การวัดระดับด้วยเรดาร์ในไซโลเก็บวัสดุของแข็งเทกองขนาดใหญ่

การวัดระดับเรดาร์ในไซโลของของแข็งขนาดใหญ่: ปัญหาฝุ่น พื้นผิวที่มีความลาดเอียง และการเลือกความถี่ 80GHz

การวัดระดับในถังเก็บของแข็งขนาดใหญ่โดยทั่วไปมีความท้าทายมากกว่าการวัดในถังบรรจุของเหลวแบบทั่วไป โดยปัจจัยต่าง ๆ เช่น ฝุ่นละออง ระยะทางในการวัดที่ยาว พื้นผิววัสดุที่มีความลาดเอียง กระแสการเติมวัสดุ การสะสมตัวของวัสดุ และส่วนประกอบโครงสร้างภายใน ถ้วนสามารถส่งผลต่อความเสถียรของการวัดได้

เครื่องส่งสัญญาณระดับด้วยเรดาร์แบบไม่สัมผัส ใช้คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในการวัดตำแหน่งของพื้นผิววัสดุ โดยไม่จำเป็นต้องมีหัวตรวจวัดที่ต้องฝังอยู่ภายในวัสดุ ดังนั้น เครื่องมือประเภทนี้จึงถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายสำหรับการวัดระดับอย่างต่อเนื่องของถ่านหินผง ซีเมนต์ หินปูน ผงแร่ ธัญพืช เม็ดพลาสติก และของแข็งอื่น ๆ ที่อยู่ในรูปแบบมวล

1. ทำไมการวัดระดับในถังเก็บของแข็งขนาดใหญ่จึงมีความยากยิ่งขึ้น?

พื้นผิวของของเหลวโดยทั่วไปมีลักษณะเรียบค่อนข้างมาก ในขณะที่ผงและวัสดุที่มีลักษณะเป็นเม็ดจะก่อให้เกิดมุมการวางตัวที่มีนัยสำคัญ และมีการเปลี่ยนแปลงรูปร่างอย่างต่อเนื่องในระหว่างการบรรจุ การระบายออก และการยุบตัวของวัสดุ

ฝุ่นหนัก

: การเติมวัสดุอาจก่อให้เกิดฝุ่นละอองในอากาศในปริมาณมาก ซึ่งอาจส่งผลกระทบต่อเทคโนโลยีการวัดค่าในระดับหนึ่ง

: พื้นผิววัสดุที่มีความลาดเอียง

: วัสดุของแข็งในรูปแบบก้อนมักมีลักษณะเป็นพื้นผิวทรงกรวยหรือไม่สม่ำเสมอ ทำให้ทิศทางและความเข้มของสัญญาณสะท้อนอาจเปลี่ยนแปลงไปตามการกระจายตัวของวัสดุ

: ช่วงการวัดที่มีระยะไกล

ไซโลขนาดใหญ่อาจต้องมีการวัดค่าอย่างต่อเนื่องในช่วงความยาวหลายสิบเมตร

โครงสร้างภายใน

โครงถ่ายแรง, การเสริมแรง, ท่อบรรจุ และผนังไซโล สามารถก่อให้เกิดสัญญาณสะท้อนรบกวนแบบคงที่ได้

2. ทำไมเรดาร์จึงมีความเหมาะสมอย่างยิ่งสำหรับไซโลวัตถุแข็งจำนวนมากขนาดใหญ่?

เรดาร์ใช้คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในการวัดค่าโดยไม่ต้องสัมผัสกับวัตถุ จึงไม่จำเป็นต้องใช้หัวตรวจจับเชิงกลที่ต้องอยู่ภายใต้แรงกดจากวัสดุ แรงเสียดทาน หรือแรงดึงอย่างต่อเนื่อง ทำให้เทคโนโลยีนี้เหมาะสมสำหรับถังเก็บขนาดใหญ่และสูงที่มีการเติมและระบายวัสดุอย่างต่อเนื่อง

ในสภาพแวดล้อมที่มีฝุ่นละออง เรดาร์มักมีขอบเขตการประยุกต์ใช้งานที่กว้างกว่าเทคโนโลยีอัลตราโซนิก ซึ่งต้องอาศัยการแพร่กระจายของเสียงผ่านอากาศสำหรับการดำเนินงานในระยะยาวในถังเก็บวัสดุแข็งแบบกลุ่ม การสะสมตัวของเสาอากาศ การยึดติดของวัสดุ และตำแหน่งการติดตั้ง มักเป็นประเด็นที่สำคัญยิ่งกว่าฝุ่นละอองที่ลอยอยู่ในอากาศเพียงอย่างเดียว

การวัดอย่างต่อเนื่องแบบไม่ต้องสัมผัส

เหมาะสำหรับการวัดในระยะทางไกล

สามารถใช้งานได้กับไซโลที่มีฝุ่นสูง

ไม่มีชิ้นส่วนลอยหรือน้ำหนักที่เคลื่อนที่อย่างต่อเนื่อง

รองรับสัญญาณเอาต์พุตแบบอนาล็อกหรือดิจิทัลในอุตสาหกรรม

เหมาะสำหรับการตรวจสอบระดับและกระบวนการจากระยะไกล

3. ทำไมเรดาร์ความถี่ 80GHz จึงถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายสำหรับของแข็งแบบกอง?

เรดาร์ความถี่ 80GHz มีความยาวคลื่นที่ค่อนข้างสั้นเมื่อมีขนาดเสาอากาศที่ใกล้เคียงกัน อุปกรณ์นี้โดยทั่วไปสามารถให้ลำแสงสำหรับการวัดที่มีความกว้างแคบลง ซึ่งช่วยลดการรบกวนจากผนังไซโล คานโครงสร้าง ท่อบรรจุ และวัตถุคงที่อื่นๆ

ลำแสงที่มีความกว้างแคบมีประโยชน์อย่างยิ่งสำหรับถังเก็บแบบลึก ถังเก็บที่มีความกว้างแคบ และภาชนะที่มีโครงสร้างภายในซับซ้อน เนื่องจากสามารถรวมพลังงานสำหรับการวัดให้เข้าสู่พื้นผิวของวัสดุเป้าหมายได้มากขึ้น อย่างไรก็ตาม การเลือกใช้งาน

ควรพิจารณาปัจจัยต่าง ๆ ได้แก่ ขนาดอนุภาค คุณสมบัติไดอิเล็กทริก ปริมาณฝุ่น ระยะการวัดสูงสุด และมุมระหว่างวัสดุกับพื้นผิว ทั้งนี้ ค่า 80GHz ไม่ได้หมายความว่าผลิตภัณฑ์ทุกชนิดจะมีมุมลำแสง ระยะการวัด หรือความแม่นยำที่เหมือนกัน เนื่องจากข้อกำหนดดังกล่าวยังคงขึ้นอยู่กับรุ่นของอุปกรณ์

4.ควรติดตั้งเครื่องส่งสัญญาณระดับเรดาร์ที่ตำแหน่งใดบนไซโล?

ตำแหน่งการติดตั้งควรเลือกตามวิธีการเติม ตำแหน่งการปล่อย วัณหาของพื้นผิววัสดุ และลักษณะทางเรขาคณิตของถังจัดเก็บ โดยพื้นที่ที่ใช้ในการวัดควรครอบคลุมพื้นผิวหลักของวัสดุ แต่ต้องหลีกเลี่ยงลำกระแสน้ำที่มาจากการเติมโดยตรง รวมถึงสิ่งกีดขวางคงที่ที่มีขนาดใหญ่

หลีกเลี่ยงลำกระแสน้ำที่มาจากการเติม

วัสดุที่ตกลงมาอย่างต่อเนื่องอาจบดบังพื้นผิวที่แท้จริง และก่อให้เกิดการสะท้อนพลวัตที่รุนแรง

ลดการสะท้อนแสงจากผนัง

เลือกตำแหน่งการติดตั้งตามมุมของลำแสง เพื่อให้ลำแสงหลักไม่สัมผัสกับผนังไซโล

หลีกเลี่ยงลำแสงและโครงสร้างรองรับ

โครงสร้างโลหะภายในสามารถก่อให้เกิดสัญญาณสะท้อนแบบคงที่ที่มีความเข้มสูงได้

พิจารณาทิศทางพื้นผิว

หากจำเป็น สามารถใช้ระบบยึดติดที่ปรับตำแหน่งได้ เพื่อจัดทิศทางของลำรังสีให้ชี้ไปยังพื้นผิววัสดุที่เป็นตัวแทนที่เหมาะสมยิ่งขึ้น

5. ทำไมไซโลที่ยังว่างเปล่าจึงสามารถวัดค่าได้อย่างถูกต้อง แต่กลับกลายเป็นไม่มั่นคงหลังจากที่มีการเติมวัสดุ?

เมื่อไซโลยังว่างเปล่า เรดาร์อาจตรวจจับสัญญาณสะท้อนที่ชัดเจนจากพื้นฐานของไซโล หรือจากโครงสร้างคงที่อื่น ๆ แต่เมื่อมีการเติมวัสดุเข้าไป เป้าหมายหลักสำหรับการวัดจะเปลี่ยนเป็นพื้นผิวของวัสดุที่อยู่ในสถานะของแข็ง

ผงและเม็ดมักก่อตัวเป็นพื้นผิวที่มีความลาดเอียงและไม่สม่ำเสมอ ส่งผลให้ทิศทาง ความเข้ม และตำแหน่งของสัญญาณสะท้อนเปลี่ยนแปลงไปตามระดับของวัสดุ ดังนั้น การทดสอบการว่างของถังจัดเก็บที่ให้ผลลัพธ์ที่ถูกต้อง จึงไม่สามารถสะท้อนประสิทธิภาพของการวัดในระดับการบรรจุวัสดุที่ปานกลางหรือสูงได้อย่างครบถ้วน

ในระหว่างการทดสอบระบบ ควรสังเกตสภาพสัญญาณสะท้อนที่ระดับวัสดุต่ำ ปานกลาง และสูง เพื่อยืนยันว่าเครื่องมือยังคงติดตามพื้นผิวที่แท้จริงของวัสดุอย่างต่อเนื่อง ไม่ใช่ผนังไซโล ผนังด้านล่าง หรือโครงสร้างคงที่อื่นใด

6. ฝุ่นส่งผลต่อการวัดระดับด้วยเรดาร์หรือไม่?

ถังเก็บผงขนาดใหญ่สามารถก่อให้เกิดฝุ่นละอองในอากาศในปริมาณมากได้ในระหว่างการบรรจุ ซึ่งเรดาร์อุตสาหกรรมสามารถดำเนินการวัดค่าอย่างต่อเนื่องภายใต้สภาวะดังกล่าวได้โดยทั่วไป และมีขอบเขตการประยุกต์ใช้งานที่กว้างกว่าการวัดด้วยคลื่นอัลตราโซนิกในสภาพแวดล้อมที่มีฝุ่นสูง

สำหรับการใช้งานในระยะยาว การสะสมของฝุ่นบนเสาอากาศและการยึดติดของวัสดุ มักมีความสำคัญมากกว่า การสะสมของฝุ่นที่มีความหนาบนเสาอากาศอาจทำให้สัญญาณสะท้อนที่เป็นประโยชน์อ่อนแอลง ดังนั้น ในกรณีที่มีการสะสมอย่างรุนแรง จึงอาจจำเป็นต้องมีการออกแบบเสาอากาศที่เหมาะสม การกำหนดตำแหน่งการติดตั้งที่เหมาะสมที่สุด หรือการจัดระบบการล้างออก

คำถามที่ 7: พื้นผิววัสดุที่มีลักษณะเป็นลาดเอียงส่งผลต่อการวัดด้วยเรดาร์หรือไม่? –

วัสดุของแข็งแบบกลุ่มมักมีลักษณะเป็นพื้นผิวรูปกรวย พื้นผิวที่ถูกเลื่อนไปข้างหนึ่ง หรือพื้นผิวที่ไม่มีรูปทรงสม่ำเสมอ โดยเครื่องวัดเรดาร์จะทำการวัดระดับพื้นผิววัสดุภายในบริเวณที่ถูกครอบคลุมโดยลำแสง ดังนั้นค่าที่ได้จึงสะท้อนถึงระดับในบริเวณที่ทำการวัดนั้น ๆ แทนที่จะเป็นค่าเฉลี่ยของพื้นผิวที่ราบเรียบสมบูรณ์ทั่วทั้งไซโล

เมื่อวัสดุถูกเติม ถูกระบายออก หรือเกิดการพังทลาย ความสูงของพื้นผิวบริเวณรอบจุดวัดอาจเปลี่ยนแปลงได้ ดังนั้น ตำแหน่งการติดตั้งจึงควรสะท้อนกระบวนการผลิตได้อย่างเหมาะสม ในขณะที่ค่าพารามิเตอร์การลดความรุนแรงและการประมวลผลสัญญาณควรสอดคล้องกับอัตราการเคลื่อนที่ของวัสดุที่เกิดขึ้นจริง

8. การอ่านค่าระดับด้วยเรดาร์เพียงครั้งเดียวเทียบเท่ากับปริมาณสินค้าที่มีอยู่จริงหรือไม่?

สิ่งสำคัญคือต้องแยกแยะระหว่างปริมาณหรือมวลของสินค้าในระดับวัสดุ ได้แก่และตามลำดับ และ

เครื่องส่งสัญญาณระดับเรดาร์แบบเดี่ยวใช้สำหรับวัดความสูงของพื้นผิววัสดุในบริเวณหนึ่งเป็นหลัก สำหรับพื้นผิวของของเหลวซึ่งโดยทั่วไปมีลักษณะเรียบ จึงสามารถแปลงระดับของของเหลวให้เป็นปริมาตรได้อย่างง่ายดายโดยอาศัยลักษณะทางเรขาคณิตของถัง ทว่าของแข็งในรูปแบบก้อนอาจมีมุมวางตัว กองของที่ไม่สม่ำเสมอ ช่องว่างภายใน และพื้นผิวที่ไม่เป็นรูปทรงสม่ำเสมอ

ด้วยเหตุนี้ การคำนวณปริมาณสินค้าที่อิงจากจุดวัดเพียงจุดเดียว อาจมีความไม่แน่นอนในถังจัดเก็บของแข็งจำนวนมาก ทั้งนี้ หากต้องการการคำนวณปริมาณสินค้าที่มีความแม่นยำยิ่งขึ้น ทั้งในด้านปริมาตรหรือมวล สามารถนำจุดวัดหลายระดับมาประยุกต์ใช้ร่วมกับลักษณะทางเรขาคณิตของถังจัดเก็บ แบบจำลองการจัดเรียงตัวของวัสดุ มุมวางตัวที่สมดุล และข้อมูลความหนาแน่นของของแข็งแบบรวมได้

9. ของแข็งแบบรวมชนิดใดที่สามารถวัดได้ด้วยเรดาร์?

10. ข้อมูลใดบ้างที่จำเป็นต้องมีในการเลือกใช้เรดาร์สำหรับไซโลขนาดใหญ่?

การระบุเพียงความสูงของไซโลมักไม่เพียงพอสำหรับการเลือกเครื่องส่งสัญญาณเรดาร์ระดับที่เหมาะสม ควรพิจารณาประกอบด้วยคุณสมบัติของวัสดุ รูปทรงของไซโล รวมถึงสภาวะการบรรจุและการระบายวัสดุที่เกิดขึ้นจริงด้วย

11. ตัวอย่างการประยุกต์ใช้งานทั่วไป: การวัดระดับด้วยเรดาร์ในถังจัดเก็บผงหินปูน

ผงหินปูน ซีเมนต์ และวัสดุที่คล้ายกัน อาจก่อให้เกิดฝุ่นในปริมาณมากในระหว่างการบรรจุ และมักก่อให้เกิดมุมการวางตัวที่สำคัญในถังจัดเก็บผงที่มีความสูง สามารถติดตั้งเรดาร์แบบไม่สัมผัสที่ด้านบนเพื่อตรวจสอบพื้นผิวของวัสดุอย่างต่อเนื่อง

การคัดเลือกควรให้ความสำคัญกับความสูงของไซโล เส้นผ่านศูนย์กลาง ตำแหน่งการบรรจุ โครงสร้างภายใน และสภาพฝุ่น โดยเรดาร์ความถี่สูงแบบลำแสงแคบสามารถลดผลกระทบจากผนังไซโลและโครงสร้างภายในที่คงที่ได้ ขณะที่ตำแหน่งการติดตั้งควรอยู่ห่างจากกระแสการบรรจุหลัก

หลังจากเริ่มใช้งานแล้ว เส้นโค้งการสะท้อนสัญญาณสามารถนำมาใช้เพื่อยืนยันสัญญาณที่แท้จริงระหว่างวัสดุกับพื้นผิวได้ จากนั้นจึงสามารถปรับค่าการลดทอนและการกรองให้สอดคล้องกับอัตราการเคลื่อนที่ของวัสดุที่เกิดขึ้นจริงได้ การติดตามที่มีเสถียรภาพในระดับการเติมที่ต่ำ กลาง และสูง โดยทั่วไปบ่งชี้ว่าตำแหน่งและการจัดวางการติดตั้งนั้นเหมาะสม เครื่องวัดระดับเรดาร์

คำถามที่พบบ่อย

คำถามที่ 1: เรดาร์เหมาะสมสำหรับถังเก็บของแข็งขนาดใหญ่แบบจำนวนมากหรือไม่?

A1: ใช่ ระบบเรดาร์แบบไม่สัมผัสถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายสำหรับถังจัดเก็บผงและวัสดุเป็นเม็ดขนาดใหญ่ โดยเฉพาะในสถานการณ์ที่ต้องการการตรวจวัดในระยะไกลและมีปริมาณฝุ่นสูง ซึ่งอุปกรณ์วัดไม่ควรสัมผัสกับวัสดุโดยตรง

Q2: ฝุ่นที่มีปริมาณมากส่งผลต่อเครื่องส่งสัญญาณระดับด้วยเรดาร์หรือไม่?

A2: โดยทั่วไป ระบบเรดาร์ในอุตสาหกรรมสามารถทำงานได้ดีในสภาพแวดล้อมที่มีฝุ่น อย่างไรก็ตาม ในการใช้งานระยะยาว ควรให้ความสำคัญกับการสะสมฝุ่นบนเสาอากาศ การยึดติดของวัสดุ และผลกระทบจากตำแหน่งการติดตั้งที่มีต่อคุณภาพของสัญญาณสะท้อนกลับ

Q3: ทำไมเรดาร์ความถี่ 80GHz จึงมักถูกนำมาใช้ในถังเก็บของแข็งขนาดใหญ่แบบกลุ่ม?

A3: เมื่อมีขนาดของเสาอากาศที่ใกล้เคียงกัน 80GHz เรดาร์โดยทั่วไปให้ลำแสงที่มีความกว้างแคบกว่า ซึ่งช่วยให้สามารถหลีกเลี่ยงกำแพงไซโล ลำแสง และโครงสร้างภายในอื่น ๆ ในขณะที่สามารถมุ่งเน้นการวัดค่าไปยังพื้นผิวของวัตถุเป้าหมายได้อย่างมีประสิทธิภาพ

Q4: ควรติดตั้งเรดาร์ไว้ที่จุดกึ่งกลางของไซโลหรือไม่?

A4: ตำแหน่งการติดตั้งควรเลือกโดยอิงจากจุดที่มีการบรรจุ วัสดุ มุมระหว่างวัสดุกับพื้นผิว ลักษณะทางเรขาคณิตของไซโล และคุณลักษณะของลำแสงเป้าหมายคือการได้รับสัญญาณเอโคของวัสดุที่เป็นตัวแทนของสภาพจริง โดยลดการรบกวนจากกระแสของของเหลวที่ถูกเติมเข้าไปและจากโครงสร้างที่อยู่กับที่

คำถามที่ 5: ทำไมซิลโลที่ยังว่างเปล่าจึงสามารถทำการทดสอบได้อย่างถูกต้อง แต่กลับกลายเป็นไม่มีเสถียรภาพหลังจากที่เติมวัสดุเข้าไปแล้ว?

A5: ในซิลโลที่ยังว่างเปล่า สัญญาณสะท้อนหลักอาจมาจากด้านล่าง แต่เมื่อเติมวัสดุเข้าไปแล้ว เป้าหมายจะกลายเป็นพื้นผิววัสดุที่มีลักษณะเป็นลาดเอียงและเปลี่ยนแปลงอย่างต่อเนื่อง จึงจำเป็นต้องตรวจสอบเส้นโค้งของสัญญาณสะท้อน ทิศทางการติดตั้ง ทิศทางการไหลของวัสดุที่ถูกเติม รวมถึงการตั้งค่าการประมวลผลสัญญาณ เป็นต้น

คำถามที่ 6: เครื่องส่งสัญญาณเรดาร์เครื่องเดียวสามารถคำนวณปริมาณวัสดุที่มีอยู่ทั้งหมดในซิลโลได้หรือไม่?

A6: เรดาร์ใช้สำหรับวัดความสูงของวัสดุในบริเวณหนึ่งเป็นหลัก ซิลโล่บรรจุของแข็งขนาดใหญ่อาจมีพื้นผิวที่เอียงและไม่สม่ำเสมอ ดังนั้นการคำนวณระดับสินค้าที่มีความแม่นยำสูงอาจต้องอาศัยข้อมูลเกี่ยวกับรูปทรงของซิลโล่ ความหนาแน่นของวัสดุ แบบจำลองเสา หรือจุดวัดหลายจุด

Q7: เครื่องส่งสัญญาณระดับด้วยเรดาร์สามารถเชื่อมต่อกับ PLC ได้หรือไม่?

A7: ได้ โดยขึ้นอยู่กับรุ่นของเครื่อง ส่วนต่อประสานต่างๆ เช่น 4-20mA, HART และ RS485 Modbus RTU สามารถนำมาใช้เพื่อการผสานรวมกับ PLC, DCS, RTU และระบบตรวจสอบจากระยะไกลได้

บทสรุป

ความท้าทายหลักในการวัดระดับภายในถังเก็บวัสดุแข็งขนาดใหญ่ ได้แก่ ช่วงการวัดที่กว้างมาก ฝุ่นที่มีปริมาณสูง พื้นผิววัสดุที่มีลักษณะเป็นลาด ลำต่อการเติมวัสดุที่มีการไหลต่อเนื่อง และโครงสร้างภายในที่ถูกกำหนดไว้ในลักษณะคงที่ ระบบเรดาร์แบบไม่สัมผัสไม่จำเป็นต้องใช้ชิ้นส่วนวัดที่เป็นเครื่องกลซึ่งต้องถูกฝังไว้ภายในวัสดุ และสามารถนำมาใช้ในการวัดอย่างต่อเนื่องสำหรับถ่านหินผง ซีเมนต์ หินปูน ผงแร่ ธัญพืช และวัสดุแข็งประเภทอื่นๆ ที่มีลักษณะเป็นมวล

เรดาร์ความถี่สูง เช่น 80GHz ให้ลำแสงที่มีความกว้างค่อนข้างแคบ และมอบความยืดหยุ่นที่เป็นประโยชน์สำหรับการติดตั้งในซิลโล่หรือถังขนาดใหญ่ที่มีโครงสร้างภายในซับซ้อน อย่างไรก็ตาม การเลือกควรพิจารณาจากคุณสมบัติของวัสดุ ระยะการวัดสูงสุด ฝุ่นละออง ตำแหน่งการบรรจุ มุมวางตัวของวัสดุ ลักษณะทางเรขาคณิตของซิลโล่ รวมถึงข้อกำหนดสำหรับพื้นที่ที่มีความเสี่ยงต่ออันตราย

สำหรับการบริหารจัดการสินค้าคงคลังที่ต้องการความแม่นยำสูงขึ้น ควรแยกการวัดระดับในจุดเดียวออกจากการคำนวณปริมาตรรวมหรือมวลรวมของไซโล METRAVON ผลิตภัณฑ์สำหรับการวัดระดับด้วยเรดาร์สามารถตั้งค่าได้ตามระยะการตรวจวัดของไซโล ประเภทวัสดุ สภาพฝุ่น และข้อกำหนดของอินเทอร์เฟซระบบอัตโนมัติ โดยรองรับสัญญาณ 4-20mA และ RS485 Modbus RTU สำหรับการวัดระดับอย่างต่อเนื่อง การติดตามแนวโน้มของสต็อก การบริหารจัดการการเติมและการระบาย รวมถึงการควบคุมกระบวนการผลิต