Warum misst ein Radar-Füllstandtransmitter ungenau? Ursachen, Fehlersuche und Abhilfemaßnahmen

1. Wenn ein Radarpegelsender ungenau ist, kalibrieren Sie ihn nicht sofort

Wenn ein Radar-Füllstandssender einen ungenauen Wert im Feld anzeigt, besteht ein häufiger Fehler darin, sofort den Nullpunkt, die vollständige Einstellung, zu ändern oder eine sogenannte "Rekalibrierung" durchzuführen.

Bei einem berührungslosen Radar-Füllstandsgeber sind die Faktoren, die das Messergebnis tatsächlich beeinflussen, in der Regel:

anormale Instrumentenstromversorgung;
Abnorme 4–20 mA Schleife;
falsche Einstellungen der Höhe des leeren Tanks oder des Messbereichs;
falsche Einbaulage;
Falsche Ausrichtung der Antennen;
Materialfluss, der in den Radarstrahl eintritt;
Falsche Echos, die von Tankwänden, Balken, Spulen oder Rührwerken erzeugt werden;
Staub, Kondensation oder Materialaufbau auf der Antennenoberfläche;
geneigte Materialoberflächen;
Schwaches Reflexionsvermögen des Messmediums;
Messung beim Eintritt in die Blindfeldzone;
Fehlanpassung zwischen SPS/DCS-Skalierung und Instrumentenmessbereich.

Bei der Fehlerbehebung bei einer abnormalen Radarpegelmessung besteht der erste Schritt darin, festzustellen, ob:

Das Instrument selbst funktioniert nicht normal,

oder:

Das Instrument arbeitet normal, identifiziert aber das falsche Echo.

Diese beiden Arten von Problemen erfordern völlig unterschiedliche Ansätze zur Fehlerbehebung.

2. Schritt Eins: Bestätigen Sie, dass das Instrument richtig betrieben wird

Wenn der Radarpegelgeber keine Anzeige oder keinen Ausgang hat, sollte zuerst die Stromversorgung überprüft werden.

Zu den wichtigsten zu prüfenden Punkten gehören:

ob die Versorgungsgleichspannung die Geräteanforderungen erfüllt;
ob der positive und der negative Stromanschluss umgekehrt wurden;
ob für ein Zweidrahtgerät eine vollständige Stromschleife gebildet wurde;
ob die Leitungsanschlüsse lose sind;
ob das Kabel zerbrochen ist;
ob der Überspannungsschutz, die Sicherheitsbarriere oder der Isolator normal arbeitet;
ob der PLC-Analogeingang korrekt verdrahtet ist;
Ob die Schleifenlast die zulässige Instrumentengrenze überschreitet.

Bei einem Instrument mit einem lokalen LCD-Display liegt das Problem eher in der Signalschleife, der Skalierung oder der Kommunikationsseite, wenn das lokale Display normal ist, die SPS jedoch keine Daten erhält.

Ist die lokale Anzeige selbst anormal, sollte der Überprüfung der Stromversorgung und der Gerätediagnosedaten Vorrang eingeräumt werden.

3. Schritt zwei: Überprüfen Sie die 4-20-mA-Ausgabe, anstatt sofort zu schließen, dass ein Modul beschädigt ist

Einige ältere Informationen zur Fehlerbehebung können einfach angeben:

"Ein Ausgang über 22 mA bedeutet, dass das Anzeigemodul beschädigt ist, während ein Ausgang unter 3 liegt." 5 mA bedeutet, dass das elektronische Modul ausgefallen ist.

Diese Schlussfolgerung ist nicht streng genug.

Unter gängigen NAMUR NE 43 Signalkonventionen liegen die normalen Messinformationen im Allgemeinen innerhalb von ungefähr 3. 8–20. 5 mA, während Werte von ≤3. 6 mA oder ≥ 21 mA können verwendet werden, um einen Fehlerzustand anzuzeigen. Ob das Gerät einen hohen oder niedrigen Fehlerstrom verwendet, hängt von seiner Konfiguration ab.

Zum Beispiel:

Rund 0 mA:Kann einen offenen Stromkreis, Stromverlust oder einen unterbrochenen Stromkreis anzeigen;
Unter 3. 6 mA:kann einen niedrigen Fehleralarm anzeigen;
4–20 mA:steht normalerweise für den Prozessmessbereich;
Etwa 20-20. 5 mA:Kann immer noch innerhalb einer zulässigen Überreichweite liegen;
Über 21 mA:Kann einen hohen Fehleralarm anzeigen.

Diese aktuellen Werte zeigen jedoch nur an, dass das Instrument einen abnormalen Zustand meldet. Sie beweisen nicht allein, dass das Anzeigemodul oder Elektronikmodul beschädigt ist.

Der richtige Ansatz ist, weiter zu prüfen:

Instrumentendiagnosecodes;
Echokurve;
Sensorstatus;
HART-Diagnostik;
Lokale Anzeige Alarminformationen.

4. Was sollte überprüft werden, wenn sich der Level ändert, aber das Display sehr langsam reagiert?

Bestätigen Sie zunächst, ob eine zu lange Dämpfungszeit konfiguriert wurde.

Mit Radarinstrumenten können in der Regel Parameter wie Dämpfung, Reaktionszeit, Integrationszeit oder ähnliche Filtereinstellungen angepasst werden.

Je größer der Dämpfungswert ist, desto stabiler wird der angezeigte Trend, desto langsamer wird die Antwort.

Wenn sich beispielsweise der tatsächliche Pegel schnell ändert, während sich die Trendkurve noch sehr langsam ändert, überprüfen Sie:

Dämpfung im Inneren des Radarinstruments;
Filterung im SPS-Programm;
Mittelungsalgorithmen im DCS;
Upload-Intervall für Datenlogger;
Cloud-Plattform zeigt Update-Intervall an.

Dem Radar selbst sollte nicht einfach die Schuld gegeben werden, weil sich der Trend der Cloud-Plattform langsam ändert.

Wenn sich das lokale Instrumentendisplay bereits geändert hat, aber die Cloud-Plattform nur einmal alle zehn Minuten aktualisiert wird, liegt das Problem eindeutig nicht am Radarmessende.

5. Was tun, wenn sich der angezeigte Wert überhaupt nicht ändert?

Wenn sich der Materialstand deutlich geändert hat, der Radarwert jedoch über einen längeren Zeitraum festgelegt bleibt, ist Folgendes in der Reihenfolge zu überprüfen:

5. 1 Bestätigen Sie, welche Variable tatsächlich angezeigt wird

Einige Systeme können anzeigen:

Prozentsatz;
Entfernung;
Flüssigkeitsstand;
Höhe der Materialebene;
Volumen;
Historische Cache-Daten.

Der Typ der Variablen sollte daher zuerst bestätigt werden.

5. 2 Überprüfen Sie, ob Output Hold aktiviert ist

Einige Instrumente können nach einem Fehler konfiguriert werden, um:

Halten Sie den letzten gültigen Wert;
Ausgabe eines festen hohen Alarmstroms;
Ausgabe eines festen niedrigen Alarmstroms.

Daher bedeutet ein Wert, der unverändert bleibt, nicht unbedingt, dass das Radar immer noch normal misst.

5. 3 Überprüfen Sie, ob das Echo auf ein festes Hindernis gesperrt ist

Mögliche feste Ziele sind:

Querträger;
Verstärkungsrippen;
Heizwendeln,
Rührschaufeln;
Vorsprünge der Tankwand,
Füllrohre.

Wenn eines dieser festen Ziele ein stärkeres Echo erzeugt als die eigentliche Materialoberfläche, kann das Radar das falsche Ziel kontinuierlich verfolgen.

In diesem Fall sollte die Echokurve überprüft werden, anstatt den Messbereich blind zu ändern.

6. Installationsposition ist eine der Hauptursachen für ungenaue Radarpegelmessung

Ein Radarstrahl ist keine einzelne Gerade. Sie hat einen definierten Strahlwinkel.

Am Beispiel eines typischen 26-GHz-Radars können unterschiedliche Antennengrößen eine deutlich unterschiedliche Strahlabdeckung erzeugen. Einige Industrieradar-Hornantennen mit 25 GHz haben typische Strahlwinkel von etwa 19° bis 8°. Im Allgemeinen bietet eine größere Antennenapertur eine bessere Fokussierfähigkeit.

Daher sollte die Installation vermeiden, dass die folgenden Objekte wann immer möglich im Radarstrahl platziert werden:

Tankwände;
Leitern;
Stützbalken;
Heizwendeln,
Rührwellen;
Temperaturfühler;
andere Instrumente;
Ankommender Materialfluss.

Besonders unerwünscht ist der Einbau direkt über einem starken Füllstrom.

Während des Füllens können große Mengen an Partikeln, Staub und bewegtem Material komplexe Echos erzeugen und dazu führen, dass das Radar das falsche Ziel verfolgt.

7. Ist das Zentrum eines Silos immer die beste Installationsposition?

Nein.

Bei konischen Silos, Granulatsilos und Massen-Feststoff-Anwendungen mit einem signifikanten Ruhewinkel kann das Zentrum des Silos mit der Füllstelle, dem höchsten Punkt des Materialstapels oder einem Bereich zusammenfallen, in dem komplexe Mehrfachreflexionen auftreten.

Die Einbaulage sollte bewertet werden zusammen mit:

Füllposition;
Entladestellung;
Werkstoffoberflächengeometrie;
Silohöhe;
Silodurchmesser;
interne Strukturen;
Radarwinkel.

Bei großen Massivsilos muss auch berücksichtigt werden, dass die Materialoberfläche nicht horizontal ist.

Daher ist beim Kauf eines Radar-Füllstandssenders die Bereitstellung von nur "30-Meter-Reichweite" in der Regel nicht genug.

8. Wie sollten Antennenaufbau, Kondensation und Staub gehandhabt werden?

Bei Anwendungen mit Zement, Flugasche, Mineralpulver, Getreide, Tierfutter und ähnlichen Materialien kann sich Staub allmählich auf der Antennenoberfläche ansammeln.

Flüssige Anwendungen können auch auftreten:

Kondensation;
Ölverschmutzung;
Schaumhaftung;
Aufbau aus hochviskosen Medien.

Eine kleine Menge an Aufbau kann nicht sofort ein Messproblem verursachen, aber eine starke Akkumulation kann das effektive Echosignal reduzieren.

Aus diesem Grund bieten einige industrielle Radargeräte Luftreinigungsverbindungen an. Industrielle Bulk-Solid-Radardokumentation spezifiziert auch allgemein Luftspülung für Anwendungen, die mit schwerem Staub oder Materialaufbau verbunden sind.

Zu den empfohlenen Korrekturmaßnahmen gehören:

regelmäßige Inspektion der Antenne;
Verwendung eines für die Anwendung geeigneten Luftreinigungssystems;
Einstellen des Einbauwinkels;
Auswahl eines Antennendesigns mit besserer Beständigkeit gegen Kondensation oder Aufbau.

Bei korrosiven Medien muss jede Reinigungsflüssigkeit zuerst als chemisch kompatibel mit der Antenne, Dichtungen und Prozessanschlussmaterialien bestätigt werden.

Saure Reinigungsmittel sollten nicht als universelle Reinigungslösung verwendet werden.

9. Wann sollte eine False-Echo-Suppression angewendet werden?

Wenn feste interne Strukturen nicht vermieden werden können, können Falsch-Echo-Mapping oder Interferenz-Echo-Unterdrückung verwendet werden.

Ein typisches Verfahren besteht darin, es dem Gerät zu ermöglichen, die Reflexionseigenschaften feststehender Hindernisse zu identifizieren, während der tatsächliche Materialstand bekannt ist.

Falsche Echounterdrückung sollte jedoch nicht wie folgt behandelt werden:

"Das Signal ist schlecht, also führen Sie einmal ein falsches Echo-Mapping durch."

Falsche Falsch-Echo-Mapping kann versehentlich die wahre Materialoberfläche als Interferenz aufzeichnen.

Daher wird es am besten nur durchgeführt, wenn:

Der tatsächliche Flüssigkeits- oder Materialstand wurde bestätigt;
Der Messbereich wurde als korrekt bestätigt;
Die Einbauposition des Instruments ist endgültig;
Die interne Tank- oder Silostruktur ist klar zu verstehen.

10. Empfohlene Fehlerbehebungssequenz für einen ungenauen Radarpegelsender

Radarpegelgeber Fehlerbehebung

Schritt 1 – Überprüfen Sie die Stromversorgung:Bestätigen Sie, dass das Gerät normal startet und dass die Versorgungsspannung, Polarität, Schleife, Anschlüsse, Barrieren und Isolatoren korrekt sind.

Schritt 2 – Überprüfen Sie die lokale Anzeige:Bestimmen Sie, ob das Instrument selbst normal misst, bevor Sie die SPS, DCS oder Cloud-Plattform untersuchen.

Schritt 3 – Messen Sie das 4-20 mA Signal:Unterscheidung zwischen einem instrumentenseitigen Fehler und einem steuerungssystemseitigen Fehler.

Schritt 4 – Überprüfen Sie die grundlegenden Parameter:Überprüfen Sie die Höhe des leeren Tanks, die vollständige Reichweite, die technische Einheit, den Nullpunkt und die Ausgaberichtung.

Schritt 5 – Analysieren Sie die Echokurve:Bestätigen Sie die Position und Stärke des wahren Material-Oberflächen-Echos und vergleichen Sie es mit möglichen falschen Echos.

Schritt 6 – Überprüfen Sie die Installationsposition:Achten Sie besonders auf den Einfülleingang, die Tankwand, Stützstrukturen, Rührer und andere Hindernisse im Radarstrahl.

Schritt 7 – Überprüfen Sie die Antenne:Überprüfen Sie auf Staub, Kondensation, Materialaufbau oder andere Verunreinigungen auf der Antennenoberfläche.

Schritt 8 – Parameter optimieren, wenn nötig:Erst nach den vorherigen Überprüfungen sollten Falschechounterdrückung, Dämpfungsanpassung oder andere Optimierungen der Signalverarbeitung in Betracht gezogen werden.

Diese Sequenz ist normalerweise effektiver als die sofortige Wiederherstellung des Instruments in die Werkseinstellungen.

FAQ

F1: Warum wird ein Radarpegelsender plötzlich ungenau?

A:Wenn das Gerät vorher normal funktionierte und plötzlich ungenau wurde, überprüfen Sie zuerst die Verschmutzung der Antennen, die Stromversorgung, die Verdrahtung, Änderungen des Messmediums und Änderungen der Standortstrukturen, anstatt den Messbereich sofort zu ändern.

Q2: Warum ist der Radarwert viel höher als das tatsächliche Materialniveau?

A:Eine häufige Ursache ist, dass das Instrument ein falsches Echo näher an der Antenne identifiziert, wie zum Beispiel einen Querstrahl, Materialaufbau, Montagedüse oder interne Tankstruktur.

Q3: Was sollte überprüft werden, wenn der Radarwert niedriger ist als der tatsächliche Materialstand?

A:Prüfen Sie die Einstellung der Höhe des leeren Tanks, den Bezugspunkt der Anlage und die Skalierung der SPS. Bestätigen Sie auch, dass das Instrument nicht auf ein falsches Echo in größerer Entfernung gesperrt ist.

Q4: Warum reagiert das Instrument kaum, obwohl sich die materielle Ebene verändert?

A:Überprüfen Sie die Radardämpfungseinstellung, die SPS-Filterung und das Datenupload-Intervall. Überprüfen Sie auch, ob das Echo auf ein festes Ziel gesperrt ist.

F5: Bedeutet ein Ausgang von 4-20 mA über 21 mA, dass das Radar beschädigt ist?

A:Nicht unbedingt. Bei Geräten, die eine Fehlerstromstrategie ähnlich NAMUR NE 43 verwenden, kann ein Strom von 21 mA oder höher einen Fehleralarm darstellen. Der Instrumentendiagnosecode sollte gelesen werden, bevor die Ursache bestimmt wird.

F6: Erfordert ein Radarpegelsender eine regelmäßige Kalibrierung?

A:Bei den meisten berührungslosen Radarinstrumenten konzentriert sich die routinemäßige Wartung weniger auf die häufige Rekalibrierung und mehr auf die Überprüfung der Installationsbedingungen, der Echoqualität, des Antennenzustands und der Parameterkonfiguration. Das Überprüfungs- oder Kalibrierungsintervall sollte den Anforderungen des Qualitätssystems und des Instruments des Projekts entsprechen.

F7: Bedeutet schwerer Staub, dass Radar nicht verwendet werden kann?

A:Nein. Industrieradar wird häufig für die Messung von Pulver und Granulat verwendet. Bei der Auswahl müssen jedoch Messbereich, dielektrische Eigenschaften, Staubkonzentration, Installationsstruktur und Antennentyp berücksichtigt werden. 26 GHz Bulk-Solid-Radar wird seit langem in Hochstaubsilos verwendet, die Materialien wie Zement, Rohstoffe und Tierfutter enthalten.

F8: Welche Informationen benötigt METRAVON für die Auswahl von Radarpegelsendern?

A:Es wird empfohlen, mindestens den Mediennamen, den Messbereich, die Silohöhe und den Silodurchmesser, Temperatur, Druck, Staubbedingungen, Füll- und Entladepositionen, interne Strukturen, Prozessanschlussabmessungen, Stromversorgung, Ausgangssignal, explosionsgeschützte Anforderungen und Standortfotos anzugeben.

Schlussfolgerung

Ein ungenauer Radarpegelgeber bedeutet nicht unbedingt, dass das Instrument beschädigt ist.

In Feldanwendungen sind häufigere Ursachen die Installationsposition, Parametereinstellungen, falsche Echos, Antennenaufbau, falsche Entfernungsskalierung und Signalschleifenprobleme.

Die richtige Fehlerbehebungsmethode ist daher keine wiederholte Rekalibrierung, sondern eine Überprüfung des Systems in folgender Reihenfolge:

Stromversorgung → Ausgangssignal → Parameter → Echokurve → Installation → Antenne → Medium.

Für komplexe Anwendungen wie Zement-, Mineralpulver-, Getreide- und Chemikalienlagertanks empfiehlt METRAVON, die Silo- oder Tankstruktur und Betriebszustandsparameter während der Radarauswahlphase zu bestätigen, anstatt das Gerät nur nach Messabstand auszuwählen.