Bộ truyền mức radar hay siêu âm: Loại nào làm việc được trong bồn của bạn?

Bộ truyền mức radar hay siêu âm: Loại nào làm việc được trong bồn của bạn?

Cả hai thiết bị đều đo khoảng cách bằng tín hiệu phản hồi, nhưng siêu âm phụ thuộc vào điều kiện âm học dọc đường truyền qua khí. Radar dùng sóng điện từ và không cần môi trường khí để truyền sóng. Hãy so sánh các mẫu thiết bị cụ thể, môi trường vận hành, bề mặt và cách lắp đặt; mức giảm giá cố định hay nhãn tần số đều không cho biết thiết bị nào sẽ hoạt động được.

Hai thiết bị, một nguyên lý đo

Bộ truyền siêu âm phát sóng âm và đánh giá tín hiệu phản hồi từ bề mặt. Nhiều thiết kế dùng cùng một đầu biến đổi để phát và thu, nên bị hạn chế đo ở vùng gần đầu cảm biến. Tần số, khoảng cách vùng mù và giới hạn vận hành tùy thuộc từng mẫu thiết bị.

Bộ truyền radar dùng tín hiệu điện từ; thiết kế xung và FMCW xử lý tín hiệu phản hồi theo những cách khác nhau. Ăng-ten không gian tự do phát sóng vào bình, còn radar sóng dẫn dùng đầu dò đường truyền tiếp xúc với sản phẩm. Cụm thiết bị được chọn và điều kiện quá trình quyết định hiệu năng.

Siêu âm không phụ thuộc vào hằng số điện môi của chất lỏng theo cách như radar. Tuy nhiên, radar không tiếp xúc phù hợp cũng có thể đo một số chất lỏng có hằng số điện môi thấp. Chỉ riêng giá trị điện môi tĩnh không đủ để kết luận radar không đo được hydrocacbon hoặc siêu âm phù hợp với điều kiện khí và áp suất trong ứng dụng đó.

Vì sao vận tốc âm mới là thông số then chốt?

Trong phép tính minh họa cho không khí khô trên một dải nhiệt độ giới hạn, dùng v xấp xỉ 331.3 + 0.606 T tính bằng mét trên giây, với T tính bằng độ Celsius. Bảng giả định khoảng cách thực là 6.00 m và thiết bị vẫn dùng vận tốc tại 20 độ. Bảng minh họa sai số khoảng cách khi chưa bù, không phải hiệu năng của một mẫu thiết bị hiện đại có chức năng bù.

Với các giả định đó, khoảng cách chỉ thị ở 80 độ Celsius ngắn hơn khoảng 0.58 m. Nếu tính mức bằng chiều cao tham chiếu trừ khoảng cách, sai số này khiến mức chỉ thị quá cao. Không được trình bày phép tính như sai số hiện trường chung.

Thiết bị siêu âm hiện đại có thể dùng cảm biến nhiệt độ tích hợp hoặc từ xa cùng các phương pháp bù khác. Hãy xác minh vị trí đo nhiệt độ và liệu giá trị đó có đại diện cho toàn bộ đường truyền âm hay không. Sự phân tầng hoặc thay đổi thành phần hỗn hợp khí có thể để lại sai số dư ngay cả khi chức năng hiệu chỉnh nhiệt độ cục bộ đang hoạt động.

Sự truyền sóng radar cũng có thể thay đổi theo tính chất của khí, nhất là trong điều kiện khắc nghiệt có hơi đậm đặc hoặc hơi nước. Hãy dùng dữ liệu ứng dụng của thiết bị đã chọn và thực hiện các phép bù cần thiết; không suy ra một phép hiệu chỉnh áp dụng chung từ giá trị chiết suất quang học hay một ngưỡng áp suất duy nhất.

Thành phần khí: sai số không ai kiểm tra

Cũng như nhiệt độ, thành phần khí có thể làm thay đổi vận tốc âm. Hãy so sánh hỗn hợp khí thực tế của quá trình với khả năng bù mà thiết bị hỗ trợ, thay vì mặc định mọi môi trường nitơ, cacbon đioxit hoặc khí sinh học đều có đặc tính như không khí.

Với vận tốc âm giả định 269 m/s và thiết bị dùng 343 m/s, khoảng cách thực 6.00 m sẽ được báo khoảng 7.65 m. Nếu tính mức bằng chiều cao tham chiếu trừ khoảng cách, mức sẽ quá thấp, không phải quá cao. Những vận tốc giả định này minh họa dấu và độ lớn phép tính; phải xác minh dữ liệu khí thực.

Vì vậy, thiết bị phản ứng có khí phủ, bể phân hủy và bình thu hồi dung môi cần xem xét thay đổi thành phần khí, áp suất và nhiệt độ. Chỉ thị ổn định không phải bằng chứng độc lập rằng giả định truyền sóng đã cấu hình vẫn đúng.

Khi nào siêu âm là lựa chọn đúng?

Siêu âm vẫn là một lựa chọn khi đáp ứng yêu cầu áp suất, nhiệt độ, bề mặt và đường âm. So sánh báo giá hiện hành cùng bằng chứng bảo trì sau lắp đặt thay vì mặc định nó luôn rẻ hoặc đơn giản hơn.

• Hố thu nước sạch và nước thải. Kiểm tra tình trạng bọt, nhiễu loạn, chênh lệch nhiệt độ theo vị trí và điều kiện tiếp cận thực tế. Cả siêu âm lẫn radar đều có thể phù hợp.
• Lưu trữ hóa chất ở nhiệt độ môi trường. Kiểm tra tương thích hóa học, thành phần hơi, áp suất và toàn miền điều kiện quá trình thay vì chỉ chấp nhận nhiệt độ lưu trữ.
• Đo kênh hở và máng đo. Cảm biến siêu âm đo bề mặt nước từ trên mà không tiếp xúc, còn máng đo cung cấp hình học ổn định, đã biết.
• Sản phẩm điện môi thấp. Siêu âm không cần ngưỡng điện môi, nhưng môi trường âm và định mức quá trình vẫn quan trọng. Cũng so sánh radar, sóng dẫn và phương án khác phù hợp mục đích.
• Khoảng đo ngắn và nhiệm vụ báo động. Kiểm tra vùng đo dùng được, đáp ứng và kiến trúc bảo vệ cần thiết. Bồn nhỏ không tự động nằm trong khoảng cách chặn của mọi radar.

Điều kiện cần xác minh trước lựa chọn

Mô tả ứng dụng cần nêu các điều kiện phải đưa vào đánh giá ứng dụng và thử nghiệm nghiệm thu. Không điều kiện nào sau đây tạo ra một thứ hạng đạt/không đạt áp dụng chung cho mọi mẫu thiết bị.

Khi lỗi xảy ra trong lúc nạp, cần kiểm tra nhiễu do dòng vào, nhiễu loạn, bọt, bụi và các thay đổi về nguồn điện hoặc cấu hình. Thời điểm xảy ra lỗi giúp thu hẹp phạm vi điều tra nhưng không chỉ ra một nguyên nhân duy nhất.

Bọt: trường hợp quyết định phần lớn dự án

Cấu trúc, độ ẩm, độ dẫn và độ dày bọt có thể đổi phản hồi của cả hai công nghệ. Xác định đại lượng cần là mức chất lỏng dưới bọt hay bề mặt bọt, rồi thử thiết bị đề xuất trong điều kiện đại diện.

Không chọn 26 GHz hay 80 GHz từ bảng bọt chung. Bố trí hoạt động được là bằng chứng hữu ích cho cấu hình và quá trình đó, nhưng mọi thay thế vẫn cần xem xét ứng dụng và nghiệm thu có tài liệu.

Chi phí trong năm năm là bao nhiêu?

So sánh chi phí vòng đời dựa trên các giả định phù hợp với từng địa điểm về thiết bị, lắp đặt, kiểm tra, làm sạch, thử nghiệm bắt buộc và thời gian dừng máy. Chi phí tương đối và chu kỳ bảo trì không phải là thuộc tính cố định của các công nghệ.

Không phương án nào có điểm giao chi phí sau hai năm áp dụng chung. So sánh bố trí đáp ứng yêu cầu và xác định giả định bảo trì hoặc dừng máy chưa chắc chắn trước khi chấp nhận kết luận tổng chi phí.

Quyết định bằng thông tin đang có như thế nào?

Quyết định cần bốn thông tin và cả bốn đều đã có tại nhà máy.

1. Bồn có hoạt động trong dải áp suất của thiết bị đề xuất, kể cả điều kiện chân không không?

2. Loại khí, chênh lệch nhiệt độ theo vị trí, hơi nước, bụi hoặc dịch ngưng tụ nào có thể ảnh hưởng đến đường truyền đo?

3. Có bọt trên bề mặt tại bất kỳ thời điểm nào trong mẻ không? Hỏi người vận hành, không hỏi bảng dữ liệu.

4. Hồ sơ hỏng và bảo trì cho thấy gì, nguyên nhân nào đã được xác lập thay vì giả định?

Giữ thiết bị hiện có khi bằng chứng cho thấy nó đáp ứng chức năng yêu cầu. Nếu một điều kiện vượt khả năng của thiết bị, hãy so sánh các phương án phù hợp và nêu phép thử nghiệm thu; radar không phải giải pháp tự động cho mọi môi trường khí hay bề mặt khó đo.

Câu hỏi thường gặp

Q1. Bộ truyền siêu âm có thể làm việc trong chân không không?

Siêu âm cần môi trường truyền âm và phải hoạt động trong điều kiện áp suất cho phép. Không gán một áp suất tối thiểu cho mọi mẫu thiết bị. Sóng radar truyền được mà không cần khí, nhưng toàn bộ cụm thiết bị vẫn phải có định mức phù hợp với điều kiện chân không và quá trình.

Q2. Radar có chính xác hơn siêu âm không?

Không phải trong mọi trường hợp. Hãy so sánh thông số thực tế, độ không đảm bảo đo sau lắp đặt, điều kiện tham chiếu và các trạng thái vận hành cần đáp ứng. Một hệ thống siêu âm được lắp đặt phù hợp có thể đáp ứng nhiệm vụ, còn hệ thống radar không phù hợp có thể nhận sai mục tiêu.

Q3. Bộ truyền radar có cần ống làm yên không?

Không phải lúc nào cũng cần. Cả hai công nghệ đều có thể dùng bố trí làm yên được thiết kế phù hợp khi có căn cứ. Kiểm tra hình học, sự trao đổi lưu chất, tình trạng bám bẩn và hướng dẫn của mẫu thiết bị đã chọn thay vì coi ống là yêu cầu hoặc giải pháp cho mọi trường hợp.

Q4. Siêu âm có đo được chất rắn trong silo không?

Các mẫu thiết bị siêu âm và radar phù hợp có thể đo trong một số ứng dụng với chất rắn. Phải đánh giá độ dốc bề mặt, bụi, khoảng cách và kết quả đo mức hoặc thể tích cần đạt. Chỉ riêng tần số không quyết định thiết bị có phù hợp để đo chất rắn rời hay không.

Q5. Loại nào rẻ hơn?

Dùng báo giá hiện hành tương đương và dữ liệu bảo trì hiện trường. Không có mức giảm giá toàn thị trường đáng tin hay điểm giao chi phí vòng đời cố định cho mọi bố trí siêu âm và radar.

Q6. Lớp khí nitơ phủ có ảnh hưởng bộ truyền radar không?

Có thể, tùy áp suất, nhiệt độ, thành phần khí và thiết bị. Ảnh hưởng của khí trong điều kiện thông thường có thể nhỏ, nhưng điều kiện hơi khắc nghiệt cần được đánh giá theo từng mẫu thiết bị và thực hiện các phép bù cần thiết.

Hướng dẫn kỹ thuật liên quan

• Bộ truyền mức radar 80 GHz so với 26 GHz: Quyết định lựa chọn, không chỉ bảng thông số
• Giá bộ truyền mức radar: Những yếu tố thực sự quyết định con số

Trao đổi ứng dụng đo lường của bạn với METRAVON