Como criar um transmissor de nível de radar? Procedimento completo da verificação da instalação à análise da curva do eco

1. O núcleo do envio do transmissor de nível de radar não é simplesmente “fazer o display correto”

Após a instalação de um transmissor de nível de radar, o comissionamento de campo é geralmente necessário antes de o instrumento ser colocado em operação normal.

O objetivo do comissionamento não é apenas fazer com que o número mostrado no display local corresponda ao nível líquido atual. O objetivo real é estabelecer uma cadeia de medição correta e completa:

Corrente completa de medição de nível de radar

Passo 1 – Parâmetros Geométricos:Definir as dimensões corretas do tanque e o ponto de referência do instrumento.

Etapa 2 – Medição de Distância do Radar:O radar mede a distância do plano de referência à superfície do produto.

Etapa 3 – Conversão de Nível:O instrumento converte a distância medida no valor de nível correspondente.

Passo 4 – Saída analógica ou digital:O nível medido é convertido em um sinal de comunicação digital de 4-20 mA.

Passo 5 – Display PLC/DCS:O sistema de controle interpreta o sinal e exibe o valor final da engenharia.

Se apenas um parâmetro offset for alterado para que o nível de líquido atual “parece correto”, erros de medição significativos ainda podem ocorrer quando o nível do tanque muda.

Por conseguinte, o comissionamento dos transmissores de nível de radar deverá normalmente incluir:

• Inspecção da instalação;

• Configuração básica do parâmetro;

• Inspecção ecológica;

• Configuração de saída;

• Verificação interlock e PLC;

• Teste dinâmico de mudança de nível.

2. Verifique a instalação antes de iniciar o envio

O software de envio não pode corrigir erros de instalação mecânica.

Antes de configurar parâmetros, verifique os seguintes itens:

• Se a antena é geralmente dirigida para a superfície líquida medida;

• Se o bico de montagem é excessivamente longo;

• Se a antena é obstruída pelo bico de montagem;

• Se o radar está instalado diretamente acima da entrada de enchimento;

• Se existem obstáculos óbvios no caminho do feixe de radar;

• Se a flange de montagem é de nível;

• Se qualquer tampa de proteção ou material de embalagem permanece na antena;

• Se a entrada do cabo está selada corretamente;

• Se o aterramento cumpre os requisitos do local.

Se o tanque contiver agitadores, bobinas de aquecimento, estruturas de apoio ou outros componentes internos, as suas distâncias aproximadas do radar devem ser registadas com antecedência. Essa informação pode ser usada posteriormente ao analisar a curva de eco.

3. Primeiro Definir a Distância de Tanque Vazio e Distância de Tanque Completo

A variável básica medida pela maioria dos transmissores de nível de radar é:

A distância do plano de referência da antena à superfície do meio medido.

O instrumento então converte esta distância em um valor de nível de acordo com a geometria conhecida do tanque.

Usando uma definição comum:

E= Distância de referência do tanque vazio;

D= Distância atual do plano de referência do radar para a superfície líquida;

L= Nível de líquido atual.

A relação é:

L = E − D

Esta é a lógica básica de conversão de nível comumente usada para medição de radar de tempo de voo.

Por exemplo:

A distância entre o fundo do tanque e o ponto de referência do radar é de 10 m.

O radar mede atualmente uma distância de 4 m da antena para a superfície líquida.

O nível de líquido é, portanto, aproximadamente:

10 − 4 = 6 m

Se a distância do tanque vazio for inserida incorretamente em 500 mm, o nível exibido em toda a gama de medição pode conter um deslocamento correspondente.

4. Confirmar quais os níveis de líquido correspondentes a 4 mA e 20 mA

A faixa de medição de 4-20 mA deve corresponder exatamente à configuração do sistema de controle.

Por exemplo:

4 mA = 0 m;

20 mA = 10 m.

Para uma gama completa de 10 m:

12 mA devem corresponder a aproximadamente 5 m.

Se o instrumento de campo estiver configurado para 0-10 m, mas o PLC estiver configurado para 0-8 m, o visor da sala de controle ainda estará incorreto, mesmo que o radar em si esteja medindo perfeitamente.

Durante o comissionamento, verificar os seguintes parâmetros nos lados do instrumento e do sistema de controle:

• Instrumento LRV;

• Instrumento URV;

• Intervalo de entrada analógico PLC;

• Unidades de engenharia;

• Se 4 mA corresponde ao nível baixo ou alto.

5. Que métodos podem ser usados para criar um transmissor de nível de radar?

Os métodos comuns de comissionamento incluem principalmente os seguintes:

5. 1 Módulo de Display e Ajuste Local

Os botões ou teclas magnéticas do instrumento podem ser usados para configurar:

• Configuração do tanque vazio;

• Configuração do tanque completo;

• Unidades de engenharia;

• Damping;

• Configurações de saída;

• Tipo médio.

Este método é adequado para o comissionamento rápido em campo.

5. 2 HART Handheld Communicator

Para transmissores de nível de radar que suportam comunicação 4-20 mA/HART, um comunicador HART compatível pode ser usado para ler parâmetros de instrumentos e informações diagnósticas.

5. 3 Software de Comissionamento de PC

Software de engenharia geralmente pode exibir informações diagnósticas mais detalhadas, incluindo:

• Echo Curve;

• Curva de limiar;

• Ecos falsos;

• Objectivo actualmente detectado;

• Resistência do sinal;

• História da falha.

Para tanques complexos, é preferível analisar a curva de eco através de software de comissionamento em vez de confiar apenas no valor exibido no LCD.

5. 4 Bluetooth ou dispositivo móvel

Alguns transmissores mais recentes de nível de radar suportam configuração Bluetooth através de dispositivos móveis. A disponibilidade depende do modelo de instrumento específico.

6. Por que a curva do eco é crítica durante o comissionamento?

Um transmissor de nível de radar transmite ondas eletromagnéticas para o material ou superfície líquida e recebe os sinais refletidos.

Em um tanque de armazenamento real, o instrumento geralmente recebe mais de um eco.

Possíveis sinais refletidos incluem:

• Echo do bocal de montagem;

• Echo de estrutura de teto-tanque;

• Echo de parede do tanque;

• Echo de escada;

• Echo de bobina de aquecimento;

• Echo do agitador;

• Eco de superfície líquida.

Um dos principais objetivos do comissionamento de software é ajudar engenheiros a determinar qual alvo o radar está atualmente rastreando.

Processo diagnóstico básico da curva do eco

Passo 1 – Compare a Distância Exibida:Verifique a distância ou nível atualmente identificado pelo radar.

Passo 2 – Compare com o Nível Real:Determinar se o valor exibido corresponde à superfície líquida conhecida ou estimada.

Etapa 3 – Verificar as Estruturas Internas:Se a distância exibida estiver incorreta, identifique se um bico, escada, bobina, agitador ou outra estrutura existe aproximadamente a essa distância.

Passo 4 – Analise a curva do eco:Compare a força e posição do eco de nível real com os ecos falsos próximos.

Passo 5 – Otimizar a configuração:Instalação correta, ajuste os parâmetros de processamento de sinal ou aplique a supressão do falso-eco apenas quando necessário.

Se o instrumento atualmente exibir 3. 2 m mas a superfície líquida real não está claramente na posição correspondente, o engenheiro deve verificar qual a estrutura do tanque em torno do 3. Distância de 2 m.

7. Quando deve ser realizado o mapeamento falso-eco?

Mapeamento falso-eco ou supressão falso-eco é geralmente usado para suprimir fortes reflexões causadas por obstáculos internos fixos.

Recomenda-se realizar esta função apenas após:

• É conhecido o nível real do líquido;

• Compreende-se a estrutura interna do tanque;

• A instalação do instrumento foi finalizada.

Se o nível real de líquido for desconhecido, ou se o verdadeiro eco de superfície líquida for acidentalmente incluído no intervalo de mapeamento falso-eco, a medição subsequente pode falhar.

Portanto, a supressão do falso-eco é uma ferramenta de comissionamento e não um procedimento obrigatório que deve ser realizado em cada projeto.

8. Como deve ser definido o tempo de afundamento?

Quando o nível de líquido flutua significativamente, alguns usuários aumentam diretamente o valor de amortecimento.

Isso pode tornar a tendência exibida mais estável, mas também introduz atraso de resposta.

O valor adequado de amortecimento deve ser selecionado de acordo com a dinâmica real do processo.

Por exemplo:

• Grandes tanques de armazenamento com mudanças de nível muito lentas podem usar uma saída mais suave com amortecimento mais longo;

• Pequenos tanques de loteamento com enchimento rápido e esvaziamento não devem usar amortecimento excessivo;

• As aplicações que exigem resposta rápida de alto ou baixo nível de alarme devem prestar especial atenção ao tempo de resposta.

Portanto, um valor de amortecimento maior nem sempre é melhor.

9. Como realizar um teste de laço de 4-20 mA

Muitos transmissores de nível de radar fornecem uma função de simulação de saída.

Por exemplo, o instrumento pode simular temporariamente:

• 4 mA;

• 12 mA;

• 20 mA.

O ecrã PLC correspondente pode então ser verificado:

• 4 mA → 0 %;

• 12 mA → 50 %;

• 20 mA → 100 %.

Alguns instrumentos industriais também permitem ao usuário simular variáveis de processo de distância ou nível para verificar a cadeia de sinal completa. Funções de simulação semelhantes de saída de corrente e variáveis de processo são amplamente utilizadas em transmissores industriais para verificar o caminho do sinal do instrumento de campo para o sistema de controle.

Processo de verificação de malha de 4–20 mA

Passo 1 – Simular 4 mA:Confirme que o PLC ou DCS exibe o valor configurado de baixo alcance, tipicamente 0 %.

Passo 2 – Simular 12 mA:Confirme que o sistema de controle exibe aproximadamente 50 % do intervalo configurado.

Etapa 3 – Simular 20 mA:Confirme que o PLC ou DCS exibe o valor configurado do intervalo superior, tipicamente 100 %.

Passo 4 – Verificar Escalação:Se as porcentagens estiverem corretas, mas o valor da engenharia estiver errado, verifique a configuração do PLC LRV, URV e unidade de engenharia.

Passo 5 – Modo de simulação de saída:Após o teste, restaure o instrumento no modo de medição normal.

Após a conclusão do ensaio, o instrumento deve ser retirado do modo de simulação.

10. Aceitação final após envio do transmissor de nível de radar

Após a conclusão do comissionamento, recomenda-se verificar pelo menos três pontos de medição:

• Nível baixo;

• Nível médio;

• Alto nível.

Se o enchimento e o esvaziamento reais não puderem ser realizados em condições do local, a leitura do radar pode ser verificada com um nível medido manualmente, leitura de calibre, instrumento historicamente confiável ou outra referência confiável.

O registo final de encomendas deverá incluir:

• Distância do tanque vazio;

• Intervalo de medição;

• Valores correspondentes a 4 mA e 20 mA;

• Configuração de apresamento;

• Configuração de saída por defeito;

• Estado de supressão falso-eco;

• Endereço do instrumento;

• Parâmetros de comunicação.

Manter esses registros permite que a configuração original seja restaurada rapidamente se os problemas ocorrerem mais tarde.

FAQ

Q1: O tanque deve estar vazio antes de comissionar um transmissor de nível de radar?

A:Normalmente não. Contudo, o nível de líquido atual ou a geometria do tanque devem ser conhecidos com precisão. A posição real da superfície líquida é especialmente importante na realização do mapeamento falso-eco.

Q2: Um transmissor de nível de radar precisa ser calibrado enchendo o tanque com água?

A:O radar sem contacto mede principalmente a distância. Em muitas aplicações, não requer calibração com um líquido padrão da mesma forma que alguns instrumentos analíticos. No entanto, o ponto de referência de instalação e o intervalo de medição devem ser configurados corretamente.

Q3: Como ajustar os valores de 4 mA e 20 mA de um transmissor de nível de radar?

A:Configure o LRV e o URV nas configurações de medição-intervalo ou Saída de corrente, e certifique-se de que esses valores correspondem exatamente à escala de entrada analógica PLC.

P4: Por que a curva de eco deve ser verificada durante o comissionamento?

A:O LCD só mostra o resultado final da medição. A curva de eco ajuda a determinar se o instrumento está realmente rastreando a superfície líquida ou um obstáculo interno do tanque.

Q5: Se o nível de líquido exibido continuar flutuando, o valor de amortecimento pode simplesmente ser aumentado?

A:Aumentar o amortecimento pode ser usado como um método de otimização, mas o engenheiro deve primeiro determinar se as flutuações são causadas por falsos ecos, agitação, espuma ou problemas de instalação.

Q6: HART pode ser usado para comissionar um transmissor de nível de radar?

A:Sim. Se o instrumento suportar a comunicação 4–20 mA/HART, ferramentas HART compatíveis podem ser usadas para ler e configurar os parâmetros relevantes.

Q7: O que deve ser verificado se a leitura do PLC não corresponde à exibição local do radar?

A:Primeiro verifique a faixa de medição PLC, unidades de engenharia, relação de escala de 4-20 mA e fiação. Em seguida, medir a corrente de loop real para determinar se o problema está no lado do instrumento ou do sistema de controle.

Q8: Que informações de campo a METRAVON necessita para o suporte de comissionamento de radar?

A:Recomenda-se fornecer o modelo de radar, altura do tanque, média medida, fotos de instalação, nível atual real, valor do display do instrumento, corrente de saída e capturas de tela da curva de eco.

Conclusão

O comissionamento do transmissor de nível de radar deve ser completado na seguinte sequência:

Sequência de Comissionamento de Radar recomendada

Passo 1 – Confirmação de instalação

Passo 2 – Configuração do parâmetro geométrico

Passo 3 – Configuração da gama de medição

Passo 4 – Análise Ecológica

Passo 5 – Teste de saída

Passo 6 – Teste de Integração PLC/DCS

Passo 7 – Verificação Dinâmica de Medição

Comissionamento de alta qualidade não é simplesmente sobre ajustar o número atual até que ele parece correto. O objetivo é garantir que toda a cadeia de medição funcione corretamente em toda a faixa de medição.

Para tanques de armazenamento complexos, a METRAVON recomenda reter os parâmetros de configuração iniciais e registros de curva de eco durante o comissionamento do projeto para que possam ser usados para manutenção futura, solução de problemas e análise de falhas.

Recursos conexos

medidores de nível por radar · Medição do nível

Autor: Arvin · Fonte: Instrumentos METRAVON