เครื่องวัดระดับเซอร์โวหรือเรดาร์: คู่มือเลือกสำหรับถัง

ในด้านระบบอัตโนมัติสำหรับกระบวนการอุตสาหกรรม การจัดการคลังถังปิโตรเคมี รวมถึงระบบวัดปริมาณสำหรับการจัดเก็บและการขนส่งในขนาดใหญ่ ความแม่นยำ ความมั่นคง และความเข้ากันได้ของระบบของเครื่องวัดระดับมีความสัมพันธ์โดยตรงกับการบัญชีสินทรัพย์และความปลอดภัยในการผลิต เครื่องวัดระดับแบบ Servo Level Gauge และเครื่องวัดระดับแบบ Radar Level Gauge เป็นเทคโนโลยีหลักสองประเภทสำหรับการวัดระดับในถังจัดเก็บ โดยแต่ละประเภทมีคุณลักษณะทางเทคนิคที่แตกต่างกัน และเหมาะสมกับสภาวะการใช้งานที่หลากหลาย

บทความนี้นำเสนอการวิเคราะห์ทางเทคนิคอย่างละเอียดจากมุมมองของหลักการการทำงาน สื่อที่เหมาะสม ข้อกำหนดในการติดตั้ง รวมถึงข้อดีและข้อเสียด้านประสิทธิภาพ ซึ่งเป็นข้อมูลอ้างอิงในการเลือกใช้งานอย่างเป็นกลางสำหรับผู้ดำเนินการบูรณาการระบบ ผู้รับเหมาด้านวิศวกรรม (EPCs) และลูกค้าภาคอุตสาหกรรม

I.พารามิเตอร์ทางเทคนิคหลักและการเปรียบเทียบการเลือกใช้งาน:

II. การวิเคราะห์อย่างละเอียดเกี่ยวกับหลักการการทำงาน:

1.เครื่องวัดระดับแบบเซอร์โว: หลักการสมดุลการลอยตัวทางกลและระบบควบคุมแบบวงจรปิด

เครื่องวัดระดับแบบเซอร์โวทำงานบนพื้นฐานของหลักการสมดุลการลอยตัวทางกล โดยมีมอเตอร์เซอร์โวขนาดเล็กที่ขับเคลื่อนส่วนย้ายตำแหน่งขนาดเล็กซึ่งแขวนอยู่บนลวดเหล็กบาง

เมื่อระดับของของเหลวเปลี่ยนแปลง แรงลอยตัวที่กระทำต่อลวดก็จะเปลี่ยนแปลงตามไปด้วย ซึ่งส่งผลให้แรงบิดของแม่เหล็กในกล่องด้านนอกเปลี่ยนแปลงไป สิ่งนี้จะทำให้สัญญาณแรงดันไฟฟ้าที่ส่งออกโดยเซนเซอร์ฮอลล์ที่ผ่านการปรับค่าตามอุณหภูมิซึ่งติดตั้งอยู่บนแม่เหล็กด้านในเปลี่ยนแปลงไปด้วย

หน่วยประมวลผลกลาง (CPU) จะเปรียบเทียบแรงดันไฟฟ้านี้กับแรงดันอ้างอิง และสั่งให้มอเตอร์เซอร์โวหมุนเพื่อปรับตำแหน่งของอุปกรณ์เคลื่อนที่ จนกว่าสภาวะสมดุลจะกลับคืนมา ซึ่งสร้างเป็นระบบวัดแบบวงจรปิดที่มีความแม่นยำสูงสุด ±0.7 มม.

ระบบดังกล่าวมาพร้อมฟังก์ชันการชดเชยแรงดึง ซึ่งสามารถชดเชยการเปลี่ยนแปลงของแรงดึงที่เกิดจากสื่อที่วัดอยู่ยึดติดกับลวดหรืออุปกรณ์เคลื่อนที่ได้โดยอัตโนมัติ

2.เครื่องวัดระดับด้วยเรดาร์: การใช้คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าความถี่สูงและการวิเคราะห์เสียงสะท้อน –

เครื่องวัดระดับด้วยเรดาร์นี้ใช้เทคโนโลยีคลื่นไมโครเวฟแบบต่อเนื่องที่มีการปรับความถี่ (FMCW) หรือเทคโนโลยีคลื่นไมโครเวฟแบบพัลส์ เสาอากาศจะส่งคลื่นเรดาร์ความถี่สูงไปยังพื้นผิวของสื่อ และเสียงสะท้อนที่เกิดขึ้นจะถูกเสาอากาศรับเข้ามาระบบวิเคราะห์เสียงสะท้อนแบบอัจฉริยะจะแปลงสัญญาณเวลาหรือสัญญาณความถี่ให้เป็นสัญญาณระยะทางที่มีความแม่นยำสูง และคำนวณระดับของเหลวจริงโดยใช้เทคโนโลยีการประมวลผลสัญญาณดิจิทัล (DSP)

III. สภาวะการใช้งานหลัก การประยุกต์ใช้ และข้อกำหนดในการติดตั้งในสถานที่

1. ความสามารถในการปรับใช้กับสื่อต่างๆ และกลยุทธ์ในการเลือกใช้

สำหรับน้ำมันเบาที่มีความระเหยสูงและสารเคมีชนิดละเอียด:แนะนำให้ใช้เครื่องวัดระดับแบบ Servo ความแปรผันของไอในสถานะก๊าซไม่ส่งผลกระทบต่อการวัดค่าแรงลอยตัวทางกล นอกจากนี้ เครื่องวัดระดับแบบ Servo Level Gauge สามารถควบคุมตัวแทนการลดระดับให้ลงสู่ส่วนของของเหลวได้ผ่านการดำเนินงานตามโปรแกรม ซึ่งช่วยให้สามารถวัดเส้นแบ่งระหว่างน้ำกับน้ำมันรวมถึงการกระจายความหนาแน่นของสื่อได้

สำหรับน้ำมันดิบที่มีความหนืดสูง น้ำมันหนัก และสื่อที่มีฤทธิ์กัดกร่อนสูง:แนะนำให้ใช้เครื่องวัดระดับแบบเรดาร์แบบไม่สัมผัสวิธีนี้ช่วยป้องกันไม่ให้สื่อที่มีความหนืดสูงยึดติดหรือสะสมตัวบนตัวเคลื่อนย้ายแบบเซอร์โวและลวดเหล็ก ซึ่งจะช่วยลดความถี่ในการบำรุงรักษา

2. ข้อกำหนดการติดตั้งที่เข้มงวดสำหรับบ่อระงับระดับเซอร์โว

คุณภาพการติดตั้งบ่อระงับมีผลโดยตรงต่อความแม่นยำในการวัดและอายุการใช้งานของเครื่องวัดระดับแบบเซอร์โว:

ความตั้งในแนวตั้ง:บ่อระงับต้องคงอยู่ในแนวตั้งอย่างเคร่งครัดค่าเบี่ยงเบนระหว่างเส้นศูนย์กลางที่ส่วนบนและจุดศูนย์กลางแนวตั้งที่ส่วนล่างของบ่อระบายน้ำ ไม่ควรเกิน 3 มม.

ข้อกำหนดสำหรับผนังท่อ:เมื่อประกอบชิ้นส่วนท่อเหล็กหลายชิ้นเข้าด้วยกันด้วยการเชื่อม ต้องไม่มีการเปลี่ยนแปลงเส้นผ่านศูนย์กลางหรือการโค้งงอใดๆ ผนังด้านในของบ่อระบายน้ำต้องเรียบและปราศจากส่วนที่มีร่องลึก รอยเชื่อมต้องขัดให้เรียบราบ และส่วนที่มีร่องลึกรอบช่องเปิดทั้งหมดต้องถูกรีดออกอย่างสมบูรณ์ เพื่อป้องกันไม่ให้ชิ้นส่วนย้ายตำแหน่งติดอยู่

3.การป้องกันการควบแน่นและการจัดการปัญหาการรบกวนสำหรับเครื่องวัดระดับแบบเรดาร์

เมื่อสื่อที่นำมาวัดจำเป็นต้องให้ความร้อน หรือมีแนวโน้มเกิดการควบแน่น อาจเกิดการควบแน่นขึ้นบนพื้นผิวของเสาอากาศเรดาร์ ซึ่งส่งผลกระทบต่อความแม่นยำในการวัด ควรติดตั้งฝาป้องกันการควบแน่นจาก PTFE หรือระบบกำจัดฝุ่นและน้ำ กรณีที่โครงสร้างภายในถังมีความซับซ้อน ควรติดตั้งบ่อระงับคลื่นหรือตัวนำคลื่น

IV.ข้อได้เปรียบด้านการบูรณาการและความเข้ากันได้ของระบบ METRAVON:

– เครื่องวัดระดับ METRAVON ได้รับการออกแบบมาอย่างเหมาะสมสำหรับความต้องการในการบูรณาการเข้ากับระบบอัตโนมัติในภาคอุตสาหกรรม โดยรองรับความเข้ากันได้ที่ดีและสามารถขยายระบบได้อย่างมีประสิทธิภาพ:

– มีอินเทอร์เฟซโปรโตคอลหลายรูปแบบ:– รองรับโปรโตคอลมาตรฐานอย่าง 4-20 mA + HART และ RS485 (Modbus RTU) โดยสามารถขยายระบบเพิ่มเติมได้สำหรับโปรไฟบัส-PA และ Foundation Fieldbus

การบูรณาการ DCS/SCADA แบบไม่มีรอยต่อ:ไฟล์ไดรเวอร์ DTM/EDD แบบครบชุดพร้อมใช้งาน ซึ่งช่วยให้สามารถบูรณาการโดยตรงกับแพลตฟอร์ม DCS ทั่วไปจาก Honeywell, Yokogawa, Schneider, Siemens และระบบการจัดการการวัดระดับถัง (Tank Gauging Management Systems – TGMS) ของผู้ให้บริการภายนอก

V คำถามที่พบบ่อย (FAQ)

คำถามที่ 1: ทำไมเครื่องวัดระดับแบบ Servo Level Gauge จึงมีความมั่นคงมากกว่าเครื่องวัดระดับแบบ Radar Level Gauge ในการใช้งานในระบบถังสำหรับน้ำมันเบาและสภาวะที่มีของเหลวที่มีความระเหยสูง?

เมื่อคลื่นเรดาร์เคลื่อนผ่านชั้นของไอที่มีความเข้มข้นสูง การเปลี่ยนแปลงของความหนาแน่นของไออาจทำให้ความเร็วในการแพร่กระจายของคลื่นเรดาร์หรือการลดทอนของสัญญาณมีการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อย ซึ่งนำไปสู่ปรากฏการณ์ "echo drift"เครื่องวัดระดับแบบ Servo ใช้ระบบติดตามแบบวงจรปิดโดยอาศัยหลักการลอยตัวทางกลศาสตร์ ซึ่งหลักการวัดแบบสัมผัสทางกายภาพของเครื่องนี้ไม่ได้รับผลกระทบจากความเปลี่ยนแปลงของคุณสมบัติทางแม่เหล็กไฟฟ้าของเฟสก๊าซ ทำให้เครื่องมีความเสถียรภาพสูงขึ้น

Q2: เครื่องวัดระดับแบบ Servo สามารถวัดความหนาแน่นของสื่อในรูปแบบออนไลน์ได้อย่างไร?

เครื่องวัดระดับแบบ Servo จาก METRAVON สามารถใช้โปรแกรมภายในเพื่อขับเคลื่อนมอเตอร์ขนาดเล็กและควบคุมตัวเคลื่อนที่ให้ลดลงถึงระดับความลึกต่างๆ ภายในสื่อได้โดยการวัดการเปลี่ยนแปลงของแรงลอยตัวที่ส่งผลต่อวัสดุย้ายตำแหน่งในชั้นของเหลวแต่ละชั้น ระบบสามารถคำนวณการกระจายความหนาแน่นของสื่อ หรือโปรไฟล์ความหนาแน่น รวมถึงค่าความหนาแน่นเฉลี่ยได้ในเวลาจริง

Q3: ควรจัดการกับปรากฏการณ์การตกผลึกหรือการควบแน่นบนเสาอากาศเรดาร์อย่างไรเมื่อทำการวัดน้ำมันดิบที่มีความหนืดสูง?

สามารถเลือกใช้เสาอากาศเน่าแบบระนาบที่มีชั้นซีลจาก PTFE หรือเพิ่มชุดอุปกรณ์สำหรับการกำจัดสิ่งสกปรกในสภาวะอุณหภูมิสูงและป้องกันการเกิดของเหลวควบแน่นได้ สามารถใช้อากาศไนโตรเจนหรืออากาศสำหรับเครื่องมือในการกำจัดสิ่งสกปรกจากพื้นผิวของเสาอากาศเน่าเป็นระยะ เพื่อป้องกันการสะสมของของเหลวควบแน่น

Q4: ข้อกำหนดด้านแหล่งจ่ายไฟและอินเทอร์เฟซการสื่อสารสำหรับเครื่องวัดระดับแบบ Servo จาก METRAVON คืออะไร?

อุปกรณ์นี้รองรับแหล่งจ่ายไฟมาตรฐาน ได้แก่ DC 24 V หรือ AC 220 V อินเทอร์เฟซเอาต์พุตมาตรฐาน ได้แก่ 4-20 mA (HART) และ RS485 Modbus RTU ซึ่งช่วยให้สามารถผสานรวมกับ PLCs บนพื้นที่ หน่วย RTU หรือระบบคอมพิวเตอร์สำหรับการตรวจสอบได้อย่างง่ายดาย

Q5: ควรดำเนินการแก้ไขปัญหาสัญญาณเตือน "ความผิดปกติของแรงดึงของลวดเหล็ก" บนเครื่องวัดระดับแบบ Servo อย่างไร?

ขั้นแรก ตรวจสอบว่ามีการสะสมตัวหรือมีวัตถุแปลกปลอมอยู่ภายในบ่อระงับการไหลที่ขัดขวางตัวเคลื่อนที่หรือไม่; ขั้นที่สอง ประเมินว่าความหนืดของสื่อที่ใช้มีการเปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสำคัญจนก่อให้เกิดการยึดติดหรือการสะสมอย่างรุนแรงหรือไม่สุดท้าย ตรวจสอบว่าลวดเหล็กถูกพันอย่างสม่ำเสมอบนดรัมวัดหรือไม่

Q6: จะแก้ไขปัญหา "โซนมืดในการวัดระดับ" ระดับต่ำ หรือปัญหาการล็อกสัญญาณบนเครื่องวัดระดับแบบเรดาร์ได้อย่างไร?

ตรวจสอบปัญหาการรบกวนจากการสะท้อนสัญญาณจากก้นถัง และเปิดใช้งานฟังก์ชัน "การยับยั้งสัญญาณสะท้อนจากก้นถัง/การยับยั้งเสียงสะท้อนเท็จอัตโนมัติ" ผ่านซอฟต์แวร์การตั้งค่าระบบอีกทางเลือกหนึ่ง ระหว่างการเลือกและติดตั้งอุปกรณ์ สามารถขยายหรือปรับแต่งการจัดวางหัวติดตั้งให้เหมาะสม เพื่อให้มั่นใจว่าระดับของเหลวในระดับต่ำสุดยังคงอยู่ภายในช่วงการวัดที่มีประสิทธิภาพ

VI. บทสรุป

ในโครงการฟาร์มถังอุตสาหกรรมสมัยใหม่ รวมถึงโครงการระบบอัตโนมัติสำหรับการจัดเก็บและการขนส่ง อุปกรณ์วัดระดับแบบ Servo และอุปกรณ์วัดระดับแบบเรดาร์แต่ละประเภทล้วนมีข้อได้เปรียบในด้านที่แตกต่างกันเครื่องวัดระดับแบบ Servo ซึ่งมีความแม่นยำในการวัดสูงสุด ±0.7 มม. และสามารถวัดความหนาแน่นหรือค่าความต่างของผิวสัมผัสได้ นั้นเหมาะสมสำหรับการประยุกต์ใช้งานในการวัดค่าที่มีความแม่นยำสูง ซึ่งเกี่ยวข้องกับน้ำมันเบาที่มีความระเหยสูง หรือการวัดระดับในถังสำหรับการโอนสินค้า ส่วนเครื่องวัดระดับแบบเรดาร์ ซึ่งใช้หลักการวัดแบบไม่สัมผัส นั้นเหมาะสมอย่างยิ่งสำหรับสภาวะการใช้งานที่มีความหนืดสูง ความเป็นกัมมันต์สูง หรือสภาวะการใช้งานที่ซับซ้อนอื่นๆ

ในฐานะผู้จัดจำหน่ายอุปกรณ์วัดค่าระดับเชิงวิชาชีพในสาขาอัตโนมัติอุตสาหกรรม METRAVON มุ่งมั่นที่จะมอบโซลูชันการวัดระดับที่มีความเสถียร ความเข้ากันได้ และสามารถขยายขนาดได้อย่างง่ายให้แก่ผู้บูรณาการระบบระดับโลกและผู้รับเหมาด้านวิศวกรรม

การคัดเลือกโครงการและการสนับสนุนทางเทคนิค

คุณต้องการคู่มือการคัดเลือกเครื่องวัดระดับ METRAVON ฉบับละเอียด แบบแปลนการติดตั้ง CAD หรือใบเสนอราคาที่ปรับแต่งเฉพาะสำหรับเงื่อนไขการใช้งานของคุณหรือไม่?ติดต่อวิศวกรฝ่ายขายของเราเพื่อรับบริการสนับสนุนการเลือกใช้ผลิตภัณฑ์อย่างมืออาชีพแบบส่วนตัว