Woda wewnątrz radarowego przetwornika poziomu: przyczyny, diagnostyka i zabezpieczenie

Przesyłniki poziomu oparte na radarze są szeroko stosowane do ciągłego pomiaru poziomu w zbiornikach magazynowych, systemach wodnych i ściekowych, procesach chemicznych oraz siloach dla ciał stałych. W normalnych warunkach elektronika jest chroniona przed wpływami zewnętrznymi dzięki obudowie, pierścieniom szczelnym, skrzynkom do kabli oraz połączeniom procesowym. Niemniej jednak wilgoć może przenikać do kompartamentu końcowego lub elektroniki, jeśli obudowa nie jest odpowiednio zamknięta, wejścia kabli nie są odpowiednio szczelne lub w miarę czasu powstaje kondensacja.

Jeśli stwierdzi się przeniknięcie wody, nie należy po prostu otworzyć urządzenia, wysuszyć je i ponownie wprowadzić do użytku bez dodatkowego inspekcjonowania. Pierwszym krokiem jest ustalenie, gdzie doszło do przeniknięcia wilgoci oraz jak poważna jest natura tego wystąpienia. Działanie właściwe zależy od tego, czy problem dotyczy wyłącznie kompartamentu terminalnego, wewnętrznej elektroniki, czy też anteny po stronie procesu.

1. Co należy zrobić jako pierwszy po stwierdzeniu przeniknięcia wody?

Jeśli wewnątrz obudowy, wokół zacisków lub w komorze elektronicznej stwierdzi się obecność wilgoci, urządzenie należy najpierw wyłączyć z normalnego trybu pracy zgodnie z procedurą bezpieczeństwa elektrycznego na danym stanowisku. Dalsze uruchamianie urządzenia w obecności wilgoci może prowadzić do krótkich obwodów, korozji elektrochemicznej lub dodatkowych uszkodzeń komponentów elektronicznych. Urządzenia chronione przed wybuchami (

) należy również manipulować zgodnie z wymaganiami dotyczącymi obszarów niebezpiecznych, obowiązującymi dla danej instalacji.Klatkę nie wolno otwierać w warunkach, które naruszają obowiązujące procedury bezpieczeństwa na terenie.

1.1. Izoluj urządzenie

. Zapobiegaj dalszemu działaniu pod napięciem, gdy występuje wilgość wewnętrzna.

1.2. Zidentyfikuj obszar dotknięty problemem

. Określ, czy wilgość znajduje się w komorze terminalnej, komorze elektronicznej, miejscu wkręcania kabli lub po stronie procesu.

1.3. Zidentyfikuj drogę dostępu

. Inspekcja: skrzynki kablowe, pokrycia obudów, nieuzyskane miejsca wkręcania, kable oraz możliwe źródła kondensacji.

1.4.Ocenić uszkodzenia:

– sprawdzić, czy elementy elektroniczne, styki lub uszczelki wymagają naprawy lub zastąpienia.

1.5. Odtworzyć uszczelkę:

– poprawić rzeczywisty ścieżkę przenikania wody, a nie tylko usunąć istniejącą wilgoć w systemie.

1.6. Weryfikacja działania systemu.

Uwierzytelnij funkcje pomiaru, wyjścia oraz komunikacji, zanim powrócisz urządzenie do normalnej eksploatacji.

– 2. Jakie jest różnicowanie między przenikaniem wilgoci do komponentów elektronicznych, przenikaniem wilgoci do kompartamentu terminalnego oraz kondensacją na antenie?

– wilgoć w poszczególnych częściach urządzenia może mieć różny stopień zagrożenia.Pierwszym zadaniem jest rozróżnienie wody znajdującej się w obudowie elektronicznej, wilgoci w komorze terminalnej oraz kondensacji na antenie radarowej lub na stronie procesowej.

2.1. Woda w komorze elektronicznej

Jeśli tłumaik drukowany (PCB), moduł zasilania, elektronika wyświetlacza lub inne wewnętrzne obwody ulegną bezpośredniemu kontaktowi z wodą, stan ten jest stosunkowo poważny. Nawet jeśli urządzenie ponownie uruchomi się po wysuszeniu, pozostałe zanieczyszczenia, korozja lub uszkodzone złączki mogą obniżyć jego długoterminową niezawodność.

Z tego powodu samo udane uruchomienie nie powinno być traktowane jako dowód, że urządzenie całkowicie odzyskało swoje właściwe stan.

2.2. Woda w komorze terminalnych

Włażość w kompartamencie terminalnym często wiąże się z uszczelnieniami kabli, nieposłużonymi wejściami kabli lub nieprawidłowym uszczelnieniem pokrycia obudowy. Możliwe objawy to niestabilny sygnał wyjściowy 4-20mA, przerywane połączenie przez protokoły RS485 lub HART, korozja terminali, okresowe utraty połączenia lub wahania wartości danych.

Jeśli problem zostanie wykryty na wczesnym etapie i wilgoża nie dotknęła modułu elektronicznego, sytuacja jest zazwyczaj mniej poważna niż bezpośrednie narażenie elektroniki na wodę.

2.3.Woda lub kondensacja na antenie

Antena radarowa znajduje się po stronie procesu, dlatego niewielka ilość kondensacji lub cienka warstwa wody na antenie nie oznacza, że obudowa elektronicznej jednostki została zalana. Niektóre urządzenia radarowe mogą wytrzymać określony poziom kondensacji po stronie procesu, jednak intensywne osady, grube warstwy wody lub nagromadzenie produktu mogą obniżyć siłę echa lub powodować niepożądane odbicia.

Dlatego ważne jest rozróżnienie międzykondensacją anteny po stronie procesuorazObudowa wewnętrzna wnikanie wody.

3. Dlaczego woda wchodzi do radarowego nadajnika poziomu?

Słabe uszczelnianie dłona kablowego

Jeśli średnica kabla nie odpowiada zakresowi szczelności zawiasu, albo zawias nie został odpowiednio przytłoczony, woda deszczowa lub kondensat mogą przepływać wzdłuż kabla do komory terminalnej.

Problemy z pokryciem lub szczelnością

Niepełne zamknięcie pokrycia obudowy lub uszkodzona, przemieszczona, zniekształcona lub zanieczyszczona szczelność mogą obniżyć pierwotny poziom ochrony przed wpływem.

Niezastosowany wejście kabla nie jest szczelnie zamknięte.

Niezastosowane wejścia należy zamknąć odpowiednim zaprawem szczelnym, zaprojektowanym dla wymaganej klasy ochrony podczas pracy.

Woda przepływa wzdłuż kabla.

Jeśli kabel zewnętrzny wchodzi bezpośrednio do urządzenia z góry, woda deszczowa może płoczyć po kablu w kierunku skrzynki i obudowy.

Kondensacja wewnętrzna

Duże zmiany temperatury, powtarzające się cykle ogrzewania i ochładzania lub wysoka wilgotność mogą powodować kondensację wewnątrz obudowy, nawet jeśli woda deszczowa nie weszła bezpośrednio.

Nieprawidłowe mycie.

Powtarzające się bezpośrednie oddziaływanie wody na łąčki obudowy, wejścia kabli lub obszary uszczelniające może zwiększyć ryzyko długotrwałego uszkodzenia uszczelki.

4. Dlaczego trasyowanie kabli na zewnątrz powinno obejmować pętle odprowadzające wodę?

Jeśli kabel zewnętrzny dostanie się do instrumentu bezpośrednio z góry, woda deszczowa może przemieszczać się wzdłuż powierzchni kabla w kierunku dławika kablowego. Lepszą praktyką instalacyjną jest skierowanie kabla w dół przed wejściem do obudowy, tak aby woda osiągnęła niski punkt i ściekała przed dotarciem do gruczołu.

Dławik kablowy musi nadal pasować do średnicy kabla i być prawidłowo dokręcony. Pętla kroplowa jest dodatkowym środkiem ochronnym i nie zastępuje właściwego uszczelnienia dławika kablowego.

5. Czy instrument można po prostu wysuszyć i ponownie wykorzystać?

Sam proces suszenia nie powinien być traktowany jako uniwersalna metoda naprawy. Jeśli w komorze końcowej występuje jedynie niewielka wilgoć, a elektronika nie uległa zanieczyszczeniu, urządzenie można sprawdzić, wysuszyć oraz ponownie zatknąć zgodnie z procedurą konserwacji produktu.

W następujących przypadkach konieczna jest dokładniejsza inspekcja:

Tabela obwodowa lub modul elektroniczny został zanurzony;

Złączki lub terminaly wykazują widoczną korozję;

Cieklina zawiera sól, ścieki lub substancje chemiczne;

Obudowa była narażona na obecność wody przez dłuższy czas;

Urządzenie chronione przed wybuchem wykazuje przenikanie wody do wnętrza.

Struktura otoczenia lub uszczelnienia uległa uszkodzeniu.

Nie należy bezpośrednio podawać bardzo gorącego powietrza do modułów elektronicznych przez dłuższy czas, ponieważ nadmierna temperatura może uszkodzić wyświetlacze, uszczelki, elementy plastikowe oraz komponenty elektroniczne. Należy również unikać przeprowadzania testów elektrycznych lub procedur naprawy, które nie są dopuszczalne zgodnie z dokumentacją produkcyjną.

6. Co należy sprawdzić przed powrotem urządzenia do użytku?

Punkt inspekcji	Co należy sprawdzić
Kompartament elektroniczny	Brak pozostałej wilgoci, korozji, zmian barwy lub widocznych uszkodzeń elementów
Złącz	Suche, czyste, solidnie zamocowane oraz wolne od widocznej oksydacji
Klamrowa tuleja kabla	Średnica kabla pasuje do gruczołu, a gruczoł jest prawidłowo dokręcony
Uszczelnienie obudowy	Uszczelnienie jest kompletne, czyste i wolne od starzenia, przemieszczenia lub uszkodzeń mechanicznych
Nieużywane wejścia kablowe	Zamknięte z odpowiednimi zaślepkami uszczelniającymi
Kabel	Brak uszkodzeń płaszcza i brak oznak, że woda przechodzi wzdłuż kabla do obudowy
Odpowiedzialność:	– Brak pęknięć, deformacji lub innych uszkodzeń mechanicznych;
– Zasilanie;	– napięcie, polarność oraz układ przewodowy spełniają wymagania specyficzne dla danego modelu;
– sygnał wyjściowy;	– sygnał procesowy 4-20mA lub inny sygnał procesowy jest stabilny i odpowiada rzeczywistemu poziomowi;
– komunikacja cyfrowa	RS485, HART lub inne skonfigurowane medium komunikacyjne działają prawidłowo.
Echo radarowe.	Odległość, poziom oraz stan echo są zgodne z rzeczywistymi warunkami procesu.

7. Co należy zweryfikować po przywróceniu zasilania?

Pomyśne uruchomienie nie oznacza automatycznie, że wada została całkowicie wyeliminowana. Po przywróceniu urządzenia do użytku należy zweryfikować rzeczywiste pomiary, wyjście sygnału oraz komunikację.

Uzupełniony poziom odpowiada rzeczywistemu poziomowi procesu;

Wartość odległości lub odstępów jest odpowiednia;

Wyjście 4-20mA jest poprawne;

Komunikacja RS485 lub HART jest stabilna

Nie stwierdza się trwałego utraty sygnału eko ani niewspółmiernych odbić. Wyjścia alarmowe i relajowe

działają poprawnie, gdzie to stosowne.

– jeśli urządzenie dostarcza krzywe eko, siłę sygnału lub informacje diagnostyczne, należy również sprawdzić te wartości.Po naprawie uszkodzeń spowodowanych nadejściem wody dokładniejsze jest zweryfikowanie zakresu pomiarowego, punktu zerowego, konfiguracji, sygnału wyjściowego oraz rzeczywistych wyników pomiarów, niż po prostu określić każdy przypadek jako „przyceniację".

– 8. Czy oznaczenia IP65, IP66, IP67 lub IP68 oznaczają, że urządzenie nie może ulec zalaniu wodą?

Ocena IP opisuje ochronę obudowy przed kurzem i wodą w określonych warunkach instalacji i badania. Nie gwarantuje, że woda nigdy nie wejdzie w każdych warunkach polowych.

Przesyłacze poziomu radarowego mogą mieć bardzo różne konstrukcje mechaniczne. Niektóre z nich wykorzystują zintegrowane zestawy kabli z trwałym zamknięciem, podczas gdy inne stosują oddzielne obudowy terminalowe oraz skrzynki kablowe. W niektórych produktach podana klasa ochrony dotyczy całego urządzenia; w innych przypadkach poszczególne elementy mogą mieć różne poziomy ochrony.

Z tego powodu oznaczenie IP68 nie powinno być oceniane izolojnie. Należy również potwierdzić rzeczywistą konstrukcję produktu oraz warunki, w których obowiązuje to oznaczenie.

9. Jak zapobiegać przyszłemu przenikaniu wody?

Ustawić skrzynkę kabla poprawnie.

Upewnić się, że średnica kabla odpowiada zakresowi szczelności skrzynki, oraz przytłoczyć skrzynkę zgodnie z wytycznymi.

Korzystaj z pętli do katarowania.

Przewodьте kabla zewnętrzne w kierunku dolnym przed wejściem do obudowy, aby wodę deszczową mogło skutecznie odprowadzać.

Inspekcjonuj uszczelkę pokrycia.

Po przeprowadzeniu konserwacji upewnij się, że obudowa jest całkowicie zamknięta oraz że uszczelka jest czysta i nie uległa uszkodzeniu.

Uszczelnij nieposłużone wejścia.

Zamknij nieposłużone wejścia kabli za pomocą odpowiednich wtyczek, zapewniających wymagany poziom ochrony obudowy.

Kontrola kierunku mycia

Unikać powtarzającego się bezpośredniego oddziaływania wody pod wysokim ciśnieniem na połączenia obudowy oraz wejścia kabli.

Sprawdzić obecność kondensacji

Inspekcja instrumentów w środowiskach o wysokiej wilgotności lub dużych wahaniach temperatur w celu wykrycia kondensacji wewnętrznej.

10. Jakie specyfikacje mają znaczenie przy doborze przekaźnika poziomu radarowego odpornego na wnikanie wody?

Element do wyboru	Informacje do potwierdzenia	Powiązanie z niezawodnością w przypadku wnikania wody
Stopień ochrony	IP65, IP66, IP67, IP68 lub inny stopień ochrony specyficzny dla danego modelu	Definiuje ochronę przed pyłem i wodą w określonych warunkach:
Wprowadzenie kabla;	Typ śrubowania oraz dopuszczalny średnica kabla;	Nieprawidłowa wielkość może zagrozić skuteczności uszczelki;
Konstrukcja kabla;	Kabl z uszczelnieniem montowanym na miejscu lub kabl o stałej uszczelnieniu;	Wpływ na liczbę i rodzaj punktów uszczelniających na miejscu;
Materiał obudowy;	Plastik inżynieryjny, stal aluminowa,stal nierdzewna lub inny materiał;	– wpływ na długoterminową przydatność do użycia na otwartym powietrzu oraz w środowiskach podlegających korozji;
– temperatura otoczenia;	– potwierdzenie dla wybranego modelu;	– duże wahania temperatur mogą zwiększyć ryzyko powstawania kondensatu;
– temperatura procesu;	– potwierdzenie dla wybranego modelu	Wpływa na uszczelki procesowe oraz wybór materiałów:
– ciśnienie procesowe;	– potwierdzenie zgodnie z nominalnym zakresem pomiarowym urządzenia;	– kwestie bezpieczeństwa połączeń i uszczelnień procesowych;
– interfejs wyjściowy;	– 4-20mA, HART.RS485 lub inne interfejsy;	– ponowna weryfikacja sygnałów i komunikacji po naprawie uszkodzeń spowodowanych wpływem wody;
– certyfikacja dla obszarów o niebezpieczeństwie;	– wybór zgodnie z wymaganą klasyfikacją obszaru o niebezpieczeństwie;	– urządzenia chronione przed wybuchami wymagają kontrolowanych procedur konserwacji;

; 11. Dwa typowe scenariusze napadu wody;

; Scenariusz 1: wilgoć w komorze końcowej urządzenia na zbiorniku zewnętrznym

Nadajnik radaru zaczyna wykazywać przerywane wahania danych. Inspekcja wykrywa wilgoć wewnątrz przedziału terminala, podczas gdy antena i strona procesowa wydają się normalne. Dalsza kontrola pokazuje, że kabel wchodzi bezpośrednio z góry, a dławik kablowy nie jest całkowicie dokręcony.

Poprawną procedurą nie jest jedynie wysuszenie komory. Należy sprawdzić stan terminali i elementów elektronicznych, przywrócić szczelność guzika i obudowy oraz zmodyfikować trasowanie kabli, uwzględniając pętlę odprowadzania ciekłości. Przed powrotem urządzenia do normalnej eksploatacji należy zweryfikować poziom, sygnał wyjściowy oraz komunikację.

Scenariusz 2: wilgoć w obszarze często mytym

W środowiskach spożywczych, związanych z oczyszczaniem wody lub innymi procesami mycia, powtarzające się bezpośrednie oddziaływania wody na pokrycie otworu lub na wejście kabli mogą zwiększyć ryzyko degradacji szczelności.

Oprócz inspekcji urządzenia należy poprawić kierunek mycia lub mechaniczną ochronę oraz sprawdzić, czy wybrana klasa ochrony otoczenia jest zgodna z rzeczywistymi warunkami czyszczenia.

– Pytania często zadawane;

– Pytanie 1: Czy nadajnik radarowego poziomu zawsze wymaga wymiany po wpływie wody?

– Odpowiedź 1: Nie.Rozstrzygnięcie zależy od miejsca, w którym weszła wilgoć, od czasu, przez jaki czas urządzenie było poddawane działaniu, oraz od tego, czy elektroniczne elementy zostały uszkodzone. Mała wilgoć w kompartamencie terminalnym różni się od długotrwałego zanurzania modułu elektronicznego.

Q2: Czy nadajnik można podłączyć do zasilania od razu po jego wysuszeniu?

A2: Najlepiej najpierw potwierdzić, że przyczyna przeniknięcia wilgoci została usunięta, a stan wewnętrzny urządzenia, układ przewodowy oraz uszczelki są w normie, zanim przeprowadzić testy funkcjonalne.

Q3: Czy można używać suszarki do włosów lub pistoletu termicznego o wysokiej temperaturze do suszenia elektroniki?

A3: Nie zaleca się bezpośredniego, długotrwałego ogrzewania w wysokich temperaturach, ponieważ może ono uszkodzić wyświetlacze, uszczelki, materiały plastyczne oraz elementy elektroniczne.

Q4: Dlaczego nadajnik radarowy o wysokiej klasie ochrony IP może nadal dostawać wodę do wnętrza urządzenia?

A4: Stopień ochrony zależy od prawidłowej instalacji. Nieprawidłowe zamknięcie pokrywy, uszkodzona uszczelka, nieodpowiednia skrzynka lub brak uszczelki w dodatkowym wejściu mogą podważyć pierwotny poziom ochrony.

Q5: Czy obecność kondensatu na antenie oznacza, że obudowa elektroniczna ulega wyciekom?

A5: Nie. Kondensacja po stronie procesu oraz wnikanie wody do wnętrza obudowy to różne sytuacje. Niemniej jednak intensywne kondensowanie lub powstawanie osadów mogą nadal wpływać na sygnał radarowy.

Q6: Czy nadajnik radarowy chroniony przed wybuchem można otwierać i naprawiać tak jak standardowy instrument?

A6: Należy postępować zgodnie z konkretnymi wytycznymi dotyczącymi obszarów o ryzyku oraz procedurami bezpieczeństwa na terenie instalacji. W razie potrzeby inspekcję lub naprawę należy wykonać producent lub uprawniony personel serwisowy.

Q7: Czy instrument wymaga ponownego kalibrowania po naprawie w przypadku narażenia na wodę?

A7: Należy zweryfikować zakres, punkt zerowy, rzeczywistą poziomowość, sygnał wyjściowy oraz komunikację.Jeśli kluczowy modul elektroniczny został zastąpiony, urządzenie należy również skonfigurować i sprawdzić zgodnie z odpowiednim procedurą uruchamiania.

Q8: Jak zapobiegać przepływowi wody deszczowej wzdłuż kabla do obudowy?

A8: Wykorzystaj zawias kabla odpowiedni do średnicy kabla, dokładnie przyśklep go oraz prowadź kabel w dół przed wejściem do urządzenia, tworząc pętlę przeciwdziałającą kroplom.

Podsumowanie

W przypadku przenikania wody do przesyłnika poziomu radarowego priorytetem jest unikanie jak najszybszego ponownego uruchomienia urządzenia. Należy najpierw wyjąć urządzenie z normalnego trybu pracy pod napięciem, zidentyfikować obszar dotknięty problemem oraz naprawić rzeczywisty ścieżkę przenikania wody. Włażość w komorze terminalnej, obecność wody w obudowie elektronicznej oraz kondensacja na antenie to różne problemy, które należy analizować oddzielnie.

Długoterminowa niezawodność w przypadku przenikania wilgoci zależy zarówno od konstrukcji urządzenia, jak i od jego montażu w warunkach rzeczywistych. Prawidłowy wybór obudowy, właściwy montaż szprytów kablowych i zaprawek szczelniających, integralne szczeliny pokrywy oraz odpowiednie pętle odprowadzające wodę z kabla mogą znacząco zmniejszyć ryzyko przenikania wilgoci do zewnętrznych przesyłaczy poziomowych radarskich.

METRAVON Produkty pomiarowe na bazie radaru należy dobrać zgodnie z zakresem pomiarowym, medium procesowym, temperaturą procesową, ciśnieniem procesowym, warunkami montażowymi, wymogami ochrony przed wpływem zewnętrznym oraz interfejsem komunikacyjnym. Jednego klasy IP nie wolno używać jako jedynego kryterium oceny odpowiedniości do zastosowań na polu.