Montaż ultradźwiękowego miernika poziomu: praktyczny poradnik

1. Dlaczego instalacja metra poziomu ultradźwiękowego jest istotna?

Ultradźwiękowe mierniki poziomu typu można stosować do pomiaru poziomu różnych cieczy oraz mediów procesowych – takich jak ścieki, cieczi kwaśne i zasadowe, żywice, parafin czy zawiesiny. Są one powszechnie wykorzystywane w takich sektorach jak przemysł naftowy, przemysł chemiczny, produkcja energii elektrycznej, metalurgia oraz oczyszczanie wody.

Ultrasoniczny miernik poziomu emituje fale ultrasoniczne z sondy w stronę powierzchni cieczy, a następnie odbiera sygnał odbity od tej powierzchni, aby obliczyć odległość.

Zatem, nawet jeśli zastosowano odpowiedni model przyrządu, nieodpowiednia pozycja instalacji może spowodować:

• Niestabile ekwosy;

• Wahające wartości odczytu poziomu cieczy;

• Niepowodzenie z wykryciem powierzchni cieczy;

• Niezwykłe wartości wyświetlone;

• Zakłócenia wynikające z ścian naczynia lub wewnętrznych struktur.

Pierwszym zadaniem podczas montażu jest zapewnienie sondzie możliwie czystej i stabilnej drogi propagacji ultradźwięków.

2. Jakie zasady należy przestrzegać przy wyborze pozycji instalacji ultrasonowego miernika poziomu?

2.1. Unikaj otworów wwlotowych i obszarów charakteryzujących się silnymi wahaniem poziomu cieczy –

Podczas montażu czujnika należy w miarę możliwości unikać otworów wwlotowych, wyjści, a także pozycji, w których poziom cieczy znacznie wahają się.

– jeśli promień ultradźwiękowy uderzy bezpośrednio w przepływ przychodzącej substancji, urządzenie może błędnie interpretować odbicia wynikające z tego przepływu jako echo poziomu cieczy.

Jednocześnie silne fale, wiry lub ciągłe mieszanie mogą nieustannie zmieniać kierunek odbicia, co prowadzi do niestabilej wartości pomiarowej poziomu cieczy.

Z tego względu zaleca się utrzymanie stosunkowo stabilnej powierzchni cieczy poniżej sondy.

2.2. Powierzchnia transmisji sondki powinna być prawidłowo oryentowana w stronę powierzchni cieczy

W przypadku zwykłej poziomej powierzchni cieczy powierzchnia transmisji sondki powinna być zazwyczaj utrzymywana w możliwie równoległym położeniu do powierzchni cieczy, aby fale ultrasoniczne poruszały się przybliżenie pionowo w stronę powierzchni cieczy.

W przypadku znacznego nachylenia sondki odbite fale ultrasoniczne mogą nie powrócić skutecznie do sondki.

Szczególnie przy dłuższych dystansach pomiarowych nawet niewielka odchylenie kąta instalacji może wywołać zauważalny wpływ.

2.3. Najniższy poziom cieczy musi mieścić się w zakresie pomiarowym przyrządu.

Dystans między sondą a najniższym poziomem cieczy nie może przekraczać efektywnego zakresu pomiarowego wybranego ultrasonowego pomiarownika poziomu.

Na przykład, jeśli rzeczywista maksymalna odległość pomiarowa wynosi 8 m, nie należy wybierać przyrządu o efektywnym zakresie pomiarowym mniejszym niż 8 m.

– podczas wyboru modelu należy również zapewnić odpowiednią marge inżynieryjną, a nie wybierać produktu wyłącznie na podstawie teoretycznej maksymalnej odległości.

2.4. Najwyższy poziom cieczy nie może wejść do zony ślepej przyrządu. Metroty poziomu ultrasoniczne

Zazwyczaj posiadają obszar w pobliżu sondy, w którym nie można przeprowadzić standardowego pomiaru; ten obszar nazywa się zoną ślepą.

Jeśli najwyższy poziom cieczy wpada w strefę martwą, przyrząd może nie być w stanie poprawnie określić rzeczywistej powierzchni cieczy.

Zatem podczas montażu należy spełnić następujący wymóg:

Odległość od sondy do najwyższego poziomu cieczy > zona ślepa określona dla danego przyrządu

Konkretna zona ślepa należy sprawdzić w dokumentacji technicznej lub podręczniku dla odpowiedniego modelu.

Jedna stała odległość nie powinna być wykorzystywana jako uniwersalny standard dla wszystkich ultradźwiękowych mierników poziomu.

3. Jak daleko powinna być sondy ultradźwiękowa od ściany zbiornika?

– w przypadku zainstalowania sondy zbyt blisko ściany zbiornika, promień ultradźwiękowy może uderzyć w:

• – gładkie ściany zbiornika;

• – złącza spawane;

• – konstrukcje podporowe;

• – wyprostowane elementy;

• – inne wewnętrzne komponenty.

Wszystkie te czynniki mogą wywołać zakłócające echo.

Jako praktyczny punkt wyjścia:

W przypadku nierównych ścian basenu lub zbiornika zaleca się utrzymywanie odległości przekraczającej 0,3 m między sondą a ścianą.

Ta wartość może być wykorzystana jako praktyczny punkt odniesienia dla niektórych lokalizacji; jednak należy również wziąć pod uwagę rzeczywistą odległość instalacji:

• Kąt promienia sondowego;

• Odległość pomiarowa;

• Średnica naczynia;

• Struktura ściany zbiornika;

• Instrukcje dla konkretnego modelu;

Im większy zakres pomiarowy, tym większa zazwyczaj staje się obszar pokrywania promieniowym w odległym końcu. Zatem uwzględnienie tylko odległości na szczycie zbiornika nie jest wystarczające.

4. Co należy zrobić, jeśli najwyższy poziom cieczy wpada w strefę martwą?

W przypadku ograniczonego przestrzeni montażowej, gdy czujnik nie może utrzymać wystarczającej odległości od najwyższego poziomu cieczy, można rozważyć zastosowanie rury przedłużającej lub rury montażowej zgodnie z wymogami konkretnego przyrządu.

Typowy układ rury przedłużającej może obejmować:

• Średnicę rury przedłużającej większą niż 120 mm;

• Długość około 0,35–0,50 m;

• Montaż pionowy;

• Gładką ścianką wewnętrzną;

• Otwór zbiornika nie powinien być mniejszy niż średnica wewnętrzna rury przedłużającej.

Inna opcja polega na przedłużeniu rury do wnętrza zbiornika, przy jednoczesnym zapewnieniu, że poziom cieczy wewnątrz i na zewnątrz rury może być prawidłowo komunikowany.

Te wymiary opierają się na specyficznej doświadczeniu instalacyjnym i nie powinny być bezpośrednio wykorzystywane jako uniwersalne parametry projektowe dla wszystkich modeli.

Wynika to z faktu, że sama rura przedłużająca może również generować odbicia ultradźwiękowe.

Zatem, zanim zastosuje się łańcuch przedłużający, należy zweryfikować następujące parametry:

• Dopuszczalny średnica rury;

• Maksymalna długość rury;

• Wymiary sondy;

• Czy wewnętrzna ściana rury jest gładka;

• Czy na otwarciu rury występują skrawki;

• Czy urządzenie jest zgodne z charakterystyką nośnika konkretnego instrumentu.

5. Które parametry instrumentów należy ponownie zweryfikować przed montażem?

Przed montażem należy ponownie sprawdzić warunki na terenie, aby potwierdzić, że spełniają one wymagania określone dla wybranego modelu.

Kluczowe czynniki obejmują:

Ciśnienie procesowe

Zabezpieczyć, aby ciśnienie w naczyniu nie przekraczało dopuszczalnego zakresu określonego dla danego instrumentu.

Temperatura procesu;

Zabezpiecz się, że zarówno temperatura medium, jak i temperatura otoczenia należą do dopuszczalnego zakresu pomiarowego przyrządu.

Chemiczne właściwości środowiska

W przypadku środowisk kwasowych, zasadowych, ścieków oraz innych środowisk korozyjnych należy upewnić się, że czujnik oraz materiały kontaktowe z procesem są chemicznie kompatybilne.

Wymagania elektryczne;

Przed wykonaniem okablowania należy odłączyć zasilanie;

W przypadku stosowania antyeksplozyjnego ultradźwiękowego miernika poziomu, montaż, szczelność oraz instalacja powinny być wykonywane zgodnie z odpowiednimi wymogami antyeksplozyjnymi;

6. Co należy wziąć pod uwagę podczas instalacji ultrasonowego miernika poziomu na zewnątrz?

6.1. Unikaj długotrwałej bezpośredniej promieniowania słonecznego

W przypadku instalacji ultrasonowego miernika poziomu na zewnątrz i jego długotrwałej ekspozycji na silne promieniowanie słoneczne, temperatura skrzynki urządzenia oraz komponentów elektronicznych może wzrosnąć.

W wysokiej temperaturze i przy silnym nasłonecznieniu można zastosować osłonę przeciwsłoneczną lub pokrywę ochronną odpowiednią do warunków lokalnych.

Schrona słońca nie powinna zakłócać normalnej transmisji ani odbioru sygnału ultrasonowego przez sondę.

6.2. Kable oraz kondukty ochronne powinny być odpowiednio zabezpieczone przed wodą.

Woda z deszczu oraz kondensacja są powszechnymi problemami w instalacjach zewnętrznych.

W przypadku nieprawidłowego zabezpieczenia konduktu kablowego lub punktu wejścia kabla, woda może przepływać wzdłuż kabla i wchodzić do urządzenia.

Zatem należy zwrócić uwagę na następujące aspekty:

• Niezawodne zaciśnienie zatwierdzającej elementu kabla;

• Prawidłowe szczelne zabezpieczenie połączeń kanałów przewodowych;

• Unikanie układania kablów tak, by woda mogła bezpośrednio spływać w dół do przyrządu z góry;

• Zapewnienie pętli odprowadzania wody.

Prosta, ale ważna metoda to:

Kabel powinien najpierw ulegać skręceniu w dół przed wejściem do przyrządu, a następnie wzrastać w górę do otworu wejścia kabelowego.

Pozwala to na to, by woda deszczowa lub kondensat spływały w dół wzdłuż kabelu, zamiast spływać bezpośrednio do skrzynki przyrządu.

6.3. W obszarach charakteryzujących się częstymi burzami należy zważyć dodatkową ochronę przed błyskami

Nawet jeśli urządzenie posiada określony poziom wewnętrznej ochrony przed szczytowymi napięciami, w obszarach o częstej aktywności błyskawiczkowej należy zważyć zastosowanie zewnętrznej ochrony przed szczytowymi napięciami lub środków ochrony przed błyskami zgodnie z projektowaniem elektroinstalacji na danym terenie.

Jest to szczególnie istotne w przypadku:

• Zbiorników wody na zewnątrz;

• Podwyższonych zbiorników magazynowych;

• Długich trasy kablowych;

• Otwartych obszarów;

W miejscach, gdzie problemy z indukowanym błyskiem lub szczytowaniem napięcia wymagają większej uwagi.

7. W jaki sposób należy instalować ultradźwiękowe mierniki poziomu w środowiskach o wysokich i niskich temperaturach?

Jeśli temperatura otoczenia na stanowisku może przekraczać dopuszczalny zakres pracy urządzenia, należy podjąć odpowiednie środki ochronne.

Na przykład:

• W miejscach o wysokiej temperaturze stosować zasłony lub izolację termiczną.

• Unikaj kontaktu z powierzchniami urządzeń pracujących przy wysokich temperaturach;

• W przypadku środowisk o niskiej temperaturze należy zważyć na izolację termiczną;

• Unikaj bezpośredniego nakrycia sondy lodem;

Dopuszczalne temperatury otoczenia oraz środowiska w przypadku ultrasonicznych mierników poziomu różnią się w zależności od modelu – należy w tym celu korzystać z dokumentacji technicznej danego produktu;

8. Co należy wziąć pod uwagę podczas montażu w kanalach lub w otwartych zbiornikach?

Podczas instalacji na kanały, baseny lub inne otwarte naczynia zazwyczaj wymagana jest montażowa podkładka.

Należy dokładnie sprawdzić następujące elementy:

Kapacita obciążenia podkładki;

Podkładka musi posiadać wystarczającą siłę mechaniczną. W przypadku długoterminowej eksploatacji na zewnątrz należy również uwzględnić obciążenia korozyjne oraz obciążenia wiatrowe.

Obszar oświetlenia promieni ultrasonicznych;

W obszarze oświetlenia promieni ultrasonicznych nie powinny znajdować się ściany basenu, pionowe beleki ani inne przeszkody.

Wysokość montażu;

Najniższy poziom cieczy musi pozostać w zakresie skutecznego pomiaru przyrządu, podczas gdy najwyższy poziom cieczy nie może wejść do zony ślepej;

Zatem wysokość ramy montażowej nie może być określona wyłącznie z punktu widzenia wygody konstrukcyjnej; musi również spełniać wymagania dotyczące pełnego zakresu pomiaru;

9. Jak należy zainstalować ultrasoniczny pomiaracz poziomu na naczyniu o kąpielowej strukturze?

– należy zwrócić szczególną uwagę na wielokrotne odbicia na górnej części naczynia o kruszecie.

Jeśli ultrasoniczny miernik poziomu jest zainstalowany bezpośrednio w miejscu, w którym istnieje prawdopodobieństwo wystąpienia skoncentrowanych odbić, mogą powstawać złożone echo między krolem stropu a powierzchnią płynu.

Jako praktyczny punkt odniesienia można rozważyć położenie między połową a dwiema trzecimi promienia dachu zbiornika, aby ograniczyć ryzyko wielokrotnych odbić.

Ta proporcja może być wykorzystana jako praktyczny punkt odniesienia, jednak rzeczywista pozycjanależy również zostać określona zgodnie z następującymi czynnikami:

• Wymiary zbiornika;

• Kształt kropli;

• Kąt promienia sondy;

• Wewnętrzne przeszkody.

Podstawowym zasadą jest:

Unikanie sytuacji, w której struktura zbiornika generuje echo zakłócające o większej amplitudzie niż echo rzeczywistej powierzchni cieczy.

10. W jaki sposób należy zainstalować ultrasoniczny miernik poziomu w stożkowym zbiorniku?

W przypadku płytkiego naczynia stożkowego, jeśli wymagane jest pomiary do stożkowego dna, punkt centralny górnego końca naczynia jest zazwyczaj pierwszym punktem, który należy wziąć pod uwagę.

Pozwala to na skierowanie sondy bezpośrednio w stronę obszaru dna naczynia stożkowego.

Jednak w przypadku gdy w centrum naczynia znajduje się:

• Rura wjazdowa;

• Osło mieszające;

• Wewnętrzne struktury;

Pozycja montażowanależy również zostać dostosowana.

Dlatego „instalację centralną" należy traktować jako preferowaną opcję, o ile konstrukcja statku to umożliwia, a nie jako absolutną wymogowość.

11. Najczęstsze błędy podczas instalacji ultradźwiękowych mierników poziomu

W praktycznych zastosowaniach terenowych najczęstsze problemy wynikają zazwyczaj nie z awarii urządzenia, lecz z nieprawidłowej instalacji.

Do najczęstszych błędów należą:

Często zadawane pytania

Q1: Jakie jest najważniejsze kwestionowanie przy instalacji ultradźwiękowego miernika poziomu?

Po pierwsze zweryfikuj zakres pomiarowy oraz strefę martwą. Następnie upewnij się, że czujnik jest prawidłowo ustawiony względem powierzchni cieczy oraz zapobiegaj wpływowi wlotów, ścian zbiornika czy innych przeszkód w obszarze zasięgu promienia ultrasonowego.

Q2: Czy ultrasonowy miernik poziomu musi być zawsze instalowany na odległości 0,3 m od ściany zbiornika?

Niekoniecznie. Odległość 0,3 m może być wykorzystana jako praktyczny punkt odniesienia w określonych warunkach montażowych; jednak rzeczywista odległość należy określić w zależności od kąta promienia, odległości pomiarowej oraz konkretnego modelu urządzenia.

Q3: Co należy zrobić, jeśli najwyższy poziom cieczy wpada w strefę martwą?

Wysokość montażu sondy można dostosować lub można wykorzystać odpowiednią rurę przedłużającą – o ile to dopuszcza producent. Wymiary rury rozszerzającej nie powinny być wybrane losowo; w przeciwnym razie mogą powstawać dodatkowe echo.

Q4: Dlaczego ultrasoniczny miernik poziomu nie powinien być zainstalowany bezpośrednio nad wejściem?

Sam przepływ przychodzącego materiału może odbijać i rozpraszać fale ultrasoniczne. W takim przypadku przyrząd może błędnie interpretować przychodzący przepływ jako powierzchnię cieczy, co może prowadzić do naglej zmiany wartości lub błędnych pomiarów.

Q5: Dlaczego w instalacji zewnętrznej należy stosować kabelowy obwód odprowadzania wody?

Pozwala on zapobiegać bezpośrednemu przepływowi wody deszczowej lub kondensatu wzdłuż kabla do otworu wejściowego kabla instrumentacyjnego. Jest to prosta i skuteczna metoda wodoodporności.

Q6: Czy ultrasoniczny miernik poziomu można zainstalować bezpośrednio w centrum naczynia w kształcie klatki?

Nie zaleca się jego instalacji w tym miejscu bez przedawniejszej oceny. Niektóre konstrukcje dachów z kroplami mogą powodować wielokrotne odbicia; w takich przypadkach należy wybrać bardziej odpowiednią pozycję w zależności od konstrukcji zbiornika oraz warunków odbijania dźwięku.

Podsumowanie

– Jakość instalacji ultrasonicznego miernika poziomu bezpośrednio wpływa na stabilność późniejszych pomiarów.

Najważniejszymi czynnikami podczas montażu są:

Zakres pomiarowy, zona ślepa, kierunek sondy, pozycja wejścia, odległość od ściany zbiornika, przeszkody w obszarze promu, rury rozszerzające, temperatura, ochrona przed wodoodpornością zewnętrzna oraz ochrona przed błyskami.

W przypadku kanałów, zbiorników kroplowych oraz zbiorników stożkowych pozycję montażu sondy należy również określić zgodnie z konstrukcją naczynia.

Powyższe wymiary i proporcje są praktycznymi punktami odniesienia, a nie uniwersalnymi limitami. Ostateczne wymiary montażowe muszą być zgodne z kartą katalogową i instrukcją wybranego ultradźwiękowego miernika poziomu.