Hướng dẫn lắp đặt thiết bị đo mức siêu âm

1. Tại sao việc lắp đặt thiết bị đo mức siêu âm lại quan trọng? Các thiết bị đo mức siêu âm

có thể được sử dụng để đo mức của nhiều loại chất lỏng và môi chất trong quy trình sản xuất, chẳng hạn như nước thải, chất lỏng axit hoặc kiềm, nhựa, parafin và hỗn dịch. Thiết bị này cũng được ứng dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp như dầu khí, hóa chất, phát điện, luyện kim và xử lý nước.

: Thiết bị đo mức siêu âm phát sóng siêu âm từ đầu dò về phía bề mặt chất lỏng, sau đó thu tín hiệu phản xạ từ bề mặt chất lỏng để tính toán khoảng cách.

Do đó, ngay cả khi đã chọn đúng mẫu thiết bị, vị trí lắp đặt không phù hợp vẫn có thể gây ra các hiện tượng sau:

• Âm vang không ổn định;

• Giá trị đo mực chất lỏng dao động;

• Không phát hiện được bề mặt chất lỏng;

• Giá trị hiển thị bất thường;

• Sự nhiễu do vách bể hoặc cấu trúc bên trong gây ra.

Trong quá trình lắp đặt, ưu tiên hàng đầu là đảm bảo đường truyền sóng siêu âm của đầu dò phải rõ ràng và ổn định nhất có thể.

2. Các nguyên tắc cần tuân thủ khi lựa chọn vị trí lắp đặt Thiết bị đo mức siêu âm là gì?

2.1.Tránh đặt cảm biến tại các cửa vào hoặc các khu vực có biến động mạnh trên bề mặt chất lỏng

Khi lắp đặt cảm biến, hãy tránh đặt tại các cửa vào, cửa ra hoặc các vị trí mà bề mặt chất lỏng có biến động mạnh nếu có thể.

Nếu chùm sóng siêu âm chiếu trực tiếp vào dòng chất lỏng đang đi vào, thiết bị có thể nhầm lẫn các tín hiệu phản xạ từ dòng chất lỏng này với tín hiệu phản xạ từ mức chất lỏng.

Đồng thời, các sóng mạnh, các luồng xoáy hoặc sự khuấy động liên tục có thể liên tục thay đổi hướng phản xạ, dẫn đến kết quả đo mức chất lỏng không ổn định.

Do đó, nên duy trì diện tích bề mặt chất lỏng dưới đầu dò ở mức tương đối ổn định.

2.2.Bề mặt truyền sóng của đầu dò cần được định hướng chính xác về phía bề mặt chất lỏng.

Đối với bề mặt chất lỏng nằm ngang thông thường, bề mặt truyền sóng của đầu dò nên được giữ ở trạng thái song song với bề mặt chất lỏng càng nhiều càng tốt, nhằm đảm bảo các sóng siêu âm truyền đi gần như theo hướng thẳng đứng về phía bề mặt chất lỏng.

Nếu đầu dò bị nghiêng một góc lớn, các sóng siêu âm phản xạ có thể không quay trở lại đầu dò một cách hiệu quả.

Đặc biệt trong các trường hợp đo lường ở khoảng cách dài, ngay cả sai số góc lắp đặt nhỏ cũng có thể gây ra ảnh hưởng rõ rệt.

2.3. Mức chất lỏng thấp nhất phải nằm trong phạm vi đo lường của thiết bị

Khoảng cách giữa đầu dò và mức chất lỏng thấp nhất không được vượt quá phạm vi đo lường hiệu dụng của Thiết bị đo mức siêu âm đã chọn.

Ví dụ, nếu khoảng cách đo tối đa thực tế là 8 m, thì không được lựa chọn thiết bị có phạm vi hoạt động hiệu dụng nhỏ hơn 8 m.

Ngoài ra, khi lựa chọn mẫu thiết bị, cần dành ra một khoảng an toàn kỹ thuật hợp lý, thay vì chỉ dựa trên khoảng cách tối đa lý thuyết để chọn sản phẩm.

2.4.Mức chất lỏng cao nhất không được phép đi vào vùng mù của thiết bị

: Các máy đo mức siêu âm thường có một khu vực gần đầu dò mà tại đó không thể thực hiện phép đo thông thường – khu vực này được gọi là vùng mù.

: Nếu mức chất lỏng cao nhất đi vào vùng mù, thiết bị có thể không xác định chính xác bề mặt chất lỏng thực tế.

Do đó, yêu cầu sau đây phải được đáp ứng trong quá trình lắp đặt:

Khoảng cách từ đầu dò đến mức chất lỏng cao nhất > vùng mù được quy định cho thiết bị

Vùng mù cụ thể phải được kiểm tra trong tài liệu kỹ thuật hoặc sổ hướng dẫn sử dụng dành cho mẫu thiết bị tương ứng.

Một khoảng cách cố định duy nhất không nên được sử dụng làm tiêu chuẩn chung cho tất cả các máy đo mức siêu âm.

3.Đầu dò siêu âm nên đặt cách thành bể bao nhiêu?

Nếu đầu dò được lắp đặt quá gần thành bể, chùm tia siêu âm có thể chiếu vào:

• thành bể thô;

• mối hàn;

• kết cấu đỡ;

• các phần nhô ra;

• các bộ phận nội bộ khác;

– Tất cả các yếu tố này đều có thể tạo ra tín hiệu phản xạ gây nhiễu.

Theo kinh nghiệm lắp đặt mà quý vị cung cấp:

Đối với các bức tường hồ bơi hoặc bể chứa không phẳng, nên duy trì khoảng cách từ 0,3 m trở lên giữa đầu dò và bức tường.

Giá trị này có thể được sử dụng như một tham chiếu thực tiễn đối với một số địa điểm; tuy nhiên, khoảng cách lắp đặt thực tế cũng cần được tính đến:

• Góc chùm tia cảm biến;

• Khoảng cách đo lường;

• Đường kính bình chứa;

• Cấu tạo thànhbể của bể chứa;

• Hướng dẫn sử dụng cho từng mẫu cụ thể;

Phạm vi đo lường càng lớn thì diện tích phủ sóng chùm tia ở đầu xa thường càng lớn.Do đó, việc chỉ xét đến khoảng cách tại đỉnh bồn chứa là chưa đủ.

4. Cần thực hiện gì nếu mực chất lỏng cao nhất đi vào vùng mù?

Trong trường hợp không gian lắp đặt bị hạn chế và đầu dò không thể duy trì khoảng cách đủ xa so với mực chất lỏng cao nhất, có thể xem xét sử dụng ống nối dài hoặc ống lắp đặt phù hợp với yêu cầu của thiết bị cụ thể.

Giải pháp thực tiễn được cung cấp trong tài liệu của quý vị bao gồm:

• Đường kính ống nối lớn hơn 120 mm;

• Chiều dài khoảng 0,35–0,50 m;

• Cấu hình lắp đặt theo phương thẳng đứng;

• Vách trong nhẵn;

• Lỗ mở của bể không được nhỏ hơn đường kính trong của ống nối.

Một phương án khác là kéo dài ống dẫn vào bên trong bể, đồng thời đảm bảo rằng mức chất lỏng bên trong và bên ngoài ống có thể liên thông bình thường.

Các kích thước này được xác định dựa trên kinh nghiệm lắp đặt cụ thể và không nên được sử dụng trực tiếp làm các thông số thiết kế chung cho mọi mẫu sản phẩm.

Điều này là do chính đoạn ống kéo dài cũng có thể tạo ra hiện tượng phản xạ siêu âm.

Do đó, trước khi sử dụng ống nối, cần xác nhận các thông số sau:

• Đường kính ống được phép;

• Chiều dài tối đa của ống;

• Kích thước đầu dò;

• Vách trong có nhẵn không;

• Có vết gai tại miệng ống không;

• Có tương thích với đặc tính thanh của thiết bị cụ thể hay không;

5.Các thông số thiết bị nào cần được xác nhận lại trước khi lắp đặt?

Trước khi lắp đặt, cần kiểm tra lại điều kiện tại hiện trường để xác nhận rằng các điều kiện này đáp ứng yêu cầu của mẫu thiết bị đã chọn.

Các yếu tố then chốt bao gồm:

Áp suất quy trình;

Xác nhận rằng áp suất của bình chứa không vượt quá phạm vi cho phép của thiết bị đo lường.

Nhiệt độ quy trình;

Xác nhận rằng cả nhiệt độ môi chất và nhiệt độ môi trường đều nằm trong phạm vi cho phép của thiết bị.

Tính chất hóa học của môi trường

: Đối với môi trường axit, môi trường kiềm, nước thải và các môi trường ăn mòn khác, cần xác minh tính tương thích hóa học giữa đầu dò và các vật liệu tiếp xúc với quy trình.

Yêu cầu điện:

Cần ngắt nguồn điện trước khi đấu dây.

Nếu sử dụng thiết bị đo mức siêu âm chống nổ, việc đấu dây, đậy kín và lắp đặt phải được thực hiện theo các yêu cầu chống nổ tương ứng.

6.Cần lưu ý điều gì khi lắp đặt máy đo mức độ siêu âm ngoài trời?

6.1. Tránh tiếp xúc trực tiếp với ánh sáng mặt trời trong thời gian dài

Khi máy đo mức độ siêu âm được lắp đặt ngoài trời và tiếp xúc với bức xạ mặt trời mạnh trong thời gian dài, nhiệt độ thân thiết bị cũng như các linh kiện điện tử có thể tăng lên.

Trong môi trường nhiệt độ cao với điều kiện tiếp xúc mạnh với ánh sáng mặt trời, có thể lắp đặt tấm che nắng hoặc vỏ bảo vệ tùy theo điều kiện tại hiện trường.

Màng che nắng không được gây cản trở quá trình truyền và thu sóng siêu âm bình thường của đầu dò.

6.2. Cáp và ống dẫn bảo vệ phải được cách nước đúng cách.

Nước mưa và hơi nước ngưng tụ là những vấn đề thường gặp trong các hệ thống lắp đặt ngoài trời.

Nếu ống dẫn cáp và điểm tiếp cận cáp không được bịt kín đúng cách, nước có thể se dọc theo cáp và xâm nhập vào thiết bị đo lường.

Do đó, cần chú ý đến các điểm sau:

• Siết chặt vòng đệm cáp một cách chắc chắn;

• Đóng kín đúng cách các mối nối ống dẫn;

• Tránh việc bố trí đường dẫn cáp khiến nước chảy trực tiếp từ trên xuống vào thiết bị đo lường;

• Thiết lập vòng chặn nhỏ giọt.

Một phương pháp đơn giản nhưng quan trọng là:

– Dây cáp trước tiên nên uốn xuống dưới trước khi đi vào thiết bị, sau đó uốn lên trên để đi vào lỗ dẫn cáp;

– Phương pháp này giúp nước mưa hoặc hơi nước ngưng tụ nhỏ giọt xuống dọc theo dây cáp thay vì chảy trực tiếp vào vỏ thiết bị;

6.3.Cần cân nhắc thêm các biện pháp bảo vệ chống sét tại các khu vực thường xuyên xảy ra bão sét

; ngay cả khi thiết bị đã được trang bị mức độ bảo vệ chống sét nội bộ nhất định, thì vẫn nên xem xét áp dụng các biện pháp bảo vệ chống sét bên ngoài hoặc các biện pháp bảo vệ chống sét khác theo thiết kế điện của công trường tại những khu vực có hoạt động sét thường xuyên.

– Điều này đặc biệt quan trọng đối với:

• Thùng chứa nước ngoài trời;

• Thùng chứa chất lỏng đặt trên nền cao;

• Các đoạn cáp dài;

• Các khu vực mở;

nơi các vấn đề về sét đánh cảm ứng hoặc hiện tượng tăng áp đòi hỏi sự chú ý đặc biệt.

7. Thiết bị đo mức siêu âm nên được lắp đặt như thế nào trong môi trường nhiệt độ cao hoặc nhiệt độ thấp?

Nếu nhiệt độ môi trường tại hiện trường có thể vượt quá phạm vi hoạt động cho phép của thiết bị, cần áp dụng các biện pháp bảo vệ phù hợp.

Ví dụ:

• Đóng bóng hoặc cách nhiệt tại các khu vực có nhiệt độ cao;

• Tránh tiếp xúc trực tiếp với bề mặt của thiết bị hoạt động ở nhiệt độ cao;

• Xem xét việc cách nhiệt trong môi trường nhiệt độ thấp;

• Ngăn ngừa tình trạng băng đóng trực tiếp lên đầu dò.

Nhiệt độ môi trường và nhiệt độ môi trường hoạt động cho các thiết bị đo mức siêu âm thay đổi tùy theo mẫu mã; do đó, cần tham khảo tài liệu kỹ thuật của sản phẩm cụ thể làm cơ sở tham chiếu.

8. Cần lưu ý điều gì khi lắp đặt vào các kênh dẫn hoặc bể mở?

Khi lắp đặt trên các kênh dẫn, bể chứa hoặc các thiết bị mở khác, thường cần sử dụng giá đỡ lắp đặt.

Cần kiểm tra kỹ lưỡng các nội dung sau:

Công suất tải của giá đỡ

Giá đỡ phải có độ bền cơ học đủ lớn; đối với việc sử dụng ngoài trời trong thời gian dài, cần tính đến cả tải trọng ăn mòn và tải trọng gió.

Phạm vi phủ sóng của chùm tia cảm biến

Không được có tường hồ bơi, dầm ngang hay bất kỳ vật cản nào nằm trong phạm vi góc phủ sóng của chùm tia siêu âm.

Cao độ lắp đặt;

Mức chất lỏng thấp nhất phải nằm trong phạm vi đo hiệu dụng của thiết bị, còn mức chất lỏng cao nhất không được vượt ra ngoài vùng mù.

Do đó, chiều cao của giá đỡ lắp đặt không thể chỉ được xác định dựa trên tính thuận tiện trong thi công; mà phải đáp ứng cả yêu cầu về phạm vi đo đầy đủ.

9. Bước lắp đặt thiết bị đo mức siêu âm trên bồn hình vòm như thế nào?

: Cần đặc biệt lưu ý đến hiện tượng phản xạ nhiều lần tại phần đỉnh của bể hình mái vòm.

Nếu thiết bị đo mức siêu âm được lắp đặt trực tiếp tại vị trí có nguy cơ xảy ra hiện tượng phản xạ tập trung, thì có thể hình thành các tín hiệu phản xạ phức tạp giữa mái vòm và bề mặt chất lỏng.

Dựa trên kinh nghiệm bạn cung cấp, việc lắp đặt tại vị trí cách khoảng 1/2 hoặc 2/3 bán kính mái bể có thể được xem xét để tránh các vị trí dễ gây ra hiện tượng phản xạ nhiều lần.

Tỷ lệ này có thể được sử dụng như một tham chiếu thực tiễn; tuy nhiên, vị trí thực tế vẫn cần được xác định dựa trên:

• Kích thước bể;

• Hình dạng mái vòm;

• Góc chùm tia cảm biến;

• Các vật cản bên trong;

Nguyên lý cốt lõi là:

Tránh để cấu trúc bể tạo ra các âm vang gây nhiễu mạnh hơn âm vang thực tế từ bề mặt chất lỏng;

10. Dụng cụ đo mức siêu âm nên được lắp đặt như thế nào trên bể hình nón?

Đối với bình hình nón có phần đỉnh phẳng, nếu cần đo độ sâu xuống đáy hình nón, thì vị trí tâm phần đỉnh thường là vị trí cần được xem xét trước tiên.

Điều này cho phép đầu dò hướng thẳng về phía vùng đáy của bình hình nón.

Tuy nhiên, nếu tâm của bình chứa:

• Ống dẫn vào;

• Trục khuấy;

• Các cấu trúc bên trong;

thì vị trí lắp đặt vẫn cần được điều chỉnh.

Do đó, việc "thiết lập tại trung tâm" nên được xem là phương án ưu tiên khi cấu trúc thiết bị cho phép, chứ không phải là yêu cầu bắt buộc.

11. Các lỗi lắp đặt phổ biến đối với máy đo mức siêu âm

Trong các ứng dụng thực tế tại hiện trường, các vấn đề thường gặp nhất thường không do lỗi của thiết bị, mà do việc lắp đặt không đúng cách.

Các lỗi phổ biến bao gồm:

Câu hỏi thường gặp

Q1: Điều quan trọng nhất khi lắp đặt Thiết bị đo mức siêu âm là gì?

Đầu tiên, hãy xác nhận phạm vi đo và vùng mù. Sau đó, đảm bảo đầu dò được căn chỉnh chính xác so với bề mặt chất lỏng và ngăn chặn các lỗ dẫn, thành bể hoặc các vật cản khác không xâm nhập vào vùng phủ sóng chùm sóng siêu âm.

Q2: Thiết bị đo mực siêu âm có phải luôn được lắp đặt cách thành bể 0,3 m không?

Không nhất thiết phải như vậy.Khoảng cách 0,3 m có thể được sử dụng như một tham chiếu thực tế trong các điều kiện lắp đặt nhất định; tuy nhiên, khoảng cách thực tế cần được xác định dựa trên góc chùm tia, khoảng cách đo và mẫu thiết bị cụ thể.

Q3: Cần thực hiện việc gì khi mức chất lỏng cao nhất vượt ra ngoài vùng mù?

Cao độ lắp đặt đầu dò có thể được điều chỉnh; hoặc có thể sử dụng ống nối kéo dài phù hợp nếu được nhà sản xuất cho phép.Các kích thước của ống mở rộng không nên được chọn tùy tiện; nếu không, có thể gây ra các tín hiệu phản xạ bổ sung.

Q4: Tại sao máy đo mức siêu âm không nên được lắp đặt ngay phía trên cửa vào?

Bản thân dòng vật liệu đi vào có thể phản xạ và tán xạ sóng siêu âm; trong trường hợp này, thiết bị có thể nhầm lẫn dòng vật liệu đi vào với bề mặt chất lỏng, dẫn đến những thay đổi đột ngột hoặc kết quả đo lường không chính xác.

Q5: Tại sao nên sử dụng vòng dẫn nước dầm cho lắp đặt ngoài trời?

Phương pháp này giúp ngăn nước mưa hoặc hơi nước ngưng tụ chảy trực tiếp dọc theo cáp vào vị trí đầu vào cáp thiết bị; đây là biện pháp chống thấm nước đơn giản và hiệu quả.

Q6: Liệu thiết bị đo mực nước siêu âm có thể được lắp đặt trực tiếp tại tâm bể hình mái vòm hay không?

Không khuyến nghị lắp đặt thiết bị này tại vị trí này nếu chưa được đánh giá kỹ lưỡng.Một số kết cấu mái vòm có thể gây ra hiện tượng phản xạ nhiều lần; do đó, cần lựa chọn vị trí phù hợp hơn dựa trên cấu tạo của bể chứa và điều kiện vang âm.

– Tóm tắt;

– Chất lượng lắp đặt của Thiết bị đo mức siêu âm ảnh hưởng trực tiếp đến độ ổn định của quá trình đo lường sau này.

Các yếu tố quan trọng nhất cần xem xét khi lắp đặt bao gồm:

Phạm vi đo, vùng mù, hướng đầu dò, vị trí đầu vào, khoảng cách đến thành bể, các vật cản trong chùm tia, ống nối mở rộng, nhiệt độ, chống thấm nước ngoài trời và bảo vệ chống sét.

Đối với các kênh dẫn, bể hình mái vòm và bể hình nón, vị trí lắp đặt đầu dò cũng cần được lựa chọn phù hợp với cấu tạo của thiết bị chứa.

Một số kích thước và tỷ lệ được cung cấp trong tài liệu nguồn của quý vị có giá trị tham khảo thực tiễn; tuy nhiên, thiết kế cuối cùng cho dự án thực tế nên được xây dựng dựa trên tài liệu kỹ thuật và hướng dẫn lắp đặt của mẫu máy đo mức siêu âm cụ thể.