Come installare un trasmettitore di livello radar: principi, precauzioni e soppressione dei falsi echi

I trasmettitori di livello a radar utilizzano onde elettromagnetiche per la misurazione continua del livello di liquidi e di solidi in libera circolazione. Il radar a non contatto non richiede l'immersione nel mezzo di processo e trova ampio impiego in serbatoi industriali, sistemi di trattamento delle acque, processi chimici e silos per solidi in libera circolazione.

La stabilità della misurazione dipende dalla scelta dello strumento, dalla posizione di montaggio, dalla geometria del contenitore, dalle dimensioni della bocchetta, dalle condizioni di riempimento e dalle strutture interne. Una posizione di montaggio opportunamente progettata riduce gli echi di interferenza fissi alla sorgente e semplifica il successivo trattamento del segnale. L'installazione deve pertanto basarsi sull'angolo del fascio, sulla progettazione dell'antenna e sui requisiti del modello di radar selezionato.

1. Cosa va confermato prima di installare un trasmettitore di livello radar?

Prima dell'installazione, verificare il fluido di processo, la distanza massima di misurazione, la temperatura di processo, la pressione di processo, la geometria del serbatoio o del silo e il collegamento di processo richiesto. Se il serbatoio è già in servizio, osservare le procedure di sicurezza sul sito prima di aprire qualsiasi flangia, collegamento filettato o porta di processo. Il serbatoio deve essere depressurizzato e accertato essere privo di rischi derivanti da fluidi a temperatura pericolosa, tossici, infiammabili o corrosivi.

Confermare l'intervallo di misurazione.

Determinare la distanza massima tra il punto di montaggio del radar e il livello più basso previsto.

Confermare il valore medio.

I liquidi, le sospensioni, le polveri, i granuli e i solidi in massa presentano caratteristiche di riflessione differenti.

Verificare temperatura e pressione

Le condizioni di processo devono rimanere entro i limiti nominali del modello selezionato.

Verificare le strutture interne

Identificare agitatori, travi, bobine, scale, tubi e punti di riempimento prima di selezionare la posizione di montaggio.

2.Dove va installato un trasmettitore di livello a radar?

Il radar a distanza è normalmente installato nella parte superiore di un serbatoio o di un silo. La posizione preferita garantisce un percorso di misurazione chiaro verso la superficie del materiale, riducendo al minimo la presenza di strutture fisse all'interno del fascio principale del radar.

La distanza dalla parete del vaso deve essere determinata in base al diametro del vaso, all'angolo del fascio radar e alla geometria interna. Diverse frequenze e configurazioni di antenna presentano caratteristiche di fascio differenti; pertanto, la distanza di installazione deve rispettare i requisiti specifici del modello in questione. Fascio stretto80GHzIl radar offre spesso una maggiore flessibilità di montaggio in corpi di nave complessi o in applicazioni in prossimità della parete.

Evitare il riempimento dei flussi

I solidi in caduta, il liquido in ingresso e i getti possono ostruire la superficie effettiva e generare echi instabili.

Evitare ostacoli di grandi dimensioni

Agitatori, fasci, scale, tubi e bobine di riscaldamento possono generare falsi echi fissi.

Riflessioni sulla parete di controllo

Selezionare la posizione di montaggio in base all'angolo del fascio e alla geometria del recipiente.

Mirare verso una superficie rappresentativa

Per applicazioni con liquidi, i dispositivi vengono generalmente installati in posizione verticale; per i solidi, è necessario considerare l'angolo di riposo.

3. Il centro di un serbatoio costituisce una posizione di montaggio idonea?

L'idoneità del montaggio al centro dipende dalla geometria del serbatoio, dall'angolo di fascio dell'antenna e dalla progettazione del radar. In alcuni serbatoi cilindrici, una geometria simmetrica può generare riflessioni multiple più intense attorno al centro; pertanto, in tali casi, è comune installare sistemi radar con fascio più ampio fuori dal centro.

I radar ad alta frequenza con fascio stretto offrono una maggiore flessibilità di installazione, e il montaggio al centro può risultare idoneo in applicazioni specifiche.La posizione finale deve essere conforme alla geometria del vaso e ai requisiti di installazione del modello selezionato.

4. Come deve essere posizionato il segno di orientamento della flangia?

Alcuni trasmettitori radar presentano una marca di orientamento sulla flangia, sul collegamento filettato o sull'involucro, poiché l'antenna possiede una direzione di polarizzazione definita. A seconda della progettazione del prodotto, tale marca potrebbe dover essere allineata alla parete del vascello, all'apertura del pozzo di stabilizzazione o al collegamento di bypass.

La marca di orientamento deve essere posizionata secondo le istruzioni di installazione del modello specifico, in modo che la polarizzazione dell'antenna sia coerente con la geometria del vascello e i riflessi fissi siano minimizzati.

5. Cosa va preso in considerazione per il montaggio a filetto e a flangia?

I collegamenti filettati e quelli con flangia sono ampiamente utilizzati nei trasmettitori di livello per radar. Dopo l'installazione, l'antenna deve mantenere l'orientamento richiesto, e il collegamento di processo deve garantire una tenuta adeguata rispetto al fluido di processo, alla temperatura e alla pressione.

000000 Per i modelli soggetti a requisiti di orientamento, la direzione dell'antenna può essere ottimizzata durante la messa in servizio osservando la curva dell'eco o l'intensità dell'eco.Tutti gli interventi di regolazione mediante flanghe o filettature devono essere eseguiti in condizioni di processo sicure e secondo la procedura di manutenzione applicabile.

6. Cosa va preso in considerazione durante l'installazione di un radar su un ugello?

I trasmettitori radar vengono spesso installati su un ugello di processo breve situato nella parte superiore di un serbatoio. Tale ugello fa parte del percorso del segnale radar. Un ugello troppo lungo, troppo stretto o che colloca l'antenna troppo in profondità all'interno del serbatoio può generare riflessioni aggiuntive e ridurre l'intensità dell'eco utile.

Le dimensioni dell'ugello devono essere selezionate in base alle caratteristiche dell'antenna, alla frequenza operativa e al modello specifico di radar.Una struttura del ugello adeguata migliora la propagazione del fascio e riduce le riflessioni fisse sulla parete dell'ugello.

– 7. Come va installato il radar in un silo per materiale solido in grandi quantità?

I solidi in massa tendono a formare una superficie inclinata e, durante il riempimento, possono generare cumuli in movimento, polvere e geometrie irregolari. L'installazione del radar deve pertanto tenere conto della direzione di riempimento, dell'angolo di inclinazione del materiale e della struttura interna del silo.

Il radar viene normalmente posizionato in un punto in cui sia in grado di rappresentare il livello medio del materiale, pur rimanendo al di fuori del flusso principale di riempimento.I silos di grandi dimensioni o di altezza elevata possono impiegare una flangia regolabile o un sistema di miramento, in modo da orientare il fascio radar verso l'area di misurazione preferita.

Perché80GHzIl radar genera un fascio stretto e spesso offre vantaggi di installazione in silos dotati di travi strutturali, elementi murari o superfici di materiali complessi. Durante la selezione, è comunque necessario considerare la concentrazione di polvere, l'intervallo di misurazione e la riflettività del materiale.

8. In che modo gli ostacoli interni influenzano le misurazioni radar?

I segnali radar possono essere riflessi non solo dalla superficie del processo, ma anche dalle pareti del serbatoio, dai fasci di radiazione, dagli agitatori, dalle bobine di riscaldamento, dalle scale e da altre strutture metalliche. Echi fissi intensi possono interferire con l'identificazione del segnale di livello effettivo.

Nella progettazione dell'installazione, è consigliabile posizionare le strutture fisse principali al di fuori del fascio principale, ove fattibile. Qualora alcune strutture risultino inevitabili, è possibile ricorrere a funzioni di soppressione degli echì falsi o di apprendimento degli echì, al fine di ottimizzare ulteriormente la misurazione.

9.Che cos'è la soppressione degli eco falsi?

La soppressione degli eco falsi è una funzione di impostazione comune nei trasmettitori di livello radar intelligenti moderni. Durante la fase di configurazione, lo strumento può registrare le riflessioni generate da strutture interne fisse e ridurne l'influenza durante il funzionamento normale.

È necessario conoscere il livello effettivo del processo durante la fase di apprendimento degli eco, e l'intervallo di apprendimento deve essere configurato in modo da evitare che l'eco reale del materiale venga memorizzata come un segnale di interferenza fisso.La soppressione degli eco falsi deve essere effettuata sulla base di una posizione di montaggio adeguata.

10. Il polistirolo, il movimento della superficie e l'agitazione influenzano il radar?

La schiuma, i forti spostamenti superficiali e l'agitazione possono alterare l'intensità e la stabilità degli echi radar. Il radar si adatta generalmente bene alle variazioni della temperatura dell'aria e delle condizioni della fase gassosa; tuttavia, lo stato della superficie di processo deve comunque essere preso in considerazione durante la selezione e la messa in servizio.

La schiuma spessa può assorbire o riflettere parte del segnale radar. Il suo effetto dipende dallo spessore della schiuma, dal contenuto d'acqua, dalle proprietà del mezzo, dalla frequenza radar e dalla progettazione dell'antenna.Le applicazioni relative alla schiuma persistente possono essere valutate mediante l'uso di diverse frequenze radar, di radar a onde guidate o di altre tecnologie di rilevamento.

Per superfici fortemente agitate, il radar deve essere installato lontano dagli agitatori e dalle zone di ingresso e impatto, con il sistema di smorzamento e filtraggio configurato in base alla risposta di processo richiesta.

11. Perché i mezzi a bassa costante dielettrica sono più difficili da misurare?

L'intensità dell'eco radar è correlata alle proprietà dielettriche del mezzo.I materiali a bassa costante dielettrica generano generalmente riflessioni superficiali più deboli e, pertanto, richiedono un intervallo dinamico radar adeguato e capacità di elaborazione del segnale.

A livelli di liquido molto bassi, una parte dell'energia radar può proseguire attraverso un liquido a bassa costante dielettrica, generando una riflessione dal fondo del serbatoio. Il comportamento effettivo delle misurazioni dipende dalle proprietà dielettriche del liquido, dalla profondità del liquido, dalla geometria del fondo del serbatoio e dall'algoritmo di elaborazione del segnale radar.

12. Perché i fondi conici o curvi dei serbatoi richiedono particolare attenzione?

I fondali a forma conica, curva o altrimenti irregolari di un serbatoio modificano la direzione di riflessione dei segnali radar. Quando il livello del liquido si avvicina al fondo, l'intensità relativa dell'eco proveniente dalla superficie del liquido e di quello proveniente dal fondo del serbatoio può variare; di conseguenza, il comportamento di misurazione a livelli molto bassi può differire da quello osservato nei regimi operativi normali.

L'altezza del serbatoio, il punto zero e i parametri relativi al serbatoio devono essere configurati correttamente durante la messa in servizio. Qualora il processo richieda una protezione indipendente a livello molto basso, può essere utilizzato un interruttore di livello separato come ulteriore livello di protezione, affiancato alla misurazione continua mediante radar.

13. In quali casi è opportuno utilizzare un pozzo di stabilizzazione, una camera di bypass o un radar a onde guidate?

In applicazioni caratterizzate da strutture interne complesse, da forti movimenti superficiali o da vincoli di montaggio particolari, è possibile impiegare un pozzo di stabilizzazione, una camera di bypass o un radar a onde guidate in base alle condizioni operative.

Pozzo di stabilizzazione

Adatto ad applicazioni specifiche con liquidi, in cui è richiesto un percorso di misurazione più stabile. Il diametro dei tubi, la configurazione delle aperture e la compatibilità con il radar devono essere opportunamente coordinati.

Camera di bypass

Adatta a specifici serbatoi di processo e consente di isolare la zona di misurazione dai forti movimenti superficiali presenti nel serbatoio principale.

Radar a onde guidate

: guida il segnale radar lungo un'asta o un cavo ed è adatto per applicazioni specifiche in schiuma, interfacce, materiali a bassa costante dielettrica e sistemi di bypass.

: pozzi di stabilizzazione, camere di bypass e radar a onde guidate presentano condizioni d'uso differenti; la loro selezione deve essere effettuata in base alla viscosità, al fenomeno di accumulo, alla temperatura di processo, alla pressione e ai requisiti di manutenzione.

: 14.Quali altri aspetti dovrebbero essere presi in considerazione per l'installazione di un radar all'aperto?

Per l'installazione all'aperto è necessaria particolare attenzione alla protezione dell'involucro, al tracciamento dei cavi e alla sicurezza elettrica, oltre alla scelta della posizione di misurazione. Le guarnizioni per cavi devono corrispondere al diametro del cavo e essere ben serrate. Si raccomanda l'uso di un anello di deflusso per l'ingresso dei cavi all'aperto, al fine di ridurre il rischio che l'acqua piovana si propaghi lungo il cavo verso lo strumento.

Qualora l'ambiente lo richieda, il corpo del radar può essere dotato di una schermatura adeguata o di una protezione meccanica.Nei siti soggetti a fulmini, è necessario prevedere un adeguato sistema di messa a terra e una protezione contro le sovratensioni, come parte della progettazione elettrica del sito.

15.Checklist per l'installazione del trasmettitore di livello a radar

– FAQ;

– Domanda 1: A quale distanza dal muro del serbatoio deve essere installato il trasmettitore di livello a radar?

A1: La distanza richiesta dipende dalla frequenza del radar, dall'angolo di fascio dell'antenna, dal diametro della nave e dalle sue strutture interne. Fascio stretto80GHzIl radar offre generalmente una maggiore flessibilità nell'installazione in prossimità della parete. La distanza finale deve rispettare i requisiti di installazione del modello selezionato.

Q2: È possibile installare un trasmettitore di livello a radar al centro di un serbatoio?

A2: L'idoneità di un montaggio centrale dipende dalla geometria del serbatoio e dalla configurazione del radar.I serbatoi cilindrici simmetrici possono generare molteplici riflessioni, mentre i radar a fascio stretto moderni possono operare con successo in applicazioni specifiche con posizionamento centrale.

Q3: Il radar dovrebbe essere sempre installato perpendicolarmente alla superficie del liquido?

A3: Nelle applicazioni tipiche con liquidi, l'antenna dovrebbe generalmente essere orientata verso la superficie media del liquido. Nelle applicazioni in contenitori solidi, è necessario considerare l'angolo di riposo, la posizione di riempimento e la direzione del fascio richiesta.

Q4: Perché la posizione di installazione dovrebbe evitare il punto di riempimento?

A4: I solidi in caduta o il liquido in ingresso possono entrare nel fascio radar e ostruire la superficie di processo effettiva, generando riflessioni instabili. La posizione di montaggio preferita è generalmente situata al di fuori del flusso di riempimento.

Q5: Cosa va considerato quando si installa un radar su un ugello lungo?

A5: Il diametro e la lunghezza dell'ugello devono rispettare i requisiti del modello specifico di radar. Una progettazione adeguata dell'ugello aiuta a ridurre i riflessi aggiuntivi e a preservare l'intensità utile dell'eco.

Q6: Come si deve selezionare il radar per applicazioni con schiuma?

A6: La selezione deve tenere conto dello spessore della schiuma, del contenuto idrico, delle proprietà del mezzo di processo e della frequenza del radar.La presenza di una schiuma spessa e persistente può richiedere il confronto tra diverse frequenze radar, il radar a onde guidate o altre tecnologie di livello analogo.

Q7: In quali casi l'apprendimento dai falsi eco risulta utile?

A7: È utile quando trami, tubi o altre strutture fisse inevitabili generano riflessioni. L'apprendimento degli eco falsi deve essere effettuato dopo che lo strumento è stato installato in una posizione appropriata.

Q8: Il radar installato in un silo massiccio e solido deve essere inclinato?

A8: Dipende dalla geometria del silo e dalla superficie del materiale. Nei silos di grandi dimensioni o su superfici fortemente inclinate, può essere utilizzato un sistema di montaggio regolabile per ottimizzare la direzione del fascio.

Conclusione

La stabilità a lungo termine delle misurazioni del livello mediante radar dipende dalla posizione di montaggio, dall'angolo del fascio, dalle dimensioni della bocchetta, dalle strutture interne, dalla riflettività del mezzo e dai parametri di messa in servizio. La distanza tra il radar e la parete della vasca, l'orientamento della flangia e le dimensioni della bocchetta devono pertanto essere determinate in base alla frequenza operativa, alla progettazione dell'antenna e ai requisiti di installazione del modello di radar selezionato.

La progettazione dell'installazione deve garantire un percorso di misurazione chiaro e prevedere che i flussi di riempimento, gli agitatori e le strutture fisse principali siano posizionati al di fuori della trave primaria, laddove possibile. I riflessi fissi residui possono essere ulteriormente controllati mediante la soppressione degli eco falsi. Nella fase di selezione, è necessario considerare la presenza di schiuma, mezzi a bassa costante dielettrica, superfici compatte e la geometria del fondo del serbatoio.

METRAVONI prodotti per la misurazione del livello a radar possono essere selezionati e configurati in base al mezzo di processo, all'intervallo di misurazione, alla geometria del serbatoio, alla temperatura di processo, alla pressione di processo, alla presenza di schiuma, polvere, condensazione e alla interfaccia di uscita richiesta, garantendo una misurazione del livello stabile, compatibile e scalabile per serbatoi industriali, vasche di processo e silos per solidi in libera circolazione.