Siêu âm, radar hay chênh áp: hướng dẫn chọn công nghệ đo mức

1. Sự khác biệt giữa máy đo mức siêu âm và máy đo mức radar là gì?

: Cả máy đo mức siêu âm và máy đo mức radar đều có thể dùng để đo mức chất lỏng, nhưng chúng sử dụng các tín hiệu đo lường khác nhau.

: Máy đo mức siêu âm phát ra các sóng siêu âm và đo thời gian mà các sóng này cần để di chuyển từ cảm biến đến bề mặt chất lỏng rồi phản xạ trở lại; sau đó, thiết bị tính toán mức chất lỏng dựa trên thời gian lan truyền này.

Thiết bị đo mức radar sử dụng sóng điện từ vi sóng để đo lường. Sóng radar được phát từ thiết bị về phía bề mặt chất lỏng, phản xạ tại bề mặt chất lỏng và được thiết bị thu lại; từ đó, thiết bị tính toán khoảng cách đến bề mặt chất lỏng.

Do đó, điểm khác biệt cơ bản nhất giữa hai công nghệ này có thể được tóm tắt như sau:

Thiết bị đo mức siêu âm sử dụng sóng âm, trong khi Thiết bị đo mức radar sử dụng sóng vi sóng.

Sóng siêu âm có các đặc tính như tính định hướng tốt và sự lan truyền theo hướng; chúng được ứng dụng rộng rãi trong các trường hợp phạm vi đo lường tương đối nhỏ và môi trường tại hiện trường tương đối đơn giản.

Tuy nhiên, quá trình lan truyền sóng siêu âm phụ thuộc vào môi trường truyền dẫn; do đó, các máy đo mức bằng sóng siêu âm không thể hoạt động bình thường trong môi trường chân không. Nếu trong bình chứa có lượng hơi lớn hoặc trên bề mặt chất lỏng xuất hiện bọt đáng kể, thì quá trình lan truyền sóng siêu âm và việc thu tín hiệu phản xạ cũng có thể bị ảnh hưởng, từ đó tác động đến kết quả đo lường. Các thiết bị đo mức bằng radar

sử dụng sóng điện từ và không phụ thuộc vào không khí làm môi trường lan truyền. Do đó, chúng có thể được sử dụng trong môi trường chân không và thường hỗ trợ phạm vi ứng dụng rộng hơn trong các điều kiện vận hành phức tạp liên quan đến khí, hơi và các yếu tố tương tự.

So với các thiết bị đo mức siêu âm, thiết bị đo mức bằng radar thường có phạm vi đo lớn hơn và thường đạt độ chính xác đo lường cao hơn; tuy nhiên, giá thành của chúng tương đối cao hơn. Đồng thời, hằng số điện môi của môi trường được đo cũng cần được tính đến khi sử dụng máy đo mức radar, vì khả năng phản xạ sóng radar của môi trường ảnh hưởng đến hiệu suất đo lường.

2. Làm thế nào để lựa chọn khi có hiện tượng bọt, hơi hoặc chân không?

Điều kiện tại hiện trường là cơ sở quan trọng để lựa chọn giữa máy đo mức bằng phương pháp siêu âm và máy đo mức bằng phương pháp radar.

Nếu có bọt khí trên bề mặt chất lỏng, sóng siêu âm có thể bị phản xạ từ bề mặt bọt khí, dẫn đến sự chênh lệch giữa khoảng cách đo được và mức chất lỏng thực tế.

Khi có lượng lớn hơi tồn tại bên trong bình chứa, quá trình lan truyền sóng siêu âm cũng có thể bị ảnh hưởng.

Ảnh hưởng này trở nên rõ rệt hơn trong môi trường chân không, vì sóng siêu âm cần có môi trường truyền dẫn, trong khi sóng âm không thể lan truyền bình thường trong môi trường chân không.

Do đó, trong trường hợp công trình có các điều kiện sau:

• Phạm vi đo lớn;

• Nồng độ hơi đáng kể;

• Chất bọt;

• Điều kiện vận hành chân không;

• Yêu cầu độ chính xác đo lường cao;

thì thiết bị đo mức bằng radar có thể được xem xét như một lựa chọn ưu tiên.

: Nếu phạm vi đo tương đối nhỏ, điều kiện môi trường đơn giản và không có các yếu tố rõ rệt như hơi, bọt hoặc chân không, có thể cân nhắc sử dụng Thiết bị đo mức siêu âm.

So sánh giữa máy đo mức bằng sóng siêu âm và máy đo mức bằng radar;

; 3. Sự khác biệt giữa máy đo mức bằng radar và máy đo mức bằng áp suất vi sai là gì?

Cả hai loại máy đo mức bằng radar và máy đo mức bằng áp suất vi sai đều được sử dụng rộng rãi trong đo lường mức chất lỏng trong công nghiệp, tuy nhiên nguyên lý đo lường của chúng hoàn toàn khác nhau.

Máy đo mức bằng radar xác định mức chất lỏng bằng cách đo khoảng cách giữa thiết bị và bề mặt chất lỏng.

Thiết bị đo mức áp suất chênh lệch đo áp suất hoặc chênh lệch áp suất do cột chất lỏng tạo ra, sau đó chuyển đổi sự biến thiên áp suất thành mức chất lỏng.

Do đó, có thể hiểu một cách đơn giản như sau:

Thiết bị đo mức bằng radar đo "khoảng cách", trong khi Thiết bị đo mức áp suất chênh lệch đo "áp suất".

Các Thiết bị đo mức áp suất chênh lệch đã được sử dụng từ lâu và đến nay vẫn rất phổ biến trong nhiều ứng dụng công nghiệp truyền thống. Cấu tạo của thiết bị tương đối đơn giản, hoạt động ổn định, phản ứng nhanh chóng, đồng thời việc bảo trì và vận hành cũng khá thuận tiện.

Tuy nhiên, do thiết bị đo mức áp suất chênh lệch trước tiên đo áp suất rồi mới chuyển đổi sang mức chất lỏng, nên điều kiện tại hiện trường có thể ảnh hưởng đến kết quả đo lường.

Ví dụ:

• Rò rỉ đường ống;

• Hiện tượng ngưng tụ;

• Nhiệt độ mùa đông thấp;

• Bọt khí;

• Khí;

• Dung dịch có độ nhớt cao;

Các yếu tố này đều có thể ảnh hưởng đến độ ổn định của phép đo mức áp suất chênh lệch.

Đặc biệt trong môi trường nhiệt độ thấp, cần chú ý đến việc cách nhiệt hoặc sưởi ấm các đường dẫn áp suất để ngăn ngừa hiện tượng đóng băng ảnh hưởng đến kết quả đo lường.

4. Bạn nên lựa chọn máy đo mức bằng radar hay máy đo mức áp suất chênh lệch như thế nào?

Ưu điểm của thiết bị đo mức bằng radar là có thể đo bề mặt chất lỏng bằng phương pháp không tiếp xúc và thường có khả năng thích ứng tốt hơn đối với các môi chất cũng như điều kiện môi trường phức tạp.

Thiết bị đo mức áp suất chênh lệch là công nghệ đo mức dựa trên áp suất truyền thống, đã được ứng dụng rộng rãi trong sản xuất công nghiệp thông thường và hệ thống điều khiển quy trình.

Không có sự ưu thế hay nhược điểm tuyệt đối nào giữa hai phương pháp này.

So sánh giữa máy đo mức bằng radar và máy đo mức áp suất vi sai;

– Nếu chất lỏng dễ bay hơi hoặc có tính độc,Hoặc nếu có nhu cầu giảm thiểu tiếp xúc trực tiếp cũng như công việc bảo trì hệ thống ống dẫn, có thể cân nhắc sử dụng thiết bị đo mức bằng radar.

Trường hợp đây là quy trình công nghiệp truyền thống và tại hiện trường đã áp dụng phương pháp đo áp suất chênh lệch đã được kiểm chứng, thì có thể tiếp tục sử dụng thiết bị đo mức áp suất chênh lệch.

5. Làm thế nào để lựa chọn một trong ba loại thiết bị đo mức?

Trong các dự án thực tế, giá thành không nên là yếu tố duy nhất để so sánh; điều kiện tại hiện trường cần được xem xét trước tiên.

Đối với các bể nước thông thường hoặc bể chứa có khoảng cách đo tương đối ngắn và không có lượng lớn hơi hoặc bọt, có thể cân nhắc sử dụng công cụ đo mức siêu âm.

Nếu khoảng cách đo tương đối lớn, hoặc trong điều kiện phức tạp như có hơi, bọt hoặc chân không, có thể cân nhắc sử dụng công cụ đo mức bằng công nghệ radar.

Nếu dự án sử dụng phương pháp đo áp suất truyền thống và điều kiện vận hành phù hợp để tính toán mức chất lỏng bằng cách sử dụng áp suất hoặc áp suất chênh lệch, thì có thể cân nhắc sử dụng thiết bị đo mức áp suất chênh lệch.

Trước khi mua, nên xác nhận các thông tin sau:

• Loại môi chất được đo;

• Phạm vi đo;

• Có tồn tại bọt hay không;

• Có tồn tại hơi hoặc khí hay không;

• Môi trường có phải là chân không hay không;

• Môi chất có đặc tính nhớt hay không;

• Nhiệt độ môi trường và nhiệt độ của môi chất;

• Phương pháp lắp đặt;

• Yêu cầu về độ chính xác đo lường;

• Ngân sách dự án.

– Câu hỏi thường gặp;

; Q1: Cả máy đo mức siêu âm lẫn máy đo mức radar đều có thể sử dụng phương pháp đo không tiếp xúc. Tại sao điều kiện vận hành của hai loại thiết bị này lại khác biệt nhau?

: Mặc dù cả hai đều có thể được lắp đặt phía trên bề mặt chất lỏng, nhưng chúng sử dụng các tín hiệu lan truyền khác nhau. Cách đo bằng sóng siêu âm dựa trên việc sóng âm lan truyền trong chất khí; do đó, các điều kiện như dạng hơi, trạng thái khí, biến đổi nhiệt độ hay môi trường chân không đều có thể ảnh hưởng đến điều kiện đo lường. Radar sử dụng sóng điện từ và không phụ thuộc vào không khí để lan truyền, nên thường có khả năng thích ứng tốt hơn với các môi trường phức tạp hơn.

Q2: Liệu thiết bị đo mức bằng radar có phải luôn được lựa chọn khi đo chất lỏng có bọt?

: Không nhất thiết. Bọt khí có thể ảnh hưởng đáng kể đến tín hiệu phản xạ siêu âm; tuy nhiên, phương pháp đo bằng radar cũng có thể bị ảnh hưởng bởi các đặc tính của bọt khí. Khi lựa chọn mẫu thiết bị, cần nắm rõ độ dày và độ ổn định của bọt khí, đồng thời xác định rõ việc đo lường cần thực hiện là đối với bề mặt bọt khí hay bề mặt chất lỏng thực tế. Không nên giả định rằng radar có thể xuyên thấu mọi loại bọt khí.

Q3: Tại sao khi lựa chọn đồng hồ đo mức bằng radar cần phải xem xét hằng số điện môi? Công nghệ đo lường bằng radar

dựa trên hiện tượng phản xạ sóng vi ba từ bề mặt chất liệu. Tính chất điện môi của chất liệu này ảnh hưởng đến cường độ âm thanh phản xạ; khi tín hiệu phản xạ yếu, phạm vi đo lường hiệu quả và độ ổn định của quá trình đo cũng có thể bị ảnh hưởng. Do đó, khi mua thiết bị đo mức bằng radar, ngoài phạm vi đo yêu cầu, cần cung cấp thêm thông tin về chất liệu được đo.

Q4: Tại sao thiết bị đo mức áp suất chênh lệch lại không đo trực tiếp mức chất lỏng?

Thiết bị đo mức áp suất chênh lệch hoạt động bằng cách phát hiện áp suất hoặc chênh lệch áp suất tạo ra bởi cột chất lỏng, sau đó chuyển đổi tín hiệu áp suất này thành giá trị mức chất lỏng tương ứng. Do đó, đây là một phương pháp đo mức gián tiếp. Những thay đổi trong hệ thống đường dẫn áp suất xung, hiện tượng ngưng tụ, rò rỉ hay điều kiện của môi chất đều có thể ảnh hưởng đến kết quả đọc mức chất lỏng cuối cùng.

Q5: Trong những điều kiện nào thì máy đo mức siêu âm vẫn phù hợp hơn so với máy đo mức radar?

: Khi khoảng cách đo tương đối ngắn, khu vực hoạt động ở nhiệt độ và áp suất bình thường, không có lượng lớn hơi, bọt hoặc chân không, và ngân sách có tính nhạy cảm cao, thì máy đo mức siêu âm thường là lựa chọn phù hợp hơn. Không cần phải sử dụng công nghệ radar trong mọi ứng dụng đơn giản, đơn giản vì radar có phạm vi điều kiện vận hành phù hợp rộng hơn.

, Q6: Bạn nên lựa chọn thiết bị đo mức bằng radar hay thiết bị đo mức áp suất vi sai như thế nào?

: Nếu bạn ưu tiên phương pháp đo không tiếp xúc, cần giảm thiểu công việc bảo trì đường dẫn xung áp suất, hoặc khu vực thi công có các chất lỏng và điều kiện môi trường tương đối phức tạp, thì có thể cân nhắc sử dụng thiết bị đo mức bằng radar. Khi dự án là một phần của quy trình công nghiệp truyền thống đã trưởng thành, có hệ thống đo áp suất và hệ thống dẫn áp suất ổn định sẵn có, thì Thiết bị đo mức áp suất chênh lệch vẫn là giải pháp phổ biến. Việc lựa chọn giữa hai giải pháp này nên dựa trên điều kiện thực tế tại hiện trường, thay vì chỉ so sánh độ chính xác hoặc giá thành.

Q7: Tại sao việc vận hành ở nhiệt độ thấp cần được đặc biệt lưu ý khi sử dụng Thiết bị đo mức áp suất chênh lệch? Việc đo mức áp suất chênh lệch theo tiêu chuẩn

thường sử dụng các đường dẫn áp suất xung. Ở nhiệt độ mùa đông thấp, cần đặc biệt lưu ý đến nguy cơ chất lỏng đóng băng bên trong hệ thống ống dẫn, hiện tượng ngưng tụ và vấn đề cách nhiệt; nếu không, có thể xảy ra hiện tượng truyền áp suất bất thường, gây ảnh hưởng đến kết quả đo mức. Do đó, đối với các dự án hoạt động ở nhiệt độ thấp, cần xem xét không chỉ thiết bị truyền áp suất mà còn cả toàn bộ hệ thống lắp đặt.

, Q8: Cần cung cấp thông tin cơ sở tối thiểu nào trước khi mua ba loại máy đo mức này?

: Ít nhất, cần xác nhận chất liệu đo, phạm vi đo, nhiệt độ, áp suất, liệu có khí, bọt hoặc chân không hay không, cũng như phương pháp lắp đặt. Đối với máy đo mức bằng phương pháp radar, cần cung cấp thông tin về chất liệu để đánh giá đặc tính phản xạ của sóng radar. Đối với các thiết bị đo mức áp suất chênh lệch, cần quy định rõ vị trí lấy áp suất và điều kiện lắp đặt hệ thống ống dẫn.

– Tóm tắt

– Các thiết bị đo mức bằng phương pháp siêu âm, thiết bị đo mức bằng radar và thiết bị đo mức áp suất chênh lệch đều là những công cụ phổ biến được sử dụng trong đo lường mức trong công nghiệp.

– Máy đo mức siêu âm;– Chủ yếu sử dụng thời gian lan truyền của sóng âm để đo lường, phù hợp cho các ứng dụng có phạm vi đo lường tương đối ngắn và điều kiện hiện trường tương đối đơn giản;

– Máy đo mức radar.Sử dụng sóng vi ba để đo khoảng cách thường cho phép đạt được phạm vi đo rộng hơn, đồng thời có khả năng hoạt động trong các điều kiện công nghiệp phức tạp hơn như môi trường hơi hoặc chân không. Tuy nhiên, thiết bị này thường có giá thành cao hơn, và hằng số điện môi của môi trường đo cũng cần được xem xét. Thiết bị đo mức áp suất chênh lệch

Tính toán mức chất lỏng dựa trên áp suất hoặc chênh lệch áp suất. Công nghệ này đã được phát triển hoàn thiện và được ứng dụng rộng rãi trong các hệ thống đo mức công nghiệp truyền thống; tuy nhiên, cần đặc biệt lưu ý đến các yếu tố như hệ thống ống dẫn, hiện tượng ngưng tụ, rò rỉ và nhiệt độ thấp.

Do đó, việc lựa chọn thiết bị đo mức nên được xác định một cách toàn diện dựa trên chất lỏng thực tế, phạm vi đo và điều kiện vận hành tại hiện trường, thay vì chỉ đơn thuần so sánh xem công nghệ nào tốt hơn.