Guida alle applicazioni del misuratore di livello a radar e alle installazioni in campo

METRAVON Guida alle applicazioni del misuratore di livello a radar e alle installazioni in campo

Il misuratore di livello a radar misura il livello inviando onde elettromagnetiche verso la superficie del liquido o del materiale e analizzando l'eco riflessa. La distanza misurata tra l'antenna e la superficie viene quindi convertita in un valore di livello continuo.

Poiché il sensore normalmente non necessita di entrare in contatto con il mezzo di processo, la misurazione del livello mediante radar è ampiamente utilizzata per liquidi, sospensione, polveri e solidi granulari. A seconda del modello specifico, il radar può essere impiegato anche in condizioni operative particolarmente impegnative, quali alte temperature, alta pressione, presenza di vapore, polveri e mezzi corrosivi.

Le prestazioni di misurazione dipendono non solo dallo strumento stesso, ma anche dalle proprietà del mezzo, dalla geometria del contenitore o del silo, dal percorso del fascio, dalla posizione di montaggio, dalle perturbazioni del processo e dalle condizioni di protezione ambientale.

1. In quali settori industriali vengono comunemente utilizzati i misuratori di livello a radar?

Settori del petrolio, del gas e della chimica:

utilizzati per il petrolio greggio, i carburanti raffinati, le acque reflue, i solventi, gli acidi, gli alcali, le materie prime chimiche e altri liquidi di processo.

Generazione di energia –

Utilizzato per bunker a carbone, silos per ceneri volanti, sistemi di desolforazione, bacini idrici, serbatoi per olio e altre applicazioni con liquidi o materiali in stato solido.

Cemento e materiali da costruzione –

Utilizzato per cemento, farina grezza, clinker, ceneri volanti, carbone e altri materiali in polvere o granulari.

Acciaio e miniere

Utilizzato per il minerale di ferro, la calcare, il coke, il carbone in polvere, i polveri minerali e altre materie prime in granuli.

2. Applicazioni tipiche nel settore petrochimico.

Le industrie del petrolio, del gas e chimica rappresentano ambiti di applicazione principali per la misurazione del livello mediante radar. I tipi tipici di contenitori includono:

• Serbatoi per il petrolio greggio e i prodotti raffinati;

• Serbatoi per oli di scarto, acque reflue e fanghi;

• Solventi e materie prime chimiche;

• Acidi, alcali e altri liquidi corrosivi;

• Vasche di processo a temperatura elevata o caratterizzate da una significativa emissione di vapori;

• Reattori, serbatoi di accumulo e serbatoi di stoccaggio intermedio. La misurazione senza contatto di

può ridurre i problemi di manutenzione associati all'esposizione diretta a mezzi corrosivi o contaminati. Tuttavia, nelle applicazioni a temperatura e pressione elevate, in ambienti altamente corrosivi o in zone a rischio, sono ancora necessari il collegamento di processo adeguato, il materiale per l'antenna, il sistema di tenuta e la certificazione.

3. Applicazioni tipiche nei settori dell'energia, del cemento e dei solidi in granuli

Per i solidi in massa, nella selezione è necessario prestare particolare attenzione all'angolo tra il materiale e la superficie, alla presenza di polvere, alle caratteristiche delle particelle, alle proprietà dielettriche, all'altezza del silo e alle ostruzioni interne.80GHz Il radar a fascio stretto offre spesso una maggiore flessibilità di installazione in silos alti e stretti o in vasche dotate di interni complessi.

4. In quali altre applicazioni viene impiegata la misurazione del livello mediante radar?

Oltre ai settori petrochimico, energetico, del cemento, siderurgico e del carbone, i misuratori di livello a radar sono ampiamente utilizzati anche per:

• Fiumi, bacini idrici, canali aperti e bacini idrici;

• Trattamento delle acque reflue e monitoraggio ambientale;

• Silos per cereali, mangimi e materie prime alimentari;

• Attività minerarie e trattamento dei minerali;

• Serbatoi per la produzione di polpa e carta, per l'industria farmaceutica e per l'industria industriale generale.

La frequenza del radar, l'antenna, l'intervallo di misurazione, la connessione al processo e l'interfaccia di comunicazione devono essere selezionate in base alle condizioni effettive del mezzo e del processo.

5. Perché il percorso del fascio radar deve essere mantenuto libero?

Il radar determina il livello analizzando i segnali riflessi. Strutture fisse all'interno del fascio radar possono generare riflessioni intense che possono interferire con l'eco reale del prodotto.

Le fonti comuni di interferenza includono:

• Agitatori;

• Travi strutturali e elementi di armatura; tubi di riempimento

• sonde di temperatura

• interruttori a livello di punto

• tubazioni interne e supporti

• .

L'approccio preferito consiste nel selezionare una posizione di montaggio e un angolo del trave che evitino tali strutture. Se l'interferenza fissa non può essere eliminata meccanicamente, la curva dell'eco può essere utilizzata per identificarla e, ove opportuno, può essere configurata la soppressione degli eco falsi.

6. Dove deve essere installato un misuratore di livello a radar?

Non esiste una distanza di montaggio unica che si applichi a ogni serbatoio o silo. La posizione deve essere selezionata in base alla geometria del vaso, all'angolo del fascio, alle strutture interne, ai punti di riempimento e di svuotamento, nonché alle condizioni superficiali.

Evitare i flussi di riempimento diretto.

Non dirigere il radar direttamente verso un flusso di materiale ad alta velocità, un ingresso di liquido turbolento o una zona di spruzzi continui.

Evitare ostacoli fissi.

Nel corso dell'intervallo di misurazione, mantenere le pareti dei vasi, le travi, i tubi e altre strutture al di fuori della trave principale il più possibile.

Misurare una superficie rappresentativa.

Per i solidi, tenere conto dei picchi e delle valli del materiale; per i liquidi, evitare la zona di superficie più fortemente disturbata.

Verificare il livello massimo.

Il livello più elevato previsto deve rimanere al di fuori della distanza minima di misurazione specificata dallo strumento.

Regole come «installare a un sesto del diametro del veicolo rispetto alla parete» o «non installare mai al centro» non devono essere considerate requisiti universali. Un radar montato al centro può funzionare efficacemente in un serbatoio con tetto piatto semplice, mentre nei serbatoi con tetto a cupola, nei vaschi sferici o in quelli con interni complessi, è necessaria una maggiore attenzione ai fenomeni di riflessione multipath e agli echi fissi.

7. L'antenna del radar deve sempre essere montata verticalmente?

L'obiettivo è dirigere il fascio principale del radar verso una superficie bersaglio rappresentativa.

Per una superficie liquida relativamente pianeggiante, un orientamento verticalmente verso il basso fornisce normalmente un segnale di ritorno forte e stabile. Per i solidi in massa, in cui la superficie può presentare un angolo di riposo, picchi e valli, alcuni strumenti consentono di orientare l'antenna verso una sezione più rappresentativa della superficie del materiale.

L'angolo di montaggio consentito deve rispettare i requisiti di progettazione e installazione dello strumento specifico.

8. Come gestire un'agitazione intensa o un movimento superficiale severo?

Un'agitazione intensa, la formazione di vortici o reazioni chimiche possono provocare un movimento continuo tra il liquido e la superficie. Il primo passo consiste normalmente nell'ottimizzare la posizione di montaggio del radar, evitando l'area in cui le interferenze sono più gravi.

Per applicazioni liquide idonee, possono essere adottate soluzioni alternative quali:

• Pozzi di stabilizzazione;

• Camere di bypass;

• Altri sistemi di misurazione approvati per il specifico progetto del radar.

Un pozzo di smorzamento deve presentare una superficie interna relativamente liscia e, ove necessario, aperture di equalizzazione idonee. Le dimensioni dell'antenna, le caratteristiche del fascio e il diametro del tubo devono essere compatibili.

Importante:I pozzi di stazionamento e le camere di bypass sono soluzioni specifiche per determinate applicazioni, utilizzate principalmente per misurazioni di liquidi idonei. Non costituiscono soluzioni universali per silos contenenti materiali solidi o per ogni processo turbolento. Il radar a onde guidate è una tecnologia distinta, che trasporta il segnale radar lungo un'asta, un cavo o una sonda coassiale; non va confuso con un sistema radar in spazio libero installato in un pozzo di smorzamento.

9. Cosa va preso in considerazione per gli ugelli e i collegamenti di processo?

Gli strumenti radar sono spesso montati su un ugello superiore o su una flangia. Un ugello eccessivamente lungo o stretto, oppure un'antenna posizionata in modo errato, possono generare riflessioni e ridurre il segnale utilizzabile.

Punti chiave da confermare includono:

• Se l'antenna è compatibile con il diametro del ugello;

• Se la lunghezza dell'ugello rientra nei limiti di installazione dello strumento;

• Se l'antenna debba protrarsi oltre l'ugello;

• Se sono presenti saldature, burri o proiezioni interne;

• Se il collegamento di processo soddisfa i requisiti di pressione, temperatura e materiale.

10. Come gestire polvere, condensazione e accumulo sull'antenna?

Il radar a spazio libero non entra in contatto con il materiale del processo, ma l'antenna rimane comunque esposta all'atmosfera del recipiente. La polvere in eccesso, la condensazione o la cristallizzazione possono ridurre gradualmente la qualità dell'eco.

Superfici liscie dell'antenna

Progettazioni a lente o in PTFE possono aiutare a ridurre alcune forme di accumulo di polvere e condensato.

Posizione di montaggio appropriata

Evitare di posizionare l'antenna direttamente all'interno del flusso di polvere più intenso o del getto di vapori.

Spurgaggio con aria

In caso di polvere particolarmente densa o di cristallizzazione, è possibile utilizzare un sistema di spurgaggio con aria compatibile.

Ispezione periodica

Definire gli intervalli di ispezione in base al grado effettivo di accumulo, condensazione e contaminazione.

11. Come devono essere protette le installazioni all'aperto e in ambienti ostili?

L'installazione in campo deve inoltre proteggere l'elettronica e le interfacce elettriche.

• Selezionare un grado di protezione contro l'ingresso adeguato all'ambiente;

• Installare correttamente le guarnizioni per cavi e i connettori per ingressi non utilizzati;

• Prevenire che l'acqua piovana scorra direttamente lungo il cavo all'interno dell'involucro;

• Garantire la messa a terra, la protezione contro le sovratensioni e la protezione contro i fulmini laddove richiesto;

• Utilizzare un parafuso solare qualora una forte esposizione solare possa causare un significativo riscaldamento degli componenti elettronici;

• Installare gli apparecchi per aree pericolose conformemente ai requisiti di certificazione applicabili.

12. Perché è necessario verificare la curva di eco dopo l'installazione?

Il solo fatto di una lettura corrente corretta non dimostra che l'installazione rimarrà affidabile nell'intero intervallo di misura. La curva di eco illustra la relazione tra l'eco reale del prodotto e le riflessioni fisse derivanti dall'installazione.

Durante la messa in servizio, verificare quanto segue:

• Se l'eco reale del liquido o del materiale è chiaramente identificabile;

• Se le pareti del recipiente, i ugelli o le strutture interne generano forti echi falsi;

• Se i livelli minimo e massimo rimangono entro l'intervallo di misurazione valido;

• Se l'intervallo di misurazione e le unità di misura sono configurati correttamente;

• Se l'ammortizzamento e il tracciamento dell'eco corrispondono alla dinamica effettiva del processo;

• Se l'uscita in corrente da 4-20mA, HART o RS485 è coerente con il sistema di controllo.

13. Come vanno interpretate le specifiche tecniche tipiche?

I seguenti valori sono destinati esclusivamente a costituire un riferimento generale di selezione per.Applicabile agli strumenti di misurazione del livello a radar industriali e non va considerato come una specifica universale valida per tutti i modelli METRAVON. Parametro

FAQ: Applicazioni e installazione del metrologo a radar

Q1: In quali settori industriali vengono comunemente impiegati i metrologi a radar?

R: Le industrie tipiche includono il settore del petrolio e del gas, il settore petrochimico, la produzione di energia, il settore del cemento, quello dell'acciaio, il carbone, le risorse idriche, il monitoraggio ambientale, l'immagazzinamento di cereali e altre applicazioni relative a serbatoi e silos.

D: Il radar può misurare fluidi corrosivi?

R: Sì, a condizione che il materiale dell'antenna, il sigillo di processo, la classificazione per temperatura, la classificazione per pressione e la configurazione complessiva dello strumento siano idonei al fluido in questione.

Q3: Dovrebbe 80GHz Il radar viene sempre scelto per silos molto polverosi?

A: Non automaticamente.80GHz Il radar a fascio stretto spesso offre buone prestazioni nei silos complessi, ma le prestazioni effettive in termini di gestione della polvere dipendono anche dall'impiego dell'antenna, dalla riflettività del materiale, dal trattamento del segnale e dalle condizioni di installazione.

Q4: Il radar deve essere installato a una distanza pari a un sesto del diametro della nave dalla parete?

A: No. Il criterio del sesto del diametro non deve essere considerato una regola universale. La posizione di installazione deve essere determinata in base all'angolo del fascio, alla geometria della nave, ai collegamenti del processo e agli ostacoli interni.

D: Il radar deve essere sempre installato lontano dal centro della nave?

R: No. La convenienza di un montaggio centrale dipende dalla forma del tetto e dalla geometria interna della struttura. I tetti a cupola e le strutture complesse possono generare riflessioni multipath, mentre una nave di semplice configurazione può funzionare correttamente anche con un radar installato al centro.

D: Un'intensa agitazione richiede sempre un pozzo di smorzamento?

R: No. Prima di tutto, è necessario ottimizzare la posizione di installazione e la configurazione del segnale. I pozzi di stazionamento o le camere di bypass possono risultare utili in applicazioni liquide idonee, qualora la geometria del radar e di tubi sia compatibile.

Q7: L'antenna radar deve essere perfettamente verticale?

R: Il requisito fondamentale è che il fascio radar sia diretto verso una superficie rappresentativa del prodotto. Per i liquidi si procede tipicamente in direzione verticale verso il basso, mentre in alcune applicazioni specifiche con materiali solidi si può adottare un angolo dell'antenna opportunamente regolato.

Q8: Perché è necessario verificare la curva di eco dopo l'installazione?

A: La curva di eco rivela la relazione tra il segnale prodotto effettivo e l'interferenza fissa, fornendo informazioni più complete sulla qualità dell'installazione a lungo termine rispetto al semplice valore di livello attuale.

Q9: Un misuratore di livello a radar può connettersi direttamente a un PLC o a un sistema DCS?

A: Sì. A seconda del modello, è possibile utilizzare segnali 4-20mA, HART o RS485/Modbus, a condizione che gli interfacciamenti tra lo strumento e il sistema di controllo siano compatibili.

Q10: Quali informazioni ha bisogno METRAVON SEP per la selezione del livello di misurazione tramite radar?

R: Si prega di fornire il settore industriale, il tipo di mezzo (liquido o solido), la distanza massima di misurazione, le dimensioni del serbatoio o del silo, la struttura interna, la temperatura, la pressione, le condizioni relative ai vapori o alla polvere, il collegamento al processo, il flusso di uscita richiesto e i requisiti per aree a rischio.

Conclusione:

I misuratori di livello a radar sono ampiamente utilizzati in diversi settori.settori petrolchimico, energetico, del cemento, siderurgico, del carbone, idrico, ambientale e di movimentazione di materiali in grandi quantità:Il loro principio di misurazione senza contatto contribuisce a ridurre la manutenzione legata a corrosione, contaminazione e usura meccanica, offrendo al contempo un'ampia gamma di configurazioni per processi particolarmente esigenti.

L'installazione di successo dipende damantenendo un percorso del fascio ben definito, selezionando un punto di misurazione rappresentativo, evitando flussi di riempimento diretto e forti perturbazioni, nonché gestendo correttamente la geometria della bocchetta, la configurazione dell'antenna, la protezione ambientale e le condizioni di processoRegole fisse, come «un sesto del diametro del serbatoio» o «non montare in posizione centrale», non dovrebbero essere applicate in modo universale. I misuratori di livello a radar

METRAVON I misuratori a radar possono essere configurati con diverse frequenze, antenne, intervalli di misurazione e interfacce di uscita in base al mezzo, alla geometria del serbatoio o del silo, alle condizioni di processo e ai requisiti del sistema di controllo. La selezione accurata, l'installazione corretta e la diagnostica degli ecosiemi sono fondamentali per garantire misurazioni di livello stabili nel lungo periodo.