Como selecionar o sensor de nível de radar certo: Guia de Seleção de Engenharia

Sensores de nível de radar são amplamente utilizados em bacias de água, tanques de armazenamento, navios de processo, sistemas de águas residuais e silos sólidos a granel. O instrumento correto não pode ser selecionado a partir da frequência, faixa de medição ou preço sozinho. Os factores mais importantes sãopropriedades do produto, resistência à reflexão, distância de medição, temperatura e pressão do processo, geometria do vaso, obstruções internas e conexões de montagem disponíveis.

1. Iniciar com quatro condições de seleção da chave

1. Médio do Processo

Água, óleo, ácido, álcali, solvente, chorume, pó ou granulado? O meio afeta a força de eco, materiais de antena e se uma sonda imersa é adequada.

2. Distância de Medição

Determinar a distância real máxima do ponto de referência da antena até ao nível mais baixo e verificar o nível máximo contra o instrumento' Limitação de campo próximo.

3. Condições do processo

Confirme temperatura, pressão, vácuo, vapor, espuma, poeira, agitação e turbulência superficial.

4. Condições de instalação

Verifique o tamanho do bico, altura do bico, diâmetro do vaso, estruturas internas e se uma sonda imersa é aceitável.

2. Por que as propriedades da mídia são o primeiro passo de seleção?

A medição do nível de radar depende da energia eletromagnética refletida da superfície do produto. Aconstante dielétrica relativa, condição superficial e forma física do produtopor conseguinte, influenciam a força do eco. Em geral, materiais dielétricos mais elevados fornecem reflexos mais fortes, enquanto hidrocarbonetos e outros líquidos de baixa dielétrica requerem mais atenção ao projeto da antena, faixa de medição e margem de sinal.

Soluções aquosas e de água

Normalmente fornecem fortes reflexos de radar e são geralmente aplicações simples para radar sem contato.

Óleos e hidrocarbonetos

Tipicamente tem uma constante dielétrica mais baixa, então o alcance máximo, o design da antena e a margem de eco disponível devem ser verificados.

Produtos viscosos ou de revestimento

Onde o acúmulo pesado é provável em uma sonda imersa, radar sem contato é muitas vezes atraente.

Mídia corrosiva

Antena, conexão de processo, revestimento de flange e materiais de vedação devem ser verificados para compatibilidade química.

Importante:Não existe um limiar dielétrico-constante universal que determine se cada sensor de radar funcionará. As condições dielétricas mínimas mensuráveis dependem da frequência, antena, alcance, projeto da sonda e capacidade de processamento de sinais.

3. Radar de Pulso, Radar FMCW ou Radar de Ondas Guiadas?

Nenhuma dessas tecnologias é universalmente superior. A FMCW, particularmente o radar de espaço livre de aproximadamente 80GHz, é cada vez mais usada para medição sem contato, enquanto o radar de ondas guiadas mantém importantes vantagens na medição de interface, câmaras confinadas e aplicações dielétricas selecionadas.

4. Por que o radar de 80GHz é útil em vasos complexos?

Raio estreito

Ajuda a evitar paredes de vasos, estruturas de reforço, tubos, suportes e alguns componentes agitadores.

Antenas compactas

O bom foco do feixe pode ser alcançado com conexões de processo relativamente pequenas.

Sólidos em massa

Útil para cimento, grãos, pó mineral, pellets de plástico e outros materiais com superfícies de produtos inclinados.

Desenho sem Contato

Evita uma sonda imersa que poderia ser fortemente revestida por produtos viscosos ou cristalizantes.

A principal vantagem de 80GHz é a suacomprimento de onda curto e capacidade de feixe estreito, em vez de uma alegação geral de maior penetração. Espuma, condensação severa, produtos de baixa dielétrica e outras condições difíceis ainda requerem avaliação específica da aplicação.

5. Como deve ser selecionado o alcance, distância e precisão do campo próximo?

Distância máxima de medição

Utilizar a distância máxima real do ponto de referência da antena para o nível mais baixo de líquidos ou sólidos, não apenas a altura nominal do recipiente.

Limitação do Campo Próximo

Diferentes sensores de radar têm diferentes distâncias mínimas mensuráveis. Valores como 0. 08 m ou 0. 3 m não devem ser aplicados universalmente.

Precisão de medição

O controle geral do processo, o loteamento e as aplicações relacionadas ao inventário ou à custódia têm diferentes requisitos de precisão e devem usar a classe de instrumentos adequada.

Uma margem fixa de 10% não é uma exigência universal. Em vez disso, a seleção deve ser responsável pelo ponto de montagem real, nível máximo e mínimo, condições operacionais anormais e margem de sinal disponível.

6. Posição de instalação pode ser mais importante do que precisão nominal

Muitos problemas de campo são causados pela instalação em vez de precisão do instrumento. Um radar de alta precisão ainda pode produzir leituras instáveis se seu feixe atingir diretamente um fluxo de entrada, feixe, tubo ou agitador.

Evite encher fluxos

Não aponte o radar diretamente para material líquido ou a granel.

Evite Obstruções Internas

Verifique o caminho do feixe para vigas, tubos, bobinas de aquecimento, suportes e agitadores.

Verificar a Agulheta de Montagem

O diâmetro e a altura do bico devem corresponder aos requisitos da antena para evitar ecos falsos fortes.

Verificar direção da antena

Aplicações líquidas normalmente visam a superfície, enquanto sólidos requerem consideração da posição de enchimento e inclinação do material.

Nenhuma distância universal da parede:Um requisito fixo, como 200 mm ou 300 mm da parede da embarcação, não é aplicável a todos os sensores de radar. Frequência, tamanho da antena, diâmetro do vaso e ângulo do feixe determinam a posição de montagem aceitável.

7. Como selecionar radar para alta temperatura, pressão e mídia corrosiva

Alta Temperatura

Confirme as temperaturas de processo e ambiente juntamente com as classificações de temperatura de antena, vedação e eletrônica.

Alta pressão ou vácuo

Verifique a conexão do processo, flange, projeto de vedação e classificação de pressão em vez de confiar apenas no princípio de medição do radar.

Mídia corrosiva

Selecione PTFE, PFA, 316L ou outros materiais compatíveis de acordo com o processo químico real.

Áreas Perigosas

A certificação da protecção contra explosão deve corresponder à classificação do projecto e da zona perigosa. A classificação do gabinete IP não substitui a certificação Ex.

8. Sensores de nível de radar para aplicações de água e águas residuais

Bacias de água, tanques de águas residuais, sistemas de águas pluviais, poços úmidos e estações de bombeamento são aplicações comuns para radar sem contato. Ao contrário dos sensores de pressão submersos, o radar não permanece em contato contínuo com a água. Ao contrário da medição ultrassônica, o radar usa ondas eletromagnéticas e não requer compensação de temperatura para mudanças na velocidade do som em fase gasosa.

Tratamento das águas residuais

Bacias de águas residuais, tanques de instalação, estações de elevação e controlo de poços húmidos.

Monitorização de águas pluviais

Bacias de águas pluviais, bueiros, estruturas subterrâneas e pontos de monitoramento de inundações urbanas.

Hidrologia

Rios, canais, reservatórios e outras aplicações de monitoramento de nível de água sem contato.

Água Industrial

Bacias de água de refrigeração, tanques de água de incêndio, tanques de água de processo e instalações de armazenamento.

O radar deve ter uma visão clara da superfície da água e deve ser posicionado longe do forte fluxo de entrada, cachoeiras, estruturas de concreto salientes e outras obstruções fixas. As instalações ao ar livre também devem considerar proteção contra intempéries, estabilidade de montagem, proteção contra surtos e proteção de cabos.

9. Que sinal de saída deve ser selecionado?

4–20 mA

Comum para PLC, DCS e RTU entradas analógicas em sistemas de processos industriais.

4–20 mA + HART

Adiciona configuração de parâmetros, diagnósticos e funções de manutenção remota selecionadas.

RS485 Modbus

Útil para registradores de dados, gateways IoT e sistemas de monitoramento digital multi-sensor.

Outras redes industriais

Grandes projetos de processo devem combinar o protocolo de comunicação com a arquitetura de controle da planta.

10. Guia de Seleção de Radar Rápido

11. Quais informações são necessárias antes de adquirir um sensor de nível de radar?

Produto

Nome médio
Líquidos ou sólidos
Viscosidade
Corrosividade
Tendência de revestimento ou cristalização

Navio

Altura
Diâmetro
Tamanho do bico
Altura do bico
Estruturas internas

Condições do processo

Temperatura
Pressão
Vacuum
Espuma
Vapor
Poeira

Requisitos elétricos e de projeto

Fonte de alimentação
4–20 mA/HART ou RS485
Requisitos de precisão
Exigência de zona perigosa
Fotos ou desenhos de tanques

  FAQ: Seleção do sensor de nível de radar

1. Que constante dielétrica é necessária para radar sem contato?

Não existe um limiar universal para todos os instrumentos de radar. Produtos dielétricos mais baixos geralmente fornecem reflexos mais fracos, portanto, a gama, o design da antena, a frequência do radar e a sensibilidade do instrumento devem ser considerados. O radar de ondas guiado também pode ser avaliado para produtos muito dielétricos.

2. Deve um radar de 80GHz sempre ser usado para uma bacia hidrográfica?

Não necessariamente. 80GHz é particularmente útil quando o espaço de instalação é restrito ou um feixe estreito é necessário para evitar estruturas de bacia. Outras tecnologias de radar sem contato também podem ser usadas para aplicações convencionais em águas abertas.

3. Que radar é adequado para um tanque com agitador?

Primeiro determinar se a posição de montagem pode manter o feixe de radar longe do eixo agitador e lâminas. O radar de feixe estreito de 80 GHz pode reduzir a interferência, enquanto o radar de onda guiado também pode ser considerado em embarcações confinadas selecionadas.

4. Qual é a zona cega típica de um sensor de nível de radar?

Não há valor universal. O radar de pulso, o radar FMCW e o radar de onda guiado têm limitações de perto. O nível máximo deve ser sempre verificado em função da especificação do modelo seleccionado.

5. O radar FMCW é sempre mais preciso do que o radar de pulso?

A precisão final não pode ser determinada apenas a partir do princípio de variação. O FMCW oferece uma forte resolução de distância e capacidade de processamento de sinal, mas a precisão real também depende da antena, eletrônica, algoritmo, alcance e qualidade de instalação.

6. Como o radar deve ser selecionado para mídia corrosiva?

A medição sem contato é frequentemente atraente, mas PTFE, PFA, 316L ou outros materiais devem ser selecionados de acordo com os requisitos de compatibilidade química reais. Selos, temperatura e pressão também devem ser verificados.

7. Um sensor de nível de radar requer calibração frequente?

O radar normalmente não requer calibração padrão-líquido frequente como um sensor analítico, mas a distância vazia, a faixa de medição e as configurações de saída devem ser configuradas corretamente. As aplicações críticas de medição ou processo devem ser periodicamente verificadas de acordo com o sistema de qualidade do projeto.

8. Qual é o erro de seleção de radar mais comum?

Selecionando apenas por faixa máxima e preço ao ignorar o meio de processo, bico de montagem, obstruções internas, nível máximo, e caminho do feixe de antena é uma causa comum de ecos falsos e desempenho de campo instável.

9. O radar é adequado para o monitoramento de inundações urbanas?

Sim. O radar sem contato pode ser usado em bueiros, espaços subterrâneos, infraestrutura de águas pluviais e pontos de monitoramento de inundações baixos. A montagem, proteção ambiental, proteção contra surtos, comunicação e alcance de medição também devem ser considerados.

10. Que informações METRAVON necessita para a seleção de radares?

Por favor, forneça o nome médio, distância máxima de medição, nível máximo, temperatura, pressão, dimensões do tanque ou bacia, conexão de montagem, estruturas internas, requisitos de saída, requisitos de área perigosa e fotos do local.

Conclusão

Selecionar o sensor de nível de radar certo não é simplesmente uma escolha entre 26GHz e 80GHz ou entre pulso e FMCW. O ponto de partida deve ser omeio de processo, gama de medição, temperatura e pressão, geometria do recipiente, condições de instalação e requisitos do sistema de controlo.

Para bacias de água convencionais, tanques e aplicações gerais sem contato, pulso ou radar FMCW podem ser selecionados de acordo com o alcance e as condições de montagem. Para embarcações complexas, espaços confinados e silos de sólidos a granel, o radar FMCW de feixe estreito de 80GHz muitas vezes vale a pena avaliar. Para líquidos de baixa dieléctrica, medição de interface e aplicações de câmaras de desvio selecionadas, o radar de ondas guiadas pode proporcionar vantagens adicionais.

METRAVON recomenda concluir um processo e revisão de instalação antes da cotação final em vez de selecionar um sensor de alcance máximo sozinho. Informações completas de embarcação, meio e montagem podem reduzir significativamente os problemas de comissionamento e o risco de substituição do instrumento após a instalação.