تهدئة أداة قياس رادارية غير تلامسية. أما رادار الموجات المُوجَّهة فيُوجِّه الموجات الكهرومغناطيسية على طول قضيب معدني أو كابل فولاذي؛ وتُستخدم هاتان التقنيتان بنُظم تشغيل مختلفة.

4. هوائي عدسة

تُستخدم هوائيات العدسات على نطاق واسع في أجهزة رادار عالية التردد الحديثة، لا سيما 80GHz مقاييس مستوى الرادار.

تُمكّن هذه البنية من تصميم هوائي مدمج وتركيز شعاع ممتاز.

يمكن أيضًا دمج هوائيات العدسة مع اتصالات عملية مُثبَّتة بخيوط أو بشرائح أو اتصالات صحية؛ ولهذا فهي مناسبة بشكل خاص لـ:

• خزانات تخزين صغيرة؛

• خزانات العمليات الكيميائية؛

• خزانات المواد الكيميائية لمعالجة المياه؛

• أوعية الطعام والمستحضرات الصيدلانية؛

• معدات تُستخدم في مساحات تركيب محدودة.

يجب التأكد من مدى ملاءمة نموذج معين للتطبيقات القائمة على التآكل أو التي تُستخدم في درجات حرارة عالية أو في التطبيقات الصحية، وذلك بناءً على نوع الهوائي ومواد اتصالات العملية.

6. التصنيف حسب درجة التطبيق

مقياس مستوى بنظام رادار للتحكم في العمليات

تُستخدم أجهزة قياس مستوى الرادار للتحكم في العمليات في معظم مشاريع الخزانات الكيميائية، ومشاريع معالجة المياه، ومشاريع مياه الصرف الصحي، ومشاريع الخزانات الصناعية.

تتضمن وظائفهم الأساسية ما يلي:

• مراقبة مستمرة لمستوى السائل؛

• التحكم على المستويات العليا والدنيا؛

• التحكم في بدء التشغيل ووقف التشغيل للضخّة؛

• إدارة مخزون خزانات التخزين؛

• جمع بيانات PLC أو SCADA.

تُولى هذه المشاريع أهمية أكبر للثبات، ونطاق القياس، وإشارة المخرج، ومقاومة درجة الحرارة والضغط، بالإضافة إلى قدرة التكيُّف مع ظروف الموقع.

٢. رادار قياس خزانات بدقة عالية

قد تتطلب مشاريع النفط، وزيت النفط المُكرَّر، ومُجمَعات الخزانات الكبيرة، ومشاريع قياس المخزون دقة قياس أعلى بكثير مقارنةً بتطبيقات التحكم في العمليات العادية.

إذا كان سيتم استخدام بيانات القياس في إدارة المخزون أو في نقل الحصيلات، فلا ينبغي اختيار رادار العملية العادية فقط بناءً على هذا الأساس.

يجب تأكيد دقة القياس المطلوبة، ومعايير الشهادة، وبنية التركيب، ونظام القياس الشامل لحوض التخزين وفقًا لمتطلبات المشروع.

بعبارة أخرى:

تُعدّ التحكّم على المستوى العادي وقياس نقل الحصانة نوعين من درجات التطبيقات المختلفة.

لا يمكن افتراض أن أداة العملية العادية مناسبة للتسوية التجارية فقط لأن أجهزة قياس مستوى الرادار تُعتبر عمومًا دقيقة.

7. ما الذي يجب أخذه بعين الاعتبار أولاً عند اختيار مقياس مستوى رادار ذات تردد عالٍ؟

العامل الأول الذي يجب أخذه في الاعتبار عند اختيار مقياس مستوى رادار ذات تردد عالٍ هو الوسط.

هذا هو مسألة يُهملها بسهولة في العديد من المشاريع.

على الأقل، يجب تأكيد المعلومات التالية:

• اسم الوسائط؛

• سواء كان الوسط موصلًا كهربائيًا أم لا؛

• خصائص عازلة؛

• هل يكون الوسط مُتآكلًا أم لا؛

• سواء كان الوسائط ذات طبيعة لزجة أم لا؛

• هل يُبلَّل الوسط بسهولة؟

• هل يلتصق الوسيط بسهولة؟

• هل تُنتج رغوة أم لا؟

• هل يوجد بخار؟

على سبيل المثال، على الرغم من أن الماء النظيف وحمض الكبريتيك المركز قد يمتلكان نطاق قياسًا مطابقًا تمامًا، إلا أن متطلباتهما بالنسبة إلى مواد الهوائيات ومواد اتصالات العمليات يمكن أن تكون مختلفة تمامًا.

لا يمكن قياس الوقود الديزل أو مياه الصرف الصحي باستخدام منتج تم اختياره فقط بناءً على نطاق القياس.

لذلك، عند شراء مقياس مستوى راداري، ينبغي أن يكون أول معلومة مقدمة هي نوع الوسائط، وليس مجرد ذكر أن هناك حاجة إلى مدى قياس يبلغ 10 أمتار.

8. اختيار وفقًا لارتفاع وقطر الخزان

تؤثر أبعاد الخزان تأثيرًا مباشرًا على اختيار جهاز قياس مستوى الرادار.

يُطلب تقديم المعلومات التالية:

• ارتفاع الخزان الكلي؛

• قطر الخزان؛

• أعلى مستوى السائل؛

• أدنى مستوى سائل؛

• موقع تركيب الرادار.

على سبيل المثال، يمتلك خزان بارتفاع 10 متر وقطر 2 متر وخزان بارتفاع 10 متر وقطر 20 متر نفس نطاق القياس، لكن متطلبات أشعة الرادار لهما تختلف.

بالنسبة للخزانات الطويلة والضيقة، يُستخدم...80GHz يُقدِّم رادار الشعاع الضيق عمومًا مزاياً أكبر.

إذا كان الخزان يحتوي أيضًا على أنابيب أو جهاز تحريك أو حلقات، فيُنصح باتخاذ إجراءات أكثر دقة بشأن زاوية الشعاع وموضع التركيب.

٩. اختيار وفق البنية الداخلية للخزان

نادرًا ما تكون خزانات التخزين الصناعية فارغة تمامًا.

تشمل الهياكل الداخلية الشائعة ما يلي:

• أجهزة تحريك؛

• أشرطة التدفئة؛

• الصخور؛

• عوارض دعم؛

• أنابيب التعبئة؛

• أنابيب التصريف؛

• أضلاع تدعيمية.

قد تُولِّد جميع هذه الهياكل انعكاسات رادارية.

أثناء عملية الاختيار والتركيب، يجب وضع شعاع الرادار الرئيسي بحيث يتفادى هذه الهياكل كلما أمكن ذلك.

لذلك، في الحوضات المعقدة، لا تُعد نطاق القياس ودقة القياس العاملين الوحيدين اللذين يجب أخذهما في الاعتبار.

يُعد زاوية الشعاع معلمةً بالغة الأهمية عند اختيار مقياس مستوى رادارية ذات تردد عالٍ.

أن 80GHz يمكن لجهاز الرادار عمومًا إنتاج شعاع ضيق، وبالتالي يُقدِّم مزايا واضحة في الدبابات ذات الهياكل الداخلية المعقدة.

١٠. كيف يُختار جهاز قياس مستوى بالرادار لحوض ذي سقف عائم؟

يُعد خزان ذو سقف معلق تطبيقًا متخصصًا نسبيًا.

إذا كان من الضروري لجهاز الرادار قياس مستوى السائل الفعلي تحت السقف العائم، فإن جهاز رادار معتاد يعمل في الفضاء الحر لا يمكن عادةً توجيهه مباشرة نحو سطح السائل من فوق السقف العائم.

تُستخدم، حسب بنية الخزان، بئر تهدئة مخصص، أو أنبوب توجيه، أو حل لقياس الخزان مناسب للخزانات ذات السطح العائم.

من غير الصحيح إصدار العبارة البسيطة التالية:

يجب أن يستخدم خزان ذو سقف معلق نظام رادار الموجات المُوجَّهة.

يُعدّ رادار الموجات المُوجَّهة ورادار الفضاء الحر، اللذان يعملان داخل بئر تهدئة، تقنيتين مختلفتين.

بالنسبة لخزانات التخزين النفطية الكبيرة أو مشاريع قياس المخزون بدقة عالية، يجب اختيار نظام رادار قياس الخزانات المناسب وفقًا لبنية الخزان، ومقاييس بئر التثبيت، ودرجة القياس.

11. كيف ينبغي اختيار مقياس مستوى بالرادار عند وجود بخار؟

تستخدم أجهزة الرادار الموجات الكهرومغناطيسية لإجراء القياسات، وبالتالي لا تعتمد على سرعة الصوت في الهواء بنفس الطريقة التي تعتمد عليها جهاز قياس المستوى بالصدى فوق الصوتي.

هذا يجعل الرادار مناسبًا للغاية لعديد من العمليات الصناعية التي تتضمن تغيرات في درجة الحرارة أو الضغط أو البخار.

ومع ذلك، فإن القول بأن البخار لا يؤثر على الرادار على الإطلاق هو قولٌ غير دقيق.

في البيئات ذات درجات الحرارة المرتفعة، قد يُصاحب كميات كبيرة من البخار تكثيفًا شديدًا.

إذا بقيت طبقة تكثيفية أو طبقة ملتصقة من الوسط على سطح الهوائي لفترة طويلة، فقد تتأثر إشارة الرادار.

لذلك، بالنسبة للتطبيقات التالية:

• خزانات الماء ذات درجة الحرارة العالية؛

• المفاعلات؛

• مُبَرِّدات؛

• أنظمة تكثف بخار؛

• خزانات مُغلَّقة في بيئة ذات رطوبة عالية؛

يجب تحديد درجة حرارة العملية الفعلية، وضغطها، وظروف البخار، وظروف التكثيف قبل اختيار تردد رادار مناسب وبنية هوائي.

12. كيف ينبغي اختيار مقياس مستوى الرادار عند وجود رغوة؟

يُولِّد الرغوة ظروفًا تشغيلية معقدة لقياس مستوى الرادار.

الخطوة الأولى هي تحديد ما يحتاج المشروع فعليًا إلى قياسه:

• هل السطح العلوي هو رغوة؟

• أم السطح السائل الفعلي الموجود أسفل الرغوة؟

هذان يمثلان متطلباتٍ مختلفتين تمامًا.

يعتمد تأثير الرغوة على سُمكها وكتلتها ونسبة الماء فيها وحجم الفقاعات وخصائص الوسط.

لذلك، بالنسبة إلى المفاعلات وحوضات التهوية والعمليات الكيميائية التي تتضمن رغوةً قوية، ينبغي توضيح الظروف الفعلية للرغوة مسبقًا.

إذا كانت حالة الرغوة شديدة جدًا، فيجب تقييم نظام رادار الفضاء الحر، ونظام رادار الموجات المُوجَّهة، وطرق قياس أخرى بشكل شامل.

13. كيف ينبغي اختيار مقياس مستوى الرادار لمشاريع درجات الحرارة والضغط المرتفعين؟

يمكن استخدام مقياسات المستوى بالرادار في العديد من العمليات التي تتسم بدرجات حرارة وضغط مرتفعين، إلا أن اتسام الجهاز بالمتطلبات يعتمد على تصميمه المحدد.

يجب التحقق من المعايير التالية أثناء عملية الاختيار:

• درجة حرارة التشغيل المعتادة؛

• درجة حرارة العملية القصوى؛

• الضغط التشغيلي الطبيعي؛

• أقصى ضغط؛

• هل يوجد فراغ أم لا؛

• نوع الاتصال بالعملية؛

• مواد إحكام؛

• مادة الهوائي.

لا يُسمح باستخدام تردد الرادار وحده كأساس لعملية الاختيار.

أن 80GHz ليست راداراً تلقائيًا رادارًا يعمل عند درجات حرارة عالية، ولا يعني ذلك أن كل رادار من هذا النوع يعمل عند درجات حرارة عالية.80GHz يمكن استخدام هذا المنتج في مفاعل ذات ضغط مرتفع.

يجب أن يستند القرار النهائي إلى النطاقات المسموح بها لدرجة حرارة وضغط العملية الخاصة بالنموذج المحدد.

14. كيف يُختار مقياس مستوى رادار لاستخدامه في مادة ذات ثابت ديإلكترية منخفض؟

عندما يصل إشارة الرادار إلى سطح الوسط، يجب توليد انعكاس قوي بما يكفي لتحقيق قياس مستقر.

تختلف قدرات كل وسيلة إرسال في انعكاس موجات الرادار.

بالنسبة للسوائل ذات خصائص عازلة منخفضة، قد يكون الصدى ضعيفًا نسبيًا.

على سبيل المثال، يجب التأكد بدقة من ملاءمة المنتج المُختار بالنسبة للزيوت أو المذيبات أو الوسائط الكيميائية التي تمتلك ثوابت عازلة منخفضة.

في التطبيقات الهندسية، لا ينبغي تطبيق القاعدة الثابتة التي تنص على أن «الثابت العازل المنخفض يتطلب دائمًا نوعًا معيّنًا من الهوائي».

يجب أيضًا أخذ العوامل التالية بعين الاعتبار بشكل شامل:

• قياس المسافة؛

• عائد الهوائي؛

• طريقة التركيب؛

• هيكل الخزان؛

• تردد رادار؛

• قدرة معالجة الإشارات.

بالنسبة إلى وسيلة خاصة، من الأفضل إدخال اسمها الدقيق لاختيار المنتج.

15. كيف ينبغي اختيار إشارة المخرج؟

تتضمن خيارات المخرجات الشائعة لمقاييس مستوى الرادار الصناعية ما يلي:

• 4–20mA;

• 4–20 mA + HART؛

• RS485;

• Modbus RTU؛

• طرق اتصال رقمية أخرى.

إذا استخدم المشروع نهجًا تقليديًاPLCمدخل توازيي، نطاق 4–20mAيمكن اختيار المخرجات.

إذا كانت هناك حاجة إلى تهيئة المعلمات أو التحليلات أو الاتصال الرقمي، فيمكن النظر في استخدام تقنية HART وفقًا لنظام التحكم.

إذا استخدم النظام حافلة RS485، فتحقق مما إذا كان الجهاز يدعم تقنية Modbus RTU، وتحقق من عنوان الاتصال وسرعة النقل وتعريفات السجلات.

قبل الشراء، تأكد مما إذا كان الجهاز سيُوصَل في النهاية بـ:

• PLC؛

• DCS;

• RTU;

• جهاز تسجيل البيانات؛

• بوابة إنترنت الأشياء؛

• نظام SCADA.

لا تنتظر حتى يصل الجهاز إلى الموقع قبل تحديد بروتوكول الاتصال.

16. ما هي المُعاملات التي يجب توفيرها عند اختيار مقياس مستوى الرادار عالي التردد؟

لتسهيل عملية اختيار مقياس مستوى الرادار عالي التردد بسرعة، يُنصح بتقديم المعلومات التالية على الأقل أثناء عملية شراء المشروع:

ما هي المعايير التي يجب توفيرها عند اختيار جهاز قياس مستوى باستخدام الرادار؟

لتحديد نموذج مقياس مستوى الرادار بدقة أكبر، يُنصح بتقديم أكبر قدر ممكن من المعلومات التالية خلال عملية الاستفسار أو عملية اختيار المشروع:

1. القيمة المتوسطة المقاسة ونطاق القياس

• اسم الوسط المقاس؛

• نطاق القياس؛

• ارتفاع الخزان الكلي؛

• قطر الخزان.

2. ظروف تشغيل الخزان

• درجة حرارة التشغيل الطبيعية ودرجة الحرارة القصوى؛

• الضغط التشغيلي الطبيعي والضغط الأقصى؛

• هل يوجد فراغ أم لا؛

• هل يوجد بخار؟

• هل توجد رغوة أم لا؛

• هل يتكوّن التكثيف بسهولة؟

3. بنية الخزان الداخلي

• هل يوجد جهاز تحريك أم لا؛

• سواء كانت هناك أنابيب داخلية، أو حلقات تدفئة، أو هياكل دعم، أو عوائق أخرى؛

• هل تقع الهياكل التي قد تؤثر على الإشارة بالقرب من موقع تركيب الرادار؟

4. طريقة التركيب والربط

• قطر منفذ التثبيت؛

• اتصال مُثقب أو مُزوَّد بحافة؛

• مواصفات الفلينج ودرجة الضغط، إذا كان ذلك مُنطبقًا؛

• المسافة التقريبية بين موقع التثبيت وجدار الخزان أو مدخل التعبئة.

5. المتطلبات الكهربائية والوظيفية

• جهد التغذية؛

• إشارة خرج، مثل 4–20mA أو RS485 Modbus؛

• هل يُطلب وجود شاشة عرض محلية؟

• هل يُطلب تطبيق تصميم مقاوم للانفجارات؟

• سواء كان هذا الجهاز يُستخدم لنقل الحصانة، أو لقياس المخزون، أو لمراقبة المستوى العملي العادي.

6. معلومات الموقع

   إذا سمحت الظروف، يُنصح أيضًا بتوفير ما يلي:

• صور الموقع الخاصة بالخزان؛

• رسومات هيكل الخزانات؛

• رسومات أبعاد منفذ التثبيت؛

• مخططات هيكل الخزان الداخلي.

كلما كانت المعلومات المقدمة أكثر اكتمالاً، كان من الأسهل تحديد التردد المُناسب للرادار، ونوع الهوائي، ونطاق القياس، ووسيلة الاتصال بالعملية، والمادة، وطريقة التركيب. ويُقلل هذا من خطر ظهور انعكاسات خاطئة أو وجود مناطق قياسية ميتة أو حدوث إشارات غير مستقرة بعد التركيب.

لتحديد مشروع مقياس مستوى الرادار،METRAVON يُنصح بتأكيد ظروف الموقع الفعلية أولاً، ثم تحديد تردد الرادار، ونوع الهوائي، واتصال العملية، ونطاق القياس، وطريقة الإخراج.

الأسئلة الشائعة

السؤال 1: ما هي الترددات التي تُستخدم عادةً في مقياسات مستوى الرادار ذات التردد العالي؟

تُستخدم منتجات رادار التردد العالي بشكل شائع في مشاريع الصناعة الحالية، ومن بينها:26GHz وحوالي 80GHz نماذج.

في المشاريع الجديدة،80GHz يُستخدم الرادار بشكل متزايد في الدبابات الصغيرة والمتوسطة الحجم، وذلك بفضل شعاعه الضيق وأنتنّته الصغيرة.

يجب أن يُختار النموذج المحدد وفقًا للظروف التشغيلية الفعلية.

السؤال 2: هل هو؟80GHz مقياس مستوى راداري أفضل من المقياس التقليدي 26GHz نموذج؟

لا يمكن تحديد هذا ببساطة كهذه.

أن 80GHz يُقدِّم نظام الرادار مزايا واضحة من حيث شعاعه الضيق، وقِسمه الصغير، وملاءمته للهياكل الداخلية المعقدة.

ومع ذلك،26GHz تُعد تقنية الرادار تقنية ناضجة، ويمكنها حتى الآن توفير قياسات مستقرة في عدد كبير من خزانات التخزين الصناعية التقليدية.

يجب أن يستند اختيار الخيار إلى ظروف الموقع، وليس إلى التردد وحده.

س: هل يمكن لجهاز قياس المستوى بالرادار أن يقيس السوائل المُخَدِّرة؟

نعم، ولكن يجب اختيار الهوائي المناسب، ووسيلة الاتصال، ومواد الإحكام وفقًا للبيئة أو الوسط المستخدم.

بالنسبة للحمضات أو القواعد أو المواد الكيميائية المُتَعَدِّة الأخرى، يُرجى إدخال اسم الوسط وتركيزه ودرجة حرارة العملية قبل اختيار النموذج.

س: هل يمكن استخدام مقياس مستوى بالرادار في حوض مياه الصرف الصحي؟

نعم.

بالنسبة لخزانات مياه الصرف الصحي، وخزانات التوازن، وخزانات تخزين مياه الصرف الصناعي، يمكن لجهاز رادار غير تلامسي أن يُقلل من المشكلات الناتجة عن التلامس المباشر بين المستشعر ومياه الصرف الصحي.

إذا ظهر رغوة قوية، فيجب شرح ذلك مسبقًا.

س5: هل يمكن استخدام مقياس مستوى بالرادار عند وجود جهاز تحريك؟

نعم.

يُوصى باستخدام رادار يمتلك شعاعًا ضيقًا نسبيًا. يجب اختيار موقع التثبيت بعناية لضمان تجنب الشعاع الرئيسي لعمود المُتحريك أو أوراقه.

أن 80GHz يُعدّ جهاز الرادار عمومًا أكثر ملاءمةً للهياكل الداخلية المعقدة.

س6: هل يمكن لجهاز قياس المستوى بالرادار أن يقيس حجم وعاء الفراغ؟

يمكن استخدام العديد من منتجات الرادار في بيئات الفراغ.

ومع ذلك، يعتمد مدى الملاءمة أيضًا على تصنيف ضغط العملية وبنية الختم الخاصة بالجهاز المعني.

يجب توفير قيم الضغط الدنيا والضغط العليا للعملية أثناء عملية الشراء.

س7: هل تتأثر مقياس المستوى بالرادار بـ التغيرات في كثافة الوسط؟

يُقاس الرادار مسافةً مباشرةً بين سطح الوسط والهوائي؛ ولا يُحسب مستوى السائل من خلال الضغط الهيدرستاتيكي. وبالتالي، فإن التغيرات في كثافة الوسط لا تُسبب عادةً نفس مشكلات تعويض الكثافة التي تُعاني منها طرق قياس المستوى القائمة على الضغط.

ومع ذلك، تؤثر خصائص الموصلية الكهربائية للمادة على شدة انعكاس الرادار.

س8: هل يمكن استخدام جهاز قياس مستوى راداري عادي في إجراء قياس نقل الحيازة؟

لا يمكن تحديد ذلك وحده بناءً على دقة أداة العملية العادية.

إذا كان سيتم استخدام بيانات مستوى السائل في عملية نقل المخزون أو في قياس خزانات ومحطات التخزين بدقة عالية، فيجب اختيار نظام رادار لقياس مستوى الخزانات يتوافق مع متطلبات القياس والاعتماد الخاصة بالمشروع.

س9: هل يجب أن يستخدم خزان سطح معلق رادار موجات مُوجَّهة؟

لا.

تُستخدم خزانات السقف العائم، حسب البنية المحددة، إما بحفرة تهدئة، أو أنبوب توجيه، أو حل رادار مخصص لقياس مستوى المخزن.

تُعد تقنية قياس رادار الفضاء الحر داخل بئر تهدئة مختلفة عن تقنية رادار الموجات المُوجَّهة.

السؤال 10: ما هي المعايير الثلاثة الأكثر أهمية عند اختيار مقياس مستوى الرادار عالي التردد؟

إذا كان يمكن توفير ثلاث مُعاملات فقط في البداية، فيُوصى باستخدام ما يلي:

• الوسيط المُقاس؛

• ارتفاع الخزان ونطاق القياس؛

• درجة حرارة وضغط العملية.

ومع ذلك، يتطلب اختيار هندسي موثوق أيضًا تأكيدًا إضافيًا لمُعَدَّة الخزان، واتصال التثبيت، وسائل البخار أو الفอง، والهياكل الداخلية، وإشارة المخرج.

الخاتمة

لا يمكن أن يُعتمد تصنيف واختيار مقياس مستوى الرادار ذات التردد العالي فقط على مدى القياس، ولا ينبغي افتراض أن التردد الأعلى هو دائمًا أفضل.

من منظور التطبيقات الهندسية، يمكن تصنيف مقياسات المستوى الرادارية وفقًا لتعددية التردد التشغيلية، ومبادئ القياس، وبنية الهوائي، ومستوى التطبيق.

26GHz تُعد تقنية الرادار تقنية ناضجة تُناسب عددًا كبيرًا من مشاريع القياس الصناعية التقليدية.

80GHz يتميز الرادار بحزمة ضيقة، واتجاهية جيدة، وقناة رادار صغيرة؛ وهو مناسب بشكل خاص للخزانات الضيقة، ووصلات العمليات الصغيرة، والخزانات المعقدة التي تحتوي على أنابيب أو أجهزة تحريك أو عوائق أخرى.

تُطبَّق كل من الهوائيات ذات القوس، والهوائيات العدسية، والهوائيات المسطحة، والهوائيات المكافئية في ظروف معيّنة؛ ولا يمكن تقييم أداءها وحدها بناءً على مظهرها فقط.

بالنسبة لمحطات الخزانات الكبيرة، وخزانات ذات أسطح عائمة، ومشاريع نقل الحصيلات، يجب أيضًا أخذ الآبار التثبيتية ودقة القياس والمعايير ذات الصلة بالمشروع في الاعتبار.

تُحدد التسلسل الصحيح لاختيار مقياس مستوى الرادار عالي التردد على النحو التالي:

الوسط المقاس → هيكل الخزان → نطاق القياس → درجة الحرارة والضغط → البخار والرغوة → عوائق داخلية → اتصال التركيب → تردد رادار → نوع الهوائي → إشارة الخرج.

لمشاريع المراقبة المستمرة لمستوى السوائل في التطبيقات الصناعية، والتي تشمل المعالجة الكيميائية، ومعالجة المياه، ومعالجة المياه العادمة، وبراميل التخزين، والمفاعلات، وتطبيقات أخرى،METRAVON يمكن اختيار وتكوين مقياسات مستوى الرادار عالية التردد وفقًا للوسط، ونطاق القياس، ومقاييس الخزان، ودرجة الحرارة، والضغط، وطريقة تركيبه، وطريقة الاتصال.