Монтаж ультразвукового уровнемера: место установки, слепая зона и защита

1. Почему установка ультразвукового уровнемера имеет важное значение?

Ультразвуковые уровнеметры модели могут использоваться для измерения уровня различных жидкостей и технологических сред — таких как сточные воды, кислых и щелочных жидкостей, смол, парафина и суспензий. Эти приборы широко применяются в таких отраслях, как нефтяная промышленность, химическая промышленность, энергетика, металлургия и очистка воды.

Ультразвуковой уровнеметр излучает ультразвуковые волны с датчика к поверхности жидкости, а затем принимает сигнал, отраженный от этой поверхности, для расчета расстояния.

Таким образом, даже при правильном выборе модели прибора неподходящая позиция установки может вызвать следующие проблемы:

• нестабильные отражения;

• колебания показаний уровня жидкости;

• необнаружение поверхности жидкости;

• аномальные значения, отображаемые на экране;

• помехи от стен резервуара или внутренних конструкций.

При установке первостепенное внимание следует уделять обеспечению того, чтобы путь ультразвуковой волны в зонде был как можно более чистым и стабильным.

2. Какие принципы следует соблюдать при выборе местоположения установки ультразвукового уровеньметра?

2.1. Избегайте впускных отверстий и участков с сильными колебаниями уровня жидкости

При установке зонда избегайте впускных и выпускных отверстий, а также положений, где уровень жидкости значительно колеблется, по возможности.

Если ультразвуковой луч попадает непосредственно на поток входящей жидкости, прибор может ошибочно интерпретировать отражения от входящего потока как эхо уровня жидкости.

Одновременно сильные волны, вихри или постоянное перемешивание могут непрерывно изменять направление отражения, что приводит к нестабильным показаниям уровня жидкости.

Поэтому рекомендуется поддерживать относительно стабильную поверхность жидкости под датчиком.

2.2. Поверхность передачи сигнала датчика должна быть правильно ориентирована по отношению к поверхности жидкости.

Для обычной горизонтальной поверхности жидкости поверхность передачи сигнала датчика, как правило, следует поддерживать как можно более параллельной поверхности жидкости, чтобы ультразвуковые волны распространялись приблизительно вертикально к поверхности жидкости.

Если датчик значительно наклонён, отражённые ультразвуковые волны могут не эффективно возвращаться к датчику.

В частности при больших измерительных расстояниях даже небольшая отклонение угла установки может вызвать заметное влияние.

2.3. Нижний уровень жидкости должен находиться в пределах измерительного диапазона прибора.

Расстояние между зондом и нижним уровнем жидкости не должно превышать эффективный измерительный диапазон выбранного ультразвукового уровнемера.

Например, если фактическая максимальная измерительная дистанция составляет 8 м, не следует выбирать прибор с эффективным диапазоном менее 8 м.

При выборе модели следует предусмотреть разумный инженерный запас, а не выбирать продукт исключительно на основе теоретической максимальной дистанции.

2.4. Максимальный уровень жидкости не должен проникать в «слепую зону» прибора

У ультразвуковых датчиков уровня обычно имеется область вблизи зонда, в которой невозможно проводить точные измерения; эту область называют «слепой зоной».

Если максимальный уровень жидкости попадёт в «слепую зону», прибор может не в состоянии корректно определять фактический уровень жидкости.

Таким образом, при установке необходимо соблюдать следующее требование:

Расстояние от зонда до максимального уровня жидкости > слепой зоны, указанной для данного прибора;

Конкретную величину слепой зоны следует проверить в технической документации или руководстве по эксплуатации соответствующей модели;

Одно фиксированное расстояние не должно использоваться в качестве универсального стандарта для всех ультразвуковых уровнемеров;

3. Какое расстояние должно быть между ультразвуковой зондой и стенкой резервуара?

Если зонда установлена слишком близко к стенке резервуара, ультразвуковой луч может попадать в следующие участки:

• грубые стены резервуара;

• сварные швы;

• опорные конструкции;

• выступающие элементы;

• другие внутренние компоненты.

Все эти объекты могут вызывать помехи при регистрации отражённых сигналов.

В качестве практической отправной точки:

В случае неравномерности стен бассейна или резервуара рекомендуется поддерживать расстояние более 0,3 м между зондом и стеной.

Данное значение может использоваться в качестве практического ориентира для некоторых объектов; однако при определении фактического расстояния установки следует также учитывать следующие параметры:

• угол луча зонда;

• измерительное расстояние;

• диаметр сосуда;

• конструкция стенки резервуара;

• инструкции к конкретной модели;

Чем больше диапазон измерений, тем больше обычно становится площадь охвата лучом на дальнем конце. Следовательно, рассмотрение только расстояния на вершине резервуара недостаточно.

4. Что делать, если максимальный уровень жидкости попадает в «слепую зону»?

В случае ограниченного пространства для установки прибора и невозможности поддержания достаточного расстояния от верхнего уровня жидкости рекомендуется использовать удлинительную трубу или монтажную трубу в соответствии с требованиями конкретного прибора.

Типовая конструкция удлинительной трубы может включать следующие условия:

• Диаметр удлинительной трубы должен быть больше 120 мм;

• Длина — примерно от 0,35 до 0,50 м;

• Установка в вертикальном положении;

• Гладкая внутренняя поверхность стенки;

• Отверстие резервуара не должно быть меньше внутреннего диаметра удлинительной трубы.

Другой вариант — продлить трубу в резервуар, обеспечивая при этом нормальное взаимодействие уровня жидкости внутри и снаружи трубопровода.

Эти размеры определяются на основе конкретного опыта монтажа и не должны использоваться непосредственно в качестве универсальных проектных параметров для всех моделей.

Это связано с тем, что сама продлённая труба может вызывать ультразвуковые отражения.

Таким образом, перед использованием удлинительной трубы необходимо убедиться в следующем:

• допустимый диаметр трубы;

• максимальная длина трубы;

• размеры зонда;

• гладкость внутренней поверхности трубы;

• отсутствие осколков у входа в трубу;

• совместимость с характеристиками балки конкретного прибора;

5. Какие параметры прибора необходимо повторно уточнить перед установкой?

Перед установкой следует повторно проверить условия на объекте, чтобы убедиться в их соответствии требованиям выбранной модели.

Ключевые факторы включают:

Давление в процессе;

Убедиться, что давление в сосуде не превышает допустимый диапазон прибора.

— Температура процесса;

— Проверьте, что как температура среды, так и температура окружающей среды находятся в допустимом диапазоне для данного прибора.

Химические свойства среды

для кислых, щелочных, сточных и иных коррозионных сред необходимо убедиться в химической совместимости зонда и материалов, используемых при контакте с процессом.

Электрические требования:

Электрическое питание следует отключить перед прокладкой кабелей.

При использовании взрывозащищенного ультразвукового уровнемера прокладка кабелей, герметизация и монтаж должны выполняться в соответствии с соответствующими требованиями к взрывозащищённости.

6. Что следует учитывать при установке ультразвукового уровнемера на открытом воздухе?

6.1. Избегайте длительного воздействия прямого солнечного света

При установке ультразвукового уровнемера на открытом воздухе и его длительном подвержении сильному солнечному излучению температура корпуса прибора и электронных компонентов может повыситься.

В условиях высоких температур при сильном воздействии солнечного света на объект можно установить солнцезащитный экран или защитный кожух в зависимости от условий на объекте.

Заслонка не должна препятствовать нормальной передаче и приему ультразвуковых сигналов с помощью датчика.

6.2. Кабели и защитные трубы должны быть надлежащим образом водонепроницаемыми.

Водоотведение и конденсат — распространенные проблемы при монтаже оборудования на открытом воздухе.

Если канал для кабеля и точка ввода кабеля не герметизированы должным образом, вода может просочиться вдоль кабеля и попасть в прибор.

Следует уделять внимание следующему:

• надежному затягиванию кабельной гнезда;

• правильной герметизации соединений кабельных каналов;

• избеганию маршрутизации кабелей, при которой вода может прямым образом стекать в прибор с верхней стороны;

• созданию системы предотвращения капельного стекания.

Простой, но важный метод:

Кабель следует сначала изгибать вниз перед входом в прибор, а затем поднимать вверх к входу кабеля;

Это позволяет дождевой воде или конденсату стекать вниз по кабелю вместо того, чтобы напрямую попадать в корпус прибора;

6.3. В районах с частыми грозами следует учитывать дополнительную защиту от молнии

Даже если прибор оснащен определённым уровнем внутренней защиты от перенапряжений, на объектах с частой молниевой активностью рекомендуется применять внешние меры защиты от перенапряжений или молнии в соответствии с электрическим проектом объекта.

Это особенно важно для:

• наружных водных резервуаров;

• повышенных хранящих резервуаров;

• длинных кабельных линий;

• открытых площадок;

в местах, где проблемы, связанные с индуцированным молниевым поражением или перенапряжением, требуют повышенного внимания.

7. Как следует монтировать ультразвуковые уровеньметры в условиях высоких и низких температур?

Если окружающая температура на объекте может превышать допустимый рабочий диапазон прибора, следует применить соответствующие защитные меры.

Например:

• Установить теневое ограждение или тепловую изоляцию в зонах высоких температур;

• Избегать контакта с поверхностями оборудования, работающего при высоких температурах;

• Учитывать необходимость тепловой изоляции в условиях низких температур;

• Предотвратить прямое покрытие зонда льдом.

Допустимые температуры окружающей среды и среды для ультразвуковых уровнемеров варьируются в зависимости от модели; поэтому в качестве основы следует использовать техническую документацию конкретного продукта.

8. На что следует обратить внимание при монтаже на каналы и открытые резервуары?

При монтаже на каналы, бассейны или другие открытые резервуары обычно требуется монтажная опора.

Следует тщательно проверить следующее:

Нагрузочная способность кронштейна

Кронштейн должен обладать достаточной механической прочностью; при длительном эксплуатировании на открытом воздухе необходимо также учитывать коррозионные воздействия и нагрузки от ветра.

Зона охвата ультразвуковым лучом

В зоне охвата ультразвукового луча не должно быть стен бассейна, поперечных балок или иных препятствий.

Высота монтажа

Нижний уровень жидкости должен находиться в пределах эффективного измерительного диапазона прибора, а верхний уровень жидкости не должен выходить в «слепую зону».

Следовательно, высота монтажной опоры не должна определяться исключительно с учетом удобства монтажа; она должна также соответствовать требованиям полного измерительного диапазона.

9. Как правильно установить ультразвуковой уровеньметр на купольный резервуар?

особое внимание следует уделить множественным отражениям на верхней части купольного резервуара.

Если ультразвуковой уровнеметр устанавливается непосредственно в месте, где может возникнуть концентрированная отражательная зона, между куполообразной крышей и поверхностью жидкости могут формироваться сложные эхо-сигналы-отражения.

В качестве практического ориентира можно рассмотреть точку между половиной и двумя третями радиуса крыши резервуара, чтобы снизить риск многократных отражений.

Данное соотношение может использоваться в качестве практического ориентира, однако фактическое положение необходимо определить в соответствии с следующими факторами:

• размеры резервуара;

• форма купола;

• угол луча зонда;

• внутренние препятствия;

Основной принцип заключается в следующем:

избегать возникновения в резервуарной конструкции интерферирующих отражений, сильнее, чем отражение от поверхности жидкости;

10. Как правильно установить ультразвуковой уровнемер на конусообразном резервуаре?

При измерении конического сосуда с плоским верхом, если требуется измерение до конического дна, центр верхней части обычно следует учитывать в первую очередь.

Это позволяет направить зонд непосредственно в область дна конического сосуда.

Однако, если в центре сосуда расположены:

• входная труба;

• вал перемешивателя;

• внутренние конструкции;

то положение установки необходимо скорректировать.

Таким образом, «централизованная установка» следует рассматривать как предпочтительный вариант при условии, что конструкция резервуара позволяет такую установку, а не как абсолютное требование.

11. Распространенные ошибки монтажа ультразвуковых уровнемеров

В реальных условиях эксплуатации наиболее частые проблемы, как правило, вызываются не неисправностью прибора, а неправильным монтажом.

К распространенным ошибкам относятся:

Часто задаваемые вопросы

Q1: Какое из следующих факторов является наиболее важным при установке ультразвукового уровнемера?

Сначала подтвердите диапазон измерения и «слепую зону». Затем убедитесь, что датчик правильно выровнен по поверхности жидкости, и обеспечьте, чтобы входные отверстия, стенки ёмкости и другие препятствия не оказывались в зоне действия ультразвукового луча.

Q2: Должен ли ультразвуковой уровеньный измеритель всегда устанавливаться на расстоянии 0,3 м от стенки ёмкости?

Не обязательно. При определённых условиях монтажа в качестве практического ориентира может использоваться расстояние 0,3 м, однако фактическое расстояние следует определять с учётом угла наклона пробы, расстояния до точки измерения и конкретной модели прибора.

Q3: Что следует делать, если максимальный уровень жидкости попадает в «слепую зону»?

Высота установки зонда может быть отрегулирована либо может быть использована соответствующая удлинительная труба, если это допускается производителем. Размеры расширяющей трубы не следует выбирать произвольно — в противном случае могут возникнуть дополнительные отражения.

Q4: Почему ультразвуковой уровнеметр не следует устанавливать непосредственно над входом?

Сам поступающий поток материала может отражать и рассеивать ультразвуковые волны; в результате прибор может ошибочно интерпретировать этот поток как поверхность жидкости, что приведет к резким изменениям показаний или ошибочным измерениям.

Q5: Почему при наружной установке следует использовать кабельный «дrip loop»?

Такой метод помогает предотвратить прямое попадание дождевой воды или конденсата в входное отверстие кабеля прибора; это простая и эффективная мера водонепроницаемости.

Q6: Можно ли установить ультразвуковой уровеньметр непосредственно в центре купольного резервуара?

Установка такого прибора в этом месте не рекомендуется без предварительной оценки. У некоторых конструкций с куполообразным крышевым покрытием могут возникать многократные отражения; поэтому более подходящая позиция следует выбрать в зависимости от конструкции резервуара и условий возникновения эхов.

Zusammenfassung

Качество монтажа ультразвукового уровнемера напрямую влияет на стабильность последующих измерений.

Наиболее важными факторами при установке являются:

диапазон измерений, слепая зона, направление зонда, положение входа, расстояние до стенки резервуара, препятствия в зоне луча, дополнительные трубопроводы, температура, защита от проникновения воды наружу и защита от молнии.

Для каналов, купольных и конических резервуаров положение установки зонда также следует определять с учетом конструкции сосуда.

Приведенные выше размеры и пропорции являются практическими ориентирами, а не универсальными пределами. Окончательные монтажные размеры должны соответствовать техническому паспорту и инструкции выбранной модели ультразвукового уровнемера.