Радар 80 ГГц в очистке сточных вод

Почему очистным сооружениям сточных вод требуется непрерывный мониторинг уровня воды?

Очистные сооружения сточных вод оснащены множеством технологических блоков, для которых требуется непрерывный мониторинг уровня воды или уровня материала — от вводных стоков и предварительной обработки до биологической очистки и обработки ила.

Типичные точки измерения включают:

• Входные скважины;

• Станции подъемной насосной системы;

• Скрининговые каналы;

• Балансирующие резервуары;

• Камеры очистки от грунтовых включений;

• Резервуары биологической очистки;

• Седиментационные резервуары;

• Резервуары для ила;

• Резервуары для хранения ила;

• Резервуары для хранения химикатов;

• Резервуары для хранения ливневых вод;

• Открытые каналы сброса.Данные уровня

используются не только для локального отображения; они также могут применяться при управлении запуском и остановкой насосов, сигнализации переполнения, управлении экраном, процессном блокировании, расчете расхода и дистанционном мониторинге SCADA.

Условия очистки сточных вод могут включать высокую влажность, коррозионные газы, пена, плавающие отходы, ил, конденсат и воздействие внешней среды.Следовательно, датчики уровня должны не только обеспечивать надежные измерения, но и максимально сократить требования к очистке и техническому обслуживанию.

почему радарный уровнемер 80 ГГц подходит для очистки сточных вод?

Радарный передатчик уровня 80 ГГц устанавливается над измеряемой средой и использует сигналы миллиметрового диапазона для определения расстояния от антенны до поверхности воды или ила.

Зонд не требует быть постоянно погружённым в сточные воды — это важное преимущество при применении устройства в системах очистки сточных вод.

Типичный процесс измерения выглядит следующим образом:

Радар передает миллиметровые волны → Поверхность воды отражает сигнал → Эхо принимается → Расстояние вычисляется → Расстояние преобразуется в уровень

Большинство промышленных передатчиков уровня на основе радарных систем 80 ГГц используют технологии FMCW или частотно модулированного непрерывного сигнала. Передатчик непрерывно анализирует разницу частот между переданным сигналом и отраженным эхом для расчета расстояния до поверхности жидкости.

1. Неконтактное измерение снижает риск образования отложений

Традиционные погружные датчики уровня находятся в прямом контакте с сточными водами и со временем могут подвергаться воздействию следующих факторов:

• накопление ила;

• мазута;

• взвешенных твёрдых частиц;

• коррозионных сред;

• биопленки;

• твёрдых отходов.

Радарный передатчик уровня 80 ГГц устанавливается выше поверхности жидкости и обычно не находится в прямом контакте с сточными водами.Это делает его подходящим для использования в системах очистки сточных вод, содержащих загрязняющие вещества, взвешенные твердые частицы и определенные коррозионные вещества.

Однако бесконтактное измерение не означает отсутствия необходимости в техническом обслуживании. В условиях высокой влажности на антенне следует периодически проверять наличие конденсата, загрязнений, отложений жира, паутины или иных накоплений.

2. Узкий угол луча — подходящий для бассейнов для сточных вод и сложных конструкций

Одна из основных преимуществ миллиметрового радара 80 ГГц — способность генерировать узкий измерительный луч.

Некоторые промышленные радарные передатчики модели 80 ГГц могут обеспечивать угол луча примерно от 3° до 4°. В системах очистки сточных вод узкий луч помогает снизить уровень помех от отражений от стен бетонных бассейнов и других конструктивных элементов.

Очистные сооружения сточных вод обычно включают:

• стены бассейнов;

• лестницы;

• кабельные полотны;

• Трубопроводы насосной установки;

• Сите;

• Мешалки;

• Установки аэрации;

• Поддерживающие балки;

Чем более концентрированным является радиолокационный луч, тем легче избежать воздействия на эти конструкции и направить более полезную радиолокационную энергию на поверхность целевой жидкости;

Таким образом, радиолокатор 80 ГГц обладает явными преимуществами при монтаже в узких резервуарах, шахтах, насосных станциях и измерительных точках с сложной внутренней конструкцией.

является ли радар 80 ГГц полностью не подверженным влиянию пены?

No.

Пена может образовываться в процессах очистки сточных вод в результате аэрации, химических реакций и органического разложения.

Тонкие или неоднородные пенаобразные слои могут помешать радару получить полезный отклик от поверхности жидкости.Однако толстая пена может поглощать или отражать часть радарного сигнала, что может привести к следующим явлениям:

• — снижение интенсивности эха;

• — радар измеряет поверхность пены вместо поверхности жидкости;

• — колебания уровня;

• — временная потеря полезного эха;

80 ГГц — радар может надежно работать в различных приложениях по обработке сточных вод, в которых присутствует пена, турбулентность или плавающие отходы.Однако, если поверхность жидкости покрыта очень толстой пеной или маслянистыми веществами (FOG — жиры, масла и смазки), проекту следует оценить, какая из методик — радарная, гидростатическая или иная технология измерения уровня — более подходяща, а не предполагать, что радар 80 ГГц подходит к любым условиям измерения уровня сточных вод.

Таким образом, при выборе проекта необходимо чётко определить:

• толщину пены;

• продолжительность образования пены;

• содержание влаги в пене;

• , является ли требуемым объектом измерения фактическая поверхность сточных вод или верхняя граница пенаобразующего слоя;

Основные области применения радарных датчиков уровня 80 ГГц на очистных сооружениях сточных вод

1. Мониторинг уровня в приёмном колодце и канализационной насосной станции

; Ситуационные вызовы на объекте

: уровень в входной скважине может быстро изменяться; кроме того, в системе могут присутствовать плавающие отходы, взвешенные твердые частицы, высокая влажность или коррозионные газы.

Инструменты контактного типа остаются погруженными в необработанные сточные воды; поэтому необходимо учитывать факторы загрязнения и вопросы технического обслуживания.

Интеграция системы:

Установите радарный уровнемер 80 ГГц над скважиной и подключите его следующим образом:

Радарный уровнемер → ПЛК / RTU → Система управления насосом

Измеритель непрерывно измеряет уровень воды.

Он также может быть подключен к регистратору данных через RS-485 Modbus RTU.

Практическая польза:

Данные уровня входного скважины в реальном времени можно использовать для управления запуском и остановкой подъемной насоса в зависимости от пороговых значений высокого и низкого уровня, а также для активации сигнализаций при достижении уровня «высокий-высокий» или при переливании.

2. Дифференциальный мониторинг уровня до и после механических сит

Механические сита применяются для удаления крупных твердых отходов из сточных вод.

По мере накопления мусора на экране разница между уровнями воды выше и ниже может увеличиться.

Проблемы на объекте:

В окружающей среде может присутствовать плавающий мусор, пена, турбулентность и твёрдые частицы; при этом сам металлический экран может создавать сильные радарные отражения.

Интеграция системы:

Установка радарных уровнемеров в пределах участков «до» и «после» экрана:

Радарный уровень «до» = L1;

Радарный уровень «после» = L2

Система рассчитывает:

Дифференциальный уровень ΔH = L1 − L2

Когда дифференциальный уровень превышает заданный порог, система может запустить процесс механической очистки экрана.

Концентрированный луч радара 80 ГГц подходит для измерения дифференциального уровня и автоматического управления очисткой экрана в системах очистки сточных вод.

Пользовательская ценность:

Стратегия очистки может быть изменена — с фиксированного режима работы на очистку, основанную на фактическом загрязнении экрана, что позволяет сократить ненужное использование оборудования.

3. Мониторинг уровня в уравнительных резервуарах

Баки сбалансировки используются для сопоставления потока сточных вод и колебаний качества воды; они являются важными буферными блоками на очистных сооружениях сточных вод.

На-site-вызовы:

Бассейн может быть крупным, разброс уровня — значительным; также могут присутствовать возбуждение, плавающие отходы и умеренная пена.

Интеграция системы:

Радар устанавливается над резервуаром или на монтажной опоре и передает данные о уровне в режиме реального времени через 4–20 мА, RS-485 или Modbus RTU.

Контрольная система использует сигнал уровня для регулирования работы насоса в нижней части системы.

Практическая польза:

Система помогает предотвратить сухое работающее состояние насоса при низком уровне воды и перелив при высоком уровне воды, а также предоставляет данные для балансировки подачи воды и управления нагрузкой на последующие технологические процессы.

4. Резервуары для хранения дождевой воды и аварийные бассейны

Системы хранения дождевой воды могут длительное время поддерживать низкий уровень воды, а затем в период сильных дождей — быстро повышать уровень воды.

Научные и технические задачи на объекте:

Эти приложения могут требовать широкого диапазона измерений, монтажа на открытом воздухе, учета воздействия дождя, колебаний температуры, конденсации, а также интерференционных отражений от бетонных конструкций.

— Интеграция системы:

— Используйте радарный уровнемер 80 ГГц с узким лучом для непрерывного мониторинга уровня воды.Радар

/80 ГГц может использоваться в водоотводных и водохранилищных бассейнах для измерения изменений уровня воды в условиях динамических осадков и при работе на низком уровне, с минимизацией помех, вызванных бетонными краями и конструкциями бассейна.

— пользовательская величина;

— отслеживание доступной ёмкости водохранилища, условий на высоком уровне и риска переливания с последующим передачей данных уровня в реальном времени в систему очистных сооружений SCADA.

5. Иловые сгустители и резервуары хранения осадка

Условия измерения сгущений существенно отличаются от условий при работе с чистой водой.

Проблемы на объекте:

Поверхность сгущений может быть:

• неровной;

• покрытой пеной;

• покрытой плавающей плёнкой;

• постепенно образующейся коркой;

• подверженной перемешиванию;

Интеграция системы:

Выберите положение радиолокационной установки в соответствии с состоянием осадка, избегайте ажитаторов и заправочных пунктов, где это возможно, и используйте кривую эхо при вводе в эксплуатацию и регулировке.

значение пользователя:

монитор объема хранения осадка и процессов наполнения/слива осадка при снижении проблем обрастания, связанных с датчиками контактного типа.

однако, если шламовая поверхность покрыта толстым отбросом или пенопластом, то в рамках проекта следует сначала определить, является ли требуемая измерительная цель верхней поверхностью материала или фактическим интерфейсом жидкой фазы.

6. Мониторинг уровня и расхода в открытых каналах: на входных и выходных каналах очистных сооружений

часто используются паршелловы водомеры, водомеры с V-образной выемкой, прямоугольные водомеры и другие устройства для измерения расхода в открытых каналах.

Радарный уровнемер 80 ГГц позволяет сначала измерить уровень воды в канале; затем контроллер или регистратор данных рассчитывает расход на основе известной зависимости Q/H.

Типичная архитектура:

Радарный уровнемер 80 ГГц → Логгер данных / Устройство контроля расхода → Конвертация Q/H → Мгновенный и общий расход

Открытые каналы сточных вод могут подвергаться влиянию пены, турбулентности, отходов, осадков и конденсации. Неконтактный радар исключает прямой контакт между датчиком и сточными водами.

Измерение уровня с помощью радара также можно комбинировать с кривыми линеаризации для канала или перегородки для расчета расхода в открытых каналах.

Важно:

Сам радарный уровнемер измеряет уровень воды, а не поток воды напрямую. Поток

может быть рассчитан только при комбинации измеренного уровня с известными гидравлическими параметрами, соответствующим уравнением расхода или таблицей линеаризации.

основные инженерные параметры радарных уровнемеров METRAVON и 80 ГГц

Радарные устройства METRAVON и 80 ГГц можно выбрать в зависимости от конкретных задач по очистке сточных вод.Основные возможности соответствующей серии продуктов представлены ниже:

; проекты по очистке сточных вод, как правило, не требуют значительных расстояний измерения 120m; поэтому при выборе модели не следует ориентироваться только на максимальный диапазон.Близкое расстояние обнаружения, угол луча, условия монтажа, охрана окружающей среды и интерфейс связи обычно имеют более высокий приоритет.

Как интегрировать радарный уровнемер 80 ГГц в систему автоматизации очистных сооружений?

: Очистные сооружения обычно уже используют системы ПЛК, DCS, RTU или SCADA. Поэтому совместимость с системами связи является важным фактором при выборе радарного измерителя уровня.

4–20 мА

— подходят для существующих аналоговых входных систем ПЛК.

. Типичная архитектура:

— передатчик уровня для радара → 4–20 мА → модуль аналогового входа ПЛК → SCADA.

— данная схема проста и подходит для традиционных систем промышленной автоматизации.

4–20 мА + HART

— стандарт HART добавляет цифровую передачу сигнала уровня в 4–20 мА и позволяет поддерживать конфигурацию параметров прибора и диагностику.

– данная опция подходит для очистных сооружений сточных вод, где уже применяются системы управления устройствами по стандарту HART.

RS-485, Modbus RTU

– если в проекте используется RTU, промышленный шлюз или система цифрового сбора данных, можно выбрать модель, совместимую с RS-485 или Modbus RTU.

Типичная архитектура:

→ 80 ГГц (радарный уровнемер) → RS-485 → Modbus RTU → Логгер данных → Ethernet / 4G → SCADA или IoT-платформа

. При подключении нескольких устройств к одному шинному интерфейсу RS-485 каждому устройству следует назначить уникальный ID «Slave».Также необходимо подтвердить следующие параметры:

• — скорость битовой передачи;

• — количество бит данных;

• — паритет;

• — количество стоп-битов;

• — адреса регистров Modbus;

• — формат данных.

Как правильно установить радарный уровнемер 80 ГГц в очистном сооружении сточных вод

Не рекомендуется устанавливать устройство непосредственно над входным потоком сточных вод

Высокоскоростной поток сточных вод может вызывать сильные поверхностные движения и нестабильные отражения; поэтому радар не следует устанавливать непосредственно над основной зоной воздействия воды.

Избегайте стен резервуара и металлических конструкций

Несмотря на то, что радиолокатор 80 ГГц имеет относительно узкий луч, основной луч следует избегать следующих объектов:

• экранов;

• лестниц;

• трубопроводов;

• опор;

• оборудования для перемешивания.

Предотвращение длительного накопления воды или конденсации на антенне

В условиях сточных вод с высокой влажностью необходимо тщательно учитывать угол установки прибора, защитный кожух и устойчивость прибора к конденсации;

Проверка максимального уровня воды

Высший уровень воды не должен попадать в зону «слепой зоны» передатчика радара; также следует предусматривать безопасную запасную зону для случаев аномального повышения уровня воды.

Выполните первоначальную карту эхо-сигналов

: После установки можно использовать функцию «отображения ложных эхов» или аналогичные функции в зависимости от конкретной модели радара для подавления фиксированных отражений от стен бассейна и структурных компонентов;

Какая информация требуется при выборе радарного уровнемера 80 ГГц для очистной станции сточных вод?

Перед покупкой или выбором радарного измерителя уровня необходимо уточнить следующую информацию:

1. — является измеряемой средой сточные воды, чистая вода, ил или химическое растворение?

2. — каковы максимальный и минимальный уровни воды?

3. — какова дистанция от радара до самого низкого уровня жидкости?

4. — каковы размеры резервуара или бака?

5. — присутствует ли пена?

6. — осуществляется ли перемешивание или аэрация?

7. : Наличие значительного количества плавающей пены, жира или масла?

8. : Наличие сеток, труб, балок или иных конструкций вблизи точки установки?

9. Инсталляция проводится внутри помещений или на открытом воздухе?

10. Существуют ли коррозионные газы?

11. Требуемый выходной сигнал — 4–20 мА, HART или RS-485? Modbus RTU?

12. Передатчик будет подключаться к системе ПЛК, RTU, SCADA или IoT-платформе?

13. Место измерения расположено в опасной зоне?

Для сложных применений необходимо также предоставить фотографии объекта, чертежи бассейнов, а также координаты максимального и минимального уровней жидкости.

Часто задаваемые вопросы (FAQ): Распространенные вопросы о радарных передатчиках уровня 80 ГГц в очистных сооружениях сточных вод

Q1: Могут ли радарные уровнемеры 80 ГГц измерять уровень сточных вод?

— Да. Неконтактный радарный метод подходит для непрерывного измерения уровня в бассейнах сточных вод, входных колодцах, баках для выравнивания уровня и баках для хранения дождевых вод.

Q2: Влияют ли взвешенные вещества в сточных водах на результаты радарных измерений?

В большинстве случаев это влияние ограничено, поскольку радар в свободном пространстве измеряет поверхность среды и не требует передачи сигналов через всю столб жидкости.

Однако, если на поверхности находится значительное количество плавающих отходов или отложения, радар может измерить верхнюю поверхность материала вместо фактического уровня жидкости.

Q3: Могут ли быть установлены радары модели 80 ГГц в аэротенке?

Данную ситуацию можно оценить, однако сильные турбулентности и пену необходимо тщательно учитывать.

Если толстая пена сохраняется непрерывно, может потребоваться проведение испытаний на объекте или сравнение с другими технологиями измерения уровня.

Q4: Является ли радар 80 ГГц полностью нечувствительным к воздействию пены?

Нет.

Толщина, плотность и содержание влаги в пене могут влиять на радарные отражения.В некоторых условиях реальный уровень жидкости можно надежно измерить; в других — радар может определять поверхность пены.

Q5: Необходимо ли регулярное очищение радарного датчика уровня для сточных вод?

Обычно этот датчик требует меньше очистки, чем погружной датчик, однако антенна следует периодически проверять на наличие конденсата, загрязнений, жира, паутины или иных отложений.

Q6: Следует использовать радар 80 ГГц или 26 ГГц для резервуара сточных вод?

: Если в бассейне имеются сложные внутренние структуры, пространство для установки ограничено или требуется меньший угол луча, в таких случаях обычно целесообразно сначала рассмотреть вариант использования радара 80 ГГц.

Если точка измерения имеет простую конструкцию, радар 26 ГГц также можно сравнить по дальности действия, условиям эксплуатации и стоимости проекта.

Q7: Может ли радарный уровнемер 80 ГГц напрямую управлять насосом?

Радарный передатчик в основном используется для измерения уровня.

Управление насосом обычно осуществляется с помощью устройства ПЛК, RTU или контроллера на основе сигнала уровня, поступающего от радарного передатчика.

Q8: Может ли радарный уровнемер RS-485 подключаться напрямую к облачной платформе?

Обычно требуется промышленный шлюз.

Типичная архитектура:

— Радар → RS-485, Modbus RTU → 4G / Ethernet-шлюз → MQTT / HTTP → Облачная платформа;

Q9: Могут ли радары использоваться для мониторинга потока в открытом канале?

Да, радары могут использоваться в качестве устройств измерения уровня воды.

При объединении измеренного уровня с зависимостью Q/H для Паршелловского водомера, переборки или другой гидравлической сооружения можно рассчитать мгновенный и общий объем потока.

Заключение

— Основная ценность радарного передатчика уровня 80 ГГц на очистных сооружениях сточных вод заключается в принципе бесконтактных измерений, узком угле луча, адаптивности к сложным конструкциям и совместимости с системами промышленной автоматизации.

Устройство может использоваться для входных скважин, станций подъемной насосной установки, измерения разности уровня на экранах, резервуаров для сопоставления уровня воды, резервуаров для хранения дождевой воды, резервуаров для хранения ила и открытых каналов.

В зависимости от выбранной модели передатчик может быть интегрирован с системами ПЛК, RTU, SCADA и промышленными системами IoT посредством интерфейсов 4–20 мА, HART или RS-485, Modbus RTU.

Однако ни одна технология измерения уровня не подходит для каждого применения сточных вод. Для густой пены, тяжелой насморка, сильной конденсации, сильной аэрации или специальных химических сред, метод установки и фактическая цель измерения должны быть оценены согласно условиям места.

Для проектов мониторинга уровня сточных вод METRAVON рекомендуется предоставить информацию о измеряемой среде, диапазоне измерений, размерах бассейна, фотографиях объекта, состоянии пены, местоположении установки и требованиях к интерфейсу связи перед выбором окончательного радарного датчика уровня 80 ГГц и соответствующей конфигурации системы сбора данных, системы связи и системы дистанционного мониторинга 4G.