Tiếng Anh
Tiếng Trung
Tiếng Tây Ban Nha
Tiếng Nga
Tiếng Bồ Đào Nha
Tiếng Pháp
Tiếng Đức
Tiếng Indonesia
Tiếng Thái
Tiếng Ả Rập
Tiếng Ý
Tiếng Thổ Nhĩ Kỳ
Tiếng Ba Lan
Tiếng Nhật
Tóm tắt kỹ thuật: Thiết bị đo mức radar
là thiết bị đo mức liên tục không tiếp xúc, được sử dụng trong các bồn chứa, lò phản ứng, silo và các quy trình xử lý vật liệu thùng. Việc lựa chọn thiết bị kỹ thuật cần dựa trên các yếu tố: nguyên lý đo lường, tần số hoạt động, cấp độ độ chính xác, loại ăng-ten, môi chất đo và điều kiện quy trình. Các loại radar khác nhau có sự khác biệt về góc chùm tia, phạm vi đo, khoảng cách chặn, độ nhạy tích tụ và khả năng hoạt động trong môi trường có cấu trúc bên trong.
Mục lục
Thiết bị truyền tín hiệu mức radar là gì?
Thiết bị truyền tín hiệu mức radar (hay còn gọi là thiết bị đo mức radar) sử dụng năng lượng điện từ sóng vi ba để đo mức chất lỏng hoặc mức chất rắn khối. Thiết bị radar không gian tự do thường được lắp đặt phía trên bề mặt sản phẩm và không yêu cầu ăng-ten đo lường phải luôn ngâm trong môi chất quy trình.
Các ứng dụng điển hình bao gồm bể chứa, bình công nghệ hóa học, thiết bị phản ứng, bể nước, silo, bột, hạt và các quy trình công nghiệp phức tạp.
Phương pháp đo mức bằng radar hoạt động như thế nào?
Bản truyền vi ba → Phản xạ trên bề mặt sản phẩm → Tiếp nhận tín hiệu phản xạ → Xử lý tín hiệu → Tính toán khoảng cách → Chuyển đổi mức
Dành cho radar xung thời gian bay:
d = c × t / 2
NếuETrong đó, d_ref là khoảng cách tham chiếu rỗng; mức nhân tố có thể được biểu diễn như sau:
H = E − d
Radar trước tiên đo khoảng cách; sau đó, thiết bị chuyển đổi khoảng cách này thành mức, tỷ lệ phần trăm hoặc thể tích tùy theo cấu hình của tàu.
Các đặc tính chính của thiết bị đo mức radar
1. Đo lường không tiếp xúc
Radar không tiếp xúc giúp giảm thiểu tiếp xúc trực tiếp với quy trình sản xuất, tình trạng mài mòn cơ học, nguy cơ ăn mòn, ô nhiễm và công việc bảo trì liên quan đến một số công nghệ loại tiếp xúc.
2.Không có bộ chuyển động đo lường cơ học –
Khác với các hệ thống dùng con lơ hoặc hệ thống dây thẳng cơ học, radar thường không sử dụng cụm thiết bị đo lường cơ học di chuyển liên tục –
3. Phù hợp với nhiều điều kiện quy trình phức tạp
Radar có thể được ứng dụng trong các môi trường có sự hiện diện của hơi nước, bụi, biến đổi nhiệt độ, biến đổi áp suất, sự xáo trộn hoặc bề mặt chất rắn không đều. Tuy nhiên, trong các trường hợp nhiệt độ hoặc áp suất cực đoan, lớp bọt dày, hiện tượng ngưng tụ mạnh hoặc bụi dày đặc, vẫn cần thực hiện đánh giá riêng cho từng mẫu thiết bị.
4.Áp dụng cho chất lỏng và vật liệu rời:
Tùy thuộc vào tần số, ăng-ten và quá trình xử lý tín hiệu, hệ thống radar có thể được sử dụng để đo mức của nước, chất lỏng công nghiệp, dầu, hóa chất, hỗn dịch, bột, viên nén, sản phẩm khoáng sản, xi măng và ngũ cốc.
– Thiết bị đo mức bằng radar được phân loại như thế nào?
Theo nguyên lý đo lường;
Theo tần số hoạt động;
Theo lớp độ chính xác;
Theo loại ăng-ten;
Theo môi trường đo lường;
Theo ứng dụng công nghiệp;
– 1. Phân loại theo nguyên lý đo lường;
– Radar xung;
Radar xung phát ra các xung sóng vi ba ngắn và xác định khoảng cách dựa trên thời gian lan truyền;
– Radar FMCW;
FMCW viết tắt củaBước sóng liên tục điều chế tần sốBộ radar liên tục thay đổi tần số phát và tính toán khoảng cách của mục tiêu dựa trên sự chênh lệch tần số giữa tín hiệu phát hiện tại và tín hiệu phản hồi bị trễ.
Tần số hoạt động và nguyên lý đo lường là hai khái niệm khác nhau. Chỉ cụm từ “26 GHz” không thể xác định được thiết bị đó là radar xung hay radar FMCW.
2. Phân loại theo tần số hoạt động:
Radar 26 GHz;
Radar 26 GHz – đây là công nghệ đã trưởng thành và được ứng dụng rộng rãi trong các hệ thống bể chứa nước, bể xử lý nước thải, kho lưu trữ hóa chất, bể chứa dầu cũng như nhiều loại silo chứa vật liệu rắn khối theo phương thức truyền thống.Radar 80 GHz
và radar sóng milimét 80 GHz
có thể tạo ra chùm tia hẹp nhờ thiết kế anten phù hợp, do đó rất phù hợp cho các tàu có đường kính nhỏ, các lò phản ứng, không gian lắp đặt hẹp hoặc các buồng chứa vật rắn có cấu trúc phức tạp.
– Radar tần số 120 GHz và các loại radar tần số cao hơn;
Radar sóng milimét tần số cao có thể sử dụng anten nhỏ hơn và chùm sóng hẹp hơn; tuy nhiên, hiệu suất thực tế vẫn phụ thuộc vào thiết kế anten, băng thông FMCW, độ phản xạ của môi trường, quá trình xử lý tín hiệu và điều kiện lắp đặt.
Tần số cao không đồng nghĩa với việc mọi thông số hiệu suất đều tốt hơn.
3. Phân loại theo Lớp Độ chính xác:
– Radar cấp công nghệ;
Radar công nghệ – Thiết bị này tập trung vào việc đo lường liên tục và ổn định để phát cảnh báo, điều khiển bơm, vận hành quy trình và theo dõi xu hướng tồn kho.
Radar độ chính xác cao hoặc radar định hướng quản lý;
Radar độ chính xác cao có thể được sử dụng trong các trường hợp yêu cầu độ lặp lại và độ bất định đo lường cao hơn, ví dụ như kiểm soát hàng tồn kho hoặc các ứng dụng đo lường bình chứa cụ thể. Việc sử dụng theo quy trình chuyển giao quản lý chính thức phụ thuộc vào các chứng nhận và quy định pháp lý áp dụng.
4. Phân loại theo loại ăng-ten;
ăng-ten còi
Các ăng-ten dạng sừng là các thiết kế đã trưởng thành với tính định hướng tốt. Ở cùng tần số, việc mở rộng khẩu độ ăng-ten thường tạo ra chùm sóng hẹp hơn. Các ứng dụng điển hình bao gồm các bể chứa thông thường và một số silo cỡ lớn. Đối với các sản phẩm có độ bám dính cao hoặc sản phẩm dính, cần đặc biệt lưu ý. ăng-ten parabol
và
cung cấp tính định hướng mạnh mẽ cùng năng lượng tập trung – đặc tính này rất hữu ích trong các ứng dụng xa tầm hoặc với vật liệu rắn khó xử lý.Cần xem xét đến kích thước vật lý lớn hơn và khả năng tích tụ của các thiết bị này. Anten mảng
; Anten mảng
sử dụng nhiều phần tử phát sóng để điều khiển chùm tia. Loại anten này thường được dùng trong các hệ thống radar sóng milimét hiện đại – nơi mà kích thước nhỏ gọn và hiệu suất chùm tia hẹp là yêu cầu thiết yếu. Anten thấu kính hoặc anten phẳng
; Các thiết kế anten thấu kính hoặc anten phẳng
thường được sử dụng trong các hệ thống radar công suất 80 GHz trở lên. Các loại anten này hỗ trợ kết nối quy trình sản xuất nhỏ gọn, chùm tia hẹp và kích thước vỏ cơ học nhỏ.Cần xác nhận tính tương thích vật liệu đối với chất lỏng hoặc chất liệu xử lý.
– Cách so sánh các loại anten khác nhau?;
| Loại anten; | Đặc tính chính; | Các ứng dụng điển hình; | Các yếu tố cần lưu ý; |
|---|---|---|---|
| Anten horn; | Khả năng định hướng tốt và đã được kiểm chứng; | Dùng cho bể chứa thông thường hoặc thiết bị chứa lớn; | Không gian lắp đặt và quy trình lắp đặt. |
| Hiệu suất thu cao và tính định hướng mạnh; | Phạm vi hoạt động xa, áp dụng cho một số loại silo; | Kích thước lớn, dùng cho hệ thống tích trữ; | |
| Cấu hình mảng; | Kiểm soát chùm tia hiệu quả; | Radar sóng milimét, phù hợp với các thiết bị phức tạp; | Thiết kế riêng cho từng mẫu mã; |
| Thấu kính / Mặt phẳng; | Cấu trúc nhỏ gọn, kết nối nhỏ, chùm tia hẹp; | Radar tần số 80 GHz trở lên; | Tính tương thích vật liệu; |
: 5.Phân loại theo chất liệu đo lường:
– Đo mức radar cho chất lỏng;
Các chất liệu điển hình bao gồm nước, chất lỏng công nghiệp, dầu, hóa chất, nước thải và hỗn dịch. Các yếu tố quan trọng bao gồm tính chất điện môi, bọt khí, hơi, sự khuấy trộn, nhiệt độ và áp suất.
– Đo mức radar cho chất rắn khối;
Các sản phẩm điển hình bao gồm xi măng, bột khoáng, than, tro, ngũ cốc và viên nhựa.Các vật rắn gây ra góc nghỉ, các đống hình nón, bề mặt phễu, bụi, sự tích tụ trên thành, cũng như sự thay đổi về hình học phản xạ.
Cách so sánh các loại radar khác nhau:
| Sản phẩm | Radar tần số 26 GHz; | Radar tần số 80 GHz; | Radar sóng milimét tần số cao; |
|---|---|---|---|
| Công nghệ đã trưởng thành; | Công nghệ đã trưởng thành; | Công nghệ đã trưởng thành và được ứng dụng rộng rãi; | Tỷ lệ ứng dụng ngày càng tăng; |
| Chân chùm ánh sáng điển hình; | Chân chùm ánh sáng tương đối rộng; | Chân chùm ánh sáng hẹp hơn; | Có thể thu hẹp thêm; |
| Kích thước ăng-ten; | Kích thước ăng-ten tương đối lớn; | Kích thước ăng-ten nhỏ hơn; | Có khả năng giảm kích thước ăng-ten. |
| Bình chứa cỡ nhỏ; | Đánh giá kỹ lưỡng; | Thường có lợi thế; | Tùy thuộc vào mẫu sản phẩm; |
| Nội thất phức tạp; | Vị trí lắp đặt rất quan trọng; | Dải chiếu hẹp có lợi thế; | Tùy thuộc vào thiết kế sản phẩm; |
| Bể chứa lớn, đơn giản; | Phù hợp; | Phù hợp; | Đánh giá chi phí và nhu cầu quy trình; |
| Silo dùng cho chất rắn phức tạp; | Có thể áp dụng; | Thường nên được ưu tiên; | Đánh giá theo ứng dụng |
– Các ứng dụng công nghiệp điển hình
1. Thùng chứa xi măng và vật liệu khai thác
Thử thách Website:Bụi dày, bề mặt không phẳng, chiều cao silo lớn, sự tích tụ và tác động khi đổ đầy.
Bộ phát tín hiệu mức radar → RS485, Modbus RTU / 4–20 → mA → PLC,
; 2. Thùng chứa hóa chất và thiết bị phản ứng →
Thử thách tại trang web:Các môi trường ăn mòn, hơi, nhiệt độ, áp suất, sự khuấy động và cấu trúc bên trong.
Bộ phát tín hiệu mức radar → 4–20 mA/HART → PLC / DCS
3. Bể chứa nguyên liệu hạt và nguyên liệu thô
Việc lựa chọn cần dựa trên góc chùm tia, chiều cao bể, tình trạng bụi, vị trí đổ chất và hình học bề mặt vật liệu.
4. Bể chứa dầu và chất lỏng công nghiệp
Lựa chọn theo kích thước bể, nhiệt độ quy trình, áp suất, tính chất chất lỏng và yêu cầu độ chính xác.
5. Hệ thống giám sát từ xa cho nhiều bể chứa
Nhiều bộ phát tín hiệu mức bằng radar → RS485 / RTU → Cổng công nghiệp → 4G / Ethernet → SCADA / IoT;
– Hướng dẫn lựa chọn thiết bị radar;
| Mục; | Cần xác nhận điều gì; |
|---|---|
| Sản phẩm được đo lường; | Dung dịch, hỗn dịch, bột;hoặc hạt |
| Tên sản phẩm | Dùng để đánh giá hành vi điện môi và tính tương thích vật liệu; |
| Khoảng cách đo; | Khoảng cách tối đa đến mức thấp nhất; |
| Hình học bình chứa; | Chiều cao, đường kính, hình dạng; |
| Thành phần bên trong; | Cột, cuộn dây, thang, thiết bị khuấy, ống dẫn chất lỏng; |
| Nhiệt độ quy trình | Áp suất quy trình |
| (giá trị bình thường và giá trị cực đại); | Giá trị bình thường và giá trị cực đại |
| Điều kiện quy trình | Bọt khí, bụi, hơi, ngưng tụ, khuấy trộn; |
| Kết nối quy trình; | Tiết đường, mặt bích, kích thước |
| Kết quả: | 4–20 mA: mA, HART, RS485, Modbus RTU, |
| Tích hợp hệ thống; | PLC, DCS, RTU, SCADA – Cổng công nghiệp; |
| Khu vực nguy hiểm; | Chứng nhận bảo vệ chống nổ bắt buộc; |
– Các lưu ý khi lắp đặt
Tránh các luồng điền
Các luồng điền có thể tạo ra những tiếng vang động mạnh.
Tránh các chướng ngại vật nội bộ:
Các ống dẫn, thang, thiết bị khuấy và dầm có thể tạo ra các phản xạ cố định.
Sử dụng Góc chùm tia để xác định vị trí lắp đặt:
Không áp dụng một khoảng cách cố định giữa bể và tường cho mọi thiết bị radar; hãy sử dụng góc chùm tia thực tế và khoảng cách đo lường.
Kiểm tra hình học của vòi phun:
Các vòi phun dài và hẹp có thể tạo ra thêm các phản xạ.Hãy tuân thủ các yêu cầu lắp đặt tương ứng với sản phẩm cụ thể.
– Công cụ ức chế tiếng vang giả;
Sử dụng các thiết lập lập bản đồ tiếng vang giả, giảm chấn và chế độ ứng dụng theo yêu cầu;
– Câu hỏi thường gặp;
– Q1: Sự khác biệt giữa bộ truyền tín hiệu mức radar và dụng cụ đo mức radar là gì?
“Bộ truyền tín hiệu mức radar” thường được sử dụng cho các thiết bị công nghiệp có chức năng xuất tín hiệu quy trình; trong khi “bộ đo mức radar” là thuật ngữ rộng hơn. Trong thực tế, cách gọi cụm từ này có sự khác biệt tùy theo ngành công nghiệp.
Q2: Liệu công nghệ radar có hoàn toàn không bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ hay áp suất không?
Không. Sự lan truyền của radar tương đối ít bị ảnh hưởng bởi nhiều biến đổi trong pha khí; tuy nhiên, các kết nối quy trình, gioăng kín, ăng-ten và thiết bị điện tử vẫn có giới hạn về nhiệt độ và áp suất.
Q3: Liệu tần số 80 GHz có luôn tốt hơn so với tần số 26 GHz hay không?
Không. Tần số 80 GHz thường tạo ra chùm tia hẹp hơn và có kích thước kết nối quy trình nhỏ hơn; trong khi tần số 26 GHz vẫn phù hợp với nhiều bể chứa truyền thống cũng như các quy trình công nghiệp.
Q4: Loại nào tốt hơn – ăng-ten horn hay ăng-ten mảng?
Không phương pháp nào là tốt hơn trong mọi trường hợp. Việc lựa chọn phụ thuộc vào tần số hoạt động, phạm vi đo lường, hình học của thiết bị, kết nối quy trình và nguy cơ tích tụ.
Q5: Liệu radar có thể đo lường xi măng và bột khoáng chất không?
Có, nhưng việc lựa chọn cần xem xét đến bụi, góc nghỉ, chiều cao silo, tính chất điện môi và hiện tượng tích tụ.
Q6: Liệu radar có thể đo lường trong các bể khuấy không?
Có, nếu vị trí lắp đặt không gặp phải các vật cản mạnh và thiết bị được cấu hình với chức năng supress âm thanh phản xạ cũng như công nghệ giảm chấn phù hợp.
Q7: Sự khác biệt giữa radar cấp công nghệ và radar độ chính xác cao là gì?
Radar cấp công nghệ ưu tiên việc đo lường liên tục và ổn định; trong khi radar độ chính xác cao lại chú trọng hơn vào khả năng lặp lại và độ bất định đo lường.
Q8: Thiết bị truyền tín hiệu độ cao bằng radar có thể kết nối trực tiếp với PLC không?
Có, tùy thuộc vào giao diện mA, HART hoặc RS485 Modbus RTU có sẵn.
Q9: Đối với các silo vật liệu rắn phức tạp, nên ưu tiên sử dụng loại radar nào?
Radar tần số cao chùm tia hẹp thường đáng được đánh giá trước; tuy nhiên, việc lựa chọn cuối cùng vẫn phụ thuộc vào sản phẩm và điều kiện lắp đặt.
Q10: Tham số lựa chọn radar quan trọng nhất là gì?
Không có một tham số duy nhất nào cả.Các yếu tố như môi trường, phạm vi, góc chùm tia, nhiệt độ, áp suất, ăng-ten, vị trí lắp đặt và giao diện truyền thông phải được xem xét đồng thời.
Kết luận
Phương pháp đo mức bằng radar là một công nghệ không tiếp xúc đã được chứng minh hiệu quả cho các bồn chứa, lò phản ứng, silo và các quy trình xử lý vật liệu thùng.Việc lựa chọn phù hợp đòi hỏi phải phù hợp giữa nguyên lý đo lường, tần số hoạt động, lớp độ chính xác, cấu trúc ăng-ten, điều kiện chế tạo và giao diện hệ thống với ứng dụng cụ thể.
, METRAVON – Lựa chọn thiết bị đo mức bằng radar;
Đối với việc đánh giá dự án, vui lòng cung cấp tên thiết bị, trạng thái chất lỏng hoặc chất rắn, phạm vi đo tối đa, kích thước bình chứa, nhiệt độ, áp suất, tình trạng bụi, bọt, hơi nước, điều kiện ngưng tụ, bộ phận bên trong, kết nối quy trình, yêu cầu liên lạc, cũng như ảnh hiện trường hoặc bản vẽ bình chứa.
