ویژگی ها و برنامه های کاربردی سطح رادار موج با هدایت جامدات - استفاده از پایین مخازن روغن به عنوان نمونه

ویژگی ها و برنامه های کاربردی سطح رادار موج با هدایت جامدات - استفاده از پایین مخازن روغن به عنوان نمونه

چکیده: این مقاله به طور عمده اصول کاربرد مترهای سطح رادار موج هدایت شده را به عنوان یکی از فن آوری های اندازه گیری سطح ، ویژگی های رادار مایکروویو و رادار موج هدایت شده به ترتیب ، و همچنین استفاده از محصولات سنج سنج موج هدایت شده SLDL5500 سری SLDL5500 که توسط مواد جامد در حوزه واقعی مخازن روغن پایین پرتاب شده است ، معرفی می کند.

کلمات کلیدی: سطح متر ؛ رادار موج هدایت شده ؛ مایکروویو ؛ رادار ؛ مخازن روغن پایین

1. بررسی اجمالی

با به روزرسانی تکراری فناوری صنعتی ، فناوری اندازه گیری سطح دستخوش چندین نوآوری شده است و از روشهای مبتنی بر عملکرد دستی مانند نوع وزن و اندازه گیری از نوع مقیاس به اندازه گیری هوشمند و با دقت بالا در حال تحول است. امروزه ، فن آوری های پیشرفته مانند اندازه گیری رادار و اندازه گیری تابش هسته ای به طور گسترده ای در سناریوهای صنعتی اعمال شده است. با این حال ، اندازه گیری اشعه هسته ای به دلیل حساسیت فنی و نیازهای کنترل ایمنی بالا محدودیت های خاصی دارد. در میان فن آوری های مختلف اندازه گیری سطح ، فناوری اندازه گیری رادار حاصل از رادار نظامی ، با عملکرد برجسته و کاربرد گسترده آن ، به تدریج به انتخاب اصلی در زمینه اندازه گیری سطح صنعتی تبدیل می شود.

فناوری اندازه گیری سطح رادار عمدتاً به دو دسته تقسیم می شود: رادار مایکروویو (نوع غیر تماس) و رادار موج هدایت شده. اندازه گیری سطح رادار مایکروویو از مزایای هزینه و عملکرد عالی در شرایط پیچیده ، به دست آوردن نفع بسیاری از کاربران. با این حال ، هر فناوری مرزهای قابل اجرا خود را دارد و رادار مایکروویو ممکن است نتواند الزامات اندازه گیری همه رسانه ها را برآورده کند. فناوری رادار موج هدایت شده ، با اصل اندازه گیری منحصر به فرد و خصوصیات فنی ، به طور موثری شکاف رادار مایکروویو را در سناریوهای اندازه گیری خاص پر می کند و به یک مکمل مهم برای فن آوری های اندازه گیری سطح تبدیل می شود.

2. خصوصیات فن آوری های رادار

2.1 ویژگی های رادار مایکروویو

· دامنه اندازه گیری بزرگ: سیگنال های موج الکترومغناطیسی با فرکانس بالا انتقال مسافت طولانی را تسهیل می کنند و امکان اندازه گیری طیف گسترده ای از سطوح را فراهم می کنند.

· تحت تأثیر شرایط فاز گاز: تحت تأثیر تغییر در شرایط فاز گاز در فضا قرار نمی گیرد ، قادر به عملکرد پایدار در محیط های فاز گازی پیچیده است.

· اندازه گیری غیر تماس: نیازی به تماس مستقیم با متوسط ​​، کاهش هزینه های سایش و نگهداری تجهیزات نیست.

2.2 خصوصیات رادار موج هدایت شده

· مصرف انرژی کم: هنگام کار ، رادار موج با هدایت جامع مقدار بسیار کمی از انرژی سیگنال را به پروب موجبر می دهد ، تقریباً 10 ٪ از انرژی ساطع شده توسط رادار غیر تماسی. این به دلیل ساختار موجبر است که یک کانال انتقال سیگنال کارآمد ایجاد می کند. در حین انتقال سیگنال از انتهای انتشار به سطح محیط ، میرایی به حداقل می رسد ، به طور قابل توجهی تقاضای انرژی و دستیابی به عملکرد کم مصرف را کاهش می دهد.

· سیگنال قوی: در حین انتقال سیگنال ، موجبر نقش کلیدی را ایفا می کند ، اطمینان از انتقال سیگنال با نوسانات سطح مایع یا موانع موجود در مخزن ذخیره ، مختل نمی شود. بنابراین ، سیگنال دریافتی نهایی از ابزار قوی است ، تقریباً 20 ٪ از انرژی ساطع شده. این پذیرش سیگنال پایدار و با شدت بالا ، دقت و قابلیت اطمینان داده های اندازه گیری را تضمین می کند.

· دامنه وسیع: برای اندازه گیری رسانه ثابت دی الکتریک کم ، رادار موج با هدایت جامد عملکرد فوق العاده خوبی دارد. با استفاده از محصولات رادار موج هدایت شده خود به عنوان نمونه ، کمترین ثابت دی الکتریک که می تواند اندازه گیری شود ، به اندازه 1.4 کم است ، قادر به برآورده کردن دقیق نیازهای اندازه گیری رسانه های ثابت دی الکتریک کم ، به طور قابل توجهی دامنه کاربرد را گسترش داده و نقش مهمی را در محیط های پیچیده صنعتی بی شماری ایفا می کند.

· ضد مداخله قوی: تغییر ثابت دی الکتریک هیچ تاثیری در عملکرد اندازه گیری ندارد. این که آیا سطح هیدروکربن ها (ثابت دی الکتریک2 - 3) یا بازتاب آب (ثابت دی الکتریک 80) است ، زمان انتشار یکسان است ، فقط دامنه سیگنال متفاوت است. رادار مایکروویو برای به دست آوردن مقادیر دقیق اندازه گیری باید سیگنال ها را بر اساس ویژگی های رسانه فیلتر کند و تغییر قدرت سیگنال در هنگام پذیرش مستعد تداخل است. در حالی که رادار موج هدایت شده انرژی متمرکز دارد ، می تواند به طور مؤثر از تداخل جلوگیری کند. · تحت تأثیر چگالی قرار نمی گیرد: اگرچه تغییرات در چگالی محیط بر نیروی شناوری اعمال شده بر روی شیء غوطه ور تأثیر می گذارد ، اما هیچ تاثیری در انتشار امواج الکترومغناطیسی در موجبر ندارد.

· تأثیر حداقل چسبندگی: چسبندگی محیط بر روی کاوشگر/کابل تأثیر ناچیزی در اندازه گیری سطح دارد. چسبندگی عمدتا دو شکل دارد: فیلم مانند و پل. در مورد چسبندگی شبیه به فیلم ، با کاهش سطح مواد ، پوشش یکنواخت از اشکال متوسط ​​ویسکوزیته در کاوشگر ، که تقریباً هیچ تاثیری در اندازه گیری ندارد. در حالی که چسبندگی پل ممکن است منجر به خطاهای اندازه گیری قابل توجهی شود. بنابراین ، هنگام انتخاب یک هادی نوع ROD/کابل ، ویسکوزیته رسانه باید کاملاً در نظر گرفته شود.

3. اصول رادار مایکروویو و رادار موج هدایت شده

3.1 رادار مایکروویو:

رادار مایکروویو با انتشار و دریافت امواج الکترومغناطیسی با فرکانس بالا (GHz) اندازه گیری می کند. سطح بر اساس زمانی که برای امواج الکترومغناطیسی برای رسیدن به سطح جسم اندازه گیری شده محاسبه می شود و به آنتن دریافت کننده باز می گردد. از آنجا که انتشار انرژی الکترومغناطیسی بیش از حد توسط خواص فضای انتشار محدود نمی شود ، می توان آن را با فشار زیاد/کم (خلاء) یا در حضور محیط تبخیر کننده منتقل کرد و نوسانات گاز تأثیر کمی در انتشار آن دارد. با این حال ، آنتن یک ابزار اندازه گیری سطح رادار مایکروویو مشترک انرژی نسبتاً ضعیف ، تقریباً 1 مگاوات را تابش می کند. هنگامی که سیگنال در هوا پخش می شود ، انرژی به سرعت پوسیده می شود. علاوه بر این ، هنگامی که سیگنال مایکروویو به سطح شیء اندازه گیری شده می رسد و منعکس می شود ، شدت سیگنال (دامنه) از نزدیک با ثابت دی الکتریک محیط ارتباط دارد. برای رسانه های غیر رسانا با ثابت دی الکتریک بسیار کم ، مانند مایعات هیدروکربن ، سیگنال منعکس شده بسیار ضعیف است. پس از بازگشت سیگنال ضعیف به آنتن دریافت کننده برتر ، انرژی بیشتری را از دست می دهد. کنتور سطح رادار مایکروویو انرژی سیگنال برگشتی را دریافت می کند ، که تنها حدود 1 ٪ از انرژی سیگنال ساطع شده است. در این شرایط ، عملکرد کنتور سطح رادار مایکروویو از نوع تماس به طور قابل توجهی کاهش می یابد و حتی ممکن است به درستی کار نکند.

3.2 رادار موج هدایت شده:

برای غلبه بر محدودیت های کنتورهای سطح رادار از نوع تماس ، کنتورهای سطح رادار موج هدایت شده پدیدار شد. اصل کار رادار موج هدایت شده شبیه به رادار سنتی است ، بر اساس اصول بازتاب زمان دامنه TDR (پالایشگاه دامنه زمان) و اصول ETS (نمونه گیری زمان برابر). برای مدت طولانی از فناوری TDR برای تشخیص انتهای کابل های دفن شده و کابل های تعبیه شده در دیوارها استفاده شده است. هنگام تشخیص کابل به پایان می رسد ، سیگنال پالس الکترومغناطیسی ساطع شده توسط ژنراتور TDR در امتداد کابل پخش می شود و هنگامی که به انتها برسد ، یک پالس بازتاب اندازه گیری ایجاد می شود. در عین حال ، یک تغییر امپدانس از پیش تعیین شده مطابق با طول کل کابل در گیرنده تنظیم می شود تا پالس مرجع ایجاد شود. با مقایسه پالس بازتاب با پالس مرجع ، موقعیت انتهای را می توان به طور دقیق تعیین کرد. با استفاده از این اصل برای اندازه گیری سطح ، ژنراتور TDR ده ها هزار پالس انرژی در ثانیه تولید می کند و آنها را در امتداد موجبر انجام می دهد. هنگامی که پالس به سطح متوسط ​​می رسد ، پالس اصلی بازتاب سطح را تولید می کند. در عین حال ، یک امپدانس با ارزش از پیش تعیین شده در بالای کاوشگر برای تولید یک پالس مرجع قابل اعتماد ، یعنی پالس بازتاب پایه تنظیم شده است. سطح رادار سطح پالس اصلی بازتاب سطح را تشخیص می دهد و آن را با پالس بازتاب پایه مقایسه می کند تا مقدار اندازه گیری سطح را بدست آورد ، که این روند کار متر سطح رادار موج هدایت شده است.

اصل ETS (نمونه گیری زمان برابر) برای اندازه گیری سیگنال های الکترومغناطیسی با سرعت بالا و کم مصرف استفاده می شود و کلید استفاده از فناوری اندازه گیری سطح مایع TDR است. با توجه به دشواری اندازه گیری مسافت کوتاه سیگنال های الکترومغناطیسی با سرعت بالا ، ETS می تواند سیگنال های الکترومغناطیسی (UIS) را در زمان واقعی ضبط کند و آنها را در یک زمان معادل بازسازی کند تا بهتر از فن آوری های پیشرفته برای اندازه گیری استفاده کند.

با توسعه فن آوری اندازه گیری سطح تا به امروز ، انواع ابزارهای اندازه گیری سطح بالغ و قابل اعتماد پدیدار شده اند ، هر کدام با عملکرد و دامنه کاربردی منحصر به فرد خود ، نقش مهمی در سناریوهای اندازه گیری سطح مایع مختلف ، مانند روش اندازه گیری فشار/ فشار دیفرانسیل ، سطح مایع سطح مایع ، هدایت فرکانس رادیویی/ کنتورهای سطح خازن ، سونوگرافی های سطح و سطح صنعت را دارند.

4. مقدمه و استفاده از سنج سطح موج موج جامد با هدایت کنتور

جامدات ، به عنوان یک تأمین کننده مشهور تجهیزات اتوماسیون در صنعت ، در تحقیق و تولید ابزارهای اندازه گیری سطح به موفقیت چشمگیری رسیده است. این شرکت همیشه به مفهوم نوآوری پایبند است و متعهد به ارائه راه حل های اندازه گیری سطح با کیفیت بالا و با کارایی بالا است.

کنتور سطح رادار موج هدایت شده سری SLDL5500 که توسط این شرکت راه اندازی شده است ، به طور خاص برای مایعات خورنده ، مایعات با درجه حرارت بالا و مایعات پر فشار طراحی شده است. رادار موج هدایت FlexScan پالس های مایکروویو با فرکانس بالا را منتشر می کند که در امتداد مؤلفه تشخیص (کابل فولادی یا میله فولادی) پخش می شوند. هنگام مواجهه با محیط اندازه گیری شده ، به دلیل تغییر ناگهانی در ثابت دی الکتریک ، بازتاب رخ می دهد و برخی از انرژی پالس به عقب منعکس می شود. فاصله زمانی بین پالس منتقل شده و پالس منعکس شده متناسب با فاصله محیط اندازه گیری شده است. FlexScan شامل نوع معمولی SLDL5521 ، نوع ضد خوردگی SLDL5522 ، نوع کواکسیال SLDL5523 ، نوع SLDL5524 با درجه حرارت بالا ، نوع جبران بخار SLDL5525 و نوع Double-Cable SLDL5526 است. در میان آنها ، سری SLDL5525 دارای عملکرد جبران بخار است و می تواند تأثیر بخار اشباع شده را در اندازه گیری ، مناسب برای استفاده در شرایط اندازه گیری با فشار بالا و فشار بالا مانند طبل بخار ، آبگرمکن های فشار زیاد و کم فشار و کندان ها اصلاح کند.

ویژگی های فنی کلیدی عبارتند از:

4.1 مقاومت دما و فشار: SLDL525 دارای عملکرد جبران بخار است و عملکرد مقاومت در برابر دما و فشار بسیار عالی دارد (275bar@450 درجه ، 413bar@80 درجه)

4.2 روشهای ارتباطی چندگانه: از هارت ، مودبوس ، PROFIBUS PA ، بنیاد FieldBus ، GPRS/CDMA روشهای ارتباطی از راه دور پشتیبانی می کند.

سری SLDL5500 دارای دامنه پویا 120 دسی بل (در مقایسه با 96 دسی بل برای 26 گیگاهرتز) ، افزایش قابلیت اطمینان در شرایط شدید مانند فوم به ضخامت 1.5 متری (کارخانه خوراک حیوانات) ، محیط های چگالش یا چسبندگی (راکتور بازسازی روغن) و حمایت از نفوذ دیواره های شیشه ای/کانتینر اندازه گیری (از جمله در مورد اندازه گیری).

4.3 ساختار کواکسیال: SLD5523/5525 ​​دارای یک ساختار کواکسیال است ، و اطمینان از عدم اندازه گیری منطقه کور

4.4 سهولت نصب: اشکال زدایی ساده ، بدون نیاز به بارگیری ظرف یا خالی کردن آن ، صرفه جویی در وقت

4.5 سازگاری متوسط: با استفاده از فناوری پردازش اکو FlexScan ، اندازه گیری تحت تأثیر تداخل خارجی مانند کف ، بخار ، پودر و غیره یا مواد معلق قرار نمی گیرد. اندازه گیری تحت تأثیر تغییر در چگالی متوسط ​​، ثابت دی الکتریک ، فشار ، دما یا شکل کانتینر نیست.

با در نظر گرفتن یک کارخانه روغن در مقیاس بزرگ به عنوان نمونه ، این کارخانه مشخصات مختلفی از مخازن نفتی دارد که رسانه های مختلفی مانند روغن خام و روغن تصفیه شده را ذخیره می کند. قبل از استفاده از سنج سطح رادار موج با هدایت جامد ، روش اندازه گیری سنتی دقت اندازه گیری محدود داشت و در شرایط پیچیده مانند هنگام بخار یا کف در مخزن بسیار ناپایدار بود. این اغلب منجر به خطاهای برنامه ریزی تولید ، سرریز مواد یا کمبود می شود و چنین شرایطی به طور مکرر رخ می دهد. پس از معرفی اندازه گیری سطح رادار موج جامد ، اوضاع بسیار بهبود یافته است. حتی اگر محیط مخزن سخت باشد ، می تواند به راحتی با شرایط پیچیده سازگار شود و بتواند داده های سطح با دقت بالا را به طور پایدار تولید کند. علاوه بر این ، منطقه نابینا اندازه گیری کوچک است و نیازهای اندازه گیری مخازن مختلف روغن را برآورده می کند. فرآیند نصب ساده و مناسب است و هزینه نگهداری نیز کم است و باعث صرفه جویی در نیروی انسانی و منابع مادی زیادی برای کارخانه نفت می شود. در استفاده از مخازن ذخیره سازی نفت خام ، می تواند سطح مایع را در زمان واقعی ، به طور پایدار و قابل اعتماد ، کنترل کند ، پشتیبانی دقیق از داده ها را برای برنامه ریزی تولید کارخانه نفت ، کمک به بهینه سازی فرایند تولید ، به طور مؤثر جلوگیری از زباله های مادی و تأمین کمبود و تأمین مزایای اقتصادی قابل توجه و امنیت به کارخانه نفت.

در نتیجه ، سنجش سطح رادار موج جامد ، با فناوری پیشرفته ، عملکرد برجسته و کیفیت قابل اعتماد ، مزایا و پتانسیل کاربردی قابل توجهی را در زمینه اندازه گیری سطح نشان می دهد و پشتیبانی جدی از توسعه هوشمندانه صنایع مختلف را ارائه می دهد.