Kako umeriti radarski senzor nivoja: vodnik po--korakih za natančno spremljanje rezervoarja

Radarski senzorji nivoja slovijo kot instrumenti, ki jih je treba nastaviti in pozabiti, in ta sloves si večinoma zaslužijo - so manj občutljivi na temperaturo, hlape in prah kot ultrazvočni senzorji in ko so pravilno konfigurirani, dolgo časa ohranjajo svojo natančnost. Ulov je ta beseda "pravilno". Radarska kalibracija ima eno dodatno spremenljivko, ki je ultrazvočna nima: dielektrično konstanto vsega, kar merite. Preskočite ta korak ali pustite privzeto vrednost in na koncu boste imeli senzor, ki je na papirju videti popolnoma umerjen, na terenu pa bere nedosledno.

Ta priročnik pokriva, kaj dejansko spada v kalibracijoradarski nivojski oddajnik- nastavitev ničle in razpona, konfiguracija dielektrične konstante, lažno-preslikavo odmeva in napake, ki ustvarijo največ servisnih klicev, ko je enota že na terenu.

Kako radarsko merjenje nivoja dejansko deluje

Radarski senzor nivoja pošlje mikrovalovni impulz proti površini materiala, ki se meri, in pomnoži, koliko časa traja, da se odboj vrne. Razdalja se izračuna iz tega časa potovanja, raven pa se izpelje tako, da se ta razdalja odšteje od znane višine rezervoarja. Ker je signal elektromagneten in ne akustičen, radarja ne oslabijo hlapi, prah ali temperaturni gradienti, kot je ultrazvok -, kar je ravno razlog, zakaj je to pogosto pot nadgradnje, ko ima ultrazvočni senzor težave.

Radar je občutljiv na odbojnost ciljne površine, ki jo ureja njena dielektrična konstanta - merilo, kako močno material odbija elektromagnetno valovanje. Voda se močno odbija in jo je enostavno meriti. Lahki ogljikovodiki, utekočinjeni plini in nekatere tekočine z nizko-prevodnostjo odsevajo šibko in oddajnik mora to vedeti vnaprej, da lahko pravilno interpretira šibek odmev, namesto da ga zavrne kot šum.

80GHz Radar Level Sensor For Basic Applications

Nič in razpon: isti temelj, ena dodana spremenljivka

Kot vsak instrument za niveliranje se tudi radarska kalibracija začne z dvema referenčnima točkama.

Nič (prazna razdalja)

To je razdalja od sprednje strani antene do najnižje točke, ki jo mora senzor izmeriti, običajno dna rezervoarja ali določene referenčne-nizke ravni. Običajno se vzame neposredno iz mehanske risbe posode, namesto da se meri prostoročno, saj natančnost tukaj določa osnovo za celotno območje.

Razpon (celotna razdalja)

Razpon določa najkrajšo razdaljo, ki naj bi jo senzor prebral, blizu vrha merilnega območja. Pri rezervoarjih z neravno ali nagnjeno streho - klasičen primer so rezervoarji s plavajočo streho - to ni vedno preprosta ravna meritev in lahko zahteva vodoravno reflektorsko ploščo, nameščeno tam, kjer ima antena čisto pot,-brez ovir.

Kjer se radar razlikuje od ultrazvoka, je tretji vhod: dielektrična konstanta. Nastavite ničlo in razpon pravilno, vendar pustite nastavitev dielektrika napačno in oddajnik bo še vedno pravilno izračunal razdaljo - odmev bo le šibkejši ali hrupnejši od pričakovanega, kar se kaže kot nestabilnost ali prekinitveni odčitki in ne ravno odstopanje.

Postopek-za-postopkom umerjanja

1. Potrdite namestitveno geometrijo in poravnavo antene

Preverite dejanske prazne in polne razdalje od risbe posode in preverite, ali je antena nameščena pravokotno na površino, ki jo merite. Nenaravnana antena odbije impulz stran od sprejemnika in ne nazaj nanj, kar oslabi signal na način, ki je videti kot težava z umerjanjem, vendar je v resnici mehanski.

Za rezervoarje z ne-ravno streho preverite, ali je potrebna reflektorska plošča. Vodoravna kovinska tarča velikosti najmanj 50 mm × 50 mm, nameščena z jasnim vidnim poljem in stran od strukturnih ovir, daje radarju dosledno, predvidljivo odbojno točko namesto nagnjene strešne površine, ki razprši signal.

2. Izberite suho kalibracijo ali mokro kalibracijo

Suha kalibracijauporablja referenčno tarčo - običajno ravno kovinsko ploščo, veliko vsaj kvadratni meter -, nameščeno na znani prazni in polni razdalji, pri čemer je antena ves čas pravokotna nanjo. Ničelne in polne-vrednosti skale se vnesejo ali potrdijo na podlagi tega cilja, ne da bi bilo treba napolniti dejansko posodo. To je standardni pristop za večino splošnih procesnih aplikacij.

Mokra kalibracijanapolni posodo do znanih ravni in prilagodi izhod oddajnika, da ustreza tem preverjenim nivojem. To je potrebno, kadar ima plovilo notranje ovire, ki ustvarjajo lažne odmeve, ki jih je treba kartirati, ali pri skrbni-premestitvi in regulativnih aplikacijah, kjer mora kalibracija odražati dejansko-vedenje plovila in ne idealizirane geometrije.

3. Nastavite ničelno točko in točko razpona

Vnesite potrjene prazne in polne razdalje prek lokalnega zaslona, komunikatorja HART ali konfiguracijske programske opreme, odvisno od modela oddajnika. Večina sodobnih enot podpira neposredni številčni vnos kot tudi funkcijo samodejne -nastavitve, ki zajame trenutno razdaljo odmeva kot referenčno točko.

4. Vnesite dielektrično konstanto za procesni medij

To je korak, ki se najpogosteje preskoči, običajno zato, ker je oddajnik dobavljen s privzeto vrednostjo, nastavljeno za vodo, in je nihče ne spremeni. Če vaš procesni medij ni voda - topilo, lahki ogljikovodik, utekočinjeni plin - poiščite njegovo dielektrično konstanto v referenčni tabeli proizvajalca in jo izrecno vnesite. Ta ena sama nastavitev ima prevelik učinek na stabilnost meritev za medije s šibko refleksijo.

5. Izvedite False{1}}Echo Mapping

Ta korak, imenovan tudi prazna krivulja ali krivulja odmeva, beleži odboje od fiksnih notranjih struktur - mešal, šob, lestev, grelnih tuljav -, ko je posoda prazna ali na znani referenčni ravni. Programska oprema oddajnika uporablja ta zemljevid za filtriranje teh stalnih odsevov med običajnim delovanjem, tako da stacionarne ovire ne zamenja za dejansko površino.

6. Preverite glede na neodvisno referenco na več točkah

Preverite odčitek oddajnika na merilnem traku, kontrolnem steklu ali drugem kalibriranem instrumentu na dveh ali treh vmesnih nivojih, ne le na praznem in polnem. To je še bolj pomembno pri radarju kot pri ultrazvoku, ko je streha rezervoarja nagnjena ali ima plovilo pomembno notranjo strukturo, saj se napake, ki nastanejo zaradi neporavnanosti reflektorja ali nepopolnega kartiranja odmeva, običajno pokažejo na sredini-razpona in ne na končnih točkah.

7. Dokumentirajte kalibracijo

Zabeležite datum, referenčno metodo, uporabljeno vrednost dielektrične konstante in odčitke pred/po. Zlasti pri radarju je vredno zabeležiti tudi, ali je bilo izvedeno napačno-preslikavo odmeva in kdaj - ta zapis prihrani precej časa pri odpravljanju težav, če postanejo odčitki po poznejši spremembi postopka nestabilni.

Primer na terenu: Ko ničla in razpon nista bila nikoli problem

Objekt, v katerem je bil nameščen radarski oddajnik na posodi za shranjevanje topil, je nekaj tednov po zagonu začel opažati občasne, hrupne odčitke - ne enakomerno premikanje, ampak vrednosti, ki so skakale blizu spodnje meje razpona in občasno popolnoma izgubile signal. Prvi odziv ekipe za vzdrževanje je bil, da ponovno -preveri ničlo in razpon, oba sta bila preverjena točno tako, kot sta konfigurirana.

Dejanski vzrok je bila nastavitev dielektrične konstante, ki je bila tovarniško privzeta, primerna za vodo. Topilo v posodi je imelo precej nižjo dielektrično vrednost, kar je povzročilo veliko šibkejši odmev od signala oddajnika-nastavitve obdelave so bile pričakovane - dovolj močne, da so večino časa zaznale, vendar se zlahka izgubijo, kadar koli pride do kakršnih koli motenj na površini. Vnos pravilne dielektrične vrednosti za dejanski medij, vzete iz proizvajalčeve referenčne tabele, je rešil nestabilnost brez kakršnih koli sprememb nastavitev ničelne vrednosti ali razpona.

Širša točka: pri radarskih oddajnikih je nestabilen ali šumen signal pogosto težava s srednjo-odbojnostjo in ne težava kalibracije v strogem smislu. Preverjanje nastavitve dielektrika pred ponovnim -umerjanjem ničle in razpona lahko prihrani ponovni obisk mesta.

Kaj to pomeni, ko izbirate senzor

Nekaj praktičnih pomislekov, ki jih je vredno pretehtati pred nakupom, saj neposredno vplivajo na to, koliko truda pri kalibraciji bo potrebna za radarsko namestitev:

Vgrajene knjižnice dielektrične konstantes prednaloženimi običajnimi procesnimi mediji-zmanjšajte tveganje zgoraj opisane težave s privzeto-vrednostjo, zlasti pri napravah, ki skozi čas obravnavajo več različnih izdelkov.
Samodejno preslikavo lažnega-odmevafunkcij, namesto popolnoma ročnega vnosa-krivulje odmeva, pomembno skrajšajo čas zagona na plovilih s kompleksno notranjostjo.
Vi-frekvenčne antene (80 GHz v primerjavi z nižjimi{3}}frekvenčnimi možnostmi)proizvedejo ožji kot žarka, kar zmanjša možnost zajemanja odbojev predvsem od notranjih struktur - uporabno na manjših ali bolj natrpanih plovilih.
HART ali digitalni izhod z daljinsko konfiguracijoomogoča preverjanje in prilagajanje iz nadzorne sobe, kar je pomembno pri rezervoarjih, do katerih je fizično težko ali nevarno dostopati. Če vaša aplikacija vključuje močan, zlahka odseven medij in enostavnejšo geometrijo posode, anultrazvočni merilnik nivojalahko doseže primerljivo natančnost ob nižjih vgrajenih stroških.

Pogoste napake pri kalibraciji radarja, ki se jim je vredno izogniti

Pustite privzeto dielektrično konstanto.Kot kaže terenski primer, je to najpogostejši vzrok za nestabilne odčitke na ne{0}}vodnih medijih.

Preskok lažnega-preslikave odmeva na žilah z notranjo strukturo.Brez tega oddajnik ne more ločiti fiksne ovire od pristnega površinskega odčitka.

Montaža antene-navpično.Celo majhen kot zmanjša moč vrnjenega signala in je lahko videti enako kot težava s šibkim-dielektrikom.

Predvidevanje ravne strehe, ko je ni.Zlasti zunanji rezervoarji s plavajočo streho pogosto potrebujejo vodoravno reflektorsko ploščo -, če jo izpustite, povzroči nedosledne odčitke, ki nimajo nobene zveze z ničlo ali razponom.

Brez ponovnega-preslikave lažnih odmevov po notranjih spremembah.Dodajanje ali premikanje opreme znotraj posode - nov mešalnik, prestavljena šoba - spremeni fiksni-vzorec odmeva, na katerega je bil oddajnik prvotno preslikan.

Kako pogosto bi morali znova umerjati?

Radarski oddajniki na splošno vzdržujejo kalibracijo dlje kot ultrazvočni senzorji, saj niso podvrženi enakemu temperaturnemu-odklonu. Kljub temu velja nekaj splošnih smernic:

Prenos skrbništva ali aplikacije-za regulativno poročanje: četrtletno preverjanje glede na sledljive reference.
Standardno spremljanje procesa v stabilnih pogojih: običajno zadostuje letni pregled.
Po vsaki spremembi procesnega medija: ponovno -preverite nastavitev dielektrične konstante, tudi če se ničla in razpon nista spremenila - to je preverjanje, ki se po zamenjavi izdelka najpogosteje preskoči.

Kot vedno imajo priporočila proizvajalca prednost, ko so bolj konzervativna, zlasti za aplikacije z varnostnimi-instrumenti.

Končne misli

Radarski senzorji nivoja prizanesejo instrumentom, ko so pravilno konfigurirani, ravno zaradi tega je napačna konfiguracija običajno nekaj časa neopažena - senzor ne odpove takoj, le daje odčitke, ki so hrupnejši ali manj stabilni, kot bi morali biti. Pravilno pridobivanje ničle in razpona so vložki na mizi; pravilno določanje dielektrične konstante in napačnega-odmeva je tisto, kar dejansko določa, ali radarska namestitev dolgoročno deluje tako, kot bi morala.

Reference

Ameriško združenje instrumentov (ISA) - splošne smernice o instrumentih za merjenje ravni in postopkih umerjanja.
Ameriški naftni inštitut,Priročnik za standarde za merjenje nafte, Poglavje 3 - merjenje rezervoarja in načela merjenja nivoja.
Nacionalni inštitut za standarde in tehnologijo (NIST) - referenčni podatki o širjenju elektromagnetnih valov in dielektričnih lastnostih materiala.
Tehnična dokumentacija proizvajalca za radarske nivojske oddajnike - referenčne tabele dielektrične konstante in lažne-postopke preslikave odmeva.

Se ukvarjate s šumnim ali nestabilnim odčitavanjem ravni radarja ali določate nov oddajnik za težaven medij? Pošljite nam podatke o svojem plovilu in pogoje postopka - pomagali vam bomo določiti pravo konfiguracijo, preden bo to postalo ponavljajoči se klic servisa.