كيفية تركيب جهاز إرسال مستوى الرادار: مبادئ التركيب والاحتياطات وقمع الصدى الكاذب

تستخدم أجهزة إرسال قياس مستوى بالرادار موجات كهرومغناطيسية لقياس مستوى السوائل والأجسام الصلبة الكتلية بشكل مستمر. ولا يتطلب الرادار غير التلامسي غمره في وسط العملية، مما يجعله يُستخدم على نطاق واسع في خزانات صناعية، وأنظمة معالجة المياه، والعمليات الكيميائية، وأبراج تخزين الأجسام الصلبة الكتلية.

تتوقف استقرارية القياس على اختيار الجهاز، وموقع تركيبه، وشكل الوعاء، وأبعاد الفوهة، وظروف التعبئة، بالإضافة إلى البنى الداخلية له. ويُعدّ اختيار موقع تركيبٍ مُصممٍ بدقة وسيلةً لتقليل إشارات الانعكاس المُتداخلة الثابتة عند مصدر الإشارة، مما يُسهّل معالجة الإشارة في المراحل اللاحقة. ولذلك، ينبغي أن يستند تركيب الجهاز إلى زاوية شعاع الموجة، وتصميم الهوائي، ومتطلبات نموذج الرادار المختار.

1. ما الذي يجب التحقق منه قبل تركيب جهاز إرسال مستوى راداري؟

قبل عملية التركيب، يجب التحقق من نوع وسط العملية، وأقصى مسافة قياس، ودرجة حرارة العملية، وضغط العملية، وخصائص شكل الوعاء أو المخزن، إضافةً إلى نوع وصلة العملية المطلوبة. وإذا كان الوعاء قيد التشغيل، فيجب الالتزام بإجراءات السلامة في موقع العمل قبل فتح أي صفيحة ربط، أو وصلة ذات خيوط، أو منفذ عملية. كما يجب تفريغ الضغط من الوعاء، والتحقق من سلامته من حيث التعرّض لوسائط خطرة، مثل تلك ذات درجات حرارة عالية، أو مواد سامة، أو مواد قابلة للاشتعال، أو مواد تآكلية.

: تأكيد نطاق القياس؛

: تحديد أقصى مسافة من نقطة تركيب الرادار إلى أدنى مستوى متوقع؛

: تأكيد الوسط

تتميز السوائل، والمواد المخفوقة، والحبوب، والكتل، والأجسام الصلبة غير المُجمَّعة بخصائص انعكاس مختلفة.

التحقق من درجة الحرارة والضغط.

يجب أن تبقى ظروف التشغيل ضمن الحدود المسموحة للنموذج المختار.

فحص البنى الداخلية.

تحديد أجهزة التحريك، والعوارض، والملفات، والسلالم، والأنابيب، ونقاط التعبئة قبل تحديد موقع التركيب.

2.أين يجب تركيب جهاز إرسال مستوى راداري؟

يُثبَّت رادار غير تلامسي عادةً في أعلى خزان أو سلة تخزين. ويُعدّ هذا الموقع المفضّل خيارًا يوفر مسارًا واضحًا لقياس خصائص المادة، مع تقليل عدد الهياكل الثابتة داخل شعاع الرادار الرئيسي إلى أدنى حد ممكن.

يجب تحديد المسافة من جدار الوعاء استنادًا إلى قطر الوعاء، وزاوية شعاع الرادار، والهندسة الداخلية له. ونظرًا لأن الترددات المختلفة وتصاميم الهوائيات تختلف في خصائص شعاعها، فإن مسافة التركيب يجب أن تتوافق مع متطلبات النموذج المحدد. شعاع ضيق80GHzيُوفِّر الرادار في كثير من الأحيان مرونةً أكبر في تركيبه ضمن السفن ذات التصميم المعقد أو في التطبيقات القريبة من الجدران.

تجنب ملء التدفقات:

قد تؤدي المواد الصلبة الساقطة والسائل الداخل والرشات إلى انسداد السطح الفعلي، مما قد يؤدي إلى توليد صدى غير مستقر؛

تجنب وجود عوائق كبيرة.

يمكن للمُحرِّكات، والأشعة، والسلالم، والأنابيب، ولفائف التدفئة أن تُولِّد صدىً زائفًا ثابتًا.

انعكاسات جدار التحكم\n

اختر موقع التثبيت وفقًا لزاوية الشعاع وهندسة الوعاء.\n

استهدف سطحًا تمثيليًا.\n

في تطبيقات السوائل، يُثبَّت الجهاز عادةً في وضع عمودي؛ أما في حالات المواد الصلبة، فيجب أخذ زاوية الاستقرار في الاعتبار.\n

3. هل يُعدّ مركز الخزان موقعًا مناسبًا للتثبيت؟

تتوقف ملاءمة التركيب في المركز على هندسة الوعاء، وزاوية حزمة الهوائي، وتصميم الرادار. ففي بعض الخزانات الأسطوانية، يمكن للهندسة المتماثلة أن تُولِّد انعكاسات متعددة أقوى حول المركز، ولذلك يُفضّل تركيب بعض أنواع الرادارات ذات الحزمة الواسعة خارج المركز. أما الرادار الحديث ذي الحزمة الضيقة وتردد عالٍ، مثل

، فيوفر مرونة أكبر في التركيب، ويمكن أيضًا استخدام التركيب في المركز في تطبيقات محددة.يجب أن يتوافق الوضع النهائي مع هندسة السفينة ومتطلبات التركيب الخاصة بالنموذج المختار.

4. كيف يجب تحديد موقع علامة توجيه الشفة؟

تحتوي بعض أجهزة إرسال الرادار على علامة توجيهية على الحافة أو على وصلة ذات خيوط أو على هيكل الجهاز، نظرًا لامتلاك الهوائي اتجاه استقطاب محددًا. ووفقًا لتصميم المنتج، قد يتطلب الأمر مواءمة هذه العلامة مع جدار السفينة، أو مع فتحة بئر التثبيت، أو مع وصلة التجاوز.

ويجب وضع علامة التوجيه وفقًا لتعليمات التركيب الخاصة بالنموذج المحدد، بحيث يتوافق استقطاب الهوائي مع هندسة السفينة، ويُقلَّل من حالات الانعكاس الثابتة قدر الإمكان.

5. ما الذي ينبغي مراعاته عند التركيب باستخدام خيوط تثبيت أو حواف تثبيت؟

تُستخدم وصلات ذات خيوط ووصلات ذات حواف على نطاق واسع في أجهزة إرسال مستوى الرادار. وبعد تركيبها، يجب أن تحافظ الهوائي على التوجيه المطلوب، وأن يوفر وصلة العملية إحكامًا مناسبًا للوسيط العملياتي، ولدرجة الحرارة، ولضغط النظام.

وفيما يخص النماذج التي تتطلب توجيهًا محددًا، يمكن تحسين اتجاه الهوائي أثناء مرحلة التشغيل من خلال مراقبة منحنى الارتداد أو شدة الارتداد.يجب إجراء أي تعديل على الشفة أو على المسمار ضمن ظروف عملية آمنة، ووفقًا لإجراءات الصيانة السارية.

٦. ما الذي ينبغي أخذه في الاعتبار عند تركيب رادار على فوهة؟

غالبًا ما تُركَّب أجهزة إرسال الرادار على فوهة عملية قصيرة في الجزء العلوي من الوعاء، وتُصبح هذه الفوهة جزءًا من مسار إشارة الرادار. وقد يؤدي استخدام فوهة طويلة جدًا أو ضيقة جدًا، أو توضع فيها الهوائي في عمق كبير داخل الوعاء، إلى نشوء انعكاسات إضافية، مما يقلل من شدة الإرجاع المفيدة.

ويجب اختيار أبعاد الفوهة وفقًا لحجم الهوائي، وتردد التشغيل، ونموذج الرادار المحدد.يُحسِّن هيكل الفوهة المناسب من انتشار الحزمة الضوئية ويقلل من الانعكاسات الثابتة الناتجة عن جدار الفوهة.

– 7. كيف يجب تركيب جهاز رادار في أسطوانة تخزين مواد صلبة بالكميات الكبيرة؟

تُكوِّن المواد الصلبة بالجملة عادةً سطحًا مائلًا، وقد تؤدي إلى تكوُّن أكوام متحركة، وانبعاث غبار، وتكوين هندسة غير منتظمة أثناء عملية التعبئة. ولذلك، ينبغي عند تركيب جهاز الرادار أن يُؤخذ في الاعتبار اتجاه التعبئة، وزاوية ميل المادة، وهياكل المخزن الداخلي.

ويُوضع جهاز الرادار عادةً في موقعٍ يتيح له تمثيل مستوى متوسط المادة، مع بقائه خارج مسار التعبئة الرئيسي.يمكن أن تستخدم المخازن الكبيرة أو طويلة صفيحة تلامس قابلة للضبط أو نظام توجيه، بحيث يُوجَّه شعاع الرادار نحو منطقة القياس المفضلة.

لأن80GHzيُوفِّر الرادار شعاعًا ضيقًا، وغالبًا ما يُوفِّر مزايا في التركيب داخل المخازن الأسطوانية التي تحتوي على عوارض هيكلية أو خصائص جدارية أو أسطح مواد معقدة. ويجب مع ذلك أخذ تركيز الغبار، ونطاق القياس، ومدى انعكاسية المواد في الاعتبار عند اختيار هذا الجهاز.

: 8. كيف تؤثر العوائق الداخلية على قياسات الرادار؟

يمكن أن تنعكس إشارات الرادار ليس فقط عن سطح العملية، بل أيضًا عن جدران السفن، أو أشعة الرادار، أو أجهزة التحريك، أو لفائف التسخين، أو السلالم، أو غيرها من الهياكل المعدنية. وقد تؤدي الصدى الثابت القوي إلى تشويش على تحديد إشارة مستوى الفعلية. لذا، ينبغي في تصميم نظام

وضع الهياكل الثابتة الرئيسية خارج نطاق الشعاع الرئيسي، حيثما أمكن ذلك عمليًا. وإذا تطلّب الأمر بقاء بعض الهياكل، فيمكن استخدام وظائف قمع الصدى الخاطئ أو وظائف تعلُّم الصدى لتحسين دقة القياسات.

9.ما هو قمع الصدى الكاذب؟

يُعدّ قمع الصدى الكاذب وظيفةً شائعةً في مرحلة الإعداد الخاصة بأجهزة إرسال رادار ذكية حديثة. وأثناء عملية الإعداد، يمكن للجهاز تسجيل الانعكاسات الناتجة عن هياكل داخلية ثابتة، وتقليل تأثيرها أثناء التشغيل العادي.

ويجب تحديد مستوى العملية الفعلية بدقة أثناء مرحلة تعلم الصدى، كما ينبغي ضبط نطاق التعلم بشكلٍ مناسب، بحيث لا يُخزَّن صدى المادة الحقيقية كإشارة تداخل ثابتة.ينبغي استخدام قمع الصدى الكاذب استنادًا إلى وضع تثبيت مناسب.

10. هل تؤثر رغوة الرادار، أو حركة السطح، أو الاهتزاز، على أداء الرادار؟

يمكن أن يؤدي وجود رغوة، أو حركة سطحية قوية، أو اضطراب في السطح، إلى تغيير قوة واستقرار إشارات الرادار العكسية. وعلى الرغم من قدرة الرادار عمومًا على التكيف بشكل جيد مع التغيرات في درجة حرارة الهواء وظروف الطور الغازي، فإنه يظل من الضروري أخذ حالة سطح العملية في الاعتبار أثناء مرحلة الاختيار وتشغيل الجهاز.

يمكن لل رغوة سميكة أن تمتص أو تعكس جزءًا من إشارة الرادار، ويُحدد تأثيرها سُمك الرغوة، ومحتوى الماء فيها، وخصائص الوسط، وتردد الرادار، وتصميم الهوائي. ويمكن تقييم تطبيقات الرغوة المستمرة باستخدام ترددات رادار مختلفة، أو تقنية رادار الموجات الموجهة، أو تقنيات أخرى من نفس الفئة.

بالنسبة للأسطح ذات اضطراب شديد، يجب تركيب جهاز الرادار على مسافة كافية من أجهزة التحريك ومن مناطق دخول وسقوط السوائل، مع ضبط خاصيتي التخميد والتصفية وفقًا لاستجابة العملية المطلوبة.

11. لماذا يصعب قياس وسائط ذات ثوابت عازلة كهربائية منخفضة؟

ترتبط شدة إرجاع الرادار بالخصائص العازلة للكهرباء للوسيط.تُنتج المواد ذات الثابت العازل المنخفض عادةً انعكاسات سطحية أضعف، مما يستدعي توفر نطاق ديناميكي مناسب للرادار وقدرات كافية في معالجة الإشارات.

عند مستويات منخفضة جدًا من السائل، قد يستمر جزء من طاقة الرادار في اجتياز سائل ذي ثابت عازل منخفض، مما يؤدي إلى توليد انعكاس من قاع الخزان. ويعتمد سلوك القياس الفعلي على خصائص ثابت العزل الكهربائي، وعمق السائل، وهندسة قاع الخزان، بالإضافة إلى خوارزمية معالجة إشارة الرادار.

12. لماذا تتطلب قوالب الخزان المخروطية أو المنحنية اهتمامًا خاصًا؟

تُعدِّل قيعان الخزانات —سواء كانت مخروطية أو منحنية أو غير منتظمة الشكل— اتجاه انعكاس إشارات الرادار. وعندما يقترب مستوى السائل من قاع الخزان، قد يتغير مدى تميّز إشارات ارتداد السطح السائل مقابل إشارات ارتداد قاع الخزان، مما قد يؤدي إلى اختلاف سلوك القياس عند مستويات منخفضة جدًا عن سلوكه في مستويات التشغيل العادية.

يجب ضبط ارتفاع الخزان ونقطة الصفر وبارامترات السفينة ذات الصلة بشكل صحيح أثناء مرحلة التشغيل. وفي حال تطلّب العملية استخدام حماية مستقلة بمستوى منخفض جدًا، يمكن استخدام مفتاح مستوى منفصل كطبقة حماية إضافية إلى جانب قياس الرادار المستمر.

١٣. متى يُستحسن استخدام بئر تهدئة، أو غرفة تحويل، أو رادار الموجات الموجهة؟

: في التطبيقات التي تتميز بهياكل داخلية معقدة، أو حركة سطحية قوية، أو قيودًا خاصة في التثبيت، يمكن استخدام بئر تهدئة، أو غرفة تحويل، أو رادار الموجات الموجهة وفقًا لظروف العملية.

: بئر تهدئة

: مناسب لتطبيقات سائلة محددة تتطلب مسار قياس أكثر استقرارًا، على أن يتم توافيق قطر الأنبوب وتصميم فتحة الأنبوب وتوافق الرادار مع النظام المستخدم.

: غرفة تجاوز؛

: مناسبة للأوعية الصناعية المحددة، ويمكنها عزل منطقة القياس عن الحركة الشديدة للسطح في الخزان الرئيسي.

يُوجِّه رادار الموجات الموجهة (

) إشارة الرادار على طول قضيب أو كابل، ويُعدّ مناسبًا لتطبيقات محددة تشمل الرغوة، والواجهات، ومواد ذات ثوابت عازلة منخفضة، والأنظمة البديلة. أما جهاز (

) —الذي يشمل آبار تثبيت، وغرف تبديل، ورادار الموجات الموجهة— فيتميز بظروف تطبيق مختلفة، ويجب اختياره وفقًا لخصائص مثل اللزوجة، ودرجة تراكم المادة، ودرجة حرارة العملية، والضغط، ومتطلبات الصيانة. كما يشمل: (

) رقم 14.ما هي العوامل الأخرى التي ينبغي أخذها في الاعتبار عند تركيب رادار في الأماكن المفتوحة؟

يتطلب التركيب في الأماكن المفتوحة اهتمامًا خاصًا بحماية الغلاف الخارجي، وتوجيه الكابلات، والسلامة الكهربائية، بالإضافة إلى تحديد موقع القياس بدقة. ويجب أن تتوافق فتحات إدخال الكابلات مع قطر الكابل، وأن تُشدّ بشكلٍ صحيح. ويُوصى باستخدام حلقة تصريف عند دخول الكابلات إلى الأماكن المفتوحة، وذلك لتقليل خطر انتقال مياه الأمطار على طول مسار الكابل باتجاه الجهاز.

وفي الحالات التي تتطلبها الظروف البيئية، يمكن استخدام تظليل مناسب أو حماية ميكانيكية لجسم الرادار.يجب أن تشمل المواقع المعرّضة لحدوث صواعق توفير نظام تأريض ملائم ووسائل حماية من الصواعق، وذلك كجزء من تصميم النظام الكهربائي للموقع.

١٥. قائمة تحقق من تركيب جهاز إرسال مستوى الرادار: بند الفحص

| الأسئلة الشائعة |

| السؤال 1: ما المسافة المثلى التي يجب أن يُثبت بها جهاز إرسال راداري لقياس المستوى من الجدار العلوي للوعاء؟

A1: يعتمد المسافة المطلوبة على تردد الرادار، وزاوية حزمة الهوائي، وقطر السفينة، والهياكل الداخلية لها. في حالة استخدام حزمة ضيقة80GHzيوفر الرادار عمومًا مرونة أكبر في تركيبه بالقرب من الجدار. ويجب أن يتوافق المسافة النهائية مع متطلبات تركيب النموذج المختار.

Q2: هل يمكن تركيب جهاز إرسال مستوى راداري في مركز خزان؟

A2: يعتمد مدى ملاءمة التركيب في المركز على هندسة الخزان وتصميم الرادار.يمكن للخزانات الأسطوانية المتماثلة أن تُولِّد انعكاسات متعددة، في حين يمكن لرادار الحزمة الضيقة الحديث أن يعمل بنجاح في تطبيقات محددة تُركَّب في مركز النظام.

س: هل يجب دائمًا تركيب الرادار بشكل عمودي على سطح السائل؟

A3: في تطبيقات السوائل العادية، ينبغي أن يواجه الهوائي عادةً سطح السائل المتوسط مباشرةً. أما في تطبيقات المواد الصلبة الكتلية، فيجب أخذ زاوية الاستقرار، وموضع التعبئة، واتجاه الحزمة المطلوبة في الاعتبار.

سؤال ٤: لماذا ينبغي أن يُتجنب وضع التثبيت نقطة التعبئة؟

A4: قد تدخل المواد الصلبة المتساقطة أو السوائل الداخلة في شعاع الرادار، مما يؤدي إلى حجب سطح العملية الفعلي، ويُنتج انعكاسات غير مستقرة. ويُعدّ الموقع المفضّل لتثبيت الجهاز خارج تيار التعبئة هو الخيار المعتاد.

س5: ما العوامل التي ينبغي أخذها في الاعتبار عند تركيب رادار على فوهة طويلة؟\n

\nج5: يجب أن يتوافق قطر الفوهة وطولها مع متطلبات نموذج الرادار المحدد. كما أن تصميمًا مناسبًا للفوهة يساعد في تقليل الانعكاسات الإضافية والحفاظ على شدة الصدى المفيدة.\n

\nس6: كيف يتم اختيار الرادار المناسب لتطبيقات الرغوة؟\n

\nج6: يجب أن يشمل اختيار الرادار العوامل التالية: سماكة الرغوة، ومحتوى الماء فيها، وخصائص وسط العملية، وتردد الرادار.قد يتطلب وجود رغوة كثيفة ومستمرة مقارنةً بين ترددات رادار مختلفة، أو استخدام رادار الموجات الموجهة، أو تقنيات أخرى من نفس الفئة.

Q7: متى يكون تعلم إشارات الصدى الكاذبة مفيدًا؟

A7: يُعدّ ذلك مفيدًا عندما تُولِّد الأشعة أو الأنابيب أو غيرها من الهياكل الثابتة التي لا يمكن تجنبها انعكاسات. ويجب إجراء عملية «تعلم الصدى الكاذب» بعد تثبيت الجهاز في موقعٍ مناسب.

Q8: هل يتطلب استخدام الرادار في سلة تخزين صلبة ذات حجم كبير أن يكون مائلًا؟

A8: يعتمد ذلك على هندسة السلة وخلايا سطح المادة. وفي حالة السلال الكبيرة أو الأسطح ذات الميل الحاد، يمكن استخدام نظام تثبيت قابل للضبط لتحسين اتجاه الشعاع.

– الخلاصة

تعتمد استقرارية قياس مستوى الرادار على المدى الطويل على عدة عوامل، منها موقع التثبيت، وزاوية شعاع الرادار، وأبعاد الفوهة، والبنية الداخلية، وخصائص انعكاس الوسط، بالإضافة إلى معايير التشغيل الأولي. ولذلك، يجب تحديد مسافة جدار السفينة، واتجاه الشفة، وأبعاد الفوهة، استنادًا إلى تردد التشغيل، وتصميم الهوائي، ومتطلبات التركيب الخاصة بنموذج الرادار المختار.

يجب أن يضمن تصميم التركيب توفير مسار قياسٍ واضح، مع الحفاظ على فصل تيارات التعبئة والمُحرِّكات والهياكل الثابتة الرئيسية خارج العارضة الأساسية، حيثما كان ذلك ممكنًا عمليًا. ويمكن التحكم في الانعكاسات الثابتة المتبقية بشكل إضافي من خلال قمع الصدى الوهمي. كما ينبغي أخذ عوامل مثل الرغوة، ووسائط ذات ثابت عازل منخفض، والأسطح ذات الطبيعة الصلبة، وهندسة قاع الخزان، في الاعتبار خلال مرحلة الاختيار.

METRAVONيمكن اختيار منتجات قياس مستوى باستخدام رادار وتخصيصها وفقًا لطبيعة وسط العملية، ونطاق القياس، وهندسة الوعاء، ودرجة حرارة العملية، وضغط العملية، إضافةً إلى وجود رغوة أو غبار أو تكاثف، فضلًا عن واجهة الإخراج المطلوبة؛ مما يتيح توفير قياس مستقر ومتوافق وقابل للتوسيع لمستوى السوائل في الخزانات الصناعية، وأوعية العمليات، وأخاديد المواد الصلبة السائبة.