Giải thích công cụ đo mức bằng radar sóng dẫn: Đặc điểm, lắp đặt, đấu dây và lựa chọn mẫu mã

I. Thiết bị đo mức bằng radar sóng dẫn hướng là gì?

Thiết bị đo mức bằng radar sóng dẫn hướng sử dụng thanh thăm dò hoặc cáp thép để dẫn hướng các sóng điện từ về phía môi trường cần đo. Khi tín hiệu radar đến bề mặt của môi trường, một phần tín hiệu sẽ bị phản xạ và trở lại thiết bị theo chiều dài của thanh thăm dò hoặc cáp.

Thiết bị tính toán khoảng cách từ điểm tham chiếu của đầu dò đến bề mặt chất lỏng dựa trên tín hiệu phản hồi, sau đó chuyển đổi khoảng cách này thành mức chất lỏng thực tế.

So với radar không gian tự do truyền thống, radar sóng định hướng truyền phần lớn tín hiệu của nó dọc theo thanh đầu dò hoặc cáp, qua đó tập trung năng lượng tín hiệu.

Tuy nhiên, cấu trúc này cũng đồng nghĩa với việc các yếu tố sau đây phải được xem xét cẩn thận trong quá trình lựa chọn và lắp đặt:

• Chiều dài thanh hoặc cáp cảm biến;

• Chiều cao thiết bị;

• Không gian lắp đặt;

• Phương pháp cố định cảm biến;

• Có hiện tượng khuấy trộn hay không;

• Chất lỏng có dễ bám dính hay không;

• Có vật cản xung quanh cảm biến hay không.

II. Các tính năng của thiết bị đo mức radar sóng định hướng là gì?

1. Phù hợp cho các bể chứa quy mô nhỏ;

Các hệ thống radar không gian tự do truyền thống cần một khoảng không gian nhất định để sóng truyền;

Trong các bể chứa nhỏ hoặc các hệ thống có không gian hạn chế, sóng radar có thể bị ảnh hưởng bởi tường bể hoặc các cấu trúc bên trong.

Do hệ thống radar sóng dẫn hướng định hướng tín hiệu dọc theo thanh thăm dò hoặc cáp dẫn, nên nó có thể tạo ra điều kiện đo lường thuận lợi trong một số bể chứa cỡ nhỏ.

2. Đo lường ổn định trong điều kiện biến động lớn của bề mặt chất lỏng

Nếu bên trong thiết bị có hiện tượng khuấy động hoặc biến động bề mặt chất lỏng, thì một thanh thăm dò hoặc cáp được cố định đúng cách có thể cung cấp đường truyền tín hiệu radar tương đối ổn định.

Đối với cáp dài hoặc các ứng dụng có nhiễu chất lỏng mạnh, phương pháp cố định ở đáy có thể được đánh giá theo các yêu cầu lắp đặt thiết bị.

3. Ưu điểm đối với một số môi trường có hằng số điện môi thấp

Tín hiệu radar không gian tự do phải truyền từ ăng-ten đến bề mặt môi trường và tạo ra tín hiệu phản xạ hiệu quả.

Khi môi trường có đặc tính phản xạ yếu, tín hiệu phản xạ có thể bị suy giảm.

Do radar sóng dẫn tập trung năng lượng điện từ dọc theo thanh thăm dò hoặc cáp, thiết bị này có thể cung cấp tín hiệu ổn định hơn đối với một số môi trường có hằng số điện môi thấp.

Tuy nhiên, điều này không có nghĩa là radar sóng dẫn hoàn toàn không bị ảnh hưởng bởi hằng số điện môi; phạm vi ứng dụng thực tế vẫn cần được xác định dựa trên thông số kỹ thuật của từng mẫu cụ thể.

III. Những hạn chế của thiết bị đo mức sử dụng radar sóng dẫn là gì?

Công nghệ radar sóng định hướng không nhất thiết vượt trội hơn so với công nghệ radar không gian tự do trong mọi dự án đo mức chất lỏng.

Một hạn chế rõ ràng là:

Chiều dài thanh cảm biến hoặc cáp phải phù hợp với thực tế của thiết bị chứa chất lỏng.

Các thanh cảm biến hoặc cáp có chiều dài lớn hơn sẽ làm tăng:

• Khó khăn trong vận chuyển;

• Khó khăn trong lắp đặt;

• Khó khăn trong bảo trì;

• Yêu cầu về việc cố định cơ học.

Chiều dài thanh hoặc cáp cảm biến thường được xác định dựa trên các điều kiện vận hành cụ thể; do đó, các cảm biến từ các dự án khác nhau không nhất thiết có thể thay thế cho nhau.

Ngoài ra, phạm vi đo lường của hệ thống radar sóng dẫn cũng bị giới hạn bởi cấu tạo cảm biến và điều kiện lắp đặt cơ học.

So với phương pháp radar không gian tự do, phương pháp này không yêu cầu sử dụng thanh thăm có chiều dài đầy đủ để đưa vào bên trong bồn chứa, do đó có thể phù hợp hơn cho các dự án đo lường khoảng cách dài nhất định.

Khoảng cách đo lường tối đa cụ thể cần được xác định dựa trên tài liệu kỹ thuật của mẫu thiết bị tương ứng.

IV. Những yếu tố cần lưu ý khi lắp đặt thiết bị đo mức bằng radar sóng dẫn hướng?

1. Ngắt nguồn điện trước khi tháo hoặc lắp đặt thiết bị

Trước khi thay thế thiết bị đo mức hiện có hoặc thực hiện công việc đấu dây, hãy ngắt nguồn điện của thiết bị và xử lý dây tín hiệu theo các yêu cầu về an toàn điện tại hiện trường.

Sau khi lắp đặt, hãy kiểm tra xem việc đấu dây có đúng quy cách hay không trước khi cấp điện trở lại.

2. Tránh lắp đặt thiết bị radar sóng dẫn hướng

Trực tiếp tại các cửa vào nước thải, cửa vào vật liệu hoặc tại các vị trí chịu tác động mạnh từ chất lỏng.

Chất lỏng đi vào có thể khiến cáp dao động và cũng có thể gây ra biến động bề mặt đáng kể, ảnh hưởng đến kết quả đo lường.

3. Tránh tiếp xúc giữa cáp và các kết cấu xung quanh

Cáp sóng dẫn hướng nên được đặt ở vị trí phù hợp và tránh tiếp xúc trực tiếp với:

• – Tường hồ bơi;

• – Tường bể chứa;

• – Bao bọc bảo vệ;

• – Ống dẫn;

• – Cột đỡ;

• – Các kết cấu kim loại khác;

– Việc tiếp xúc giữa cáp và các kết cấu kim loại xung quanh có thể gây ra các hiện tượng phản xạ bổ sung và cũng có thể dẫn đến sự mài mòn cơ học.

V. Cách xử lý chống thấm đối với các hệ thống Radar sóng dẫn hướng lắp đặt ngoài trời là như thế nào?

Đối với các hệ thống lắp đặt ngoài trời, cần đặc biệt chú ý đến vị trí đưa cáp thiết bị vào.

Trong quá trình lắp đặt:

• Vặn chặt vòng cố định cáp;

• Đóng kín các mối nối ống dẫn một cách đúng cách;

• Duy trì tính toàn vẹn của lớp đệm kín trong vỏ thiết bị;

• Thiết lập vòng chặn nhỏ giọt tại điểm dẫn vào cáp;

• Xử lý lớp chắn cáp theo các yêu cầu điện kỹ thuật.

Trước khi cáp đi vào thiết bị, có thể uốn cong theo hướng xuống dưới để nước mưa hoặc hơi nước ngưng tụ rơi xuống từ điểm thấp nhất, từ đó giảm nguy cơ nước tràn dọc theo cáp vào bên trong thiết bị.

– Biện pháp này đặc biệt quan trọng đối với các bể chứa nước thải mở, bể lưu trữ và các môi trường có độ ẩm cao khác.

VI. Cần xem xét những yếu tố nào khi lắp đặt cáp tín hiệu và thực hiện kiểm tra cách điện?

Một số dự án kỹ thuật tiến hành kiểm tra cách điện sau khi việc lắp đặt cáp tín hiệu đã hoàn tất.

Ví dụ, một số thông số kỹ thuật của dự án có thể sử dụng như sau:

• – Điện áp thử nghiệm: 500 V; VDC;

• – Thời gian thử nghiệm: 60 giây;

• – Điện trở cách điện: ≥20 MΩ;

– Các thông số này là yêu cầu kỹ thuật cụ thể và không phải là tiêu chuẩn chung áp dụng cho mọi dự án sử dụng thiết bị đo mức bằng radar sóng dẫn.

Trước khi thực hiện phép kiểm tra cách điện, hãy xác nhận rằng phần điện tử của thiết bị đã được ngắt khỏi mạch kiểm tra. Việc kiểm tra phải được thực hiện theo sổ tay hướng dẫn sử dụng thiết bị và các thông số kỹ thuật điện của dự án nhằm tránh làm hư hỏng thiết bị điện tử do điện áp kiểm tra quá cao.

VII. Thiết bị đo mức bằng radar nên được đấu dây như thế nào?

Các mẫu thiết bị đo mức bằng radar khác nhau có thể sử dụng nguồn điện DC hoặc nguồn điện AC. Do đó, trước khi đấu dây, hãy kiểm tra trước tiên:

• Bảng tên thiết bị;

• Điện áp cung cấp;

• Loại nguồn điện;

• Yêu cầu chứng nhận;

• Định nghĩa đầu nối;

• Cực tính tín hiệu;

• Đầu nối nối đất;

Một số tài liệu lắp đặt sản phẩm khuyến nghị sử dụng cáp cặp xoắn có lớp chắn với diện tích tiết diện dây dẫn khoảng 0,5 mm²–2 mm².

Thông số kỹ thuật thực tế của cáp cũng cần được xác định dựa trên phương thức cấp điện, khoảng cách cáp và các tiêu chuẩn điện tại hiện trường.

Các bước đấu dây điển hình bao gồm:

1. Ngắt nguồn điện cho thiết bị;

2. Kiểm tra nhãn thông tin và sơ đồ đấu dây;

3. Mở buồng đầu nối;

4. Đưa cáp qua lỗ đưa cáp;

5. Kết nối các dây theo dấu hiệu đầu nối;

6. Thực hiện biện pháp chắn điện và nối đất theo yêu cầu;

7. Kiểm tra cực tính;

8. Siết chặt vòng cố định cáp;

9. Khởi động nguồn điện sau khi xác nhận thân thiết bị đã được kín khít đúng cách.

Các dụng cụ cụ thể, độ dài cắt lớp dây điện và phương pháp vận hành đầu nối phải tuân theo sổ hướng dẫn lắp đặt dành cho mẫu thiết bị tương ứng.

VIII. Làm thế nào để lựa chọn mẫu máy đo mức radar?

Các thiết bị đo mức bằng radar có sẵn với nhiều kiểu thiết kế ăng-ten và cấu trúc khác nhau, bao gồm:

• – ăng-ten dạng horn;

• – ăng-ten parabol;

• – ăng-ten mảng;

• – ăng-ten dạng thanh;

• – ăng-ten hình rơi;

• – ăng-ten phẳng;

• – các thiết kế đáp ứng tiêu chuẩn vệ sinh.

– Các mẫu mã khác nhau phù hợp với các điều kiện vận hành khác nhau.

Các yếu tố sau đây cần được xác minh kỹ lưỡng trong quá trình lựa chọn:

Do đó, Không nên lựa chọn mẫu máy đo mức radar chỉ dựa trên phạm vi đo lường yêu cầu.

IX. Những yếu tố cần lưu ý khi mua máy đo mức radar 80 GHz?

80 GHz – Các máy đo mức radar này thường sử dụng công nghệ sóng liên tục điều chế tần số (FMCW).

Trong mỗi chu kỳ quét tần số, thiết bị sẽ phát ra tín hiệu radar có tần số thay đổi liên tục. Sau khi tín hiệu phản xạ trở lại, nó tạo ra một độ chênh lệch tần số so với tín hiệu truyền hiện tại; thiết bị sẽ tính toán khoảng cách mục tiêu dựa trên độ chênh lệch tần số này.

Một số thông số kỹ thuật của sản phẩm 80 GHz có thể cung cấp:

• Bức xạ hẹp khoảng 1°;

• Độ chính xác đo lường ở cấp độ milimét;

• Xử lý hồi âm nhanh;

• Hiển thị đường cong hồi âm;

• Giao diện vận hành đa ngôn ngữ;

• Các ứng dụng liên quan đến bụi và hơi nước;

Tuy nhiên, các thông số này là đặc thù cho từng sản phẩm cụ thể và không nên được xem là thông số tiêu chuẩn chung cho mọi thiết bị radar 80 GHz.

Ví dụ:

• Góc chùm tia 1°;

• Độ chính xác 1 mm;

• Chu kỳ đo lường 5 ms;

Tất cả các thông số này đều phải được xác nhận từ tài liệu kỹ thuật của mẫu tương ứng và trong các điều kiện thử nghiệm được quy định.

Khi mua thiết bị đo mức bằng radar 80 GHz, cần so sánh cẩn thận các thông số sau:

• Phạm vi đo lường tối đa;

• Độ chính xác đo lường;

• Góc chùm tia;

• Cấu tạo ăng-ten;

• Nhiệt độ quy trình;

• Áp suất quy trình;

• Điều kiện bụi và hơi nước;

• Kết nối lắp đặt;

• Phương pháp vận hành thử nghiệm.

X. Mục đích của các tiêu chuẩn đối với thiết bị đo mức bằng radar là gì?

Các tiêu chuẩn liên quan đến thiết bị đo mức bằng radar chủ yếu được sử dụng để quy phạm việc thiết kế sản phẩm, sản xuất, thử nghiệm, lắp đặt và ứng dụng trong lĩnh vực công nghiệp.

Đối với các dự án kỹ thuật thực tế, việc xác minh sau đây là rất quan trọng:

• Các tiêu chuẩn nào được yêu cầu đối với dự án;

• Sản phẩm có đáp ứng các yêu cầu an toàn tương ứng hay không;

• Có yêu cầu về bảo vệ chống nổ hay không;

• Các yêu cầu về bảo vệ môi trường có được áp dụng hay không;

• Việc lắp đặt điện có tuân thủ các tiêu chuẩn yêu cầu hay không;

• Việc các chứng chỉ liên quan có đáp ứng được yêu cầu của dự án hay không. Tiêu chuẩn

Là cơ sở quan trọng cho việc thiết kế kỹ thuật và ứng dụng sản phẩm, tuy nhiên đây không phải là tiêu chí duy nhất để đánh giá hiệu suất của thiết bị.

Câu hỏi thường gặp

Q1: Sự khác biệt chính giữa Radar sóng dẫn hướng và Radar truyền thống là gì?

Bộ radar sóng dẫn hướng phát tín hiệu radar dọc theo thanh thăm dò hoặc cáp thép; trong khi đó, bộ radar không gian tự do phát sóng radar qua không gian mở bên trong bồn chứa hướng về bề mặt môi trường. Do đó, hai loại thiết bị này có sự khác biệt đáng kể về cấu trúc lắp đặt và điều kiện vận hành phù hợp.

Q2: Liệu bộ radar sóng dẫn hướng có phù hợp cho đo lường khoảng cách xa hay không?

Phạm vi đo lường thực tế của radar sóng dẫn được giới hạn bởi chiều dài thanh thăm hoặc cáp, phương pháp lắp đặt cơ học và mẫu máy cụ thể. Đối với việc đo độ cao ở khoảng cách xa, cần so sánh thông số kỹ thuật thực tế của cả radar sóng dẫn và radar không gian tự do trước khi lựa chọn.

Q3: Liệu radar sóng dẫn có hoàn toàn không phụ thuộc vào hằng số điện môi hay không?

Không. Cấu trúc sóng dẫn hướng giúp tập trung năng lượng radar và có thể mang lại lợi thế đối với một số môi trường có hằng số điện môi thấp; tuy nhiên, đặc tính điện môi của môi trường này vẫn ảnh hưởng đến tín hiệu phản xạ.

Q4: Tại sao cáp thép không nên tiếp xúc với thành bể?

Việc tiếp xúc giữa cáp thép và thành bể có thể tạo ra các tín hiệu phản xạ bổ sung; đồng thời, ma sát kéo dài cũng có thể gây ra sự mài mòn cơ học và ảnh hưởng đến độ ổn định của phép đo.

Q5: Liệu thiết bị đo mức bằng radar 80 GHz có độ chính xác 1 mm hay không?

Tiêu chuẩn độ chính xác 1 mm chỉ áp dụng cho một số mẫu máy trong các điều kiện nhất định. Độ chính xác thực tế cần được xác nhận dựa trên sản phẩm cụ thể và điều kiện ứng dụng cụ thể.

Q6: Thiết bị radar sóng dẫn hướng có tính chất không cần bảo trì hay không?

Thiết bị này không nên được xem là hoàn toàn không cần bảo trì. Đối với các môi trường có tính nhớt, có tính chất kết tinh hoặc dễ bám dính, tình trạng thanh thăm dò hoặc cáp, việc kín seal thiết bị và các kết nối điện vẫn cần được kiểm tra định kỳ.

Kết luận

Các thiết bị đo mức độ bằng radar sóng dẫn hướng truyền tín hiệu điện từ dọc theo thanh thăm dò hoặc cáp; thiết bị này rất phù hợp cho các bể chứa cỡ nhỏ, các bề mặt chất lỏng biến động và một số môi trường có hằng số điện môi thấp.

Tuy nhiên, chiều dài thanh thăm dò hoặc cáp phải được xác định dựa trên điều kiện tại hiện trường; các thanh thăm dò có chiều dài lớn hơn sẽ làm tăng độ phức tạp trong quá trình lắp đặt và bảo trì.

Trong quá trình lắp đặt, cần đặc biệt chú ý đến các điểm sau:

Vị trí đầu vào, khoảng cách giữa cáp và thành bể, cố định cơ học, chống thấm nước cho cáp, biện pháp chắn sóng và nối đất, cũng như kiểm tra hệ thống dây dẫn.

Khi lựa chọn radar sóng dẫn hướng hoặc radar không gian tự do 80 GHz, cần xem xét toàn diện các yếu tố sau đây:

Phạm vi đo lường, chất liệu, đặc tính điện môi, bụi, hơi nước, bọt, độ nhớt, nhiệt độ, áp suất và không gian lắp đặt. Các kích thước cụ thể, thông số cáp, điều kiện thử nghiệm cách điện và các thông số hiệu suất radar đối với mẫu

Cũng như mẫu 80 GHz phải được xác định dựa trên phiếu thông số kỹ thuật, hướng dẫn lắp đặt và thông số kỹ thuật dự án của thiết bị tương ứng.