Измерение уровня в пене: радар, 80 GHz и волноводный | METRAVON

Измерение уровня в пене: когда радар работает, а когда нет

Радар может обнаруживать жидкость под пеной, поверхность пены, конкурирующие отражения либо не находить надёжной цели. Важны доля жидкости, проводимость, структура пузырьков, химический состав и толщина пены. Влажная проводящая пена может сильно ослаблять сигнал; некоторые сухие виды пены более прозрачны, но одной частоты недостаточно для прогноза.

Классифицируйте пену перед выбором прибора

Поведение пены зависит от содержания жидкости, химического состава, структуры и толщины:

Определите, нужен ли процессу уровень жидкости или уровень пены. Учёт запасов обычно требует поверхности жидкости; сигнализация уровня пены имеет другую цель и критерий приёмки.

Что 80 GHz меняет, а что нет

Соответствующие характеристики прибора включают:

• Ширина луча. Сравнивайте заданные углы антенн, а не обозначения частоты. На расстоянии 10 м геометрические диаметры для полных углов 4°, 8° и 10° составляют около 0,70, 1,40 и 1,75 м. Меньшее пересечение со стенками может уменьшить помехи, но не доказывает лучшего прохождения сигнала через пену.
• Разрешение. Разрешение по дальности FMCW зависит главным образом от полосы перестройки частоты и обработки, а не одной длины волны. Обозначение 80 GHz не подтверждает способность различить слой пены толщиной 100 мм.
• Размер антенны. Проверяйте заказанную линзу или рупор вместе с проходным диаметром присоединения и длиной патрубка. Компактная антенна может облегчить монтаж, но универсальный диаметр патрубка не подтверждает совместимость и отсутствие ближних отражений.

Остаются следующие ограничения процесса:

• Прохождение через толстую пену. Если пена отражает большую часть энергии, более узкий луч её не пройдёт.
• Налипание. Остатки пены на линзе создают физическое загрязнение антенны.
• Отражательная способность продукта. Слабое эхо поверхности жидкости может уменьшить запас сигнала под пеной. Проверьте совместный отклик жидкости и пены на требуемом расстоянии, а не назначайте предсказуемую погрешность только по диэлектрической проницаемости.

Выбирайте технологию по испытанию реальной пены и нужной поверхности жидкости, а не только по несущей частоте.

Варианты измерения для разных условий пены

Волноводный радар (GWR) для сложных условий пенообразования

Волноводный зонд направляет электромагнитный импульс вдоль стержня или троса с взаимодействием поля с окружающей средой. Это может улучшить обнаружение жидкости под некоторыми видами пены, но свойства пены, налипание, перемычки, допустимые условия процесса и верхняя и нижняя переходные зоны сохраняют значение.

Для процесса с постоянным пенообразованием сравните подходящие бесконтактные радары, волноводные зонды и другие методы с допустимыми рабочими характеристиками по представительным данным процесса или испытаниям.

Сравнение приборов в рабочих условиях

Где доступны оба прибора, сравните их с одним и тем же независимым эталоном уровня жидкости:

1. Заполните резервуар до известного уровня при работающем пеногенерирующем процессе.
2. Измерьте радаром свободного пространства и запишите показание и эхо-кривую.
3. Одновременно измерьте волноводным зондом или выполните ручной замер через смотровое стекло.
4. Сравните каждый прибор с одним и тем же независимым измерением жидкости. Разница, связанная с толщиной пены, требует исследования, но сама по себе не доказывает сопровождения верхней поверхности пены; проверьте также выбранные эхо и время измерений.
5. Повторите проверку на безопасно достижимых уровнях и стадиях процесса с наиболее сложной пеной. Зафиксируйте непроверенные части рабочего диапазона и цикла партии.

Передайте для оценки применения ожидаемые условия пенообразования и метод независимого измерения. По возможности проведите испытание на площадке до закупки партии приборов.

Детали монтажа, улучшающие работу с пеной

• По возможности избегайте зоны образования пены и входящего потока. Проверьте её распределение во время работы: в разных стадиях партии максимальная толщина пены может быть в разных местах.
• Проверьте максимальные высоты жидкости и пены относительно антенны и необходимого зазора. Контакт с пеной может оставлять отложения, поэтому оцените очистку и безопасный доступ для обслуживания.
• Обеспечьте минимальное расстояние по требованиям модели и обоснованный монтажный запас при максимальных уровнях жидкости и пены. Малая заявленная дистанция блокировки не подтверждает надёжное сопровождение при подъёме пены.
• Используйте подходящее сопровождение эха только после проверки выбранной поверхности и максимально допустимой задержки; явно настройте реакции потери эха и безопасности.
• Если появляется разница, определите, меняется ли она с глубиной пены и рабочим состоянием. Не считайте изменяющееся смещение пены фиксированной калибровочной поправкой, особенно в учёте или связанной с безопасностью работе.

Пена в ферментёрах и биореакторах

Пена ферментации может существенно меняться в течение партии по мере изменения расхода газа, содержания белка и условий процесса. Проверяйте измерение на стадиях наибольшего пенообразования, а не только при запуске.

Практические подходы:

• Для бесконтактного радара проверьте, что намеченная цель остаётся идентифицируемой в течение всей партии, и фиксируйте любое изменение разницы с независимым уровнем жидкости.
• Волноводный радар, если материалы зонда, диэлектрические свойства, риск загрязнения, требования очистки и механическая компоновка подходят.
• Отдельный совместимый сигнализатор пены может сообщать о её наличии в своей точке. Он не определяет, за какой поверхностью следует радар; проверяйте оба измерения и их управляющие действия отдельно.

Гигиенические требования не исключают стержневые зонды во всех случаях. Проверьте конструкцию датчика целиком, возможность очистки, пределы CIP/SIP, материалы и необходимые для проекта сертификаты.

Пена в аэротенках и сточных водах

Пена сточных вод меняется с нагрузкой, аэрацией и содержанием ПАВ. Определите, нужен управлению уровень жидкости или пены, и испытайте рассматриваемый радар в ожидаемых условиях. Непроверенное смещение 100 мм может влиять на переключение насосов; его нельзя автоматически считать несущественным.

Часто задаваемые вопросы

Может ли радар измерять через пену?

Иногда. Подтвердите, следует ли показание за жидкостью, верхом пены или другой целью при наиболее сильном пенообразовании. Испытание с чистой водой этого не устанавливает. До приёмки для учёта или управления зафиксируйте поведение пены, независимый уровень жидкости и реакцию на потерю эха.

Видит ли 80 GHz через пену лучше, чем 26 GHz?

Не всегда. Узкий луч может помочь избежать стенок и внутренних конструкций, но прохождение через пену зависит от её свойств и всей конструкции радара. Сравните подходящие приборы на фактической жидкости и пене, включая отложения после повторных партий; одной частоты недостаточно для выбора.

Какова типичная ошибка, вызываемая пеной?

Универсального значения или направления нет. Прибор может следовать за пеной, продолжать сопровождение жидкости, переключать цели или переходить в настроенное состояние отказа. Измеряйте разницу с независимым уровнем в течение всего цикла; не применяйте постоянную поправку к меняющемуся слою пены.

Лучше ли ультразвук в пене?

Ультразвук тоже может ослабляться или отражаться пеной. Газовый путь добавляет ограничения по температуре и составу. Если этот метод рассматривается, проверьте обнаружение нужной поверхности жидкости или пены в рабочих условиях и зазор при максимальном уровне. Названия технологии недостаточно для подтверждения пригодности.

Можно ли вместо этого использовать поплавок или вытеснитель?

Прибор на основе плавучести может подойти, но его отклик зависит от плотности жидкости и пены, конструкции поплавка или вытеснителя, турбулентности и отложений. Проверьте свободное движение и нужную точку срабатывания или измерения. Не считайте, что любой поплавок игнорирует пену или замена на волноводный радар автоматически совместима.

Опишите толщину и поведение пены, свойства жидкости, температуру и нужен ли процессу уровень жидкости или пены. Получить оценку пены

Связанные материалы: Сравнение технологий измерения уровня: радар, ультразвук и волноводный радар| Радарное измерение уровня в паре, пыли и конденсате: что реально работает