Radarowy miernik poziomu z falowodem: cechy, montaż, okablowanie i dobór modelu

I. Co to jest radarowy miernik poziomu z falą prowadzoną?

Radarowy miernik poziomu z falą prowadzoną wykorzystuje sondę lub stalowy kabel do kierowania falami elektromagnetycznymi w stronę medium mierzonego. Gdy sygnał radarowy dociera do powierzchni medium, część sygnału odbija się i powraca do przyrządu wzdłuż sondy lub kabla.

Przyrząd oblicza odległość między punktem odniesienia sondy a powierzchnią medium na podstawie odebranego sygnału, a następnie konwertuje tę odległość na rzeczywisty poziom cieczy.

W porównaniu z konwencjonalnym radarem w wolnym przestrzeni, radar z sygnałem kierowanym przesyła większość swojego sygnału wzdłuż stojaka sondy lub kabla, co skoncentruje energię sygnału.

Jednak ta struktura oznacza również, że podczas wyboru i montażu należy starannie wziąć pod uwagę następujące czynniki:

• Długość stojaka lub kabla sondy;

• Wysokość naczynia;

• Przestrzeń do montażu;

• Metoda fixacji sondy;

• Obecność mieszania;

• Czy środowisko jest podatne na adhezję;

• Czy wokół sondy znajdują się przeszkody.

II. Jakie są cechy radarowych mierników poziomu z wykorzystaniem fal kierowanych?

1. Przydatne do stosowania w małych zbiornikach magazynowych

Konwencjonalne radarowe systemy do pomiaru w przestrzeni swobodnej wymagają określonej powierzchni na rozprzestrzenianie się fali.

W małych zbiornikach lub instalacjach o ograniczonym przestrzeniowym obszarze fale radarowe mogą być poddawane wpływowi ścian zbiornika lub wewnętrznych struktur.

Ponieważ radar z sygnałem prowadzonym kieruje sygnałem wzdłuż probki lub kabla, umożliwia on uzyskanie sprzyjających warunków pomiarowych w niektórych małych zbiornikach magazynowych.

2. Stabilne pomiarowanie przy znaczących wahaniach poziomu cieczy

W przypadku występowania zmieszania lub wahania poziomu cieczy wewnątrz naczynia, odpowiednio mocno ustawiona probka lub kabel może zapewnić stosunkowo stabilny szlak rozpraszania sygnału radarowego.

W przypadku długich kabeli lub aplikacji z silnym zakłóceniem cieczy można ocenić możliwość fixacji na dnie zgodnie z wymogami instalacji przyrządu.

3. Zalety dla określonychmediumow z niską stałą dielektryczną

Sygnały radarowe w przestrzeni swobodnej muszą przepłynąć z anteny do powierzchni medium i wygenerować skuteczny odbity echo.

W przypadkumediumow o słabej charakterystyce odbicia sygnał echo może być osłabiony.

Ponieważ radar z falami kierowanymi skoncentruje energię elektromagnetyczną wzdłuż wiertni lub kabla, może dostarczyć bardziej stabilny sygnał dla niektórychmediów o niskiej stałej dielektrycznej.

Jednak to nie oznacza, że radar z falami kierowanymi nie jest w żadnym stopniu zanieczyszczony przez wartość stałej dielektrycznej. Rynek obowiązujący powinien być jeszcze potwierdzony z specyfikacji konkretnego modelu.

III. Jakie są ograniczenia radarowych mierników poziomu z wykorzystaniem fal kierowanych?

Radar z falami kierowanymi niekoniecznie jest lepszy od radaru działającego w przestrzeni swobodnej w każdym projekcie pomiaru poziomu cieczy.

Jednym z oczywistych ograniczeń jest to, że:

Długość stojaka pomiarowego lub kabla musi odpowiadać rzeczywistemu naczyniu.

Dłuższe stalowe elementy sondy lub kable:

• Trudności w transportowaniu;

• Trudności w instalacji;

• Trudności w konserwacji;

• Wymagania dotyczące mechanicznego fixowania.

Długość elementu sondy lub kabla określa się zazwyczaj w zależności od konkretnych warunków eksploatacyjnych; w związku z tym sondy z różnych projektów nie muszą być wzajemnie wymiennych.

Ponadto zakres pomiarowy radaru z falami kierowanymi jest ograniczony również strukturą sondy oraz warunkami mechanicznego montażu.

W porównaniu do tego radar w przestrzeni swobodnej nie wymaga pełnej długości sondy, która musiała by się wydłużyć wewnątrz statku, co może sprawiać, że takie rozwiązanie jest bardziej odpowiednie dla określonych projektów pomiarowych na dużych dystansach.

Specyficzny maksymalny zakres pomiarowy powinien być określony na podstawie dokumentacji technicznej odpowiadającego modelu.

IV. Co należy wziąć pod uwagę podczas instalacji radarowego pomiarownika poziomu typu Guided Wave?

1. Odłącz zasilanie przed usuwaniem lub instalacją przyrządu

Przed wymianą istniejącego pomiarownika poziomu lub przeprowadzeniem prac z przewodami elektrycznymi odłącz zasilanie przyrządu oraz zarządzaj przewodami sygnałowymi zgodnie z wymogami bezpieczeństwa elektrycznego na miejscu.

Po instalacji zweryfikuj poprawność przewodów elektrycznych przed przywraceniem zasilania.

2. Unikaj obszarów wejścia

Radar do analizy fal prowadzonych nie powinien być instalowany bezpośrednio przy wejściach do wody ściekowej, wejściach do podawania materiałów lub na miejscach podlegających silnemu wpływowi cieczy.

Przepływ cieczy może powodować wahania kabla, a także wywołać znaczące fluktuacje powierzchni, co wpływa na wynik pomiaru.

3. Unikaj kontaktu między kablem a otaczającymi go konstrukcjami

Kabel falowy powinien być umieszczany w odpowiedniej pozycji oraz unikany bezpośredniego kontaktu z:

• Ścianami basenów;

• Ścianami zbiorników;

• Zabezpieczającymi obudowami;

• Rurociągami;

• Podporami;

• Innymi konstrukcjami metalowymi.

Kontakt między kablem a otaczającymi go strukturami metalicznymi może powodować dodatkowe odbicia oraz może również spowodować zużycie mechaniczne.

V. Jak należy zastosować ochronę przed wodą w instalacjach radarowych typu Guided Wave na zewnątrz?

W przypadku instalacji na zewnątrz należy zwrócić szczególną uwagę na punkt wejścia kabla instrumentu.

Podczas instalacji:

• Sikuruj mocno zatwierdzanie kabla;

• Poprawnie zabezpieczaj połączenia kanałów przewodowych;

• Zabezpieczaj integralność szczelności obudowy przyrządu;

• Ustanowić kierunek odprowadzania wody przy wejściu kabla;

• Pracuj z oponą kabla zgodnie z wymaganiami elektrycznymi.

Zanim kabel wejdzie do urządzenia, można go najpierw wypchnąć w dół, aby woda deszczowa lub kondensat wypływały z najniższej punktu, co redukuje ryzyko, że woda przepłynie wzdłuż kabla do wnętrza urządzenia.

Ta metoda jest szczególnie ważna w przypadku otwartych zbiorników ścieków, zbiorników magazynowych oraz innych środowisk o wysokiej wilgotności.

VI. Co należy wziąć pod uwagę podczas montażu kabli sygnałowych oraz testowania izolacji?

Niektóre projekty inżynieryjne wymagają przeprowadzenia testu izolacji po zakończeniu montażu kabli sygnałowych.

Na przykład niektóre specyfikacje projektowe mogą określić:

• Napięcie testowe: 500 VDC;

• Czas testu: 60 s;

• Opór izolacyjny: ≥20 MΩ.

Te parametry stanowią specyficzne wymagania inżynieryjne i nie są uniwersalnymi standardami dla wszystkich projektów pomiarów poziomu za pomocą radarów z falami kierowanymi.

Przed przeprowadzeniem testu izolacyjnego upewnij się, że elektronika przyrządu została odłączona od obwodu testowego. Testowanie należy przeprowadzić zgodnie z instrukcją obsługi przyrządu oraz specyfikacjami elektrycznymi projektu, aby uniknąć uszkodzenia sprzętu elektronicznego w wyniku nadmiernego napięcia testowego.

VII. Jak należy podłączyć radarowy wyrównawczy przyrząd?

Różne modele radarowych wyrównawczych przyrządów mogą korzystać z źródeł napędowych zasilania stałego (DC) lub zasilania zmiennego (AC). Zatem przed złączeniem kabla sprawdź najpierw:

• Etykietę urządzenia;

• Napięcie zasilania;

• Typ zasilania;

• Wymagania certyfikacji;

• Definicje terminali;

• Polaryzacja sygnału;

• Terminal połączenia z ziemią.

Niektóre dokumenty dotyczące instalacji produktu zalecają stosowanie zabezpieczonych kabeli z parą zgiętymi o powierzchni przekroju przewodnika wynoszącej około 0,5 mm²–2 mm².

Ryzykowna specyfikacja kablego powinna być określona również w zależności od metody napajania, dystansu kablego oraz lokalnych standardów elektrycznych.

Typowe kroki montażu kablowego obejmują:

1. Odłączyć zasilanie aparatu;

2. Sprawdzić etykietę i schemat kablowy;

3. Otwórz kompartament terminali;

4. Przesunąć kabel przez otwór wjazdowy;

5. Połączyć przewody zgodnie z oznaczeniami terminali;

6. Zastosować ochronę i połączenie z ziemią zgodnie z wymaganiami;

7. Sprawdź polaryzację;

8. Zaciągnij zatwierdzaczkę kabla;

9. Uruchom urządzenie po potwierdzeniu, że obudowa została prawidłowo zatwierdzona.

Specyficzne narzędzia, długość usunięcia oponki drutu oraz sposób obsługi terminala powinny być określone zgodnie z podręcznikiem montażowym dla odpowiedniego modelu.

VIII. Jak wybrać model radarowego węzła pomiarowego poziomu?

Radarowe węzły pomiarowe poziomu są dostępne w różnych konstrukcjach anten i struktur, w tym:

• Anteny typu „horn";

• Anteny paraboliczne;

• Anteny typu tablicowy;

• Anteny w postaci stojaka;

• Anteny w postaci kuli;

• Anteny płaskie;

• Hygieniczne rozwiązania projektowe.

Różne modele są odpowiednie do różnych warunków eksploatacyjnych.

Poniższe czynniki należy starannie zweryfikować podczas procesu wyboru:

Z tego względu model miernika poziomu radarowego nie powinien być wybrany wyłącznie na podstawie wymaganej zakresu pomiarowego.

IX. Co należy wziąć pod uwagę przy zakupie miernika poziomu radarowego 80 GHz?

Mierniki poziomu radarowe zazwyczaj wykorzystują technologię ciągłej fali z modulacją częstotliwości (FMCW). 80 GHz

W każdym cyklu przeszukiwania częstotliwości przyrząd przesyła sygnał radarowy, którego częstotliwość zmienia się nieprzerwanie. Po powrocie odbicia powstaje różnica częstotliwości w stosunku do obecnego sygnału przesyłanego; przyrząd oblicza odległość docelowej obiektywy na podstawie tej różnicy częstotliwości.

Niektóre specyfikacje produktu 80 GHz mogą zawierać:

• Prawie 1° wąski promień;

• Dokładność pomiarowa na poziomie milimetrowym;

• Szybka przetwarzanie echo;

• Wyświetlanie krzywizny echo;

• Wielozastępczy interfejs użytkownika;

• Zastosowania w warunkach obecności pyłu lub pary.

Jednakże te parametry są specyficzne dla poszczególnych produktów i nie powinny być traktowane jako uniwersalne specyfikacje dla wszystkich instrumentów radarowych 80 GHz.

Na przykład:

• Kąt promienia 1°;

• Dokładność 1 mm;

• Cykl pomiarowy 5 ms.

Wszystkie te parametry należy potwierdzić z dokumentacji technicznej odpowiadającego modelu oraz w warunkach przeprowadzenia testu określonych w dokumentacji.

Podczas zakupu radarowego miernika poziomu 80 GHz należy starannie porównać następujące parametry:

• Maksymalny zakres pomiarowy;

• Dokładność pomiaru;

• Kąt promienia;

• Konstrukcja anteny;

• Temperatura procesu;

• Ciśnienie procesu;

• Warunki pyłu i pary;

• Połączenie instalacyjne;

• Metoda uruchomienia;

X. W czym jest założenie standardów do radarowych mierników poziomu?

Standardy dotyczące radarowych mierników poziomu są głównie wykorzystywane do regulacji projektowania, produkcji, testowania, instalacji oraz zastosowań w przemyśle.

W przypadku rzeczywistych projektów inżynieryjnych istotne jest potwierdzenie:

• Jakie normy wymagane są w ramach projektu;

• Czy produkt spełnia odpowiednie wymagania bezpieczeństwa;

• Czy stosowana jest ochrona przed wybuchami;

• Czy obowiązują wymagania dotyczące ochrony środowiska;

• Czy instalacja elektryczna spełnia wymagane normy;

• Czy odpowiednie certyfikaty spełniają wymagania projektowe?

Standardy stanowią ważną podstawę dla projektowania inżynieryjnego oraz zastosowania produktów, jednak nie są jedynym kryterium do oceny wydajności instrumentów.

FAQ

Pytanie 1: Jaka jest główna różnica między radarem z falami kierowanymi a konwencjonalnym radarzem?

Radar z falami kierowanymi wysyła sygnały radarowe wzdłuż probki lub stalowego kabla, podczas gdy radar w przestrzeni swobodnej wysyła fale radarowe przez otwartą przestrzeń wewnątrz statku w stronę powierzchni medium. Zatem oba typy urządzeń znacznie różnią się pod względem konstrukcji instalacji oraz odpowiednich warunków eksploatacyjnych.

Q2: Czy radar z falami kierowanymi jest odpowiedni do pomiarów na dużych dystansach?

Faktowy zakres pomiarowy radaru z falami kierowanymi jest ograniczany przez długość wiertnika lub kabla, warunki montażu mechanicznego oraz konkretny model urządzenia. W przypadku pomiaru wysokości na dużych dystansach należy porównać rzeczywiste parametry zarówno radaru z falami kierowanymi, jak i radaru w przestrzeni swobodnej przed wyborem urządzenia.

Q3: Czy radar z falami kierowanymi nie zależy w pełni od stałej dielektrycznej?

Nie. Struktura fal prowadzonych skoncentruje energię radarową i może przynieść korzyści w przypadku określonychmediumow o niskiej stałej dielektrycznej; jednak cechy dielektryczne tego medium nadal wpływają na odbitany echo.

Q4: Dlaczego stalowy kabel nie powinien stykać się z ścianą zbiornika?

Kontakt między stalowym kablem a ścianą zbiornika może powodować dodatkowe odbicia, podczas gdy długotrwałe tarcie może również spowodować zużycie mechaniczne oraz wpłynąć na stabilność pomiaru.

Q5: Czy każdy radarowy pomiaracz poziomu 80 GHz zapewnia dokładność 1 mm?

Nie. Specyfikacja dokładności 1 mm dotyczy wyłącznie niektórych modeli w określonych warunkach. Faktualna dokładność należy potwierdzić w zależności od konkretnego produktu oraz warunków zastosowania.

Q6: Czy radar typu Guided Wave nie wymaga konserwacji?

Nie należy uznawać go za całkowicie bezkonserwacyjny. W przypadku materiałów o wiskoznym, krystalizującym lub łatwo przyklejającym się charakterze, stan słupka lub kablej sondy, szczelność przyrządów oraz połączenia elektryczne powinny być nadal periodicznie kontrolowane.

Podsumowanie

Mierniki poziomu za pomocą radaru z sygnałami kierowanymi przeprowadzają sygnały elektromagnetyczne wzdłuż probki lub kabla i są odpowiednie do stosowania w małych zbiornikach magazynowych, w przypadku zmieniających się powierzchni cieczy oraz w określonychmediach o niskiej stałej dielektrycznej.

Jednak długość probki lub kabla należy określić w zależności od warunków lokalnych; dłuższe sondy zwiększają trudność montażu oraz konserwacji.

Podczas montażu należy zwrócić szczególną uwagę na następujące aspekty:

Położenie wejścia, odstęp między kablem a ścianą zbiornika, fixacja mechaniczna, wodoodporność kabla, ochrona i połączenie z ziemią oraz inspekcja przewodów.

Przy wyborze radaru z metodą fal prowadzonych lub radaru do przestrzeni swobodnej (80 GHz) należy w sposób kompleksowy wziąć pod uwagę następujące czynniki:

Domek pomiaru, środowisko, cechy dielektryczne, pył, parę, pędzłą, wiskozność, temperatura, ciśnienie oraz przestrzeń instalacyjna.

Specyfikacje wymiarów, parametry kabli, warunki testowania izolacji oraz parametry wydajności radarowego urządzenia 80 GHz powinny być określone na podstawie dokumentacji technicznej, instrukcji montażowych oraz specyfikacji technicznych projektu odpowiadającego urządzenia.