การเลือกและติดตั้งเซนเซอร์วัดระดับแบบอัลตราโซนิก | METRAVON

วิธีเลือกและติดตั้งเซนเซอร์วัดระดับแบบอัลตราโซนิก: ช่วงการวัด โซนตาย การเดินสาย และการแก้ปัญหา

เซนเซอร์วัดระดับแบบอัลตราโซนิกประมาณระยะทางถึงผิวของเหลวโดยจับเวลาของเสียงสะท้อนที่เดินทางผ่านช่องว่างอากาศ นิยมใช้ในถังบรรยากาศ บ่อน้ำเสีย บ่อปั๊ม และรางเปิด หลีกเลี่ยงการจุ่มโพรบถาวร แต่ปัจจัยอย่างอุณหภูมิ ไอน้ำ ฟอง โซนตาย และการสะท้อนเสียงที่ไม่ต้องการอาจกระทบค่าที่อ่านได้

ก่อนเลือกรุ่น ให้คำนวณระยะทางสูงสุดจากเซนเซอร์ถึงของเหลวที่ระดับต่ำสุด และระยะทางสั้นสุดที่ระดับสูงสุด ความลึกของถังเพียงอย่างเดียวไม่ใช่ข้อกำหนดช่วงการวัดที่เพียงพอ

หลักการวัดและการแปลงระดับ

ทรานสดิวเซอร์ส่งพัลส์เสียงไปยังของเหลวและรับเสียงสะท้อน ที่ความเร็วเสียง v และเวลารวมไปกลับ t ระยะทาง D = v × t / 2 หากระนาบอ้างอิงของเซนเซอร์สูงจากพื้นถังเป็น E ระดับ h = E − D

เช่น ความสูงอ้างอิง 5.0 ม. และระยะทางที่วัดได้ 2.0 ม. ให้ระดับของเหลว 3.0 ม. ตรวจสอบระนาบอ้างอิงของรุ่นและว่ารายงานระยะทาง ระดับ หรือความสูง

ตรวจสอบช่วงการวัดสูงสุดและระยะโซนตายร่วมกัน

ระดับของเหลวต่ำสุดสร้างระยะทางถึงเซนเซอร์มากที่สุด ส่วนระดับสูงสุดสร้างระยะทางน้อยที่สุด ปลายทั้งสองต้องอยู่ในหน้าต่างการวัดที่ใช้งานได้ ระยะโซนตายคือข้อจำกัดทางกายภาพของย่านใกล้และไม่สามารถลบออกได้เพียงแค่แก้ไขช่วงการวัด

เช่น ถัง 5 ม. และจุดอ้างอิงเซนเซอร์ที่ 5.3 ม. เหนือพื้น ระยะทางใกล้สุดเมื่อเต็มคือเพียง 0.3 ม. รุ่นที่มีระยะวัดต่ำสุด 0.35 ม. จะไม่เหมาะที่ตำแหน่งติดตั้งนี้

มุมลำคลื่น สิ่งกีดขวาง และหัวต่อสำหรับติดตั้ง

ลำคลื่นเสียงขยายกว้างขึ้นตามระยะทาง การประมาณเชิงเรขาคณิตเบื้องต้นคือ W ≈ 2D × tan(θ/2) โดย W คือเส้นผ่านศูนย์กลางของรอยลำคลื่น D คือระยะทาง และ θ คือมุมลำคลื่นเต็ม การตรวจจับจริงยังขึ้นกับพูข้างและการสะท้อนที่ผิวด้วย

รักษาลำคลื่นให้ห่างจากกระแสเติม เครื่องกวน คาน ผนังบ่อ และท่อ หัวต่อที่ยาวหรือแคบอาจทำให้เกิดเสียงสะท้อนใกล้ ตรวจสอบเส้นผ่านศูนย์กลางและความยาวของหัวต่อ และตำแหน่งทรานสดิวเซอร์เทียบกับแบบติดตั้งที่เลือก

วัสดุโพรบ อุณหภูมิ และข้อจำกัดของกระบวนการ

การไม่สัมผัสไม่ได้หมายความว่าโพรบถูกแยกจากไอระเหยที่กัดกร่อน บ่อทั่วไปอาจเข้ากันได้กับพลาสติกวิศวกรรมที่เหมาะสม แต่หมอกกรดหรือไอเคมีต้องตรวจสอบความเข้ากันได้ของทรานสดิวเซอร์ ซีล และตัวเรือนตามองค์ประกอบทางเคมี ความเข้มข้น และอุณหภูมิ

ความเร็วเสียงเปลี่ยนตามอุณหภูมิอากาศและองค์ประกอบของก๊าซ เซนเซอร์อุณหภูมิตัวเดียวอาจชดเชยการแบ่งชั้นอุณหภูมิที่ชัดเจนไม่ได้ ไอหนาแน่น สุญญากาศ ฟองต่อเนื่อง หรือถังแรงดันต้องมีการทบทวนเทคโนโลยีแยกต่างหาก การเลือกช่วงระบุที่ยาวขึ้นไม่ใช่วิธีแก้ที่ครอบคลุม

การผสานรวม 4–20mA และ RS485/Modbus

วงจร 4–20mA เหมาะกับอินพุต PLC แบบแอนะล็อก หากโทโพโลยีการเดินสาย แรงดันขั้วที่มีอยู่ ความต้านทานโหลด และการแมปหน่วยวิศวกรรมถูกต้อง เมื่อแมป 4–20mA กับระดับบวก 0–5 ม. จะได้ h = (I − 4)/16 × 5 และ 12mA เท่ากับ 2.5 ม. สูตรนี้ใช้ไม่ได้กับเอาต์พุตระยะทางหรือการแมปย้อนกลับ

RS485 คืออินเทอร์เฟซไฟฟ้า ส่วน Modbus RTU คือโปรโตคอล ขอแผนผังรีจิสเตอร์ แอดเดรส อัตราบอด ลำดับไบต์ และสเกลก่อนเชื่อมระบบ และตรวจโครงข่ายบัส ตัวต้านทานปลายสาย กับจุดอ้างอิงสัญญาณ

รายการตรวจสอบการทดสอบเดินเครื่องและการบำรุงรักษา

• ยืนยันจุดอ้างอิงเซนเซอร์ ระยะว่าง ระดับน้ำสุดขั้ว และระยะโซนตาย
• ตรวจสอบการครอบคลุมของลำคลื่นเสียงและเสียงสะท้อนปลอมที่ต้องสงสัย
• เปรียบเทียบระดับที่ตรวจสอบโดยอิสระกับจอแสดงผลในพื้นที่ แล้วจึงเปรียบเทียบกับค่า PLC/RTU
• ตั้งค่าการกรองและการจัดการเมื่อสัญญาณขาดอย่างเหมาะสม อย่าเกลี่ยเป้าหมายที่ผิดให้เป็นข้อมูลที่น่าเชื่อถือ
• ตรวจสอบการปนเปื้อน การควบแน่น แกลนด์ และขายึด
• ทำความสะอาดตามขั้นตอนที่ผู้ผลิตอนุมัติ และกำหนดช่วงการตรวจสอบตามประวัติการใช้งานจริง

การแก้ปัญหาอย่างรวดเร็วตามอาการ

ข้อมูลที่จำเป็นสำหรับใบเสนอราคาโครงการ

ระบุตัวกลางและความเข้มข้น ความสูงและเส้นผ่านศูนย์กลางของถัง ระดับสูง/ต่ำ ขนาดช่องเปิดและหัวต่อ อุณหภูมิและความดัน สภาวะฟองหรือไอน้ำ แรงดันจ่ายไฟ อินเทอร์เฟซ 4–20mA หรือ RS485 ที่ต้องการ ความยาวสายเคเบิล จำนวน และปลายทาง ภาพถ่ายหน้างานมักเผยให้เห็นสิ่งกีดขวางลำคลื่นก่อนสั่งซื้ออุปกรณ์

คำถามที่พบบ่อย

เซนเซอร์วัดระดับแบบอัลตราโซนิกวัดน้ำเสียได้หรือไม่

รุ่นที่เหมาะสมอาจใช้ได้เมื่อช่วงวัดจริง ทางเดินเสียงในก๊าซ และโครงสร้างสัมผัสเข้ากับบ่อ ต้องประเมินโฟม การกระเซ็น คราบ และระยะสั้นสุดที่ระดับสูงสุด ตรวจในสภาวะกระบวนการสำคัญ การอ่านน้ำใสบนโต๊ะไม่ได้ยืนยันสมรรถนะในบ่อน้ำเสียที่ทำงานจริง

เซนเซอร์อัลตราโซนิกต่อตรงกับ PLC ได้หรือไม่

ได้เฉพาะเมื่อเอาต์พุตที่สั่งเข้ากับอินพุต PLC ยืนยันการต่อกระแสแบบแอกทีฟหรือพาสซีฟ แรงดันที่ขั้ว สเกล และการจัดการขัดข้อง หรือขอโปรโตคอลอนุกรมกับแผนผังรีจิสเตอร์ที่รองรับ RS485 อย่างเดียวไม่ได้ยืนยัน Modbus และทั้งสองอินเทอร์เฟซไม่ได้ให้เซลลูลาร์หรือคลาวด์อัตโนมัติ

เมื่อใดควรพิจารณาใช้เรดาร์แทน

เปรียบเทียบเรดาร์ที่มีพิกัดกระบวนการเมื่อองค์ประกอบก๊าซ ความชันอุณหภูมิ หรือการลดทอนทำให้ทางเดินเสียงไม่น่าเชื่อถือ เรดาร์ยังต้องติดตั้งถูกต้อง วัสดุเหมาะ และติดตามเป้าหมายได้ MV-RD11 เป็นเรดาร์ ส่วน TG511 เป็น RTU เก็บข้อมูล ทั้งสองไม่ใช่ทรานสดิวเซอร์อัลตราโซนิก หากต้องการหลักการนี้ต้องขอรุ่นอัลตราโซนิกที่ยืนยันแล้ว

ตัวอย่างหน้างาน: ตรวจสอบช่วงการวัด ระยะโซนตาย และช่องว่างลำคลื่นร่วมกัน

สมมติจุดอ้างอิงเซ็นเซอร์สูงจากพื้นบ่อ 6.2 ม. และระดับต่ำสุดกับสูงสุดคือ 0.4 ม. และ 5.7 ม. ระยะไกลสุดจึงเป็น 6.2−0.4=5.8 ม. และใกล้สุด 6.2−5.7=0.5 ม. เครื่องที่เลือกต้องตรวจรับสัญญาณสะท้อนที่ใช้ได้ที่ 5.8 ม. และมีระยะวัดต่ำสุดตามข้อกำหนดต่ำกว่า 0.5 ม. พร้อมระยะเผื่อการเคลื่อนของระดับ

ที่มุมลำคลื่นเต็มสมมติ 10° รอยลำคลื่นเชิงเรขาคณิตที่ 5.8 ม. คือประมาณ 2×5.8×tan(5°) หรือเส้นผ่านศูนย์กลาง 1.02 ม. ท่อที่อยู่ภายใน 0.51 ม. จากแกนต้องตรวจดูแผนภาพลำคลื่นของผู้ผลิตอย่างละเอียดหรือปรับตำแหน่งติดตั้งใหม่ นี่คือการประมาณเชิงเรขาคณิต ไม่ใช่ขอบเขตทางเสียงที่เข้มงวด

บันทึกการตรวจรับหน้างาน

แยกการเลือกซื้อออกจากการทดสอบพิสูจน์หน้างาน การทดสอบเดินระบบอัลตราโซนิกและตรวจรับหน้างาน