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Perché gli impianti di trattamento delle acque reflue necessitano di un monitoraggio continuo del livello dell'acqua?
: Gli impianti di trattamento delle acque reflue comprendono numerose unità di processo che richiedono un monitoraggio continuo del livello dell'acqua o del livello dei materiali – dall'efflusso e dal pretrattamento fino al trattamento biologico e all'trattamento dei fanghi.
I punti di misurazione tipici includono:
pozzi di ingresso;
stazioni di sollevamento;
canali di filtrazione;
serbatoi di equalizzazione;
camere di separazione dei detriti;
serbatoi di trattamento biologico;
serbatoi di sedimentazione;
serbatoi per fanghi;
serbatoi di stoccaggio dei fanghi;
serbatoi di stoccaggio di sostanze chimiche;
serbatoi di ritenzione delle acque meteoriche;
canali di scarico aperti.I dati di livello
non vengono utilizzati esclusivamente per l'indicazione locale; possono inoltre essere impiegati nel controllo di avvio e arresto della pompa, negli allarmi di sovraccarico, nel controllo dello schermo, nell'interblocco dei processi, nel calcolo del flusso e nel monitoraggio remoto del sistema SCADA.
Gli ambienti di trattamento delle acque reflue possono presentare condizioni caratterizzate da elevata umidità, gas corrosivi, schiuma, detriti galleggianti, fanghi, condensa e esposizione all'ambiente esterno. Pertanto, i sensori di livello devono non solo fornire misurazioni affidabili, ma dovrebbero anche ridurre al massimo i requisiti di pulizia e manutenzione.
Perché il misuratore di livello radar 80 GHz è adatto per il trattamento delle acque reflue?
: Un misuratore di livello radar 80 GHz è installato al di sopra del mezzo da misurare e utilizza segnali a onde millimetriche per misurare la distanza tra l'antenna e la superficie dell'acqua o del fango.
: La sonda non deve rimanere immerta nelle acque reflue, il che rappresenta un vantaggio significativo nelle applicazioni di trattamento delle acque reflue.
Il processo di misurazione tipico è il seguente:
Il radar trasmette onde millimetriche → La superficie dell'acqua riflette il segnale → L'eco viene ricevuto → La distanza viene calcolata → La distanza viene convertita in livello
La maggior parte dei trasmettitori di livello radar industriali (modelli 80 GHz) utilizza la tecnologia FMCW o "Wave Continua Modulata in Frequenza". Il trasmettitore analizza in modo continuo la differenza di frequenza tra il segnale trasmesso e l'eco riflesso per calcolare la distanza dalla superficie del liquido.
1. La misurazione senza contatto riduce i problemi di incrostazione
I tradizionali sensori di livello immersi sono in contatto diretto con le acque reflue e possono essere influenzati nel tempo da:
accumulo di fanghi;
grasso;
solidi sospesi;
agenti corrosivi;
biofilm;
detriti solidi;
Un trasmettitore di livello a radar 80 GHz è installato al di sopra della superficie del liquido e normalmente non entra in contatto diretto con le acque reflue.Questo lo rende adatto per ambienti di acque reflue contenenti contaminanti, solidi sospesi e determinate sostanze corrosive.
Tuttavia, la misurazione senza contatto non implica un funzionamento senza necessità di manutenzione. In ambienti ad alta umidità, è comunque necessario ispezionare periodicamente l'antenna per individuare condensa, contaminazioni, depositi di grasso, reti di ragni o altri accumuli.
2. Angolo di fascio stretto: adatto per bacini di acque reflue e strutture complesse
Uno dei principali vantaggi del radar a onde millimetriche 80 GHz è la sua capacità di generare un fascio di misurazione molto stretto.
Alcuni trasmettitori radar industriali 80 GHz possono raggiungere un angolo di fascio compreso tra circa 3° e 4°. Nelle applicazioni di trattamento delle acque reflue, un fascio stretto può aiutare a ridurre le riflessioni di interferenza provenienti dalle pareti dei bacini in calcestruzzo e da altri componenti strutturali.
Gli impianti di trattamento delle acque reflue includono comunemente:
pareti dei bacini;
scale;
tralicci per cavi;
Condutture per pompe;
Screen;
Agitatori;
Attrezzature per aerazione;
Travi di supporto;
Più è concentrato il fascio radar, più è facile evitare tali strutture e indirizzare una quantità maggiore di energia radar verso la superficie del liquido bersaglio;
Pertanto, il radar 80 GHz presenta evidenti vantaggi di installazione in bacini stretti, pozzi, stazioni di pompaggio e punti di misurazione dotati di strutture interne complesse.
Il radar 80 GHz è completamente immune all'impatto della schiuma?
No.
La schiuma può essere generata nei processi di trattamento delle acque reflue attraverso aerazione, reazioni chimiche e decomposizione organica.
Strati di schiuma sottili o discontinui potrebbero impedire al radar di ottenere un eco utile tra il liquido e la superficie.Tuttavia, una schiuma spessa può assorbire o riflettere parte del segnale radar, il che può causare:
riduzione della intensità dell'eco;
il radar misura la superficie della schiuma invece di quella del liquido;
fluttuazioni del livello;
perdita temporanea dell'eco utile;
80 GHz il radar può funzionare in modo affidabile in numerose applicazioni relative all'acqua reflua in cui sono presenti schiuma, turbolenze e detriti galleggianti.Tuttavia, quando una schiuma molto spessa o un FOG – che include grassi, oli e grassi solidi – ricopre la superficie liquida, il progetto dovrebbe valutare se il radar, la misurazione idrostatica o un'altra tecnologia per la misurazione del livello sia più adatta, anziché presumere che il radar 80 GHz possa risolvere ogni situazione di misurazione del livello delle acque reflue.
Pertanto, nella selezione del progetto è necessario chiarire:
Spessore della schiuma;
Durata della schiuma;
Contenuto di umidità della schiuma;
Se l'obiettivo di misurazione richiesto corrisponda alla superficie effettiva delle acque reflue o al vertice dello strato di schiuma;
Principali applicazioni dei trasmettitori di livello radar 80 GHz negli impianti di trattamento delle acque reflue
1. Monitoraggio del livello nel pozzo di ingresso e nella stazione di pompa di sollevamento
; Sfide operative sul sito:
: Il livello nel pozzo di ingresso può variare rapidamente; inoltre, possono essere presenti detriti galleggianti, solidi sospesi, elevata umidità e gas corrosivi.
Gli strumenti a contatto rimangono immersi nelle acque reflue crude e, pertanto, richiedono una valutazione della contaminazione e della manutenzione.
Integrazione del sistema:
Installare il misuratore di livello radar 80 GHz sopra il pozzo e collegarlo come segue:
Misuratore di livello radar → PLC / RTU → Sistema di controllo della pompa
Il trasmettitore misura in modo continuo il livello dell'acqua.
È inoltre possibile collegarlo a un registratore di dati tramite RS-485 Modbus RTU.
Valore utente:
I dati in tempo reale sul livello del pozzo di ingresso possono essere utilizzati per controllare l'avvio e la fermata della pompa di sollevamento in base a soglie di livello elevato o basso, fornendo al contempo allarmi per livelli elevati e allarmi di sovraccarico.
2. Monitoraggio differenziale del livello prima e dopo l'uso di screen meccanici
I screen meccanici vengono utilizzati per rimuovere i detriti solidi di dimensioni maggiori dalle acque reflue.
Man mano che i detriti si accumulano sullo schermo, la differenza tra i livelli d'acqua a monte e a valle può aumentare.
Sfide sul sito:
L'ambiente può contenere detriti galleggianti, schiuma, turbolenze e solidi; inoltre, lo schermo metallico stesso può generare forti riflessioni radar.
Integrazione del sistema:
Installazione di trasmettitori di livello radar a monte e a valle dello schermo:
Livello radar a monte = L1
Livello radar a valle = L2
Il sistema calcola:
Livello differenziale ΔH = L1 − L2
Quando il livello differenziale supera una soglia configurata, il sistema può attivare il processo di pulizia meccanica dello schermo.
Il fascio concentrato del radar 80 GHz è adatto per la misurazione differenziale del livello e per il controllo automatizzato della pulizia dei filtri nelle applicazioni di screening delle acque reflue.
Valore per l'utente:
La strategia di pulizia può essere modificata da un funzionamento a tempo fisso a una pulizia basata sul grado effettivo di intasamento dello schermo, riducendo così l'uso inutilizzato dell'attrezzatura.
3. Monitoraggio del livello del serbatoio di equalizzazione
I serbatoi di equalizzazione vengono utilizzati per bilanciare il flusso delle acque reflue e le fluttuazioni della qualità dell'acqua; rappresentano unità tampone importanti negli impianti di trattamento delle acque reflue.
Sfide sul sito:
Il bacino può essere di grandi dimensioni, la variazione del livello può essere ampia e possono essere presenti agitazione, detriti galleggianti o schiuma moderata.
Integrazione del sistema:
Il radar è installato sopra il serbatoio o su un supporto di montaggio e trasmette dati di livello in tempo reale tramite 4–20 mA, RS-485 o Modbus RTU.
Il sistema di controllo utilizza il segnale di livello per regolare il funzionamento della pompa a valle.
Valore utente:
Il sistema può contribuire a prevenire il funzionamento in condizioni di secco della pompa a livelli bassi e l'invio eccessivo di acqua a livelli elevati, fornendo al contempo dati per l'equilibrio dell'acqua in ingresso e per la gestione del carico del processo a valle.
4. Serbatoi di ritenzione delle acque meteoriche e bacini di emergenza
I sistemi di ritenzione delle acque meteoriche possono rimanere a livelli bassi per periodi prolungati, per poi subire un rapido aumento del livello durante piogge intense.
Sfide sul sito:
Queste applicazioni possono richiedere ampi intervalli di misurazione, installazione all'aperto, esposizione alla pioggia, variazioni di temperatura, condensa e riflessioni di interferenza provenienti da strutture in calcestruzzo.
Integrazione del sistema:
Utilizzare un misuratore di livello radar a fascio stretto (80 GHz) per il monitoraggio continuo del livello dell'acqua.Il radar
può essere utilizzato in bacini per acque meteoriche e per la ritenzione per misurare i livelli variabili in condizioni di pioggia dinamica e in funzionamento a basso livello, riducendo al contempo le interferenze causate dai bordi in calcestruzzo e dalle strutture del bacino. 80 GHz
Valore utente:
Monitora la capacità di ritenzione disponibile, le condizioni di alto livello e il rischio di sovraccarico, trasmettendo dati di livello in tempo reale al sistema SCADA per l'impianto di trattamento delle acque reflue.
5. Tanghi per fanghi e contenitori di stoccaggio del fango
: Le condizioni di misurazione del fango differiscono in modo significativo rispetto alle applicazioni con acqua pulita.
Sfide sul sito:
La superficie del fango può essere:
Irregolare;
Coperta da schiuma;
Coperta da scum floccoso;
In via di formazione di crosta lenta;
Soggetta ad agitazione;
Integrazione del sistema:
Selezionare la posizione di installazione del radar in base alle condizioni dei fanghi, evitando per quanto possibile agitatori e punti di riempimento; durante la messa in servizio e la regolazione utilizzare la curva dell'eco.
Valore operativo:
Monitorare il volume di stoccaggio e i processi di riempimento e scarico dei fanghi, riducendo al contempo i problemi di incrostazione tipici dei sensori a contatto.
Tuttavia, qualora la superficie del fango sia coperta da uno spesso strato di schiuma o schiuma, il progetto dovrebbe innanzitutto determinare se l'obiettivo di misurazione sia la superficie del materiale superiore o l'interfaccia effettiva tra la fase liquida e la fase solida.
6. Monitoraggio del livello e del flusso in canali aperti
I canali di ingresso e di uscita delgli impianti di trattamento delle acque reflue utilizzano spesso flume Parshall, barriere a incavo a V, barriere rettangolari e altre strutture per il misuramento del flusso in canali aperti.
Il misuratore di livello radar 80 GHz può innanzitutto misurare il livello dell'acqua nel canale; successivamente, un controllore o un registratore di dati calcola il flusso in base a una relazione nota tra Q e H.
Architettura tipica:
Misuratore di livello radar 80 GHz → Registratore di dati / Controllore del flusso → Conversione Q/H → Flusso istantaneo e flusso totale
I canali di scarico aperti possono essere influenzati da schiuma, turbolenza, detriti, pioggia e condensa.Il radar a non contatto evita il contatto diretto tra il sensore e le acque reflue. Il sistema di misurazione del livello radar
può essere integrato con curve di linearizzazione per canali aperti o per barriere idrauliche per calcolare il flusso in canali aperti.
Importante:
Il trasmettitore radar per misurazione del livello misura direttamente il livello dell'acqua, non il flusso.
Il flusso può essere calcolato soltanto quando il livello misurato viene combinato con la struttura idraulica nota e con l'equazione corretta per il calcolo del flusso o con la relativa tabella di linearizzazione.
Parametri ingegneristici principali dei trasmettitori di livello radar METRAVON e 80 GHz
I prodotti radar METRAVON e 80 GHz possono essere selezionati in base alle diverse applicazioni di trattamento delle acque reflue.Le principali funzionalità della serie di prodotti correlati sono riportate di seguito:
| – Parametri; | ; METRAVON; 80 GHz – Trasmettitore di livello a radar; |
|---|---|
| – Tecnologia di misurazione; | – Radar a onde millimetriche FMCW; |
| – Frequenza operativa; | – Approssimativamente 80 GHz; |
| – Metodo di misurazione; | – Misurazione continua senza contatto; |
| – Intervallo di misurazione; | – 0.3-120m.A seconda del modello: |
| – Angolo minimo del fascio: | – Circa 3°; |
| – Costante dielettrica minima: | – Circa 1,4, in base al modello e alle condizioni di processo; |
| – Temperatura massima di processo; | – Classe disponibile fino a 200 °C; |
| – Pressione massima di lavoro; | – Classe disponibile fino a 40bar; |
| – Interfaccia di uscita; | – 4–20 mA, HART, RS-485.A seconda del modello: |
| – Comunicazione Digitale; | – Modelli selezionati supportano RS-485, Modbus RTU e |
| ; Installazione | – Opzioni di montaggio per tubazioni filettate, flange e altre soluzioni; |
| – Alimentazione elettrica; | – Si prega di consultare la scheda tecnica del modello specifico. |
| Protezione all'ingresso | : consultare il foglio tecnico specifico del modello |
| ; Materiale del corpo/antenna | : dipende dal modello e dal mezzo misurato |
| ; Materiale del cavo | : dipende dal modello e dalla configurazione del progetto |
; i progetti di trattamento delle acque reflue generalmente non richiedono distanze di misurazione vicine a 120m; pertanto, la selezione del modello non dovrebbe basarsi esclusivamente sulla portata massima.La distanza cieca nel campo vicino, l'angolo del fascio, le condizioni di installazione, la protezione ambientale e l'interfaccia di comunicazione sono generalmente più rilevanti.
Come è possibile integrare un misuratore di livello radar 80 GHz in un sistema di automazione per impianti di trattamento delle acque reflue?
: Gli impianti di trattamento delle acque reflue utilizzano solitamente già sistemi PLC, DCS, RTU o SCADA. Pertanto, la compatibilità di comunicazione rappresenta un aspetto fondamentale nella selezione di un misuratore di livello radar.
4–20 mA
: adatti per i sistemi di ingresso analogico esistenti PLC.
: architettura tipica:
– Misuratore di livello radar → 4–20 mA → Modulo AI PLC → SCADA.
: questa struttura è semplice e adatta per i sistemi di automazione industriale tradizionali.
4–20 mA + HART
– HART integra la comunicazione digitale nel segnale di livello di 4–20 mA e consente la configurazione dei parametri degli strumenti nonché la diagnostica.
: Questa opzione è indicata per impianti di trattamento delle acque reflue che utilizzano già sistemi di gestione di dispositivi HART.
RS-485; Modbus RTU
: Se il progetto impiega un RTU, un gateway industriale o un sistema di acquisizione dati digitali, è possibile selezionare un modello compatibile con RS-485 o Modbus RTU.
Architettura tipica:
80 GHz misuratore di livello radar → RS-485 Modbus RTU → registratore di dati → Ethernet / 4G → SCADA o piattaforma IoT
Quando più dispositivi sono collegati allo stesso bus RS-485, ogni dispositivo deve utilizzare un ID Slave diverso.I seguenti parametri devono inoltre essere confermati:
Velocità di trasmissione (Baud rate);
Bit di dati;
Parità;
Bit di stop;
Indirizzi di registro Modbus;
Formato dei dati.
come installare correttamente un misuratore radar di livello 80 GHz in un impianto di trattamento delle acque reflue
evitare di installare direttamente sopra il flusso di ingresso
acque reflue ad alta velocità in entrata possono causare forti movimenti di superficie e riflessi instabili. Il radar non deve quindi essere installato direttamente al di sopra dell’area principale di impatto dell’acqua.
evitare muri di bacino e strutture metalliche
anche se il radar 80 GHz ha un raggio relativamente stretto, il raggio principale deve comunque evitare: schermi
; Scale
; Tubi
, Parentesi
; Apparecchiature di agitazione
.
evitare l’accumulo o la condensa a lungo termine di acqua sull’antenna
In ambienti di acque reflue ad alta umidità, l’angolo di installazione, la copertura protettiva e la resistenza alla condensa dello strumento devono essere attentamente considerati.
confermare il livello massimo di acqua
il livello massimo di acqua non deve penetrare nella zona cieca vicino al campo del trasmettitore radar. Un margine di sicurezza dovrebbe essere riservato anche A condizioni anomale di alto livello.
esegue la mappatura iniziale dell’eco
dopo l’installazione, è possibile usare una mappatura a eco falsa o funzioni simili secondo il modello radar specifico per eliminare riflessi fissi dalle pareti dei bacini e dai componenti strutturali.
quali informazioni sono necessarie per selezionare un misuratore radar di livello 80 GHz per un impianto di trattamento delle acque reflue?
prima di acquistare o selezionare un misuratore di livello radar, devono essere confermate le seguenti informazioni:
è il mezzo misurato di acque reflue, acqua pulita, fanghi o una soluzione chimica?
quali sono i livelli massimi e minimi d’acqua?
qual è la distanza dal radar al livello più basso del liquido?
quali sono le dimensioni del bacino o del serbatoio? È presente schiuma
?
si verifica agitazione o aerazione?
c’è una grande quantità di schiuma, grasso o olio galleggiante?
sono schermi, tubi, travi o altre strutture presenti in prossimità del punto di installazione?
è l’impianto interno o esterno? Sono presenti gas corrosivi
?
è il risultato richiesto 4–20 mA, HART, o RS-485 Modbus RTU?
il trasmettitore si collegherà a un sistema PLC, RTU, SCADA o a una piattaforma IoT?
è il punto di misurazione situato in una zona pericolosa? Occorre inoltre fornire
per applicazioni complesse, fotografie del sito, disegni di bacini e posizioni dei livelli di liquido più alti e più bassi.
FAQ: domande comuni sui misuratori radar di livello 80 GHz negli impianti di trattamento delle acque reflue
Q1: un misuratore radar di livello 80 GHz può misurare le acque reflue?
sì. Il radar senza contatto è adatto per la misurazione continua del livello nei bacini di acque reflue, nei pozzi di aspirazione, nei serbatoi di equalizzazione e nei serbatoi di ritenzione idrica.
Q2: I solidi sospesi nelle acque reflue influenzano la misurazione radar?
Nella maggior parte dei casi, questo effetto è limitato, poiché il radar a spazio libero misura la superficie del mezzo e non è necessario trasmettere segnali attraverso l'intera colonna liquida.
Tuttavia, se grandi quantità di detriti galleggianti o scum ricoprono la superficie, il radar potrebbe misurare la superficie del materiale superiore invece del livello effettivo del liquido.
Q3: È possibile installare un radar 80 GHz su un serbatoio di aerazione?
È possibile effettuare una valutazione, ma è necessario considerare attentamente la forte turbolenza e la schiuma.
Se è presente costantemente una schiuma spessa, potrebbe essere necessario effettuare test sul campo o confrontare questa tecnologia con altre soluzioni per la misurazione del livello.
Q4: Il radar 80 GHz è completamente immune dalla schiuma?
No.
Lo spessore, la densità e il contenuto di umidità della schiuma possono influenzare tutti gli eco radar.In alcune condizioni, il livello effettivo del liquido può essere misurato in modo affidabile; in altre condizioni, il radar può rilevare la superficie della schiuma.
Q5: Il trasmettitore di livello per acque reflue a radar richiede una pulizia frequente?
In genere richiede meno interventi di pulizia rispetto a un sensore immerso, tuttavia l'antenna deve comunque essere ispezionata periodicamente per verificare la presenza di condensa, contaminazioni, grasso, ragnatele o altri depositi.
Q6: Per un bacino per acque reflue, è più indicato utilizzare il radar 80 GHz o il radar 26 GHz?
: Qualora il bacino presenti strutture interne complesse, lo spazio di installazione sia limitato o sia richiesto un angolo di fascio più ridotto, è generalmente consigliabile considerare innanzitutto il radar 80 GHz.
Se il punto di misurazione è strutturalmente semplice, il radar 26 GHz può essere confrontato in base alla distanza, alle condizioni di processo e al costo del progetto.
Q7: Il misuratore di livello radar 80 GHz può controllare direttamente una pompa?
Il trasmettitore radar è principalmente responsabile della misurazione del livello.
Il controllo della pompa viene normalmente eseguito da un PLC, da un RTU o da un controller in base al segnale di livello proveniente dal trasmettitore radar.
Q8: Il misuratore di livello radar RS-485 può essere collegato direttamente a una piattaforma cloud?
Di solito è necessario un gateway industriale.
Architettura tipica:
Radar → RS-485 Modbus RTU → 4G / Gateway Ethernet → MQTT / HTTP → Piattaforma cloud
Q9: Il radar può essere utilizzato per il monitoraggio del flusso in canale aperto?
Sì, il radar può essere utilizzato come dispositivo di misurazione del livello d'acqua.
Quando il livello misurato viene combinato con la relazione Q/H di un flume Parshall, di un argine o di un'altra struttura idraulica, è possibile calcolare sia il flusso istantaneo sia il flusso totale.
Conclusione
Il principale vantaggio del misuratore di livello radar 80 GHz negli impianti di trattamento delle acque reflue risiede nel suo principio di misurazione a non contatto, nell'angolo di fascio stretto, nell'adattabilità alle strutture complesse e nella compatibilità con i sistemi di automazione industriale.
Può essere utilizzato per pozzi di ingresso, stazioni di pompaggio, misurazione del livello differenziale attraverso screen, serbatoi di equalizzazione, serbatoi di ritenzione delle acque piovane, serbatoi di stoccaggio di fanghi e canali aperti.
: A seconda del modello selezionato, il trasmettitore può essere integrato con i sistemi PLC, RTU, SCADA e sistemi IoT industriali tramite 4–20 mA, HART o RS-485 Modbus RTU.
Tuttavia, nessuna tecnologia di misurazione a singolo livello è adatta a ogni applicazione di acque reflue. Nel caso di schiume dense, scum pesante, forte condensa, aerazione intensiva o mezzi chimici particolari, il metodo di installazione e l'obiettivo di misurazione effettivo devono essere valutati in base alle condizioni del sito.
Per i progetti di monitoraggio del livello delle acque reflue METRAVON, è consigliabile fornire il mezzo misurato, l'intervallo di misurazione, le dimensioni del bacino, foto del sito, le condizioni della schiuma, la posizione di installazione e i requisiti per l'interfaccia di comunicazione prima di selezionare il trasmettitore radar per il misuramento del livello 80 GHz e la corrispondente configurazione per l'acquisizione dati, la comunicazione e il monitoraggio remoto (4G).
