Каковы преимущества высоко- и низкочастотных радарных уровнемеров?

1. В чём разница между радарными уровнеметрами высокой и низкой частоты?

Радиолокационный уровеньный измеритель использует электромагнитные волны для измерения уровня без контакта.

Устройство передает микроволновые сигналы к поверхности измеряемой среды через антенну. Когда эти сигналы достигают поверхности жидкости, суспензии, гранулированного материала или порошка, они отражаются. Устройство принимает отражённые сигналы и вычисляет расстояние от датчика до поверхности среды на основе изменений времени, частоты или фазы между переданным и возвращённым сигналами.

Фактический уровень жидкости или материала можно рассчитать по высоте резервуара или силоса.

Популярные рабочие частоты, используемые при промышленном измерении уровня с помощью радара, включают 6 ГГц.26GHz и приблизительно 80GHz.

С точки зрения базового принципа:

• Чем выше частота, тем короче длина волны.

• Чем ниже частота, тем больше длина волны.

Эти различия дополнительно влияют на габариты антенны, угол луча, направленность и адаптивность радара к различным условиям эксплуатации.

Следовательно, различие между высокочастотными и низкочастотными радарными уровнеметрами заключается не столько в том, какой из них является более передовым или более точным, сколько в том, что каждый из них обладает определенными техническими преимуществами при различных условиях эксплуатации.

2. В чём заключаются преимущества радиометров уровня на высокой частоте?

Высокочастотные радарные уровнеметры, используемые в промышленных условиях, обычно включают в себя 26GHz и 80GHz Радар. В последние годы,80GHz Радар всё более широко используется как при измерении уровня жидкости, так и при измерении уровня твёрдых веществ.

Основными преимуществами высокочастотного радара являются узкий луч, высокая направленность, компактные антенны и высокая устойчивость к помехам в сложных условиях эксплуатации.

1. Меньший угол пучка

При схожих размерах антенны более высокая рабочая частота радара, как правило, облегчает формирование более узкого луча передачи.

Узкий луч означает более высокую концентрацию энергии радара.

В высоком резервуаре большой угол пучка радара позволяет ему охватывать всё более большую площадь по мере увеличения измерительного расстояния.

В результате стены танков, лестницы, напорные трубы, перемешиватели, опорные конструкции, нагревательные спирали и иное оборудование могут попасть в радиолокационный луч и вызывать помехи в отражённых сигналах.

Высокочастотный радар, в частности 80GHz Радар позволяет ограничить зону измерения на более узкой области, что снижает уровень помеховых сигналов, генерируемых этими внутренними структурами.

Следовательно, высокочастотный радар обычно обладает явными преимуществами при использовании в танках с сложной внутренней конструкцией.

2. Более подходящий для узких резервуаров

Многие химические резервуары, резервуары для дозирования химикатов, резервуары для добавок и небольшие технологические резервуары имеют относительно малый диаметр.

Если радиолуч широкий, сигнал может легко попасть в стенку танка.

Сильные отражения от стенок танков, сварных соединений, труб или опор могут помешать идентификации истинного эха уровня жидкости.

Поскольку высокочастотный радар оснащён более концентрированным лучом, его установка и ввод в эксплуатацию в высоких и узких резервуарах обычно являются более простыми.

Эта особенность узкого луча становится особенно важной в тех случаях, когда радар не может быть установлен в центре танка, а должен быть закреплён вблизи его стенки.

3. Меньший размер антенны

Еще одной важной преимуществой высокочастотного радара является возможность изготовления антенны меньшего размера.

Высокочастотный радар, как правило, не требует использования крупной антенны для формирования узкого луча.

Это особенно важно для малогабаритных танков.

Например, некоторое оборудование оснащено лишь небольшим резьбовым соединением или фланцем малого диаметра на верхней части; если для радара требуется антенна с большим резонатором, может не быть достаточного пространства для монтажа.

Один 80GHz Радар может использовать более компактную антенну и схему подключения, что делает его особенно подходящим для следующих применений:

• Малые резервуары для хранения;

• Баки для химического дозирования;

• Баки для химических добавок;

• Баки для очистки воды;

• IBC-контейнеры;

• Узкие силосы;

• Малые бункеры внутри механического оборудования.

4. Более подходящий для танков с сложной внутренней конструкцией

Промышленные резервуары часто оснащены различными внутренними конструкциями, включая:

• Лопатки агитатора;

• Коилы;

• Растворители;

• Лестницы;

• Подпорные балки;

• Заправочные трубки;

• Внутренние трубопроводы;

• Усиливающие ребра.

Все эти структуры могут вызывать радарные отражения в различной степени.

Если зона охвата луча является широкой, радар может одновременно принимать отражения от поверхности жидкости и от нескольких фиксированных препятствий.

Хотя современные радарные приборы обычно оснащены функциями подавления ложных отражений и обработки сигналов, подходящая точка установки и более узкий луч могут значительно снизить сложность настройки и ввода системы в эксплуатацию.

Для танков с сложной внутренней конструкцией,80GHz Поэтому высокочастотный радар часто является одним из предпочтительных решений.

3. Почему высокочастотный радар подходит для измерения плотности твердых тел?

Измерение уровня твёрдых веществ существенно отличается от измерения уровня жидкостей.

Стационарная поверхность жидкости, как правило, является плоской, тогда как поверхности порошков и гранулированных материалов часто носят нерегулярный характер.

Например, цемент, летучая зола, зерно, руда, песок, пластиковые гранулы и удобрения, хранящиеся в силионах, могут иметь значительный угол покоя.

Во время заполнения может образоваться центральная пучина материала, а при разгрузке — валиковидная или коническая поверхность материала.

Таким образом, измерение уровня твёрдых веществ обычно является более сложным по сравнению с традиционным измерением уровня жидкостей.

Важной преимуществом высокочастотного радара в таких областях применения является более концентрированный луч.

Узкий луч позволяет снизить уровень помех, вызванных стенками силико, опорами и другими конструкциями, что позволяет радару более эффективно фокусироваться на поверхности целевого материала.

По этой причине,80GHz Радар широко используется в следующих областях:

• Цементные силисы;

• Силосы для выкапанных пепла;

• Зерновые силосы;

• Силосы для подкормки;

• Пластиковые силосы для пеллет;

• Рудные силисы;

• Силосы для песка и агрегата;

• Силосы для удобрений;

• Химические порошковые силосы;

• Другие силосы для порошковых и гранулированных материалов.

Однако радар с фиксированным уровнем не следует выбирать исключительно на основе частоты.

Также необходимо учитывать максимальное измерительное расстояние, диэлектрические характеристики материала, концентрацию пыли, размер частиц, положение заполнения, конструкцию силико и вероятность накопления материала на антенне.

4. Подходит ли высокочастотный радар для использования в условиях с запылённой средой?

Многие твёрдые материалы при заполнении или разгрузке выделяют значительное количество пыли.

Например, цемент, летучая зола, мука, минеральные порошки и некоторые химические порошки могут вызывать заметную пылевую облако при быстром заполнении.

Радар использует электромагнитные волны для измерений, что отличает его принцип работы от принципа работы ультразвуковых приборов, основанных на распространении звуковых волн в воздухе.

Обычная пыль, как правило, не влияет на результаты радарных измерений, изменяя непосредственно условия распространения сигналов — в отличие от её влияния на ультразвуковые измерения.

Радарные уровнемеры, как правило, хорошо поддаются применению в силионах с большой количеством пыли.

Однако, если пыль остаётся прикреплённой к поверхности антенны в течение длительного времени и образует толстый отложенный слой, качество сигнала может ухудшиться.

Для объектов с высоким уровнем пыли следует уделять особое внимание конструкции антенны, положению ее монтажа и конструкции, предотвращающей накопление пыли.

5. Подходит ли высокочастотный радар для использования в условиях высоких температур и высокого давления?

Поскольку радарные уровнемеры используют метод измерения без соприкосновения, их можно применять в различных условиях — при высоких температурах, высоком давлении или в вакууме.

Однако следует отметить следующее:

Позволительные значения температуры и давления зависят от конструкции конкретного изделия, а не просто от того, работает ли оно при 80GHz, 26GHz, или 6 ГГц.

Различные модели радарных уровнеметров могут использовать:

• PTFE;

• PEEK;

• Нержавеющая сталь;

• Керамика;

• Различные уплотняющие материалы;

• Различные фланцы и технологические соединения.

При покупке радарного уровня измерителя для работы при высоких температурах необходимо указать следующую информацию:

• Нормальная рабочая температура;

• Максимальная температура процесса;

• Нормальный артериальный давление;

• Максимальное давление процесса;

• Существует ли вакуум;

• Является ли среда коррозионной;

• Необходимо ли получение сертификата по взрывозащищённости?

Один 80GHz Радар не следует автоматически считать подходящим для всех применений при высоких температурах или высоком давлении.

6. В чём преимущества радарных уровнеметров с низкочастотным диапазоном?

Высокочастотный радар обладает очевидными преимуществами, однако это не означает, что радары низкой частоты утратили свою практическую ценность.

Радар с низкой частотой по-прежнему демонстрирует высокую эффективность при определенных специализированных жидких условиях.

1. Определенные преимущества при изменяющихся поверхностях жидкости

Радиолокаторы с более низкой частотой, как правило, имеют относительно более широкий луч.

В некоторых крупных резервуарах или при применениях с выраженными колебаниями поверхности жидкости более широкий луч может охватывать большую площадь поверхности.

Примеры:

• Большие смесительные резервуары;

• Баки с быстрым наполнением и сливом;

• Баки с постоянно изменяющейся поверхностью жидкости;

• Определённые химические реакторы.

В таких условиях поверхность жидкости не является полностью плоской.

Если радар измеряет лишь очень небольшую локальную зону, подверженную влиянию волн или возмущений, отражение может существенно измениться.

Более широкий пучок может охватывать большую площадь поверхности жидкости и, таким образом, может обеспечивать практические преимущества в определённых условиях, связанных с сильными колебаниями.

Современный 80GHz Радар также может обрабатывать множество поверхностей с изменяющейся поверхностью за счёт применения передовых алгоритмов обработки сигналов, однако окончательный выбор по-прежнему должен основываться на характеристиках конкретного прибора.

2. Преимущества в определённых условиях работы с тяжёлым паром

В резервуарах с водой высокой температуры, системах конденсации пара, реакторах и некоторых резервуарах для хранения химикатов может присутствовать значительное количество пара.

Наличие пара не обязательно означает, что радарные измерения невозможны.

Однако при крайне жестких условиях пара и конденсации на антенне радара может образоваться конденсат.

Сильная конденсация может повлиять на передачу и прием радарных сигналов.

Некоторые радарные устройства низкой частоты обладают обширным инженерным опытом применения в специализированных условиях, характеризующихся высокой интенсивностью пара и конденсации.

Следовательно,80GHz Радар не следует выбирать исключительно из-за более высокой частоты в следующих областях применения:

• Вода при высокой температуре;

• Среды с насыщенным паром;

• Сильная конденсация;

• Реакторы;

• Эвапораторы;

• Закрытые резервуары в условиях высокой влажности.

Эти проекты следует всесторонне оценивать с учетом среды, температуры, давления и степени напряженности пара.

3. Ситуация с пеной требует комплексной оценки.

Пена представляет собой сложную проблему при измерении уровня жидкости.

Пенопласт может поглощать, отражать или ослаблять радарные сигналы.

Фактический эффект зависит от:

• Толщина пены;

• Плотность пены;

• Размер пузырей;

• Содержание пены в воде;

• Диэлектрические характеристики жидкости.

Следовательно, неверно утверждать, что радиолокаторы с низкой частотой всегда способны проникать через пену или что 80GHz Радар всегда способен решать проблемы, связанные с пенаً.

Первое требование, которое необходимо подтвердить на стадии проектирования проекта, — это:

Следует ли системе измерять верхнюю точку пены или фактический уровень жидкости под ней?

Это два совершенно разные требования к измерениям.

Если пена является чрезвычайно густой или условия эксплуатации особенно сложны, можно также рассмотреть применение радара с гибкими волнами или другой технологии измерения уровня жидкости.

7. Какие очевидные преимущества?80GHz Радарные уровнемеры?

На основе текущих достижений в области промышленного измерения уровня основные преимущества —80GHz Радары следующие:

Во-первых, луч является высококонцентрированным.

Это делает устройство особенно подходящим для узких резервуаров и сложных силиконов.

Во-вторых, антенна имеет небольшие размеры.

Можно использовать более мелкие резьбовые или фланцевые соединения.

В-третьих, оно лучше адаптируется к внутренним препятствиям.

Оно позволяет снизить уровень помех, возникающих из-за стен резервуара, лестниц, труб, перемешивателей и других конструкций.

В-четвёртых, устройство подходит для измерения плотности твёрдых материалов.

Он особенно подходит для силиконов для порошковых и гранулированных материалов.

Пятое: положение установки более гибкое.

Если установка в центре резервуара невозможна, можно использовать узкую лучевую систему, чтобы как можно больше избегать воздействия на внутренние конструкции.

Шестое: это позволяет уменьшить количество ненужных ложных отражений.

Эффективное фокусирование луча позволяет напрямую устранять отдельные источники помех, вместо того чтобы полностью полагаться на последующую программную обработку сигналов.

По этим причинам,80GHz Радар идеально подходит для сложных проектов мониторинга уровня жидкостей и твёрдых тел в современной промышленной автоматизации.

8. Есть 80GHz Радиолокация всегда лучше 26GHz Радар?

Не обязательно.

Основные преимущества 80GHz Радары отличаются узким лучом, компактной антенной и способностью фокусироваться на цели в сложных условиях.

Однако,26GHz Радар уже много лет используется в промышленности и предоставляет высокотехнологичные методы измерений.

В многих традиционных танках 26GHz Радар позволяет проводить стабильные и надежные измерения в следующих условиях:

• Диаметр бака относительно велик;

• Внутренняя структура проста;

• Позиция монтажа подходит;

• Поверхность жидкости обеспечивает качественное отражение;

• Размер измерительного интервала является умеренным;

• Сложной интерференции нет.

Следовательно, нет необходимости слепо заменять радарные приборы лишь для получения более высокой частоты.

Для новых проектов —80GHz Решение можно оценить сначала.

Для уже действующих организаций 26GHz Для приложений: если параметры измерений остаются стабильными, продукт не следует считать устаревшим лишь потому, что он работает на другой частоте.

9. Как настроить частоту 6 ГГц?26GHz и 80GHz Радар — выбрать?

Следующая логика может быть использована при выборе ракурсной частоты радара.

Для небольших резервуаров, узких резервуаров, резервуаров со сложной внутренней конструкцией или силосов из твёрдых материалов —80GHz Радар можно оценить в первую очередь.

Для традиционных резервуаров для хранения жидкости с простой внутренней конструкцией,26GHz Радар, как правило, представляет собой зрелое решение.

Если объект характеризуется сильным паровым потоком, конденсацией, выраженными колебаниями уровня жидкости или иными специфическими процессными условиями — частота 6 ГГц,26GHz и 80GHz Решения следует сравнить.

Следовательно, правильная последовательность выбора должна быть следующей:

1. Определите измеряемую среду.

2. Определите конструкцию резервуара или силоса.

3. Анализируйте температуру, давление, пар, пыль, пена и внутренние препятствия.

4. Выберите частоту радара, тип антенны и подключение к процессу.

Частота радара не должна быть задана заранее, а затем принудительно адаптирована под условия объекта.

10. Как выбрать радарные уровнемеры высокой и низкой частоты?

При закупках в рамках проекта рекомендуется указать как минимум следующие параметры.

1. Название измеряемой среды
   Например: вода, дизельное топливо, кислые или щелочные растворы, сточные воды, цемент, летучая зола, зерно или пластиковые гранулы.

2. Состояние среды
   Укажите, является ли материал жидкостью, суспензией, порошком или гранулированным материалом.

3. Максимальное измерительное расстояние
   Учитывайте общую высоту резервуара или силоса и фактический требуемый диапазон измерений.

4. Диаметр танка
   Это особенно важно для узких резервуаров.

5. Температура процесса
   Укажите как нормальную, так и максимальную температуру.

6. Процессное давление
   Это особенно важно для герметичных сосудов под давлением.

7. Есть ли пар?
   Это следует особо подчеркнуть для жидкостей и реакторов при высоких температурах.

8. Есть ли пена?
   Также укажите, является ли пена непрерывно присутствующей.

9. Наличие пыли
   Для силиконов из твёрдых материалов укажите степень загрязнения пылью.

10. Наличие агитатора или внутренних структур
    Примеры включают трубы, катушки, лестницы и опорные балки.

11. Монтажное соединение
    Примеры включают резьбу G1½, резьбу G2, фланцы DN50 и фланцы DN100.

12. Выходной сигнал
    Положительные опции включают диапазон 4–20.mA, HARTиRS485Modbus.

13. Требования к защите и взрывозащите
    Примеры включают обязательный IP-рейтинг и наличие необходимости получения сертификата Ex.

14. Требования к питанию
    Различные системы управления могут использовать разные методы питания.

Для силиконовых силофов также рекомендуется предоставить данные о размере частиц, угле покоя, положении заполнения и фотографии объекта.

При выборе радарного уровняметра,METRAVON рекомендуется всесторонне определять радиолокационную частоту с учётом реальных условий эксплуатации, а не выбирать её исключительно на основе дальности измерения.

11. Сравнение высокочастотных и низкочастотных радарных уровнеметров

Высокочастотные радарные уровнемеры, как правило, обладают следующими характеристиками:

• Узкий пучок;

• Хорошая направленность;

• Меньшая антенна;

• Подходит для узких резервуаров;

• Подходит для сложных внутренних конструкций;

• Пригоден для измерения плотности твёрдых материалов;

• Высокая способность подавлять помехи от стен силоса.

Радары с низкой частотой, как правило, обладают следующими характеристиками:

• Относительно более широкий луч;

• Преимущества в определенных областях применения, где используются переменные поверхности жидкости;

• Обширный опыт применения в условиях строгих условий работы с паром и конденсатом;

• Подходит для некоторых крупных резервуаров для хранения жидкости и при специальных технологических условиях.

Следовательно, эти два элемента не являются взаимозаменяемыми.

Правильный инженерный выбор должен соответствовать условиям применения прибора.

Часто задаваемые вопросы

Вопрос 1: Является ли высокочастотный радарный уровнеметр более точным, чем низкочастотный радарный уровнеметр?

Не обязательно.

Точность измерений зависит от рапордной частоты, но также определяется конструкцией устройства, антенной, алгоритмом обработки сигналов, условиями монтажа и характеристиками среды.

Основное преимущество 80GHz Радар отличается узким лучом, что позволяет снизить уровень помех в сложных танковых системах.

При закупке следует ознакомиться с спецификацией точности конкретной модели, а не определять точность исключительно по рабочей частоте.

Вопрос 2: Это так?80GHz Подходит ли радар для цементных силосов?

Да.

Цементные силосы обычно характеризуются образованием пыли, нерегулярными поверхностями материала и отражениями света от стенок силоса.

Суженный пучок 80GHz Радар позволяет снизить уровень помех, вызванных стенками и внутренней конструкцией силиконов, что делает его особенно подходящим для использования в цементных, летучих заполняющих, минеральных порошковых и других порошковых силиконах.

Максимальное измерительное расстояние и условия пылевого загрязнения на объекте необходимо уточнить еще на этапе закупки.

Вопрос 3: Есть ли?80GHz Подходит ли радар для малых танков?

Да.

Высокочастотный радар позволяет формировать узкий луч при использовании антенны меньшего размера, что делает его особенно подходящим для малых танков и соединений процессных трубопроводов малого диаметра.

Вопрос 4: Какой тип радара следует выбирать при наличии агитатора?

В первую очередь следует рассмотреть радар с узким лучом.

Если внутри резервуара установлены лопатки агитатора, катушки или опорные конструкции, то 80GHz Радар может использовать узкий луч для максимально возможного обхода этих препятствий.

Позиция установки также следует тщательно выбрать.

Вопрос 5: Можно ли?80GHz Следует ли использовать радар при наличии пара?

Да, однако необходимо учитывать степень сильности пара.

Обычная пара не обязательно влияет на результаты радарных измерений. Однако в случае наличия значительных количеств пара или интенсивной конденсации необходимо убедиться в соответствии конкретной модели и сравнить варианты решения с использованием различных частот.

Вопрос 6: Следует выбрать радар высокой или низкой частоты при наличии пенопласта?

Это невозможно определить только на основе частоты.

Необходимо определить толщину и плотность пены, а также выяснить, требуется ли система измерять поверхность пены или фактический уровень жидкости под ней.

При сложных условиях использования пеной информацию о местных условиях следует предоставить до выбора продукта.

Вопрос 7: Может ли высокочастотный радар измерять порошковые материалы?

Да. Это одна из важных областей применения для 80GHz Радар.

Радар может использоваться для непрерывного измерения уровня цемента, зерна, летучей пыли, пластиковых гранул, удобрений, минеральных порошков и других подобных материалов.

Q8: Является ли радар низких частот по-прежнему необходимым?

Да.

Радары с низкой частотой по-прежнему обладают практической ценностью в определенных условиях, связанных с использованием пара, конденсации, колебаний на поверхности жидкости и специальных технологических процессов.

Ни одна частота не подходит для всех промышленных применений.

Q9: Нужно ли радиолокационному измерителю уровня контактировать с средой?

Обычный радарный уровнеметр для свободного пространства не требует прямого контакта с средой.

Поэтому данный продукт особенно подходит для использования с коррозионными жидкостями, жидкостями высокой температуры, сточных водами и порошковыми материалами.

Тем не менее, подходящие материалы для антенны и соединительных соединений необходимо выбрать в соответствии с типом среды и условиями эксплуатации на объекте.

Вопрос 10: Какие параметры являются наиболее важными при покупке радарного уровняметра?

Одних только измерительных возможностей недостаточно.

В качестве минимальных параметров должны быть указаны: среда, диапазон измерений, высота и диаметр резервуара, температура, давление, пар, пена, пыль, внутренние препятствия, способ монтажа и выходной сигнал.

Эти параметры напрямую определяют радиочастоту радара и выбор модели.

Заключение

Высокочастотные и низкочастотные радарные уровнемеры предназначены для работы в различных условиях.

Наиболее значительные преимущества высокочастотного радара, в частности 80GHz Радар отличается узким лучом, высокой направленностью, компактной антенной и возможностью обхода препятствий внутри резервуара.

Поэтому данный вариант отлично подходит для малых и узких резервуаров, технологических резервуаров с сложной внутренней конструкцией, а также для силиков для твердых материалов — таких как цемент, летучая зола, зерно, руда, пластиковые гранулы и аналогичные материалы.

Радар с низкой частотой по-прежнему обладает практическими преимуществами в определенных условиях — в частности, при сильных колебаниях уровня жидкости на поверхности, значительном количестве пара, конденсации или при специализированных процессах с использованием жидкостей.

Поэтому выбор радара для измерения уровня не следует основывать на предположении, что более высокая частота всегда является более предпочтительной.

Более подходящим инженерным подходом является комплексный подбор прибора с учётом характеристик рабочей среды, конструкции резервуара, измеряемого расстояния, температуры, давления, наличия пара, пены, пыли, а также условий монтажа.

Для проектов по непрерывному измерению уровня жидкостей, суспензий, порошков и гранулированных материалов,METRAVON Радарные уровнеметры можно выбирать и настраивать в соответствии с условиями эксплуатации на объекте, измерительным диапазоном, конструкцией резервуара, температурой, давлением, типом технологического соединения, выходным сигналом и другими требованиями.