เครื่องวัดระดับเรดาร์ความถี่สูง METRAVON 25 GHz/26 GHz: หลักการ คุณสมบัติ การติดตั้งหน้าแปลน และแนวทางวิศวกรรม

ในระบบควบคุมกระบวนการอุตสาหกรรม การจัดการคลังถังเคมี และการตรวจสอบไซโลที่มีฝุ่น การวัดระดับอย่างต่อเนื่องด้วยความแม่นยำสูง (ระดับของเหลว / ระดับวัสดุ) มีบทบาทสำคัญในการกำหนดความปลอดภัยในการผลิตและประสิทธิภาพของการดำเนินงานแบบอัตโนมัติของระบบ โดยเครื่องวัดระดับด้วยเรดาร์ความถี่สูง (รวมถึงเครื่องวัดระดับของเหลวด้วยเรดาร์พัลส์ความถี่สูง และเครื่องวัดระดับวัสดุด้วยเรดาร์พัลส์ความถี่สูง) ใช้ 25 GHz/26 GHz ใช้ความถี่การส่งสัญญาณความถี่สูงเป็นเทคโนโลยีหลัก โดยมีช่วงการวัดสูงสุดถึง 30 เมตร และรองรับวิธีการติดตั้งหลายรูปแบบ เช่น การเชื่อมต่อแบบมีสกรูหรือแบบแฟลนจ์

บทความนี้รวบรวมหลักการทำงาน คุณลักษณะสำคัญและข้อได้เปรียบ ข้อกำหนดการติดตั้งแฟลนจ์ แนวทางการแก้ไขปัญหาในสภาวะการใช้งานสุดขีดที่พบได้บ่อย และเทคนิคการแก้ไขปัญหาในสถานที่จริงของเครื่องวัดระดับแบบเรดาร์ความถี่สูงอย่างเป็นระบบ ซึ่งเป็นคู่มือวิศวกรรมแบบครบวงจรสำหรับผู้ดำเนินการผสานระบบ ผู้รับเหมาด้านวิศวกรรม (EPCs) และทีมจัดซื้อจัดจ้าง

I.หลักการทำงานและการคำนวณการวัด:

METRAVON เครื่องวัดระดับด้วยเรดาร์ความถี่สูงใช้การออกแบบวงจรไมโครสตริปความถี่สูง โดยวงจรภายในจะสร้างสัญญาณ 25 GHz/26 GHz สัญญาณพัลส์ไมโครเวฟความถี่สูง

1. การส่งพัลส์: ตามหลักการออกแบบท่อนำคลื่นความถี่สูง พัลส์ไมโครเวฟจะถูกส่งไปยังพื้นผิวของสื่อที่ทำการวัดผ่านปลายเสาอากาศ PTFE (Polytetrafluoroethylene) ซึ่งมีความทนทานต่อการกัดกร่อนสูง

2. การสะท้อนสัญญาณ: เมื่อพัลส์ที่ส่งออกไปถึงพื้นผิวของสื่อที่ทำการวัด พลังงานไมโครเวฟส่วนหนึ่งจะถูกสะท้อนกลับไปยังเสาอากาศและถูกรับได้ เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงอย่างฉับพลันของค่าคงที่ไดอิเล็กทริกของสื่อ

3. การคำนวณการขยายเวลา: อุปกรณ์นี้มาพร้อมไมโครโปรเซสเซอร์อัจฉริยะที่ใช้หลักการการขยายเวลา (วิธี Time-of-Flight หรือวิธีการเดินทางในเวลา) เพื่อคำนวณช่วงเวลา Δt ระหว่างสัญญาณพัลส์ที่ส่งออกไปและสัญญาณพัลส์ที่รับเข้ามาได้อย่างแม่นยำ

4. การคำนวณระยะทางและระดับ: จากความเร็วการแพร่ของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า c จะคำนวณระยะทางจากระนาบอ้างอิงของเสาอากาศไปยังพื้นผิวของสื่อได้จากสูตร: D = (c × Δt) / 2 ค่าดังกล่าวจะถูกรวมเข้ากับความสูงรวมของท่อเพื่อคำนวณระดับน้ำในเวลาจริง

II คุณลักษณะหลักและข้อได้เปรียบที่โดดเด่นเมื่อเปรียบเทียบกับเรดาร์ความถี่ต่ำ

เมื่อเปรียบเทียบกับเรดาร์พัลส์ความถี่ต่ำ 6 GHz แบบดั้งเดิม เครื่องวัดระดับที่ใช้เรดาร์ความถี่สูง 25 GHz/26 GHz มีข้อได้เปรียบอย่างมีนัยสำคัญทั้งในด้านคุณลักษณะทางกายภาพและความสามารถในการปรับตัวเข้ากับสภาพแวดล้อมที่รุนแรง:

III.ข้อควรระวังในการติดตั้งแฟลนจ์ และข้อกำหนดสำหรับการปรับค่าเสียงสะท้อน

เนื่องจากแฟลนจ์เป็นจุดเชื่อมต่อหลักระหว่างเครื่องวัดระดับแบบเรดาร์กับภาชนะ ทิศทางและมุมการติดตั้งของแฟลนจ์จึงมีผลโดยตรงต่อคุณภาพของเสียงสะท้อน:

1.กฎการจัดทิศทางสำหรับเครื่องบ่งชี้แฟลนจ์

การติดตั้งถังเก็บสินค้าแบบดั้งเดิม: เครื่องบ่งชี้แฟลนจ์ควรชี้ไปยังผนังถังหรือจุดศูนย์กลางทางเรขาคณิตของถังเก็บสินค้าอย่างแม่นยำ เพื่อให้ลำแสงไมโครเวฟไม่สัมผัสกับบันไดภายใน ท่อ หรือโครงสร้างอื่นใด

การติดตั้งบ่อระบาย: เครื่องบ่งชี้แฟลนจ์ต้องชี้ไปยังด้านของบ่อระบายที่มีช่องเปิด (ช่องระบายอากาศ / ช่องสมดุล) อย่างแม่นยำ

การติดตั้งห้องเบย์พาส: ป้ายแฟลนจ์ต้องชี้ไปยังด้านที่ท่อเชื่อมต่อส่วนบนและส่วนล่างเชื่อมต่อกับถังเก็บน้ำอย่างแม่นยำ

2. การปรับแต่งทางกายภาพสำหรับการลดเสียงสะท้อนและการจัดเก็บข้อมูล

การวินิจฉัยสัญญาณ: ในระหว่างการใช้งานเรดาร์ ค่าแอมพลิจูดของสัญญาณสะท้อนจะสะท้อนให้เห็นอย่างชัดเจนว่าตำแหน่งการติดตั้งนั้นเหมาะสมหรือไม่ ค่าแอมพลิจูดของสัญญาณสะท้อนที่ต่ำมักบ่งชี้ถึงการมีสิ่งกีดขวางหรือการเบี่ยงเบนของทิศทาง

ขั้นตอนการปรับการหมุนแฟลนจ์อย่างเป็นขั้นตอน: ในระหว่างการทดสอบและติดตั้งระบบ ให้หมุนแฟลนจ์ไปทางด้านขวาหรือด้านซ้ายทีละตำแหน่งของรูโบลต์ ตรวจสอบการเปลี่ยนแปลงของรูปคลื่น และใช้คุณลักษณะการโพลาไรเซชันของคลื่นไมโครเวฟเพื่อลดสัญญาณสะท้อนที่เป็นสัญญาณรบกวนให้น้อยที่สุด

การลดสัญญาณสะท้อนที่ผิดพลาด: ใช้ฟังก์ชันการเรียนรู้สัญญาณสะท้อนที่ติดตั้งในเครื่องมือ เพื่อจัดเก็บสัญญาณรบกวนคงที่ที่เกิดจากโครงสร้างโลหะที่อยู่กับที่ภายในถัง ลงในหน้ากากกรองสัญญาณ ซึ่งจะช่วยให้ได้ผลการวัดที่มีประสิทธิภาพสูงสุด

IV สภาวะการใช้งานสุดขีดสามแบบทั่วไป: โซลูชันแบบบูรณาการทั้งฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์

สำหรับสภาพแวดล้อมที่ซับซ้อนซึ่งพบได้บ่อยในงานประยุกต์ทางอุตสาหกรรม METRAVON สรุปแนวทางการกำหนดค่าและวิธีการติดตั้งทางวิศวกรรมดังต่อไปนี้:

1. ถังเก็บคลิงเกอร์สำหรับปูนซีเมนต์หรือโรงไฟฟ้าที่มีฝุ่นหนัก (ถังสูง 30 เมตร):

   วิธีแก้ปัญหา:เรดาร์ 26 GHz ความถี่สูง + แอนเทนนาแบบพาราโบลิก (หรือแอนเทนนาที่มีฝาครอบป้องกันฝุ่นจาก PTFE) + ชุดแฟลนจ์สำหรับการล้างด้วยอากาศอัดแบบมีการกำหนดเวลา (ใช้อากาศเครื่องมือความดัน 0.2–0.4 MPa) ซึ่งช่วยให้สามารถทำความสะอาดพื้นผิวแอนเทนนาได้โดยอัตโนมัติ และรองรับการวัดค่าอย่างต่อเนื่องโดยไม่ต้องบำรุงรักษาเป็นเวลานาน

2. เครื่องปฏิกรณ์เคมีที่มีฤทธิ์กัดกร่อนสูง พร้อมระบบการกวนอย่างรุนแรงและใช้ไอน้ำ:

   วิธีการใช้งาน: ใช้เสาอากาศที่มีการห่อหุ้มด้วย PTFE อย่างสมบูรณ์เพื่อป้องกันการกัดกร่อน โดยไม่มีส่วนโลหะที่สัมผัสกับสิ่งแวดล้อมภายนอก; รวมกับบ่อระงับคลื่นเพื่อแยกสัญญาณการกระเพื่อมของของเหลวจากพื้นผิวอย่างมีรูปธรรม หรือเปิดใช้งานอัลกอริทึมการยับยั้งเสียงสะท้อนเทียมแบบไดนามิกที่ติดตั้งอยู่ในเครื่องมือ METRAVON เพื่อกรองสัญญาณรบกวนที่เกิดจากใบมีดเครื่องกวน

3. ถังเก็บอาหารหรือผลิตภัณฑ์ยาแบบปลอดเชื้อ พร้อมระบบทำความสะอาดอุณหภูมิสูงแบบ CIP/SIP:

   วิธีการใช้งาน: ใช้แผ่นเชื่อมต่อแบบเร็ว (Tri-Clamp) สำหรับระบบสุขอนามัย + เสาอากาศแบบแบนจากวัสดุ PTFE ที่ผ่านการขัดเงา ซึ่งไม่มีบริเวณที่ไม่สามารถทำความสะอาดได้ และสามารถทำความสะอาดได้อย่างง่ายดายในสภาพแวดล้อมจริงที่อุณหภูมิสูงกว่า 130 °C:

รายการตรวจสอบการคัดเลือกการจัดซื้อสำหรับโครงการอุตสาหกรรม และคู่มือการแก้ไขปัญหาอย่างรวดเร็วในสถานที่:

1.รายการตรวจสอบการเลือกอุปกรณ์วิศวกรรม

ตรวจสอบค่าคงที่ไดอิเล็กทริก (Er): หากตัวกลางมีค่า Er > 3 (เช่น น้ำ หรือของเหลวที่มีความเป็นกรดหรือด่าง) ให้ใช้อแอนเทนนามาตรฐานก็เพียงพอ; หาก Er < 2 (เช่น น้ำมันดีเซล หรือผงพอลิเอทิลีน) ให้เลือกใช้อแอนเทนนาพาราโบลิกที่มีค่าการเพิ่มกำลังสูง หรือเปลี่ยนมาใช้เรดาร์แบบคลื่นนำทางแทน

ตรวจสอบสัดส่วนของ Nozzle สำหรับการติดตั้ง: บริเวณด้านล่างของพื้นผิวส่งสัญญาณของเสาอากาศต้องยื่นออกไปอย่างน้อย 10 มม. นอกเหนือจากผนังด้านในของ Nozzle เพื่อป้องกันการสะท้อนสัญญาณรบกวนอย่างรุนแรงจากผนังของ Nozzle

หลีกเลี่ยงบริเวณ Dead Zone และช่องเติมวัสดุ: ตำแหน่งติดตั้งควรอยู่ห่างจากผนังถังมากกว่า 200 มม. (หรือมากกว่า 1/6 ของเส้นผ่านศูนย์กลางถัง) และเครื่องมือไม่ควรติดตั้งไว้ตรงเหนือช่องเติมวัสดุแต่อย่างใด

2.ตารางแนวทางการแก้ไขปัญหาด้วยการวินิจฉัยในสถานที่ –

VI. การบูรณาการระบบบัสในยุค Industry 4.0 และพารามิเตอร์สำคัญ

การสื่อสารและการบูรณาการระบบบัส: ระบบสนับสนุนมาตรฐาน 4-20 mA + โปรโตคอล HART และ RS485 Modbus RTU สำหรับระบบบัสอุตสาหกรรม ช่วยให้สามารถเชื่อมต่อโดยตรงกับระบบ PLC และ DCS ที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย เช่น Siemens และ Mitsubishi รวมถึงแพลตฟอร์ม IoT สำหรับอุตสาหกรรมได้อย่างราบรื่นสามารถเลือกใช้โมดูล 4G / NB-IoT ได้เพื่อเปิดใช้งานการส่งข้อมูลตามโปรโตคอล MQTT ไปยังระบบคลาวด์

พารามิเตอร์ทางเทคนิคหลัก: ช่วงการวัด: 0 เมตร ถึง 30 เมตร; ความแม่นยำ: ±3 mm or ±5 mm; อุณหภูมิกระบวนการ: -40 °C ถึง +200 °C (มีรุ่นที่ออกแบบเฉพาะสำหรับอุณหภูมิสูงได้ถึง +400 °C); ความดันกระบวนการ: -0.1 MPa ถึง 4.0 MPa; มีใบรับรองความปลอดภัยจากการระเบิดแบบคู่ Ex d IIC T6 Gb (ทนต่อเปลวไฟ) / Ex ia IIC T6 Ga (ปลอดภัยโดยธรรมชาติ)

VII.บริการและสนับสนุนทางเทคนิค

เพื่อให้มั่นใจในความคืบหน้าของโครงการและการดำเนินงานตามปกติอย่างมั่นคงของอุปกรณ์ในพื้นที่ บริษัท METRAVON จัดตั้งสายด่วนบริการเครื่องมือวัดเฉพาะสำหรับระยะเวลา 10 ชั่วโมง โดยมีวิศวกรเทคนิคคอยตอบคำถามและแก้ไขปัญหาในทางปฏิบัติได้อย่างทันท่วงที ไม่ว่าจะเป็นการเลือกผลิตภัณฑ์ การกำหนดตำแหน่งแฟลนจ์ การติดตั้งโปรโตคอล Modbus การกำหนดค่าการจัดเก็บข้อมูลอีโค (Echo Storage) หรือการดำเนินงานอื่นๆ ณ สถานที่

สนับสนุนด้านทรัพยากรสำหรับนักออกแบบวิศวกรรมและการจัดซื้อ

ต้องการขอรับ METRAVON ต้องการแบบแปลนการประกอบอุปกรณ์มาตรวัดระดับแบบเรดาร์ความถี่สูง (CAD/STP), ตารางการจัดสรรที่อยู่รีจิสเตอร์ Modbus หรือใบเสนอราคาที่ปรับแต่งเฉพาะสำหรับโครงการของคุณหรือไม่?

ติดต่อ METRAVON ทีมวิศวกรรมและเทคนิค – เราพร้อมให้บริการสนับสนุนการเลือกผลิตภัณฑ์อย่างเป็นส่วนตัวโดยผู้เชี่ยวชาญ!