Dobór i klasyfikacja radarowych mierników poziomu wysokiej częstotliwości: częstotliwość, antena, zakres i warunki pracy

1. Co to jest miernik poziomu za pomoc ą radaru o wysokiej cz ęstotliwo ści?

Radarowy miernik poziomu o wysokiej cz ęstotliwo ści to instrument bezkontaktowy, kt óry wykorzystuje fale elektromagnetyczne o wysokiej cz ęstotliwo ści do ci ąg łego pomiaru poziomu cieczy.

Radar wysy ła fale elektromagnetyczne w kierunku powierzchni medium za pomoc ą anteny. Gdy sygna ł dotrze do powierzchni cieczy, ulega odbiciu.Instrument otrzymuje sygna ł powrotowy i oblicza odleg ło ś ć mi ędzy anten ą radarow ą a powierzchni ą p łynu na podstawie czasu rozpraszania, zmiany cz ęstotliwo ści lub relacji fazowej.

Rzeczywisty poziom cieczy mo żna nast ępnie obliczy ć, ł ącz ąc t ę odleg ło ś ć z wysoko ści ą zbiornika oraz po ło żeniem punktu zerowego.

Cz ęstotliwo ści radarowe powszechnie stosowane w obecnych projektach przemys łowych obejmuj ą 6 GHz.26GHz, oraz oko ło 80GHz. Wśr ód nich,26GHz i 80GHz Są zazwyczaj klasyfikowane jako rozwi ązania pomiarowe radarowe o stosunkowo wysokiej cz ęstotliwo ści.

W szczeg ólno ści,80GHz Radar jest coraz cz ę ściej stosowany w procesach chemicznych, oczyszczaniu wody, zbiornikach magazynowych, reaktorach, ma łych zbiornikach oraz zbiornikach o z ło żonej strukturze wewn ętrznej, ze wzgl ędu na kr ótsz ą d ługo ś ć fali, bardziej skoncentrowany promie ń oraz mniejsze wymiary anteny.

Jednak wy ższa cz ęstotliwo ś ć nie oznacza lepszych wynik ów w ka żdym warunku eksploatacyjnym.

Poprawne wyborze radarowego miernika poziomu o wysokiej cz ęstotliwo ści wymaga kompleksowego rozwa żania warunk ów otoczenia, konstrukcji zbiornika, dystansu pomiarowego, temperatury, ci śnienia, pary, p ędzli, kondensacji, po ł ączenia monta żowego oraz wymaga ń systemu sterowania.

2. W jaki spos ób mo żna klasyfikowa ć radarowe mierniki poziomu o wysokiej cz ęstotliwo ści?Mierniki poziomu radarowych

nie mog ą by ć klasyfikowane wy ł ącznie za pomoc ą jednej metody.

Z punktu widzenia wyboru technologicznego, bardziej praktyczne metody klasyfikacji obejmuj ą:

• – klasyfikacja wed ług cz ęstotliwo ści pracy;

• – klasyfikacja wed ług zasady pomiarowej;

• – klasyfikacja wed ług anteny oraz struktury po ł ączenia procesowego;

• – klasyfikacja wed ług zastosowania i klasy dok ładno ści pomiarowej;

– tylko po zrozumieniu tych klasifikacji mo żna wybra ć odpowiedni radarowy miernik poziomu dla konkretnego projektu;

3.Klasifikacja wed ług cz ęstotliwo ści operacyjnej –

; 1. Metrozawodnik radarowy o cz ęstotliwo ści 6 GHz –

: cz ęstotliwo ś ć radarowa 6 GHz jest stosunkowo nisk ą.

posiada d łu ższ ą d ługo ś ć fali oraz zazwyczaj szerszy promie ń. Nadal jest stosowany w okre ślonych du żych zbiornikach do magazynowania cieczy, w aplikacjach z silnymi fluktuacjami powierzchni oraz w specjalnych warunkach pracy z par ą i kondensacj ą.

Jednak ze wzgl ędu na stosunkowo du ż ą wielko ś ć anteny, elastyczno ś ć monta żu tego urz ądzenia jest zazwyczaj ni ższa ni ż w przypadku radar ów o wy ższej cz ęstotliwo ści stosowanych w ma łych zbiornikach, w ograniczonych miejscach monta żowych lub w pojazdach o z ło żonej strukturze wewn ętrznej.

2. 26GHz Metr poziomu radarowy

26GHz Radar jest stosowany w zastosowaniach przemys łowych od wielu lat. Ta technologia jest dojrza ła i nadaje si ę do zastosowania w licznych konwencjonalnych zbiornikach na ciek łe substancje oraz naczyniach procesowych.

Do typowych zastosowa ń nale ż ą:

• Tanki wodne; zbiorniki na ścieki:

• ; zbiorniki na magazynowanie chemikali ów:

• Tanki do magazynowania kwas ów i zasad;

• Tanki na paliwo;

• Naczynia reakcyjne;

• Specjalne silowy na proszki oraz materia ły graniastosk ładowe;

W por ównaniu z radarом o ni ższej cz ęstotliwo ści,26GHz Radar mo że wykorzystywa ć mniejsz ą anten ę i generowa ć bardziej skoncentrowany promie ń, co czyni go nadal niezwykle wszechstronnym rozwi ązaniem w wielu projektach przemys łowych.

3. 80GHz Metr poziomu radarowy

80GHz Jest obecnie wa żnym kierunkiem technologicznym w pomiarach poziomu za pomoc ą radar ów wysokofrekwencyjnych.

Jego g ł ówne cechy obejmuj ą:

• ma ły k ąt promienia;

• dobra dyrektywno ś ć;

• ma ł ą wielko ś ć anteny;

• Silna zdolno ś ć do unikania przeszk ód wewn ątrz zbiornika;

• Dostosowanie do w ąskich zbiornik ów;

• Dostosowanie do ma łych po ł ącze ń procesowych;

• Dostosowanie do zbiornik ów o z ło żonych strukturach wewn ętrznych.

W przypadku zbiornik ów wyposa żonych w mieszacze, spulki, schody, rury do na ładowania lub inne elementy mechaniczne, stosowanie w ąskiego promienia radarowego mo że zmniejszy ć interferencyjne eko generowane przez te elementy.

Dlatego,80GHz Radar sta ł si ę jednym z powszechnych rozwi ąza ń w projektach nowych instalacji chemicznych, system ów oczyszczania wody oraz automatycznych zbiornik ów magazynowych.

– 4. Klasifikacja wed ług zasady pomiarowej

1. Miernik poziomu za pomoc ą radaru impulsowego

Radar impulsowy oblicza odleg ło ś ć poprzez wysy łanie wi ązk ów mikrofalowych.impulsy i odbieranie sygna ł ów odbitych od powierzchni o środka.

Jego podstawowy zasadniczy mechanizm wi ą że si ę z czasem rozprzestrzeniania si ę fal elektromagnetycznych. Radar impulsowy

to dojrza ła technologia, kt óra zosta ła szeroko wykorzystywana w pomiarach na poziomie przemys łowym.

2. FMCW Metr poziomu radarowy

– „FMCW" oznacza sygna ł ci ąg ły z modulacj ą cz ęstotliwo ści.

Przyrz ąd ci ąg ły przesy ła sygna ł radarowy, kt órego cz ęstotliwo ś ć zmienia si ę w czasie, oraz oblicza odleg ło ś ć docelow ą poprzez por ównanie r ó żnicy cz ęstotliwo ści mi ędzy sygna łem wysy łanym a sygna łem powrotnym.

Wiele obecnych 80GHz Mierniki poziomu za pomoc ą radaru s ą stosowane FMCW Tехнологia.

FMCW oferuje zaawansowane mo żliwo ści przetwarzania sygna ł ów i mo że by ć stosowana w pomiarach poziomu cieczy o wysokiej dok ładno ści, w przypadku z ło żonych zbiornik ów magazynowych oraz w niekt órych zastosowaniach pomiarowych na du że odleg ło ści.

Podczas wyboru projektu nie nale ży por ównywa ć wy ł ącznie poj ę ć „impuls" i „FMCW"; nale ży r ównie ż przeanalizowa ć rzeczywiste specyfikacje produktu, w tym dok ładno ś ć pomiaru, k ąt promienia, zakres pomiaru, stref ę strefa martwa, temperatura procesu oraz wyj ście sygna łu.

5. Klasifikacja wed ług struktury anteny

Antena stanowi bardzo wa żny element pomiarownika poziomu z radarowym systemem pomiarowym.

Typ anteny bezpo średnio wp ływa na przesy łanie sygna łu, k ąt promienia, kierowno ś ć oraz zdolno ś ć do dostosowywania si ę do warunk ów na stanowisku.

Najcz ę ściej stosowane anteny do pomiar ów poziomu radarowego obejmuj ą nast ępuj ące typy:

1. Antena w kszta łcie rog ówki

Antena typu „horn" to bardzo powszechna konstrukcja stosowana w tradycyjnych radarowych miernikach poziomu.

Charakteryzuje si ę dojrza ł ą konstrukcj ą oraz dobrym kierunkowo ści ą i mo że by ć wykorzystywana w wielu konwencjonalnych zbiornikach na cieczy oraz w przemys łowych naczyniach procesowych.

Przy tej samej cz ęstotliwo ści pracy wi ększy promie ń d źwi ękowej anteny umo żliwia zazwyczaj uzyskanie szerszego promienia o świetlenia.

Z tego wzgl ędu podczas wyboru anteny d źwi ękowej nale ży w spos ób kompleksowy wzi ą ć pod uwag ę nast ępuj ące czynniki:

• Cz ęstotliwo ś ć radarowa;

• Promie ń anteny;

• Flan ży monta żowy;

• Wysoko ś ć zbiornika;

• Promie ń zbiornika;

• Wewn ętrzne przeszkody.

W przypadku, gdy średnica monta żowej noz ły jest ma ła, nale ży r ównie ż sprawdzi ć, czy antena mo że zosta ć prawid łowo wstawiona lub skorygowana w odpowiednim miejscu noz ły.

2. Antena paraboliczna

Antena paraboliczna zapewnia wysok ą dyrektywno ś ć oraz mo żliwo ś ć skupiania sygna łu.

W zale żno ści od warunk ów lokalnych, anteny paraboliczne mog ą by ć wykorzystane do pomiar ów w przestrzeni swobodnej w tradycyjnych du żych zbiornikach magazynowych oraz w zastosowaniach o du żej odleg ło ści.

Jednak anteny paraboliczne s ą zazwyczaj du że, dlatego wymagaj ą odpowiedniego obszaru instalacyjnego.

Je śli medium charakteryzuje si ę siln ą adhezj ą, krystalizacj ą lub powstawaniem koksu, nale ży r ównie ż wzi ą ć pod uwag ę wp ływ zanieczyszczenia na powierzchni ę anteny oraz na sygna ł radarowy.

W zwi ązku z tym w przypadku asfaltu, ci ę żkiego oleju oraz medi ów pracuj ących przy wysokich temperaturach, kt óre mog ą prowadzi ć do powstawania koksu, nie nale ży dobiera ć anteny parabolicznej wy ł ącznie na podstawie zakresu pomiarowego. Zanieczyszczenie anteny nale ży r ównie ż starannie oceni ć.

3.Antena p łaski lub antena macierzowa

. Anteny p łaskie oraz struktury macierzowe s ą stosowane w okre ślonych zastosowaniach pomiarowych zbiornik ów, a tak że w instalacjach studni ustabilizuj ących oraz ruroci ąg ów bocznych.

Te struktury mo żna zaprojektowa ć tak, aby przekazywa ć sygna ły radarowe w okre ślonych warunkach rozprzestrzeniania si ę sygna łu.

W szczeg ólno ści, gdy w du żym systemie automatycznego pomiaru poziomu w zbiorniku magazynowym stosuje si ę zbiornik zatrzymuj ący, nale ży wybra ć urz ądzenie radarowe, kt óre zosta ło specjalnie zaprojektowane do wspierania tego sposobu instalacji.

Prosimy o uwagi:

– „radar z pozycjonowaniem" i „radar fal prowadzonych" nie stanowi ą tej samej koncepcji.

Radar dzia łaj ący w przestrzeni wolnej, emituj ący sygna ł z wn ętrza zbiornika cichego, pozostaje instrumentem pomiarowym radarowym bez styku. Radar fal kierowanych wykorzystuje fale elektromagnetyczne prowadzone po metalowym pr ętu lub kablu stalowym. Obie technologie opieraj ą si ę na r ó żnych strukturach roboczych.

4. Antena l ękowa

Anteny l ękkowe s ą szeroko stosowane w nowoczesnych radarach o wysokiej cz ęstotliwo ści, w szczeg ólno ści 80GHz mierniki poziomu radarowego

Ta konstrukcja umo żliwia kompaktowy projekt anteny oraz skuteczne skupianie promienia. Anteny l ękowe

mog ą by ć r ównie ż po ł ączone za pomoc ą śrubowych, z flan żami oraz sanitarnych po ł ącze ń procesowych. Są one zatem szczeg ólnie odpowiednie dla:

• ma łych zbiornik ów magazynowych;

• Tanki do proces ów chemicznych;

• Tanki do chemicznej oczyszczania wody;

• Naczynia do żywno ści i produkt ów farmaceutycznych;

• Urz ądzenia z ograniczonym przestrzeni ą monta żow ą;

Zgodno ś ć konkretnego modelu z zastosowaniami korozyjnymi, zastosowaniami w warunkach wysokiej temperatury lub zastosowaniami higienicznymi nale ży potwierdzi ć w zale żno ści od materia ł ów u żytych do anteny oraz po ł ącze ń procesowych;

6. Klasifikacja wed ług stopnia zastosowania

1.Metr radarowy do pomiaru poziomu

– W wi ększo ści projekt ów zwi ązanych z produkcj ą chemiczn ą, oczyszczaniem wody, systemami kanalizacyjnymi oraz magazynowaniem w przemy śle stosuje si ę metry radarowe do pomiaru poziomu w procesach produkcyjnych.

Ich g ł ówne funkcje obejmuj ą:

• ci ąg ły monitorowanie poziomu cieczy;

• kontrol ę poziomu wysokiego i niskiego;

• Kontrola uruchamiania i zatrzymywania pomp;

• Zarz ądzanie poziomem w zbiorniku magazynowym;

• Zbieranie danych za pomoc ą PLC lub SCADA.

W tych projektach szczeg ólny nacisk k ładzie si ę na stabilno ś ć, zakres pomiarowy, sygna ł wyj ściowy, odporno ś ć na temperatur ę i ci śnienie oraz elastyczno ś ć dostosowywania si ę do warunk ów na miejscu.

2.Radar pomiarowy do pomiaru pojemno ści zbiornik ów o wysokiej dok ładno ści

: projekty zwi ązane z rop ą naftow ą, olejem rafinowanym, du żymi kompleksami zbiornik ów oraz monitorowaniem poziom ów magazynowych mog ą wymaga ć znacznie wy ższej dok ładno ści pomiar ów ni ż typowe zastosowania w systemach kontroli proces ów.

Je śli dane pomiarowe zostan ą wykorzystane do zarz ądzania magazynem lub do przekazu towar ów, nie nale ży wybiera ć standardowego radaru procesowego wy ł ącznie na tej podstawie.

Nale ży potwierdzi ć wymagan ą dok ładno ś ć pomiarow ą, standardy certyfikacji, struktur ę instalacji oraz kompletny system pomiarowy dla kompleksu zbiornik ów zgodnie z wymaganiami projektu.

Innymi s łowy:

Standardowa regulacja poziomu oraz pomiary do przekazu towar ów to dwa r ó żne zastosowania.

: Nie mo żna za ło ży ć, że zwyk ły przyrz ąd procesowy jest odpowiedni do stosowania w transakcjach handlowych tylko dlatego, że przyrz ądy pomiarowe poziomu oparte na radarze s ą zazwyczaj uznawane za dok ładne.

7. Co nale ży wzi ą ć pod uwag ę jako pierwszy czynnik przy wyborze radarowego miernika poziomu o wysokiej cz ęstotliwo ści?

Pierwszym czynnikiem, kt óry nale ży wzi ą ć pod uwag ę przy wyborze radarowego miernika poziomu o wysokiej cz ęstotliwo ści, jest środowisko.

Jest to kwestia, kt ór ą w wielu projektach łatwo pomija si ę.

Nale ży potwierdzi ć co najmniej nast ępuj ące informacje:

• Nazwa среды;

• Czy среда jest przewodz ąca elektrycznie;

• Charakterystyki dielektryczne;

• Czy среда jest korozyjna;

• Czy среда jest lepka;

• Czy среда łatwo krystalizuje;

• Czy среда łatwo przylega;

• Czy powstaje piana;

• Czy wyst ępuje para.

Na przyk ład, cho ć czysta woda i skoncentrowana kwas siarkowy mog ą mie ć dok ładnie ten sam zakres pomiarowy, ich wymagania dotycz ące anten oraz materia ł ów do po ł ącze ń procesowych mog ą by ć zupe łnie r ó żne.

Dolina oraz ścieki nie mog ą by ć mierzone za pomoc ą urz ądzenia wybranego wy ł ącznie na podstawie zakresu pomiarowego.

Dlatego przy zakupie miernika poziomu radarowego pierwszym punktem informacji, kt óry nale ży poda ć, powinno by ć to, w jakim medium ma ono dzia ła ć, a nie wy ł ącznie podanie, że wymagany jest zakres pomiarowy 10 metr ów.

8. Wyb ór w zale żno ści od wysoko ści i średnicy zbiornika

Wymiary zbiornika bezpo średnio wp ływaj ą na wyb ór metra poziomu radarowego.

Nale ży dostarczy ć nast ępuj ąc ą informacj ę:

• – ca łkowita wysoko ś ć zbiornika;

• – średnica zbiornika;

• – najwy ższy poziom cieczy;

• – najni ższy poziom cieczy;

• – pozycja monta żu radarowego.

– Na przyk ład zbiornik o wysoko ści 10 m i średnicy 2 m oraz zbiornik o wysoko ści 10 m i średnicy 20 m maj ą ten sam zakres pomiarowy, jednak ich wymagania w zakresie promienia radarowego r ó żni ą si ę.

Dla wysokich i w ąskich zbiornik ów,80GHz Radar z w ąskim promieniem zazwyczaj oferuje wi ększe zalety.

Je śli zbiornik zawiera rury, mieszalnik lub spulki, nale ży zwr óci ć wi ększ ą uwag ę na k ąt promienia oraz po ło żenie monta żowe.

9. Selekcja – w zale żno ści od wewn ętrznej struktury zbiornika:

Rzeczywiste zbiorniki magazynowe przemys łowe rzadko s ą ca łkowicie puste.

Typowe elementy wewn ętrznej struktury to:

• Przemieszaczniki;

• Spirale ogrzewania;

• Szynki;

• Klatki no śne;

• Rury do na ładowania;

• Rury do odprowadzania;

• Szyny wzmocnieniowe.

Wszystkie te elementy mog ą powodowa ć odbicia radarowe.

Podczas selekcji i instalacji g ł ówny prom radarowy powinien by ć ustawiony tak, by jak najwi ęcej unika ć tych struktur.

Dlatego w przypadku z ło żonych czo łg ów zakres pomiarowy i dok ładno ś ć nie s ą jedynymi czynnikami, kt óre nale ży bra ć pod uwag ę.

Kąt promienia jest bardzo wa żnym parametrem przy wyborze radarowego miernika poziomu o wysokiej cz ęstotliwo ści.

Radar 80GHz mo że generowa ć w ątszy promie ń, co daje mu wyra źne zalety w przypadku czo łg ów o z ło żonej strukturze wewn ętrznej.

10. Jak wybra ć radarowy miernik poziomu do zbiornika z p ływaj ącym dachem?

Zbiornik z p ływaj ącym dachem to stosunkowo specjalizowana zastosowanie.

W przypadku gdy radar musi zmierzy ć rzeczywisty poziom cieczy pod p ływaj ącym dachem, zwyk ły radar w przestrzeni swobodnej zazwyczaj nie mo że by ć skierowany bezpo średnio na powierzchni ę cieczy z powierzchni p ływaj ącego dachu.

W zale żno ści od konstrukcji zbiornika mo żna zastosowa ć dedykowany jam ę stabilizacyjn ą, rur ę kierownicz ą lub rozwi ązanie do pomiaru poziomu wody w zbiornikach z p ływaj ącym dachem.

Nie jest poprawne stwierdzenie:

„Zbiornik z p ływaj ącym dachem musi by ć wyposa żony w radar fal kierowanych".

Radar fal kierowanych oraz radar w przestrzeni swobodnej dzia łaj ący w jamie stabilizacyjnej to dwie r ó żne technologie.

W przypadku du żych zbiornik ów magazynowych na naft ę oraz projekt ów pomiarowych z wysok ą dok ładno ści ą nale ży wybra ć odpowiedni system radarowy do pomiaru pojemno ści zbiornik ów zgodnie z konstrukcj ą zbiornika, wymiarami zbiornika z ustalaczem oraz stopniem dok ładno ści pomiaru.

11. Jak nale ży dobra ć miernik poziomu radarowego w przypadku obecno ści parы?

Miernik radarowy wykorzystuje fale elektromagnetyczne do pomiar ów, dlatego nie zale ży on od pr ędko ści d źwi ęku w powietrzu tak, jak miernik poziomu ultrad źwi ękowy.

To czyni radarowy miernik szczeg ólnie odpowiednim dla wielu proces ów przemys łowych, w kt órych wyst ępuj ą zmiany temperatury, ci śnienia oraz obecno ś ć parы.

Niemniej jednak nie ma sensu twierdzi ć, że para nie ma żadnego wp ływu na dzia łanie miernika radarowego.

W warunkach wysokich temperatur du ża ilo ś ć par mo że by ćwarzana przez siln ą kondensacj ę.

Je śli kondensacja lub warstwa osadzonej na powierzchni anteny pod ło ża utrzymuje si ę na jej powierzchni przez d łu ższy czas, sygna ł radarowy mo że ulec zak ł óceniu.

W zwi ązku z tym, w nast ępuj ących zastosowaniach:

• zbiorniki z wod ą pracuj ącymi w wysokich temperaturach;

• reaktory;

• Evaporatory;

• Systemy kondensacji par;

• Zatwierdzone zbiorniki w warunkach wysokiej wilgotno ści;

Realna temperatura procesu, ci śnienie, warunki par oraz warunki kondensacji powinny zosta ć okre ślone przed wybor ą odpowiedniej cz ęstotliwo ści radarowej oraz struktury anteny.

12. Jak nale ży wybra ć miernik poziomu radarowego w przypadku obecno ści p ędzli?

Płaszczysto ś ć tworzy z ło żone warunki operacyjne dla pomiaru poziomu za pomoc ą radaru.

Pierwszym krokiem jest okre ślenie tego, co projekt wymaga faktycznie pomiaru:

• Czy chodzi o g órn ą powierzchni ę p łaszczysto ści?

• Czyli rzeczywista powierzchnia cieczy pod p ędz ł ą?

– to dwa ca łkowicie r ó żne wymagania.

– wp ływ p ędz ły zale ży od jej grubo ści, g ęsto ści, zawarto ści wody, wielko ści kropel oraz charakterystyki środowiska.

– zatem w przypadku reaktor ów, basen ów aeracyjnych oraz proces ów chemicznych obejmuj ących siln ą powstanie p ędz ły, rzeczywiste warunki powstania p ędz ły powinny zosta ć wst ępnie okre ślone.

W przypadku bardzo intensywnego procesu pomiarowego nale ży kompleksowo oceni ć radarowe metryczki do pomiaru poziomu w przestrzeni swobodnej, radarowe metryczki oparte na metodzie fal kierowanych oraz inne metody pomiarowe.

13. Jak wybra ć radarow ą metryczk ę do pomiaru poziomu do zastosowa ń w projektych charakteryzuj ących si ę wysok ą temperatur ą i wysokim ci śnieniem?

Radarowe metryczki do pomiaru poziomu mog ą by ć wykorzystane w wielu procesach o wysokiej temperaturze i wysokim ci śnieniu; jednak to, czy instrument spe łnia okre ślone wymagania, zale ży od jego konstrukcji konkretnej.

Nast ępuj ące parametry nale ży potwierdzi ć podczas wyboru:

• Normalna temperatura pracy;

• Maksymalna temperatura procesu;

• Normalny ci śnienie pracy;

• Maksymalne ci śnienie;

• Czy obecny jest wakuum;

• Typ po ł ączenia procesowego;

• Materia łтайnienia;

• Materia ł anteny;

Sama cz ęstotliwo ś ć radarowa nie mo że by ć wykorzystywana jako podstawa do wyboru.

Radar 80GHz nie jest automatycznie radarem do pomiaru wysokich temperatur, ani nie oznacza to, że ka żdy 80GHz Produkt mo żna u żywa ć w reaktorze o wysokim ci śnieniu.

Ostateczna decyzja musi by ć podejmowana w oparciu o dozwolone zakresy temperatury i ci śnienia procesowego dla konkretnego modelu.

14. Jak powinien by ć poziomnik radarowy?Wybrano materia ł o średniej grubo ści i niskim wsp ó łczynniku dielektrycznym?

Kiedy sygna ł radaru dociera do powierzchni medium, a Nale ży wygenerowa ć wystarczaj ąco silne odzwierciedlenie, aby zapewni ć stabilne pomiarowanie.

Ró żne media charakteryzuj ą si ę r ó żn ą zdolno ści ą do odbicia fal radarowych.

Dla cieczy o niskich w ła ściwo ściach dielektrycznych echo mo że by ć stosunkowo s łabe.

Na przyk ład odpowiednio ś ć wybranego produktu nale ży starannie zweryfikowa ć w przypadku okre ślonych olej ów, rozpuszczalnik ów oraz medii chemicznych o niskiej sta łej dielektrycznej.

W zastosowaniach in żynieryjnych nie nale ży stosowa ć sta łej zasady, że „niska sta ła dielektryczna zawsze wymaga wykorzystania okre ślonego typu anteny".

Nale ży r ównie ż kompleksowo uwzgl ędni ć nast ępuj ące czynniki:

• – odleg ło ś ć pomiarowa;

• – wsp ó łczynnik wzmocnienia anteny;

• – metoda monta żu;

• – konstrukcja zbiornika;

• – cz ęstota radarowa;

• – zdolno ś ć do przetwarzania sygna łu.

– w przypadku specjalnego środowiska, w celu wyboru odpowiedniego produktu, zaleca si ę podanie jego dok ładnej nazwy.

– 15. Jak nale ży wybra ć sygna ł wyj ściowy?

Typowe opcje wyj ściowe dla przemys łowych miernik ów poziomu radarowych to:

• 4–20 mA;

• 4–20 mA + HART;

• RS485;

• Modbus RTU;

• Inne metody komunikacji cyfrowej.

Je śli projekt wykorzystuje konwencjonalny analogowy wej ście PLC, mo żna wybra ć wyj ście 4–20 mA.

W przypadku potrzeby konfiguracji parametr ów, diagnostyki lub cyfrowej komunikacji, HART mo że by ć wybrany w zale żno ści od systemu sterowania.

Je śli system wykorzystuje lini ę RS485, sprawd ź, czy przyrz ąd obs ługuje protok ó ł Modbus RTU, oraz weryfikuj jego adres komunikacyjny, szybko ś ć transmisji oraz definicje rejestr ów.

Przed zakupem upewnij si ę, czy urz ądzenie zostanie w ko ńcu po ł ączony z:

• PLC;

• DCS;

• RTU;

• rejestratorem danych;

• bramk ą Io T;

• systemem SCADA.

Nie czekaj, a ż urz ądzenie dotrze na miejsce monta żu, zanim okre ślisz protok ó ł komunikacji.

16. Jakie parametry nale ży poda ć przy doborze radarowego miernika poziomu o wysokiej cz ęstotliwo ści?

Aby szybko dokona ć wyboru radarowego miernika poziomu o wysokiej cz ęstotliwo ści, zaleca si ę, by podczas procesu zakupowego w ramach projektu poda ć przynajmniej nast ępuj ące informacje:

Jakie parametry nale ży poda ć przy doborze radarowego miernika poziomu?

Aby dok ładniej wybra ć model pomiernika poziomu radarowego, zaleca si ę podanie jak najwi ęcej z poni ższych informacji podczas procesu zapytania lub wyboru projektu:

1. Typ medium mierzonego oraz zakres pomiarowy;

• Nazwa medium mierzonego;

• Zakres pomiarowy;

• Ca ła wysoko ś ć zbiornika;

• Promie ń naczynia.

2. Warunki eksploatacyjne naczynia:

• Normalna temperatura eksploatacyjna oraz maksymalna temperatura;

• Normalny ci śnienie eksploatacyjne oraz maksymalne ci śnienie;

• Obecno ś ć pr ó żni;

• Obecno ś ć pary;

• Obecno ś ć p ędzlu;

• Cz ęstotliwo ś ć powstawania kondensacji.

3. Struktura wewn ętrznego zbiornika;

• Czy znajduje si ę mieszacz;

• Czy istniej ą wewn ętrzne rury, cewki ogrzewania, struktury wspieraj ące lub inne przeszkody;

• Czy struktury, kt óre mog ą wp ływa ć na sygna ł, znajduj ą si ę w pobli żu miejsca monta żu radaru;

4. Metoda monta żu i po ł ączenia;

• Diametr portu monta żowego;

• Po ł ączenie śrubowe lub z flanecem;

• Specyfikacja flan ży oraz klasy ci śnienia (w przypadku stosowno ści);

• – przybli żona odleg ło ś ć mi ędzy pozycj ą monta żu a ścian ą zbiornika lub wej ściem do wype łnienia.

5. Wymagania elektryczne i funkcjonalne;

• Napi ęcie zasilania;

• Sygna ł wyj ściowy, np. 4–20 mA lub RS485 Modbus;

• Czy wymagany jest lokalny ekran wy świetlania;

• Czy wymagana jest konstrukcja odporna na wybuch;

• Czy przyrz ąd b ędzie wykorzystywany do transferu kontroli, pomiaru zapas ów lub zwyk łego monitorowania procesowego.

6. Informacje o miejscu;

   W przypadku dopuszczalno ści zaleca si ę r ównie ż dostarczenie nast ępuj ących materia ł ów:

• Zdj ęcia miejsca umieszczenia zbiornika;

• rysunki konstrukcji zbiornika;

• Rysunki wymiarowe portu monta żowego;

• – Diagramy struktury wewn ętrznego zbiornika;

– Im bardziej kompletna jest dostarczona informacja, tym łatwiej b ędzie okre śli ć odpowiedni ą cz ęstotliwo ś ć radarow ą, typ anteny, zakres pomiarowy, po ł ączenie procesowe, materia ł oraz metod ę monta żu. Pozwala to zmniejszy ć ryzyko wyst ąpienia fa łszywych odbi ć ów, stref martwych pomiar ów lub niestabiletych sygna ł ów po monta żu.

W celu wyboru projektu miernika poziomu za pomoc ą radaru METRAVON SEP zaleca najpierw potwierdzenie rzeczywistych warunk ów na stanowisku, a nast ępnie wyznaczenie cz ęstotliwo ści radarowej, typu anteny, po ł ączenia procesowego, zakresu pomiarowego oraz sposobu wyj ściowego sygna łu.

Ciekawe pytania

Q1: Jakie cz ęstotliwo ści s ą zazwyczaj stosowane w radarowych miernikach poziomu o wysokiej cz ęstotliwo ści?

Produkty radarowe wysokiej cz ęstotliwo ści, powszechnie stosowane w obecnych projektach przemys łowych, obejmuj ą:26GHz i przybli żenie 80GHz Modely.

W nowych projektach,80GHz Radar jest coraz cz ę ściej stosowany w ma łych oraz z ło żonych czo łkach ze wzgl ędu na w ąski promie ń promieniowania oraz kompaktow ą anten ę.

Wybrane model nale ży nadal dobiera ć zgodnie z rzeczywistymi warunkami pracy.

Q2: Czy jest?80GHz Metr poziomu radarowy – lepszy ni ż inny 26GHz Model?

Nie mo żna tego ustali ć tak prosto.

Radar 80GHz oferuje wyra źne zalety dzi ęki w ąskiemu promieniowi, ma łej antenie oraz dobrej przydatno ści do analizowania z ło żonych struktur wewn ętrznych.

Jednak że,26GHz Radar to dojrza ła technologia, kt óra wci ą ż umo żliwia stabilne pomiarowanie w du żym liczbie konwencjonalnych przemys łowych zbiornik ów magazynowych.

Wyb ór powinien opiera ć si ę na warunkach na stanowisku, a nie wy ł ącznie na cz ęstotliwo ści.

Q3: Czy radarowy poziomik mo że mierzy ć roztoki korozyjne?

Tak, jednak odpowiednia antena, po ł ączenie procesowe oraz materia ły uszczelniaj ące nale ży dobra ć w zale żno ści od charakteru medium.

W przypadku kwas ów, zasad lub innych substancji korozyjnych podaj nazw ę środowiska, st ę żenie oraz temperatur ę procesu przed wyborem modelu.

Q4: Czy metr poziomu radarowy mo że by ć wykorzystany w zbiorniku ściek ów?

Tak.

Dla zbiornik ów ściek ów, zbiornik ów r ównowa żeniowych oraz zbiornik ów magazynowych ściek ów przemys łowych metryka radarowa bezkontaktowa mo że pom óc w ograniczeniu problem ów wynikaj ących z bezpo średniego kontaktu mi ędzy czujnikiem a ściekami.

W przypadku obecno ści silnej p ędzli, nale ży to zазазnaczy ć z wyprzedzeniem.

Q5: Czy metr poziomu na bazie radarowej mo żna u żywa ć w przypadku obecno ści mieszad ła?

Tak.

Rekomenduje si ę u życie radaru o stosunkowo w ąskim promieniu promieniowania. Pozycja monta żu powinna by ć starannie dobrane, aby g ł ówny promie ń promieniowania nie zakracza ł si ę w kierunku osi mieszacza ani jego łopatek.

Radar 80GHz jest zazwyczaj bardziej odpowiedni do badania z ło żonych struktur wewn ętrznych.

Pytanie Q6: Czy radarowy poziomik mo że by ć stosowany w naczyniu pod pr ę żyn ą?

Wielu modeli radarowych mo że by ć stosowanych w środowiskach pod pr ę żyn ą.

Jednak odpowiednio ś ć zale ży r ównie ż od klasy ci śnienia procesowego oraz konstrukcji uszczelnienia konkretnego urz ądzenia.

Podczas zakupu nale ży poda ć minimalne oraz maksymalne ci śnienia procesowe.

Q7: Czy miernik poziomu radarowego jest wp ływany przez zmiany g ęsto ści medium?

Radar bezpo średnio mierzy odleg ło ś ć mi ędzy powierzchni ą medium a anten ą; nie oblicza poziomu cieczy na podstawie ci śnienia hydrostatycznego. Zatem zmiany g ęsto ści medium zazwyczaj nie powoduj ą tych samych problem ów z kompensacj ą g ęsto ści, kt óre wyst ępuj ą w przypadku pomiaru poziomu opartego na ci śnieniu.

Jednak w ła ściwo ści dielektryczne środowiska wp ływaj ą na si ł ę echa radarowego.

Q8: Czy zwyk ły miernik poziomu radarowego mo że by ć stosowany do pomiaru przy przekazaniu opieki?

To nie mo żna okre śli ć wy ł ącznie na podstawie dok ładno ści zwyk łego instrumentu procesowego.

Je śli dane dotycz ące poziomu cieczy zostan ą wykorzystane do przekazywania kontroli lub do dok ładnego pomiaru poziomu w zbiornikach, nale ży wybra ć system radarowego do pomiaru poziomu w zbiornikach, kt óry spe łnia wymagania projektu w zakresie pomiar ów i certyfikacji.

Q9: Czy zbiornik z p ływaj ącym dachem musi by ć wyposa żony w radar z falami kierowanymi?

Nie.

W zale żno ści od konkretnej konstrukcji, zbiornik z p ływaj ącym dachem mo że by ć wyposa żony w jam ę stabilizacyjn ą, rur ę kieruj ąc ą lub dedykowane rozwi ązanie radarowe do pomiaru poziomu cieczy w zbiorniku.

Pomiar radarowy w przestrzeni swobodnej wewn ątrz jamy stabilizacyjnej nie jest tym samym rozwi ązaniem technologicznym co radar z falami kierowanymi.

Q10: Jakie s ą trzy najwa żniejsze parametry przy doborze miernika poziomu radarowego o wysokiej cz ęstotliwo ści?

Je śli pocz ątkowo mo żna poda ć tylko trzy parametry, zaleca si ę nast ępuj ące:

• Środnik do pomiaru;

• – wysoko ś ć zbiornika i zakres pomiarowy;

• Temperatura i ci śnienie procesu.

Niemniej jednak, wiarygodny dob ór rozwi ązania in żynieryjnego wymaga dodatkowej weryfikacji średnicy zbiornika, sposobu monta żu, systemu parowego, piany, struktur wewn ętrznych oraz sygna łu wyj ściowego.

Podsumowanie

Klasifikacja i wyb ór radarowego miernika poziomu o wysokiej cz ęstotliwo ści nie mog ą opiera ć si ę wy ł ącznie na zakresie pomiarowym; nie nale ży r ównie ż za ło ży ć, że wy ższa cz ęstotliwo ś ć zawsze jest lepsza.

Z punktu widzenia zastosowa ń in żynieryjnych radarowe mierniki poziomu mo żna klasyfikowa ć pod wzgl ędem cz ęstotliwo ści pracy, zasady pomiarowej, struktury anteny oraz klasy zastosowania.Radar

26GHz Radar to dojrza ła technologia, kt óra mo że by ć stosowana w szerokim zakresie konwencjonalnych projekt ów pomiarowych na poziomie przemys łowym.

80GHz Radar charakteryzuje si ę w ąskim promieniem, dobrym kierunkowo ściem oraz ma ł ą anten ą. Jest szczeg ólnie odpowiedni do stosowania w w ąskich zbiornikach, ma łych po ł ączeniach procesowych oraz w z ło żonych zbiornikach zawieraj ących rury, mieszalniki czy inne przeszkody.

Anteny rogowe, anteny l ękoowe, anteny p łaskie oraz anteny paraboliczne maj ą swoje odpowiednie warunki zastosowania. Ich wydajno ś ć nie mo że by ć oceniana wy ł ącznie na podstawie ich wygl ądu.

W przypadku du żych kompleks ów zbiornik ów, zbiornik ów z p łaskim dachem oraz projekt ów przekazu i nadzoru, nale ży r ównie ż uwzgl ędni ć studzienki stabilizacyjne, dok ładno ś ć pomiarow ą oraz obowi ązuj ące normy projektowe.

Poprawny kolejno ś ć wyboru pomiernika poziomu radarowego o wysokiej cz ęstotliwo ści to:

→ Mierzony materia ł → Konstrukcja zbiornika → Zakres pomiarowy → Temperatura i ci śnienie → Para i piana → Wewn ętrzne przeszkody → System monta żowy → Cz ęstotliwo ś ć radarowa → Typ anteny → Sygna ł wyj ściowy.

Dla projekt ów ci ąg łego monitorowania poziomu cieczy w przemy śle, obejmuj ących przetwarzanie chemikali ów, oczyszczanie wody, oczyszczanie ściek ów, zbiorniki magazynowe, reaktory oraz inne zastosowania,METRAVON mo że wybiera ć i konfigurowa ć mierniki poziomu radarowego o wysokiej cz ęstotliwo ści w zale żno ści od typu media,domena pomiarowa, wymiary zbiornika, temperatura, ci śnienie, spos ób monta żu oraz metoda komunikacji.