تركيب جهاز إرسال مستوى الرادار

تركيب مرسل على مستوى الرادار: اختيار 80GHz، ومقاومة التآكل واستكشاف الأخطاء وإصلاحها الشائعة

تستخدم أجهزة إرسال الرادار المستوية موجات كهرومغناطيسية لإجراء قياسات مستمرة للسوائل والمواد الصلبة الكتلية. وتُستخدم هذه الأجهزة على نطاق واسع في خزانات التخزين، والمفاعلات، ومعدات معالجة المياه، والأوعية الكيميائية، بالإضافة إلى أسطوانات تخزين المساحيق أو المواد الحبيبية. ويُعدّ استخدام الرادار غير التلامسي وسيلة تقلل من التعرّض المباشر لعنصر الاستشعار لوسط العملية، لكن استقرار القياس لا يزال يعتمد على موضع تركيب الجهاز، وخصائص شعاع الرادار، وخصائص العملية، وحالة الهوائي، بالإضافة إلى تهيئة المعاملات.

يمكن للتركيب المناسب تقليل إشارات الارتداد الناتجة عن جدران السفن، والفتحات، والأشعة، وأجهزة التحريك، وتيارات التعبئة. كما أن الاختيار الدقيق لتردد الرادار، والهوائي، والمواد الملامسة للماء، ووصلات العملية، يُعد أمرًا بالغ الأهمية لتوافق النظام مع متطلبات التطبيق الفعلي.

1. كيف ينبغي تحديد موقع التركيب؟

يتم تثبيت جهاز إرسال مستوى الرادار الذي لا يتصل به عادة في الجزء العلوي من السفينة بحيث يصل شعاع الرادار إلى السطح السائل أو الصلب السائب مباشرة. يجب تحديد موضع التثبيت وفقًا لقطر الوعاء وزاوية شعاع الهوائي وهندسة الفوهة والهياكل الداخلية.

تحدد بعض منتجات الرادار مسافةً أدنى من جدار السفينة، أو تُوصي بموضعٍ يعتمد على نسبةٍ من قطر السفينة. وتتفاوت هذه القيم باختلاف تردد الرادار، وتصميم الهوائي، ونموذج المنتج. ويُعد الرادار ذي الحزمة الضيقة وعالي التردد خيارًا يوفر مرونةً أكبر في التركيب، لذا يجب أن يُحدد الموقع النهائي وفقًا لخصائص الحزمة الإرشادية وتعليمات تركيب الجهاز المختار.

تجنب ملء تيارات المياه

يمكن أن يدخل السائل الوارد أو الرش أو المواد الصلبة الساقطة إلى الحزمة الرئيسية ويولد أصداء غير مستقرة. تجنب العقبات الكبيرة

يمكن للأضداد والأنابيب والسلالم وأجهزة التحريك أن تُولِّد انعكاسات ثابتة.

انعكاسات جدران التحكم؛

اختر موضع التثبيت وفقًا لزاوية الضدّة وهندسة الوعاء، وذلك للحد من انعكاسات الجدران.

يجب الحفاظ على استقرار اتجاه الهوائي. يجب أن تظل أطراف الربط

، ووصلات الخيوط، وأقواس التثبيت، صلبة تمامًا، وتلتزم بمتطلبات اتجاه المنتج المحدد.

— 2. هل يمكن تركيب جهاز إرسال راداري لقياس المستوى في منتصف خزان؟

تتوقف ملاءمة تركيب الرادار في المركز على هندسة الوعاء، وخصائص حزمة الهوائي، وتصميم الرادار نفسه. إذ يمكن لبعض الوعاءات ذات الشكل المتماثل أو القُبَّي أن تُولِّد انعكاسات متعددة أقوى حول المركز، مما يجعل وضعًا خارج المركز خيارًا مفضّلًا في بعض التطبيقات. ويُوفِّر الرادار ذي الحزمة الضيقة الحديث (

) مرونة أكبر في عملية التركيب.بالنسبة للخزانات ذات القاع المخروطي، ينبغي أن يُؤخذ في الاعتبار عند تحديد موقع التركيب تغطيةً لمستوى منخفض، وذلك لضمان وصول شعاع الرادار إلى منطقة القاع المطلوبة بشكل فعّال.

3. ما الذي ينبغي مراعاته عند تركيب الفوهة؟

تُركب أجهزة إرسال مستوى الرادار بشكل شائع على فوهة عملية تقع في أعلى وعاء. ويمكن أن يؤثر كل من قطر الفوهة، وطولها، وسطحها الداخلي، وموضع الهوائي، على انتشار الإشارة.

4. ما هو 80GHz جهاز إرسال على مستوى الرادار؟

80GHz الرادار هو تقنية قياس مستوى عدم الاتصال عالية التردد. صناعي 80GHz أدوات تستخدم عادة FMCW، أو تكنولوجيا الموجات المستمرة المعدلة بالترددات. يغير المرسل باستمرار التردد المرسل أثناء المسح ويحدد المسافة من فرق التردد بين الإشارة المرسلة والصدى المرتجع.

مقارنة مع الرادار منخفض التردد، 80GHz لها طول موجي أقصر. مع حجم هوائي مماثل، يمكن أن ينتج هذا شعاع أضيق، مما يساعد على تقليل التداخل من جدران السفن والحزم والهياكل الداخلية الأخرى.

تعتمد زاوية الشعاع الفعلية ودقة القياس ودورة القياس والمدى الأقصى على حجم الهوائي وتصميم الإلكترونيات والمنتجات المحددة. أن 80GHz تردد التشغيل لا يعني تلقائيًا زاوية شعاع 1 ° أو دقة 1 أو زمن استجابة ثابت.

5. ما ينبغي تأكيده عند اختيار 80GHz رادار؟

: مدى القياس

تحقق من الحد الأقصى والحد الأدنى، إضافةً إلى المسافة بين المستشعر وقاع الوعاء.

: وسط العملية.

: تحديد طبيعة المادة — سواء كانت سائلة أو معلقًا أو مسحوقًا أو حبيبية — مع مراعاة خصائصها العازلة للكهرباء.

: درجة الحرارة والضغط.

: اختيار نموذج يتوافق مع ظروف العملية في حالات الحد الأدنى، والوضع الطبيعي، والحد الأقصى.

: زاوية الشعاع.

: مواءمة خصائص الهوائي وشعاعه مع قطر الوعاء، وفتحة الإخراج، والهياكل الداخلية للوعاء.

: مادة الهوائي

: يجب على تطبيقات المواد الكيميائية التأكد من توافق الهوائي ووسادة إحكام العملية والمكونات الأخرى المعرضة للبلل.

: المخرجات والاتصالات

اختر نطاق التيار 4-20mA، أو واجهة HART، أو RS485 Modbus RTU، أو أي واجهة أخرى وفقًا لنظام التحكم المستخدم.

6. هو 80GHz رادار مناسب للتطبيقات ذات الغبار العالي والبخار العالي؟

يُستخدم الرادار عالي التردد على نطاق واسع في التعامل مع المساحيق، والحبيبات، والمخازن ذات التصميم المعقد. ويُعد شعاعه الضيق وسيلة فعّالة لتفادي التعرّض للهياكل الداخلية، كما أن هذا النوع من الرادار يوفر نطاق تشغيل أوسع مقارنةً بتقنية الموجات فوق الصوتية في البيئات الغنية بالغبار.

يجب الاستمرار في تقييم تأثير البخار والتكثف وتراكم الشحنات على الهوائي. إذ يمكن للتكثف الشديد على سطح الهوائي أن يُعدّل سلوك الإرجاع، في حين يعتمد أداء النظام في التطبيقات التي يحتوي فيها الوسط على كميات كبيرة من البخار على تصميم الهوائي، والتردد، والطبيعة الوسيطة، وموقع التثبيت.

في التطبيقات التي تتميز بظهور بخار عالٍ مستمر، ودرجات حرارة مرتفعة، أو تكثف شديد، ينبغي استخدام نموذج رادار يتوافق مع ظروف العملية من حيث درجة الحرارة والضغط، بالإضافة إلى تصميم الهوائي المناسب.

7. كيف يتم اختيار نظام رادار مقاوم للتآكل؟

بالنسبة لحمض الكبريتيك، وحمض الهيدروكلوريك، وحمض النيتريك، والقواعد القوية، وغيرها من السوائل التآكلية، تُعدّ توافقية المواد عاملًا أساسيًا في عملية الاختيار. ويجب أخذ جميع الأجزاء الملامسة للسوائل في الاعتبار، بما في ذلك الهوائي، وختم العملية، والشفة، والوصلة ذات الخيوط. ويمكن استخدام مادة PTFE أو PFA أو PVDF، أو مواد أخرى مقاومة كيميائيًا، أو تصميمات ختم عملية مقاومة للتآكل، مقترنة بهياكل معدنية مناسبة، في أجهزة الرادار الصناعية المقاومة للتآكل من طراز

.ينبغي اختيار المادة النهائية وفقًا لنوع الوسط وتركيزه ودرجة حرارته وضغطه.

؛ 8.ما الذي يؤدي إلى ظهور قراءات غير دقيقة لمستوى الرادار؟

ينبغي تحليل قراءات الرادار غير الطبيعية عادةً استنادًا إلى ظروف العملية، وموضع التثبيت، وتكوين المعاملات، وسلوك الإرجاع، وحالة حلقة الإخراج.

9. كيف ينبغي أن السلطة و 4-20mA يتم فحص عيوب الإخراج؟

إذا لم يُظهر جهاز إرسال الرادار أي مخرج، أو إذا أظهر نظام التحكم قيمة غير طبيعية، فيُجرى أولًا فحص مصدر الطاقة، والكابل، والأطراف الكهربائية، ودرع الأمان، والعازل، ووحدة الإدخال التناظري في وحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLC).

4-20 ذكي mA قد تستخدم أجهزة إرسال الرادار تيارات إنذار عالية أو منخفضة للإشارة إلى القياس أو أخطاء الجهاز. يختلف تعريف تيار الخطأ الدقيق حسب الشركة المصنعة والطراز، لذا فإن التيار فوق 22 mA أو أقل من 3.5 mA لا ينبغي أن يفسر تلقائيا على أنه فشل في عرض معين أو وحدة إلكترونية.

يجب أن يجمع إجراء معالجة الأعطال بين معلومات التشخيص المحلية، والتي تشمل تيار الخرج المقاس، ومنحنى الإرجاع، ودليل المنتج.

10. ما هو «إرجاع كاذب»؟

بالإضافة إلى سطح السائل أو المادة الفعلي، يمكن للرادار استقبال انعكاسات من جدران الوعاء، وأضداده، وملفات التسخين، وأجهزة التحريك، والفوهات، وغيرها من الهياكل الثابتة.

وتُوفِّر أجهزة الرادار الذكية الحديثة عادةً وظائف تحليل منحنى الإرجاع وتقليل الإرجاع الكاذب.أثناء مرحلة التشغيل، يجب معرفة مستوى العملية الفعلي، كما يجب ضبط نطاق التعلُّم بشكلٍ مناسب.

إن اختيار موقع تثبيت مناسب يُقلّل من شدة إشارات الانعكاس الثابتة، ولذلك ينبغي أخذ التركيب الميكانيكي ومعالجة إشارات الانعكاس رقميًا بعين الاعتبار معًا.

11. ما الذي يجب التحقق منه عندما يكون الرادار غير مستقر في أسطوانة تخزين للمواد الصلبة الكتلية؟

تُكوّن المواد الصلبة الكتلية أسطحًا مائلة ومتغيرة، وقد تؤدي إلى تكوّن غبار، وتدفقات من المواد المملوءة، وتكوّن أكوام من المواد المتحركة. وبالتالي، تصبح ظروف إشارات الانعكاس أكثر تعقيدًا مقارنةً بظروف سطح سائل هادئ.

تحقق مما إذا كان الرادار موجهًا مباشرةً نحو تيار التعبئة.

تحقق مما إذا كان شعاع الرادار يصل إلى الجدار أو إلى العوارض الإنشائية.

تحقق من مدى الرادار ومعاملات الكتلة والصلابة.

مراجعة منحنيات الصدى عند مستويات المواد الفارغة والعادية

فحص الهوائي للكشف عن الغبار الثقيل أو التراكم

تحسين اتجاه الهوائي وفقًا لزاوية سطح المادة:

– 12. ما هي المزايا الرئيسية لقياس مستوى الرادار؟

قياس غير تلامسي

: لا يبقى المستشعر عادةً مغمورًا في وسط العملية، مما يقلل من التآكل الميكانيكي والتلوث المباشر.

: نطاق تطبيق واسع.

: يمكن استخدام النماذج المناسبة في بيئات ذات فراغ، أو ضغط، أو درجات حرارة عالية، أو غنية بالبخار، أو ذات غبار.

: مناسب للمواد السائلة والصلبة.

يمكن تطبيقه على خزانات التخزين، وأوعية المعالجة، وخزانات المساحيق والمواد الحبيبية.

: صيانة منخفضة نسبيًا.

: لا تحتوي على عوالم أو أوزان متحركة باستمرار، لذا تتركز أعمال الصيانة الروتينية بشكل أساسي على حالة الهوائي وتركيبه.

: تشخيص رقمي.

: يمكن لأنماط رادار ذكية مختارة توفير منحنيات ارتداد، وجودة الإشارة، وحالة الجهاز، وإعداد المعاملات عن بُعد.

: 13.هل يتأثر رادارٌ بالدرجة الحرارة والضغط وتغيرات الوسط؟

يُستخدم الرادار موجات كهرومغناطيسية، وبالتالي لا تؤدي التغيرات في درجة الحرارة والضغط إلى أخطاء في قياس المسافة ناتجة عن تغيرات في سرعة الصوت، على عكس ما يحدث في قياسات الموجات فوق الصوتية. ويُعد هذا أحد الأسباب التي تتيح استخدام الرادار في بيئة فراغية، وكذلك في طيف أوسع من ظروف العمليات الصناعية.

ويجب اختيار نظام قياس كامل وفقًا لدرجة حرارة وضغط العملية المطلوبة، نظرًا لتأثير هذين العاملين على الهوائي، وإغلاق العملية، والشفة، والهيكل الميكانيكي.كما يمكن أن تؤثر خصائص العازل الكهربائي، وحالة السطح، وال رغوة، والتكثف، وتراكم المواد على جودة الصدى.

١٤. ما هي الأمور التي ينبغي التحقق منها بعد التركيب وتشغيل النظام؟

– الأسئلة الشائعة.

Q1: هل يجب دائمًا تثبيت جهاز إرسال على مستوى الرادار على الأقل 200 من جدار الوعاء؟

A1: تعتمد المسافة المطلوبة على زاوية شعاع الرادار وتصميم الهوائي وأبعاد الوعاء. تقدم بعض النماذج توصيات مماثلة، ولكن يجب أن تتبع المسافة النهائية وثائق تثبيت المنتج المحدد.

Q2: تفعل كل شيء 80GHz أجهزة إرسال الرادار لديها زاوية شعاع 1 °؟

أ2: لا. تتفاوت زاوية الحزمة باختلاف حجم الهوائي وطريقة تصنيعه. وعادةً ما توفر أجهزة الرادار ذات التردد العالي حزمة ضيقة، لكن القيمة الفعلية لهذه الزاوية تختلف باختلاف نوع الجهاز المستخدم.

Q3: تفعل كل 80GHz توفر أجهزة إرسال الرادار 1 دقة؟

A3: لا. تعتمد دقة القياس على تصميم الأداة ونطاق وشروط التطبيق. مختلف 80GHz يمكن أن يكون للمنتجات مواصفات دقة مختلفة بشكل كبير.

Q4: هل يمكن استخدام أجهزة إرسال رادار لمستويات الأحماض والقواعد ذات التآكل الشديد؟

A4: نعم، شريطة اختيار هوائي مقاوم للتآكل، ووسادة ختم مناسبة للعملية، وتكوين مناسب للمواد المُتلامسة. ويجب التحقق من نوع الوسط، وتركيزه، ودرجة حرارته، وضغطه أثناء عملية الاختيار.

Q5: هل خرج الحالي فوق 22 mA يعني أن وحدة العرض قد فشلت؟

A5: ليس بالضرورة. إذ تختلف تعريفات تيار العطل باختلاف نوع الجهاز وتكوينه. وينبغي الاعتماد على التشخيصات المحلية ووثائق المنتج الخاصة لتحديد طبيعة العطل الفعلية.

Q6: هل يتأثر رادار 80 غيغاهرتز بال رغوة؟

A6: نعم. ويعتمد هذا التأثير على سمك الرغوة، ومحتوى الماء فيها، وخصائص الوسط، وتردد الرادار، وتصميم الهوائي.

Q7: هو 80GHz رادار مناسب للصوامع الصلبة السائبة؟

A7: يُعد هذا الجهاز مناسبًا للعديد من تطبيقات المساحيق والمواد الحبيبية. ويُساعد شعاعه الضيق في تجنّب اصطدامات جدران الوعاء أو الهياكل الداخلية، مع ضرورة أخذ عوامل مثل الغبار، وزاوية السطح، ونطاق الاستقبال، وخصائص انعكاس المادة في الاعتبار.

Q8: هل يلزم إجراء عملية «تعلم الصدى الكاذب» بعد التركيب؟

A8: في الحالات التي توجد فيها انعكاسات ثابتة قوية، يمكن استخدام تقنية «تعلم الصدى» أو «قمع الصدى الكاذب»، وذلك وفقًا لإمكانيات الجهاز وإجراءات تشغيله.

: الخلاصة

تعتمد استقرارية قياس مستوى الرادار على المدى الطويل ليس فقط على جهاز الإرسال نفسه، بل أيضًا على موقع التثبيت، وخصائص شعاع الرادار، وهندسة الفوهة، وشكل الوعاء، وظروف العملية. وينبغي أن يمتلك شعاع الرادار الأساسي مسار قياسٍ واضحًا، مع تجنُّب امتلائه تيارات سائلة أو وجود عوائق ثابتة كبيرة في مساره.

80GHz يتميز الرادار بترددٍ عالٍ، وطول موجيٍ قصير، وشرارة ضيقة، مما يوفر مرونةً عمليةً في تركيبه ضمن السفن ذات التصميم المعقد وأسطوانات التخزين ذات المواد الصلبة. وتظل زاوية الشعاع، والدقة، وزمن الاستجابة، ونطاق القياس مواصفاتٍ محددةً لكل منتج على حدة. كما يجب اختيار موادٍ مناسبة، وهياكلٍ ميكانيكيةٍ ملائمة، وتصنيفاتٍ تشغيليةٍ مناسبةٍ لتطبيقاتٍ تتسم بالاختراق التآكلي، أو درجات حرارةٍ مرتفعة، أو ضغطٍ عالٍ، أو وفرةٍ في البخار، أو قابليةٍ عاليةٍ للتكثف، أو وجودٍ لأتربةٍ.

METRAVON يمكن تكوين منتجات قياس مستوى الرادار وفقًا لمتوسط العملية ومدى القياس ودرجة الحرارة والضغط والتآكل والغبار والبخار ومتطلبات واجهة التشغيل الآلي، مع دعم للواجهات الصناعية مثل 4-20mA و RS485 Modbus RTU لقياس مستوى مستقر ومتوافق وقابل للتوسعة في صهاريج التخزين وأوعية المعالجة والصوامع الصلبة السائبة.