دليل اختيار مقياس المنسوب الراداري لتطبيقات التعدين

1 Core Technical Principles and Types of Mining Radar Level Transmitters

وفي هندسة التعدين، ومصانع تحضير الفحم، ومخبأ الفحم الصنعي، ومرافق تخزين المواد الميتالورجية، يتسم الرصد المستمر على مستوى المواد بأهمية حاسمة بالنسبة للتغذية الآلية والوقاية من الإفراط في التعبئة والمواد. ويجب أن يعمل قياس مستوى التعدين في ظروف قاسية تنطوي على تركيزات غبارية عالية، ورطوبة عالية، وزاوية مادية للزهور، وتأثير ميكانيكي قوي. وتستخدم أجهزة الإرسال على مستوى الرادار الصناعي في ميرترافون آليات القياس المادي التالية:

1 1 Time-Domain Reflectometry Guided Wave Radar (TDR / GWR)

وتعمل أجهزة الإرسال على مستوى الرادار الموجَّه وفقاً لمبدأ " تضخم الوقت " . النبضات الكهرومغناطيسية العالية التردد تسافر على طول كابل الصلب المرشد أو قضيب المسبار وعندما يصل النبض الكهرومغناطيسي إلى سطح المواد المقيسة، مثل مسحوق الفحم أو الجسيمات المعدنية، ينعكس جزء من طاقة النبض بسبب التغير المفاجئ في ثبات الديليكتري (الدستنة الأرضية، واليور) في الوسط. فالطاقة المنعكسة تشكل صدى وترجع على طول العنصر المرشد إلى جهاز الاستقبال.

The distance D between the transmitter and the material surface is proportional to the electromagnetic wave propagation time hint and is calculated using the following formula:

D = (c × Δt) / 2

حيث (ج) سرعة الضوء، حوالي 3 × 10⁸m/s. ونظرا لأن رادار الموجات المرشدة يستخدم موصلا لتوجيه الطاقة الكهرومغناطيسية، فإن تصعيد الإشارات منخفض جدا، مما يجعله ملائما بصفة خاصة لسفن تخزين التعدين التي تحتوي على مواد ذات ثابتات منخفضة نسبيا في الديليكتري أو للتطبيقات ذات الحيز المحدود للغاية للقياس.

عملية قياس الرادار الموجي الموجه (TDR)

الخطوة 1 - توليد النبض:جهاز الإرسال يولد نبضاً كهرومغناطيسياً عالي التردد

الخطوة 2 - التوجيه:النبض يسافر على طول كابل الفولاذ أو على سطح المسبار نحو سطح المواد.

الخطوة 3 - انعكاس السطح:وعندما يصل النبض إلى سطح المواد، فإن التغير في الدهون الحرارية يسبب جزءا من الطاقة الكهرومغناطيسية.

الخطوة الرابعة - عودة Echo:النبض المنعكس يعود على طول نفس العنصر المرشد إلى الإلكترونيات المتلقية.

الخطوة 5 - حساب المسافة:يقيس الصك الفارق الزمني للنشر ويحسب المسافة المادية باستخدام

D = (c × Δt) / 2.

1 2 Frequency-Modulated Continuous-Wave Radar (FMCW)

Frequency-Modulated Continuous-Wave (FMCW) Radio level transmitters, such as METRAVON 80 GHz high-frequency Radio, use non-contact measurement technology. الهوائي الراداري يرسل إشارة الموجات المتناهية الصغر التي تزداد تواترها خطياً عبر الزمن من خلال تعديل الترددات المتسلسلة.

وبعد أن تصل إشارة الموجات المتناهية الصغر إلى سطح المواد، تنعكس هذه الإشارة وتتلقى من الهوائي المتلقي. ونظراً إلى أن تردد الإشارة المرسل يتغيّر باستمرار، فإن هناك اختلافاً في التردد (و) بين تردد التردد المتلقّى والتردد المحال حالياً. ويتناسب هذا الفرق في الترددات مع مسافة القياس دال:

D = (c × Δf) / (2 × K)

حيث (ك) معدل التكسير الترددي وبالاقتران مع ارتفاع تواتر التشغيل البالغ 80 غيغاهيرتز، توفر تكنولوجيا FMCW نسبة عالية جدا من الإشارة إلى الضوضاء وقدرة قوية على القياس، مما يجعلها تكنولوجيا مفضلة للقياس غير المتنازع من أجل تطبيقات التعدين والفحم العالية الجودة.

FMCW Radar Measure Process

الخطوة 1 - التواترويولّد جهاز الشاشة الرادار إشارة الموجات الدقيقة 80 GHz التي تزداد تواترها بشكل متتابع بمرور الوقت.

الخطوة 2 - الإحالة:وينقل الهوائي إشارة الموجات الدقيقة المجهزة بالترددات نحو سطح المواد السائبة.

الخطوة 3 - المرجع:وتنعكس إشارة الموجات الدقيقة من سطح المواد، بما في ذلك الأسطح المائلة التي تشكلها الزاوية المادية للزهور.

الخطوة 4 - استقبال Echo:الهوائي يستقبل إشارة الموجات الدقيقة المنعكسة

الخطوة 5 - حساب المسافة:وتحسب الإلكترونيات الفرق في الترددات بين الإشارات المرسلة والمستلمة وتحدد المسافة باستخدامD = (c × Δf) / (2 × K).

2. معايير الشراء الرئيسية ومواصفات الاختيار للتعدين على مستوى الرادار

وبالنسبة لظروف التشغيل القصوى في عمليات التعدين الجوفية والسطحية، ينبغي أن يركز موظفو المشتريات والهندسة على المعايير التقنية الرئيسية الخمسة التالية:

3 Radar Level Transmitter Selection Strategies for Complex Mining Conditions

2 - عملية اختيار المقاتلات على مستوى الرادار

الخطوة 1 - تحديد بيئة التخزين أو العمليات:تحديد ما إذا كان هذا التطبيق هو مخبأ فحم تحت الأرض، وسيلو الفحم الخام، وهواة الطعام المحصورة، وخزان المياه المستعملة، أو صهريج البلوري.

الخطوة 2 - القياسات ذات الدوافع المرتفعة وغير الكونية:بالنسبة لملاجئ الفحم، وصوم العصابات، والتطبيقات التي تنطوي على غبار شديد وزاوية مادية للزهور، تختارجهاز إرسال من طراز GHz FMCW(مثل (ميترافون FMCW-80M

الخطوة 3 - المساحة المقيدة أو الديليكتري المنخفض:للأماكن المحصورة أو وسائل الإعلام ذات الثبات الديكلية المنخفضة، اختياررادار موجات عالية التردد(مثل (ميتريفون جومين

الخطوة 4 - المياه المستعملة المملحة أو تطبيقات الصرف:بالنسبة لصهاريج المياه الضيقة أو الصهاريج التي تتطلب قياسا مرشدا ومقاومة للتآكل، النظر في أمرجهاز إرسال على مستوى الرادار موجه مقاوم للتآكل(مثل (ميتريفون غور-70

3 180 GHz FMCW Non-Contact Radar Level Transmitter: Main Coal Bunkers and Gangue Silos

شروط التشغيل:ارتفاع كبير في انخفاض المواد، تركيز غبار مرتفع للغاية، وأسطح مادية مائلة ناجمة عن زاوية الزواحف.

شروط الاختيار:وينبغي اختيار رادار من طراز GHz FMCW يبلغ وزنه 80 درجة و3 درجات. وتساعد الشعاع الضيق على اختراق طبقة التراب وتركيز الإشارة نحو مركز كومة المواد، مما يقلل من الصدى الكاذبة من جدران السيلو الخام والأسطح الهيكلية الداخلية. وينبغي أيضاً اختيار وصلة هوائية الهوائية بحيث يمكن أن ينظف الهواء المضغوط بصورة دورية سطح الهوائي.

3 2 Guided Wave Radar Level Transmitter (GWR): Coal Blending Bunkers and Narrow Feed Hoppers in Coal Preparation Plants

شروط التشغيل:مساحة محدودة للتركيب، وأحزمة داخلية معززة، وأجهزة للتغذية، وتباينات كبيرة في ثابت الديليكتري.

شروط الاختيار:أجهزة رادار موجة متحركة مجهزة بكابل فولاذية ثقيلة الصنع وقوامها عالي التوتر لا يقل عن 20 كيلونيوتن. ويحد الكابل الصلبي المرشد من الطاقة الكهرومغناطيسية المحيطة بالكابل ويقلل من التدخل في هياكل الصلب الداخلية. وتبعاً لتصميم التطبيقات، قد يتطلب القسم الأدنى من الكابلات ترتيباً للوزن أو ضبط النفس المناسب للحفاظ على وضع الكابلات والحد من خطر الأضرار الميكانيكية التي تسببها المواد المنهارة.

4 اشتراطات التركيب الهندسي وحظر التفجير لمترجمي الموجة المرشدة

وفي مشاريع الهندسة المتعلقة بالتعدين وغسل الفحم، يكتسي التركيب الموحد أهمية حاسمة لضمان التشغيل المستقر الطويل الأجل للصكوك. وفيما يلي إجراءات موحدة للتشييد والتركيب لأجهزة الإرسال على مستوى الرادار الموجّه:

4 1 Installation Position and Obstacle-Avoidance Principles

تجنب كتيب المواد:ويجب أن يتجنب موقع التركيب المناطق الخاضعة لتأثير مادي مباشر لمنع قطع كبيرة من الخامات أو غيرها من المواد من ضرب كابل الصلب أو الهوائي. وفي تطبيقات صهاريج معالجة البوليبروبيلين/بوليثيلين ومياه الصرف، يمكن تركيب هذا الصك بالقرب من المركز. وبالنسبة لمستودعات مياه الأمطار في الهواء الطلق، قد يكون التركيب على بعد حوالي 400 مم من جدار الصهريج، مع إزالة العقبات المجاورة.

صندوق العزل ومنع ملامسة الجدار:ضعي جهاز إرسال من 2 بوصة و 150 لب في الرابط المخفوق وإذا استخدم صندوق للعزل، يُفتح تعميماً بمقياس D = 50 ملم في الأسفل. أول دليل على كابل الفولاذ من خلال مركز الافتتاح ومن ثم تأمين الشعلة داخل صندوق العزل Ensure that the steel cable does not touch the metal wall of the insulation box to avoid parasitic capacitance interference.

4 2 - متطلبات الاختبارات المتعلقة بحظر التفجيرات الكهربائية والعزل

عملية التركيب الكهربائي

الخطوة 1 - الإغلاق الوقائي:جهزوا كابل الآلات من جهاز الحماية أو العزل

الخطوة 2 - Cable Conduit:استخدموا قناة "دي إن 20" الفولاذية المزدحمة بوصلات مؤمنة

الخطوة 3 - يمكن أن تكون آمنة في جوهرها:دربوا كابل الإشارة الآمن المقاوم للشعلة من خلال القناة نحو الآلة

الخطوة 4 - Cable Gland and Drip Loop:شدّوا أرض الكابل وخلقوا حلقة تدحرج إلى أسفل قبل أن يدخل الكابل السكن لمنع التكثّر من السفر إلى الصك.

الخطوة 5 - حظر التفجير والاختبار:استكمال الصلة وفقاً لمتطلبات الأسلاك الواقية من الانفجارات وربط الدرع الكابل بنقطة الهبوط المعينة باستخدام أرضية ذات نقطة واحدة.

عزل السلطة:وقبل تفكيك أو تركيب الصك، يجب فصل إمدادات الطاقة في خزانة التحكم، ويجب فصل أسلاك الإشارة الإيجابية والسلبية.

تركيب الخلايا:استخدام 1 ملم × 2 ملم كابل مأمون بـ 5 مم ينبغي أن تكون القناة هو أنبوب فولاذي مجهز بـ دي إن 20 مع وصلات مُحكمة

Insulation Test:بعد الانتهاء من تركيب الكابلات، إجراء اختبار العزل باستخدام ميغومتر. جهزوا كهرباء الإختبار إلى 500 في دي سي واختبروا باستمرار لمدة 60 ثانية مقاومة العزل يجب أن تكون 20 دقيقة

حماية الحماية من المياه والرطوبة:لا بد من شدّة صخرة كابل الآلات. At the signal cable entry, bend the cable downward and form a circular drip cycle with a diameter of approximately D = 100 mm to prevent condensate and water vapor from traveling along the cable into the instrument housing.

الاحتياجات الأساسية:The shielding layer of the shielded cable must be grounded at a single point to the dedicated internal grounding terminal of the level transmitter housing. ولا يمكن استعادة السلطة إلا بعد تأكيد عدم وجود خطأ أرضي غير مقصود أو دائرة قصيرة.

4 3 - إنشاءات منطقة الحد من الفقر والحد منه على مستوى رفيع

وعند استخدام جهاز إرسال على مستوى الرادار، يجب ألا يدخل الحد الأقصى من مستوى المواد إلى منطقة القياس الأعمى.

تعيين الحدود الرفيعة المستوى:عند تشكيل الإنذار الرفيع المستوى، يجب أن يُحجز تصريح كافٍ لمنطقة أعمى الآلة المتأصلة. A typical reference range is approximately 0. 1 m-0. 3 أمتار للرادار غير المحتوي على الترددات وحوالي صفر. 2 m-0. 5 أمتار للرادار الموجي المرشد، تبعاً لتصميم الآلات المحددة.

منطق منع الإفراط في الملء:إذا وصل الحد الأقصى من مستوى المواد إلى المنطقة العمياء، انعكاسات قوية بالقرب من الهوائي قد تتسبب في قفل الناتج عند الحد الأقصى أو إطلاق إنذار "Loss of Echo" مما قد يؤدي إلى اتخاذ إجراءات غير صحيحة في إطار نظام السيطرة.

FAQ

Q1: Why are METRAVON explosion-proof radio level transmitters widely used in the mining and metallurgical industries?

A:والأسباب الرئيسية لذلك هي تصميمها الموثوق لحماية الانفجارات ومقاومتها القوية للتدخل البيئي. وقد صممت أجهزة الإرسال على مستوى الرادار المقاوم للانفجار في ميرترافون من أجل الطلب على تطبيقات المناطق الخطرة، مع توافر تشكيلات حماية مأمونة ومانعة للهب في جوهرها وفقا للاحتياجات النموذجية. وفي الوقت نفسه، يوفر قياس الموجات الدقيقة المرتفعة التردد 80 غيغاهيرتز مقاومة قوية للتدخل من تركيزات الغبار العالية، وبخار المياه، وتغيرات الضغط البيئي، وتباينات كبيرة في درجات الحرارة، مما يتيح تحسين استقرار القياس مقارنة بتكنولوجيات الرادار الفوق الصوتية التقليدية والخفيضة التردد في العديد من تطبيقات التعدين.

Q2: What advantages does Frequency-Modulated Continuous-Wave Radio provide over pulse radio in coal bunker measurement?

A:وترسل رادار الاتحاد باستمرار إشارات طوال دورة مسح الترددات ويمكن أن توفر نسبة عالية من الإشارات إلى المعرفة. وكثيراً ما تكون مواد الفحم والمواد السائبة المشابهة سطحاً طليقاً ومميلاً ويمكنها أن تخفف بشدة انعكاسات الموجات الدقيقة. يمكن أن تساعد عملية تجهيز إشارات الـ (إم دبليو) على تحديد صدى مادّي ضعيف لكنّه سليم، وتقليص احتمالية (لوس إيكو) في ظروف قياس صعبة.

السؤال 3: هل ستؤثر التركيزات العالية لبخار الماء والتثبيت تحت الأرض على دقة قياس مستوى الرادار؟

A:وعادة ما يكون لبخار المياه في حد ذاته تأثير محدود على سرعة نشر الموجات الدقيقة. ومع ذلك، إذا اخترقت البخار قطرات المياه على سطح الهوائي الرادار، يمكن تخفيف طاقة الموجات الدقيقة. ويمكن أن تستخدم أجهزة الإرسال على مستوى الرادار (METRAVON) الهوائيات ذات السمات الهيدروفية التي تُرفع من طراز PTFE. وهذا التصميم، الذي يقترن بتجمع للهبوط الهوائي المقاوم للانفجار عند الاقتضاء، يساعد على الحد من آثار التكثيف على القياس.

س 4: كيف ينبغي التعامل مع انحراف الموجة المنعكسة الناجم عن الزاوية المادية للراحة في قياس التعدين بالجملة ؟

A:يمكن لسطح مادي مائل أن يعكس جزءاً من طاقة الموجات الدقيقة نحو جدار السيلو بدلاً من العودة إلى الهوائي وتشمل الحلول الموصى بها ما يلي:

(أ) استخدام جهاز إرسال راداري من طراز METRAVON 80 GHz بزاوية ضيقة تبلغ مساحتها نحو 3 درجات للتقليل من التشت؛

(أ) استخدام نغمة قابلة للتعديل أثناء التركيب لتعديل زاوية هوائيات الرادار بحيث يكون الشعاع موجهاً بدرجة أكبر نحو سطح المواد المائل؛

تمكن من تعقب واجهة المواد الداخلية للجهاز أو القيام بتجهيزات خاطئة حيث يتم دعمها

السؤال 5: كيف يمكن حماية كابل فولاذ رادار الموجات المصحوبة بالرادار من التوتر المفرط أو الانفصال أثناء تصريف المواد؟

A:يجب مراعاة النقاط الثلاث التالية أثناء الاختيار والتركيب:

(ب) حساب القوة القصوى للسحب التي تمارسها المادة على السلك واختيار كابل مثقل ذي قوة كسر مناسبة، مثل أكثر من 20 كيلونيوتن، حيثما يقتضي الطلب ذلك؛

(أ) تجنب تركيب رادار الموجة المصحوبة بمرشدين دون مدخل المواد أو في وسط منفذ التصريف السفلي؛

Use a suitable mounting method according to theميكانيكيal loading conditions, such as top suspension with free lower-end hanging or an engineered flexible lower restraint where appropriate.

Q6: What materials can intelligent Radio level transmitters measure?

A:وتُستخدم أجهزة الإرسال ذات المستوى الراداري الذكية على نطاق واسع في مصانع الفحم، وفي صوامع الرماد في محطات توليد الطاقة، وفي صهاريج تخزين الأحماض والألكلي في المرافق البتروكيميائية، وفي صهاريج الصمامات، وفي صناديق الركاز الميتالورجية، وفي صهاريج الحبوب الغذائية. ويمكن قياس وسائط الإعلام السلوكية والعديد من المواد غير الموصلة للديون المنخفضة، مثل منتجات النفط الخفيف والمسحوق الجاف، عند اختيار التكنولوجيا والتشكيلات الرادارية المناسبة.

السؤال 7: في أي ترتيب ينبغي التحقيق في جهاز إنذار من جهاز إرسال من مستوى الرادار؟

A: أولا، التحقق مما إذا كان المستوى الأقصى من المواد قد ارتفع إلى منطقة الأنتينا المعمى؛

تفقدي ما إذا كان غباراً سميكاً أو غباراً مبللاً أو فحماً متراكماً على سطح الهوائي

(أ) التحقق مما إذا كان ضغط الإمداد بالهواء طبيعياً؛

تحققوا من الفول المزود بالكهرباء ومقاومة الكابل المقاوم للشعلة، بما في ذلك ما إذا كانت مقاومة العزل لا تزال فوق 20 ميلا.

خاتمة

ويتطلب اختيار جهاز إرسال على مستوى رادار التعدين النظر الشامل في تقدير حماية الانفجارات، والثبات الديموائي للمواد، والتركيز الغباري، والأبعاد الأرضية لحيز القياس. For high-dust, long-range underground coal bunkers and long gangue silos, 80 GHz FMCW radio level transmitters provide a strong combination of accuracy and stability. وبالنسبة للمساحات الضيقة، فإن المواد ذات التناقص العمري المنخفض، أو صهاريج البلوري، والرادار الموجي المصحوب بمرشدات تقنية هامة.

وتوفِّر شركة " ميرتروفون " ، بوصفها مصنِّعاً مهنياً يخدم تطبيقات مراقبة العمليات الصناعية وقياس التعدين، مجموعة كاملة من أجهزة الإرسال على مستوى الرادار المقاوم للانفجارات، إلى جانب توجيه الاختيار الميداني للزبائن في صناعات التعدين والميتالورجي والكهرباء العالمية. وللحصول على وثائق تصديق مضادة للانفجارات التعدينية، أو صحائف البيانات التقنية، أو عروض شراء المشاريع، يرجى الاتصال بالفريق الهندسي لشبكة ميرتفون.

الموارد ذات الصلة

متر على مستوى الرادار · قياس المستوى

المصدر: صكوك ميرتون