Nước xâm nhập bộ truyền mức radar: nguyên nhân, kiểm tra sự cố và biện pháp bảo vệ

Các thiết bị truyền tín hiệu mức bằng radar được sử dụng rộng rãi để đo mức liên tục trong các bồn chứa, hệ thống nước và nước thải, các quy trình hóa chất cũng như các silo chứa vật liệu dạng khối. Trong điều kiện bình thường, hệ thống điện tử được bảo vệ khỏi tác động của môi trường bên ngoài nhờ vào vỏ bọc, các vòng đệm kín, đầu nối cáp và các điểm nối quy trình. Tuy nhiên, độ ẩm vẫn có thể xâm nhập vào đầu cuối hoặc khoang chứa thiết bị điện tử nếu vỏ bọc không được đóng kín đúng cách, các điểm chèn cáp không được bịt kín kỹ lưỡng hoặc hiện tượng ngưng tụ hình thành dần theo thời gian.

Nếu phát hiện có nước xâm nhập, thiết bị không được phép mở ra, làm khô và đưa trở lại sử dụng mà không thực hiện các kiểm tra bổ sung. Bước đầu tiên là xác định vị trí nước đã xâm nhập và mức độ nghiêm trọng của sự phơi nhiễm này. Biện pháp xử lý phù hợp sẽ phụ thuộc vào việc sự cố này chỉ ảnh hưởng đến khoang đầu cuối, hệ thống điện tử bên trong hay ăng-ten phía quá trình.

1. Cần thực hiện điều gì trước tiên sau khi phát hiện có nước xâm nhập?

Nếu phát hiện độ ẩm có thể quan sát được bên trong vỏ bọc thiết bị, xung quanh các đầu nối hoặc trong khoang chứa linh kiện điện tử, thiết bị cần được ngừng hoạt động bình thường trước tiên theo quy trình an toàn điện tại hiện trường. Việc tiếp tục vận hành khi vẫn còn độ ẩm có thể dẫn đến hiện tượng đoản mạch, ăn mòn điện hóa hoặc gây thêm hư hỏng cho các linh kiện điện tử. Các thiết bị được bảo vệ chống nổ (

) cũng phải được xử lý theo các yêu cầu về khu vực có nguy cơ cháy nổ của hệ thống lắp đặt.Không được mở khu vực kín trong các điều kiện vi phạm quy trình an toàn tại hiện trường đang được áp dụng.

1.1. Tách biệt hệ thống Power

: Ngăn chặn việc vận hành tiếp tục khi có độ ẩm bên trong hệ thống.

1.2. Xác định khu vực bị ảnh hưởng

: Xác định độ ẩm có xuất hiện trong khoang đầu nối, khoang thiết bị điện tử, điểm tiếp nối cáp hoặc phía quy trình hay không.

1.3. Xác định đường dẫn xâm nhập

: Kiểm tra các khớp cáp, nắp vỏ bảo vệ, các điểm tiếp nối chưa được sử dụng, các sợi cáp và các nguồn có thể gây ngưng tụ.

1.4.Đánh giá mức độ hư hỏng

Kiểm tra xem các thiết bị điện tử, đầu nối hoặc gioăng có cần được sửa chữa hoặc thay thế hay không.

1.5. Phục hồi khả năng kín khít

Sửa chữa đúng đường dẫn thấm nước thực tế, thay vì chỉ loại bỏ độ ẩm đã tồn tại bên trong.

1.6. Kiểm tra hoạt động

Xác nhận các chức năng đo lường, xuất tín hiệu và truyền thông trước khi đưa thiết bị trở lại chế độ vận hành bình thường.

– 2. Sự khác biệt giữa hiện tượng xâm nhập điện tử, xâm nhập tại khoang đầu nối và ngưng tụ tại ăng-ten là gì?

– Độ ẩm ở các bộ phận khác nhau của thiết bị có mức độ nghiêm trọng không giống nhau.Nhiệm vụ đầu tiên là phân biệt giữa nước trong vỏ bọc thiết bị điện tử, độ ẩm trong khoang đấu nối và hiện tượng ngưng tụ trên ăng-ten radar hoặc ở phía quy trình.

2.1. Nước trong khoang thiết bị điện tử

Nếu bảng mạch in (PCB), mô-đun nguồn, mạch điện hiển thị hoặc các mạch nội bộ khác tiếp xúc trực tiếp với nước, tình trạng này được coi là tương đối nghiêm trọng. Ngay cả khi thiết bị có thể khởi động lại sau khi được làm khô, các dấu hiệu nhiễm bẩn còn sót lại, hiện tượng ăn mòn hoặc các đầu nối bị hư hỏng vẫn có thể làm giảm độ tin cậy trong thời gian dài.

Vì lý do này, việc thiết bị khởi động thành công không nên được xem là bằng chứng cho thấy thiết bị đã phục hồi hoàn toàn.

2.2. Nước trong khoang đầu nối

Khí ẩm trong khoang đấu nối thường liên quan đến các ống bảo vệ cáp, các cổng cáp chưa được sử dụng hoặc độ kín của nắp vỏ thiết bị. Các dấu hiệu có thể xuất hiện bao gồm: tín hiệu đầu ra 4-20mA không ổn định, kết nối RS485 hoặc HART bị gián đoạn, hiện tượng ăn mòn tại các điểm đấu nối, mất kết nối thỉnh thoảng hoặc dữ liệu biến động.

Nếu vấn đề được phát hiện sớm và độ ẩm chưa lan tới mô-đun điện tử, thì tình trạng này thường ít nghiêm trọng hơn so với việc thiết bị điện tử bị tiếp xúc trực tiếp với nước.

2.3.Nước hoặc hơi ngưng tụ trên ăng-ten

Anten radar được đặt ở phía quy trình, do đó, dù có xảy ra hiện tượng ngưng tụ nhẹ hoặc hình thành một lớp màng nước trên anten, điều này cũng không có nghĩa là vỏ bọc thiết bị điện tử đã bị ngập nước. Một số thiết bị radar có thể chịu được mức độ ngưng tụ ở phía quy trình nhất định; tuy nhiên, nếu xuất hiện các lớp tích tụ dày, lớp màng nước dày hoặc sự tích tụ sản phẩm, thì có thể làm suy giảm cường độ tín hiệu phản hồi hoặc tạo ra các phản xạ không mong muốn.

Vì vậy, việc phân biệt giữa các khái niệm là rất quan trọng.quá trình ngưng tụ ăngten ở phía hệ thốngvàHiện tượng nước xâm nhập vào vỏ bọc bên trong:,

. 3. Vì sao nước lại xâm nhập vào thiết bị truyền tín hiệu mức radar?

: Độ kín kém của khớp nối cáp

Nếu đường kính cáp không phù hợp với phạm vi kín của vòng đệm, hoặc vòng đệm không được siết chặt đúng cách, thì nước mưa hoặc hơi ngưng tụ có thể lan dọc theo cáp vào khoang đấu nối.

Các vấn đề liên quan đến nắp hoặc lớp đệm kín:

Nắp của vỏ bọc nếu không được đóng kín hoàn toàn, hoặc lớp đệm kín nếu đã bị lão hóa, bị hư hỏng, bị lệch vị trí hoặc bị nhiễm bẩn, đều có thể làm giảm khả năng bảo vệ chống xâm nhập ban đầu.

Điểm nối cáp chưa được sử dụng chưa được bịt kín:

– Các điểm nối chưa được sử dụng cần được bịt kín bằng nút bịt kín phù hợp, được thiết kế cho mức độ bảo vệ vận hành yêu cầu.

– Nước chảy dọc theo cáp.

Nếu cáp ngoài trời được đưa trực tiếp từ phía trên vào thiết bị, nước mưa có thể chảy dọc theo cáp về phía khớp nối và vỏ bọc.

Tái hợp hơi bên trong;

Những biến thiên nhiệt độ lớn, chu kỳ gia nhiệt và làm lạnh lặp lại hoặc độ ẩm cao có thể gây ra hiện tượng tái hợp hơi bên trong vỏ bọc, ngay cả khi nước mưa không xâm nhập trực tiếp vào thiết bị.

: Việc rửa không đúng cách —

: Việc tiếp xúc trực tiếp nhiều lần với nước tại các mối nối của vỏ bọc, điểm chèn cáp hoặc khu vực làm kín có thể làm tăng nguy cơ xảy ra hiện tượng mất kín trong thời gian dài.

: 4. Tại sao việc bố trí đường đi cáp ngoài trời cần bao gồm một vòng dẫn nước?

Khi cáp ngoài trời được đưa trực tiếp từ phía trên vào thiết bị, nước mưa có thể lan dọc theo bề mặt cáp về phía khớp cáp. Một phương pháp lắp đặt tốt hơn là dẫn cáp xuống dưới trước khi nó đi vào vỏ bọc, nhằm đảm bảo nước đạt đến điểm thấp nhất và nhỏ xuống ra ngoài trước khi đến khớp cáp.

Khớp cáp vẫn phải phù hợp với đường kính của cáp và được siết chặt đúng cách. Một vòng nhỏ giọt là biện pháp bảo vệ bổ sung, nhưng không thể thay thế cho việc làm kín khớp cáp một cách phù hợp.

– 5. Thiết bị này có thể được sấy khô và tái sử dụng không?

Việc làm khô đơn thuần không nên được coi là phương pháp sửa chữa phổ quát. Nếu chỉ có lượng ẩm nhỏ trong khoang đầu nối và các linh kiện điện tử chưa bị nhiễm bẩn, thiết bị có thể được kiểm tra, làm khô và đóng lại theo quy trình bảo trì sản phẩm.

Cần thực hiện kiểm tra kỹ lưỡng hơn trong các trường hợp sau:

Bảng mạch in (PCB) hoặc mô-đun điện tử đã bị ngâm trong chất lỏng;

Các đầu nối hoặc cực nối xuất hiện hiện tượng ăn mòn rõ rệt;

Chất lỏng chứa muối, nước thải hoặc hóa chất;

Vỏ thiết bị đã tiếp xúc với nước trong thời gian dài;

Thiết bị được bảo vệ chống nổ có hiện tượng thấm nước bên trong.

Cấu trúc bao bọc hoặc cấu trúc bịt kín bị hư hỏng.

Không nên tiếp xúc trực tiếp với luồng khí quá nóng với các mô-đun điện tử trong thời gian dài, vì nhiệt độ quá cao có thể gây hư hỏng màn hình, lớp bịt kín, các bộ phận nhựa và linh kiện điện tử. Các thử nghiệm điện hoặc quy trình sửa chữa không được phép theo tài liệu hướng dẫn sử dụng sản phẩm cũng cần được tránh.

6. Cần kiểm tra những điểm nào trước khi đưa thiết bị trở lại sử dụng?

: 7. Cần kiểm tra những nội dung nào sau khi nguồn điện được khôi phục?

: Việc khởi động thành công không đồng nghĩa với việc lỗi đã được khắc phục hoàn toàn. Sau khi thiết bị được đưa trở lại hoạt động, cần kiểm tra lại kết quả đo lường thực tế, tín hiệu đầu ra và khả năng truyền thông.

: Mức hiển thị khớp với mức thực tế của quy trình;

: Giá trị khoảng cách hoặc độ giãn hợp lý;

: Tín hiệu đầu ra 4-20mA hoạt động chính xác;

: Truyền thông RS485 hoặc HART ổn định.

Không có hiện tượng mất tín hiệu hồi âm kéo dài hay các phản xạ bất thường; các đầu ra cảnh báo và rơ-le của

hoạt động bình thường trong các trường hợp áp dụng.

: Nếu thiết bị cung cấp các đường cong hồi âm, cường độ tín hiệu hoặc thông tin chẩn đoán, các giá trị này cũng cần được kiểm tra.Sau khi thực hiện sửa chữa do xâm nhập nước, việc xác minh phạm vi đo, điểm gốc, cấu hình, tín hiệu đầu ra và kết quả đo thực tế sẽ chính xác hơn so với việc mô tả đơn thuần mỗi trường hợp là “tái hiệu chuẩn”.

– 8. Các cấp độ bảo vệ IP65, IP66, IP67 hay IP68 có nghĩa là thiết bị không bao giờ cho phép nước xâm nhập vào bên trong?

Không. Chỉ số IP thể hiện khả năng bảo vệ vỏ thiết bị trước bụi và nước trong các điều kiện lắp đặt và thử nghiệm được quy định cụ thể; tuy nhiên, chỉ số này không đảm bảo rằng nước sẽ không bao giờ xâm nhập trong mọi điều kiện thực tế. Các thiết bị truyền tín hiệu mức radar

có thể sở hữu các thiết kế cơ khí rất khác nhau: một số sử dụng cụm cáp được bịt kín vĩnh viễn, trong khi số khác lại sử dụng vỏ đầu nối và khớp nối cáp riêng biệt.Trong một số sản phẩm, chỉ số bảo vệ được nêu ra áp dụng cho toàn bộ thiết bị; trong khi đó, ở những sản phẩm khác, các thành phần riêng lẻ có thể có mức độ bảo vệ khác nhau.

Vì lý do này, việc đánh giá nhãn IP68 không nên được thực hiện một cách tách biệt. Cấu trúc thực tế của sản phẩm cũng như các điều kiện áp dụng cho tiêu chuẩn này cũng cần được xác nhận.

9. Làm thế nào để ngăn ngừa tình trạng thấm nước trong tương lai?

Lắp đặt ống bịt cáp đúng cách;

Đảm bảo đường kính cáp phù hợp với phạm vi bịt kín của ống bịt và siết chặt ống bịt theo đúng quy định.

Sử dụng vòng dẫn dòng cho hệ thống truyền điện.

Dán các cáp ngoài trời theo hướng xuống dưới trước khi chúng đi vào buồng bảo vệ nhằm đảm bảo nước mưa được thoát ra ngoài.

Kiểm tra lớp bịt kín của buồng bảo vệ.

Sau khi thực hiện bảo trì, cần xác nhận rằng buồng bảo vệ đã được đóng kín hoàn toàn, đồng thời lớp bịt kín phải sạch sẽ và không bị hư hỏng.

Bịt kín các lối vào chưa được sử dụng.

Đóng kín các điểm chèn cáp chưa được sử dụng bằng các đầu nối phù hợp nhằm đảm bảo mức độ bảo vệ cho vỏ bọc theo yêu cầu.

Điều chỉnh hướng rửa sạch.

Tránh để nước áp suất cao tác động trực tiếp lặp lại vào các mối nối của vỏ bọc và các điểm chèn cáp.

Kiểm tra hiện tượng ngưng tụ.

Kiểm tra các thiết bị đo trong môi trường ẩm hoặc có biến thiên nhiệt độ cao về hiện tượng ngưng tụ bên trong.

10. Những thông số kỹ thuật nào quan trọng khi lựa chọn thiết bị truyền tín hiệu radar chống thấm nước? Mục lựa chọn:

: 11. Hai tình huống điển hình về xâm nhập nước;

: Tình huống 1: Độ ẩm trong khoang đầu cuối của thiết bị đo đặt ngoài trời

Bộ phát ra radar bắt đầu xuất hiện hiện tượng dao động dữ liệu ngắt quãng. Qua kiểm tra, phát hiện có độ ẩm bên trong khoang đầu cuối, trong khi ăng-ten và phía xử lý vẫn ở trạng thái bình thường. Kiểm tra thêm cho thấy cáp được đưa vào trực tiếp từ phía trên và khớp cố định cáp chưa được siết chặt hoàn toàn.

Hành động đúng đắn không chỉ đơn thuần là làm khô khoang chứa. Cần kiểm tra tình trạng đầu nối và các linh kiện điện tử, khôi phục độ kín của vòng đệm và vỏ bọc, đồng thời điều chỉnh đường đi của cáp để bổ sung một vòng dẫn nước thoát. Sau đó, cần xác minh lại mức độ đầy rỗng, tín hiệu đầu ra và khả năng truyền thông trước khi thiết bị được đưa trở lại hoạt động bình thường.

Trường hợp 2: Độ ẩm trong khu vực thường xuyên được rửa sạch

Trong môi trường thực phẩm, xử lý nước hoặc các khu vực rửa sạch khác, việc nước tác động trực tiếp lặp lại lên nắp bao che hoặc điểm chèn cáp có thể làm tăng nguy cơ suy giảm độ kín của lớp bịt kín.

Bên cạnh việc kiểm tra thiết bị, cần cải thiện hướng rửa hoặc cơ chế bảo vệ cơ học, đồng thời kiểm tra mức độ bảo vệ của vỏ bọc đã chọn so với điều kiện vệ sinh thực tế.

– Câu hỏi thường gặp

– Câu hỏi 1: Thiết bị truyền tín hiệu đo mức bằng radar có luôn cần được thay thế sau khi có nước xâm nhập?

– Câu trả lời 1: Không.Quyết định này phụ thuộc vào vị trí hơi ẩm xâm nhập, thời gian thiết bị được đặt trong môi trường có hơi ẩm và việc các bộ phận điện tử có bị ảnh hưởng hay không. Tình trạng hơi ẩm ở khu vực đầu nối ở mức độ nhẹ khác biệt so với việc mô-đun điện tử bị ngâm trong môi trường có hơi ẩm trong thời gian dài.

Q2: Thiết bị phát có thể được cấp điện ngay sau khi đã được làm khô không?

A2: Nên xác nhận trước tiên rằng nguyên nhân gây ra sự xâm nhập đã được khắc phục, đồng thời điều kiện bên trong, hệ thống dây dẫn và lớp bịt kín đều ở trạng thái bình thường, trước khi tiến hành thử nghiệm chức năng.

Q3: Có thể sử dụng máy sấy tóc hoặc súng nhiệt có nhiệt độ cao để làm khô các linh kiện điện tử không?

A3: Không khuyến nghị việc gia nhiệt trực tiếp trong thời gian dài ở nhiệt độ cao, vì điều này có thể gây hư hỏng màn hình hiển thị, các lớp bịt kín, vật liệu nhựa và các linh kiện điện tử.

Q4: Tại sao một thiết bị phát ra sóng radar đạt tiêu chuẩn IP cao vẫn có thể bị thấm nước vào bên trong?

A4: Chỉ số bảo vệ phụ thuộc vào việc lắp đặt đúng quy cách. Việc đóng nắp không đúng cách, gioăng bị hư hỏng, khớp nối không phù hợp hoặc khe tiếp cận dự phòng không được bịt kín có thể làm suy giảm mức độ bảo vệ ban đầu.

Q5: Hiện tượng ngưng tụ trên ăng-ten có nghĩa là vỏ bọc thiết bị điện tử đang bị rò rỉ không?

A5: Không. Ngưng tụ ở phía quy trình và sự xâm nhập nước vào bên trong vỏ bọc là hai tình huống khác biệt. Tuy nhiên, hiện tượng ngưng tụ nghiêm trọng hoặc sự tích tụ chất cặn vẫn có thể ảnh hưởng đến tín hiệu phản hồi của radar.

Q6: Thiết bị phát ra tín hiệu radar được bảo vệ chống nổ có thể được mở ra và sửa chữa như một thiết bị thông thường hay không?

A6: Thiết bị cần được xử lý theo các hướng dẫn cụ thể đối với khu vực có nguy cơ và quy trình an toàn tại hiện trường. Khi cần thiết, việc kiểm tra hoặc sửa chữa phải được thực hiện bởi nhà sản xuất hoặc nhân viên dịch vụ được cấp phép.

Q7: Thiết bị có cần được hiệu chuẩn lại sau khi sửa chữa do xâm nhập nước hay không?

A7: Phạm vi đo, điểm không, mức thực tế, tín hiệu đầu ra và kết nối truyền thông cần được kiểm tra lại.Nếu một mô-đun điện tử then chốt đã được thay thế, thiết bị cũng cần được cấu hình và kiểm tra theo đúng quy trình vận hành liên quan.

Q8: Làm thế nào để ngăn nước mưa chảy dọc theo cáp vào trong vỏ bọc?

A8: Sử dụng ống cố định cáp phù hợp với đường kính cáp, siết chặt đúng cách và dẫn cáp xuống phía dưới trước khi cáp đi vào thiết bị để tạo thành vòng chống rơi.

Kết luận

Khi xảy ra hiện tượng nước xâm nhập vào thiết bị truyền tín hiệu mức dùng radar, ưu tiên hàng đầu không phải là khởi động lại thiết bị càng nhanh càng tốt. Trước hết, thiết bị cần được ngừng hoạt động trong chế độ vận hành bình thường; tiếp theo, khu vực bị ảnh hưởng cần được xác định rõ ràng, và đường dẫn xâm nhập thực tế cần được khắc phục. Nước trong khoang đầu cuối, nước trong vỏ bọc bộ phận điện tử và hiện tượng ngưng tụ trên ăng-ten là những vấn đề khác biệt, và cần được đánh giá riêng biệt.

Độ tin cậy về việc ngăn ẩm trong thời gian dài phụ thuộc vào cả thiết kế thiết bị lẫn việc lắp đặt tại hiện trường. Việc lựa chọn vỏ bọc phù hợp, lắp đặt đúng cách các khớp cáp và nút bịt kín, giữ nguyên vẹn các lớp đệm kín của nắp bảo vệ cũng như sử dụng các vòng dẫn cáp chống thấm phù hợp có thể giúp giảm đáng kể nguy cơ ẩm ướt xâm nhập vào các thiết bị truyền tín hiệu đo mức radar đặt ngoài trời.

METRAVON Các sản phẩm đo lường theo nguyên lý radar cần được lựa chọn dựa trên phạm vi đo, môi trường quy trình, nhiệt độ quy trình, áp suất quy trình, điều kiện lắp đặt, yêu cầu về khả năng chống xâm nhập và giao diện truyền thông. Chỉ số IP đơn lẻ không nên được sử dụng làm tiêu chí duy nhất để xác định tính phù hợp cho ứng dụng thực tế.