Радар GWR: принцип работы, типы зондов и ограничения применения

I. Что такое радарный уровеньметр с гибридной системой излучения?

радарный уровеньметр с гибридной системой излучения использует зонд или стальной кабель для направления электромагнитных волн к измеряемой среде. Когда радарный сигнал достигает поверхности среды, часть сигнала отражается и возвращается в прибор по направлению к зонду или кабелю.

Устройство рассчитывает расстояние между опорной точкой зонда и поверхностью среды на основе возвращаемого сигнала, а затем преобразует это расстояние в фактический уровень жидкости.

По сравнению с традиционными радарами свободного пространства, радар с управляемыми волнами передает основную часть своего сигнала вдоль стержня или кабеля зонда, что позволяет концентрировать энергию сигнала.

Однако данная конструкция также означает, что при выборе и монтаже необходимо тщательно учитывать следующие факторы:

• длина зондовой штанги или кабеля;

• высота сосуда;

• пространство для монтажа;

• метод крепления зонда;

• наличие перемешивания;

• склонность среды к адгезии;

• наличие препятствий вокруг зонда.

II. Каковы особенности радарных уровнемеров с направляемой волной?

1. Подходит для небольших резервуаров

— традиционные радары в свободном пространстве требуют определённого объёма пространства для распространения луча;

— в малых резервуарах или установках с ограниченным пространством радарные волны могут подвергаться влиянию стен резервуара или внутренних конструкций.

Поскольку радар с гибридной волной направляет сигнал вдоль зондовой штанги или кабеля, он позволяет создавать благоприятные условия для измерений в некоторых малых резервуарах для хранения.

2. Стабильные измерения при значительных колебаниях уровня жидкости

В случае наличия перемешивания или колебаний уровня жидкости внутри резервуара надлежащим образом закрепленная зондовая штанга или кабель обеспечивает относительно стабильный путь распространения радарного сигнала.

Для длинных кабелей или случаев, когда в среде возникают сильные жидкостные помехи, способ фиксации на дне может быть выбран в соответствии с требованиями к монтажу прибора.

3. Преимущества при использовании определенных сред с низкой диэлектрической постоянной

Радиолокационные сигналы в свободном пространстве должны распространяться от антенны до поверхности среды и формировать эффективный отраженный эхо.

При слабых характеристиках отражения в среде уровень эхо-сигнала может быть снижен.

Поскольку радар на основе направляющихся волн концентрирует электромагнитную энергию вдоль зондирующего стержня или кабеля, он обеспечивает более стабильный сигнал в определённых средах с низкой диэлектрической проницаемостью.

Однако это не означает, что радар на основе направляющихся волн не подвержен влиянию диэлектрической проницаемости. Фактический диапазон применимости следует уточнять на основании технических характеристик конкретной модели.

III. Каковы ограничения применения радаров на основе направляющихся волн в качестве измерительных приборов для определения уровня?

Радар с гибкими волнами не обязательно является более эффективным по сравнению с радаром, работающим в свободном пространстве, для всех проектов измерения уровня жидкости.

Одно из очевидных ограничений заключается в следующем:

Длина зондовой штанги или кабеля должна соответствовать реальной длине сосуда.

более длинные зондовые штанги или кабели увеличивают:

• Сложности транспортировки;

• – сложности монтажа;

• – сложности обслуживания;

• – требования к механической фиксации;

– длина зондовой штанги или кабеля обычно определяется в зависимости от конкретных условий эксплуатации; поэтому зонды для различных проектов не обязательно являются взаимозаменяемыми.

Кроме того, диапазон измерений радара с гибридными волнами также ограничивается конструкцией зонда и условиями механической установки.

В сравнении с радаром в свободном пространстве, который не требует использования зонда полной длины для введения в резервуар, такой радар может быть более подходящим для определенных проектов измерений на больших расстояниях.

Конкретный максимальный диапазон измерений следует определять на основании технической документации соответствующей модели.

IV. Что следует учитывать при установке радарного уровня с гибридной волной?

1. Отключите питание перед демонтажем или установкой прибора

Перед заменой существующего уровня или выполнением работ по прокладке кабелей отключите питание прибора и организуйте прокладку сигнальных кабелей в соответствии с требованиями электробезопасности на объекте.

После установки убедитесь в корректности прокладки кабелей перед включением питания.

2. Избегайте установки радара с гибкими волнами

непосредственно на впускных участках сточных вод, впускных точках подачи материалов или в местах, подверженных сильному воздействию жидкости.

Приходящая жидкость может вызвать колебания кабеля, а также привести к значительным колебаниям поверхности, что повлияет на результаты измерений.

3. Избегайте контакта кабеля с окружающими конструкциями

Кабель с гибридной волной следует размещать в подходящем месте и избегать прямого контакта с:

• стенками бассейна;

• стенками резервуара;

• защитными кожухами;

• трубами;

• опорами;

• другими металлическими конструкциями.

Соприкосновение кабеля с окружающими металлическими конструкциями может вызывать дополнительные отражения, а также приводить к механическому износу.

V. Как следует организовать водонепроницаемость при установке наружных радарных систем с гибкой волновой системой?

При наружной установке особое внимание следует уделить точке ввода кабеля прибора.

При установке:

• Стабильно затяните кабельную гнездовую прокладку;

• Правильно герметизируйте соединения кабельных каналов;

• Обеспечьте целостность уплотнения корпуса прибора;

• Создайте дренажную зону у входа кабеля;

• Обрабатывайте экран кабеля в соответствии с электрическими требованиями.

Перед тем как кабель подключается к прибору, его можно сначала изгибать вниз, чтобы дождевая вода или конденсат стекали из самой низкой точки — это снижает риск проникновения воды по кабелю в прибор.

Данная мера особенно важна для открытых баков для сточных вод, резервуаров для хранения и других условий с высокой влажностью.

VI. Что следует учитывать при монтаже сигнальных кабелей и испытании изоляции?

В некоторых инженерных проектах испытание изоляции проводится после завершения монтажа сигнальных кабелей.

Например, в некоторых проектных спецификациях может быть указано:

• — тестовое напряжение: 500; VDC;

• Длительность испытания: 60 с;

• — сопротивление изоляции: ≥20 МΩ.

— данные параметры представляют собой специфические инженерные требования и не являются универсальными стандартами для всех проектов применения радарных измерительных приборов на основе направляемых волн.

Перед проведением испытания изоляции убедитесь, что электроника прибора отключена от испытательной цепи. Испытания следует проводить в соответствии с инструкцией по эксплуатации прибора и электрическими техническими требованиями проекта, чтобы избежать повреждения электронного оборудования из-за чрезмерного напряжения при испытаниях.

VII. Как следует подключить радарный уровнемер?

Разные модели радарных уровнемеров могут использовать постоянное или переменное электропитание. Следует проверить следующие параметры перед прокладкой кабелей:

• — наименование прибора;

• — напряжение питания;

• — тип источника питания;

• — требования к сертификации;

• — определение выводов;

• — полярность сигнала;

• — вывод заземления;

— в некоторых документах по монтажу продукции рекомендуется использовать экранированный кабель с винтовой парой проводов с площадью поперечного сечения проводника в диапазоне примерно 0,5 мм²–2 мм².

Фактическую спецификацию кабеля также следует определить с учетом способа подачи питания, расстояния между кабелями и местных электрических стандартов.

Типичные этапы подключения кабелей включают:

1. Отключить питание прибора;

2. Проверить номинальную табличку и схему подключения кабелей;

3. Открыть разъемную коробку;

4. Проложить кабель через входной отверстие;

5. Подключить провода в соответствии с маркировкой разъемов;

6. Обеспечить экранирование и заземление в соответствии с требованиями;

7. Проверить полярность;

8. Закрепить крепеж кабеля;

9. Восстановите питание после подтверждения того, что корпус надлежащим образом герметизирован.

Специальные инструменты, длина обрезки провода и метод работы с контактами должны соответствовать инструкции по монтажу для соответствующей модели.

VIII. Как выбрать модель радарного уровнемера?

Радарные уровнемеры доступны в различных моделях антенн и конструкций:

• — рупорные антенны;

• — параболические антенны;

• — массивные антенны;

• — стержневые антенны;

• — антенны в форме опускания;

• — плоские антенны;

• — антенны с гигиеническими конструкциями. Модели

предназначены для работы в различных рабочих условиях.

При выборе следует тщательно проверить следующие факторы:

Следовательно,Модель радарного уровня измерителя не следует выбирать исключительно на основе требуемого диапазона измерений.

IX. Что учитывать при заказе радарного уровнемера 80 ГГц?

80 GHz — радарные уровнемеры, как правило, используют технологию непрерывного радиоимпульса с частотной модуляцией (FMCW).

В ходе каждого цикла сканирования частоты прибор передает радарный сигнал, частота которого изменяется непрерывно. После возврата эха возникает разница частот по сравнению с текущим переданным сигналом; на основе этой разницы прибор рассчитывает расстояние до целевой точки.

В спецификациях некоторых моделей 80 GHz может быть указано:

• Примерно 1° узкий луч;

• — точность измерений на уровне миллиметров;

• — быстрая обработка эхолокационных сигналов;

• Вывод кривой эха; многоязычный операционный интерфейс

• приложения для работы с пылью и паром

Однако указанные параметры являются специфичными для отдельных моделей продукции и не должны рассматриваться как универсальные технические характеристики для всех радарных приборов серии 80 GHz.

Например:

• — угол луча 1°;

• — точность измерения 1 мм;

• — цикл измерения 5 мс;

— все указанные параметры следует подтвердить по технической документации соответствующей модели и при заданных условиях испытаний;

— при покупке радарного уровня 80 GHz необходимо тщательно сравнить следующие параметры:

• — максимальный диапазон измерения;

• — точность измерения;

• Угол луча;

• Конструкция антенны;

• Температура процесса;

• Давление процесса;

• Условия наличия пыли и пара;

• Подключение к установке;

• Метод ввода в эксплуатацию;

X. Какова цель стандартов радиолокационных уровнемеров?

Стандарты для радарных уровнемеров регулируют проектирование, производство, испытания, монтаж и промышленное применение приборов.

При реализации реальных инженерных проектов особенно важно уточнить:

• какие стандарты требуются для данного проекта;

• соответствует ли продукт соответствующим требованиям безопасности;

• предусматривается ли взрывозащита;

• применяются ли требования по охране окружающей среды;

• соответствует ли электрическая установка установленным стандартам;

• Следует определить, соответствуют ли соответствующие сертификаты требованиям проекта. Стандарты

служат важной основой для инженерного проектирования и применения продукции, однако они не являются единственным критерием оценки производительности приборов.

— Часто задаваемые вопросы;

Q1: В чем основное различие между радаром с направляемой волной и бесконтактным радаром?

передает радарные сигналы по зондирующей штанге или стальному кабелю, тогда как радар в свободном пространстве передает радарные волны через открытый пространственный зазор внутри резервуара в направлении поверхности среды. Таким образом, эти два типа приборов существенно различаются по конструкции установки и подходящим условиям эксплуатации.

Q2: Подходит ли радар с гибкими волнами для измерений на больших расстояниях?

Фактический диапазон измерений радара с гибридной волной ограничивается длиной зонда или кабеля, условиями механической установки и конкретной моделью устройства. При измерении уровня на больших расстояниях перед выбором следует сравнить фактические технические характеристики как радара с гибридной волной, так и радара в свободном пространстве.

Q3: Влияние диэлектрической постоянной на радар с гибридной волной полностью отсутствует?

Нет. Структура гибридных волн позволяет концентрировать радиолокационную энергию и может обеспечить преимущества для определенных сред с низкой диэлектрической постоянной; однако диэлектрические характеристики среды всё же влияют на возвращающийся эхо.

Q4: Почему стальной кабель не должен касаться стенки резервуара?

Контакт стального кабеля с стенкой резервуара может вызывать дополнительные отражения, а длительное трение — приводить к механическому износу и повлиять на стабильность измерений.

Q5: Каждый ли радарный уровнемер 80 ГГц обеспечивает точность ±1 мм?

— Нет. Требование точности ±1 мм распространяется только на определенные модели при указанных условиях. Фактическую точность необходимо подтвердить в соответствии с конкретным продуктом и условиями применения.

Q6: Не требует ли радар с направляемой волной технического обслуживания?

Такого решения, при котором устройство полностью не требует технического обслуживания, не следует рассматривать. При использовании вязких, кристаллизующихся или легко адгезирующих сред состояние зонда или кабеля, уплотнения прибора и электрических соединений следует периодически проверять.

Заключение

— датчики уровня на основе радара с направляемыми волнами передают электромагнитные сигналы по зондовой штанге или кабелю и хорошо подходят для малых резервуаров, случаев изменчивости уровня жидкости и определенных сред с низкой диэлектрической постоянной.

Однако длина зондовой штанги или кабеля должна определяться с учетом условий на объекте; более длинные зонды увеличивают сложность монтажа и обслуживания.

При установке особое внимание следует уделить следующему:

Позиция входного отверстия, зазор между кабелем и стенкой резервуара, механическое крепление кабеля, водонепроницаемость кабеля, экранирование и заземление, а также проверка проводки.

При выборе радара на основе направляющихся волн или радара в свободном пространстве 80 GHz следует всесторонне учитывать следующие факторы:

Диапазон измерений, среда, диэлектрические характеристики, пыль, пар, пена, вязкость, температура, давление и пространство для монтажа.

Специфические размеры, технические характеристики кабелей, условия испытаний изоляции и параметры производительности радара 80 GHz должны определяться на основе технической документации, инструкций по монтажу и проектных технических спецификаций соответствующего прибора.