Pomiar interfejsu:
Radar z falami sterowanymi może mierzyć interfejs, taki jak interfejs olej-woda, interfejs między płynem a ślizgą itp. Ta funkcja jest bardzo ważna w petrochemicznej,przemysł chemiczny i inne, zwłaszcza w wielofazowych układach płynnych do pomiaru wysokości granicy między różnymi nośnikami.wymagania dotyczące sposobu wdrożenia i warunków pracy.
1Podstawowa zasada pomiaru interfejsu
Interfejs pomiaru radarów fal kierowanych opiera się na zasadzie różnicy stałej dielektrycznej i odbicia fal elektromagnetycznych.
1Mechanizm odbicia fal elektromagnetycznych:
• Fale elektromagnetyczne emitowane przez radar z falami kierowanymi będą częściowo odbijać się, gdy spotkają różne medium.Siła tego odbicia zależy od różnicy w permittywności między sąsiednimi mediami.
• Środek o wysokiej stałej dielektrycznej odbija silniejszy sygnał. Na przykład stała dielektryczna wody (≈80) jest znacznie wyższa niż w oleju (≈2~4),więc odblaskowy sygnał jest bardzo widoczny na interfejsie olej-woda.
2Rozkład sygnału:
• Fale elektromagnetyczne najpierw spotykają powierzchnię cieczy (np. górną warstwę oleju), gdzie następuje pierwsze odbicie.
• Pozostała fala elektromagnetyczna nadal się rozprzestrzenia, aż do momentu, gdy dotrze do interfejsu olej-woda, tworząc drugie odbicie.
• Po odebraniu dwóch odblaskowych sygnałów, przyrząd oblicza odpowiednio wysokość poziomu płynu i wysokość interfejsu poprzez różnicę czasową i moc sygnału.
3. Pomiar podwójnych interfejsów:
• W przypadku mieszanin olej-woda radar z kierowaną falą może jednocześnie mierzyć poziom poziomu oleju na górze i wysokość interfejsu olej-woda na dole.
2. Metoda pomiaru interfejsu
2.1 Przetwarzanie sygnałów
Radar z falami kierowanymi wykorzystuje specjalny algorytm analizy sygnału do pomiaru interfejsu:
• Analiza siły sygnału:
• Odróżnić górny poziom płynu od dolnego poprzez analizę siły odblaskowego sygnału.
Środek o wysokiej stałej dielektrycznej (np. woda) odbija silniejszy sygnał, natomiast medium o niskiej stałej dielektrycznej (np. ropa naftowa) ma słabszy sygnał.
• Obliczanie różnicy czasu:
• Instrument rejestruje czas odbicia każdego sygnału i w połączeniu z znanym prędkością fali oblicza odpowiednio położenie górnego poziomu płynu i interfejsu.
2.2 Wielokrotna kalibracja
W rzeczywistych warunkach pomiar interfejsu wymaga kalibracji fabrycznej lub kalibracji pola radaru fal kierowanych:
• Kalibracja fabryczna: producenci wstępnie ustalają parametry zgodnie z dopuszczalnością powszechnych nośników.
• Kalibracja na miejscu: Użytkownik ustawia i optymalizuje przyrząd w zależności od konkretnego nośnika, np. wprowadzając wartość stałej dielektrycznej różnych nośników.
3Wymagania dotyczące warunków pracy pomiaru interfejsu
3.1 Średnie wymagania
1Różnica stałej dielektrycznej:
• Dokładność pomiaru interfejsu jest bezpośrednio związana z różnicą stałej dielektrycznej.Im silniejszy sygnał odbielony przez interfejs, tym bardziej wiarygodne jest pomiar.
• Przykłady typowych różnic mediów:
• Woda i olej: duże różnice, łatwe do pomiaru.
• Alkohol i olej: Różnica jest mniejsza i może wymagać bardziej wrażliwego przyrządu.
2. Jednorodność:
• Środek pomiarowy powinien być jak najbardziej jednolity, na przykład interfejs olej-woda powinien być przejrzysty.może prowadzić do błędów pomiarowych.
3.2 Wymogi dotyczące środowiska
1- Mieszanie i wahania:
• Jeśli interfejs gwałtownie się waha (np. gwałtownie się porusza lub rzuca), odblaskowany sygnał może być niestabilny.
• Zaleca się pomiary w warunkach statycznych lub bardziej stabilnych.
2. Temperatura i ciśnienie:
• Radar z kierowaną falą może na ogół dostosować się do wysokich temperatur i ciśnienia, ale konieczne jest zapewnienie, że materiał pręta może wytrzymać rzeczywiste warunki pracy.
• Duże gradienty temperatury mogą mieć niewielki wpływ na prędkość rozprzestrzeniania się sygnału, ale przyrząd może być skorygowany przez kompensację.
3kształt kontenera i przeszkody:
• Pręty sondy powinny unikać mieszarek, schodów ruchomych lub innych przeszkód konstrukcyjnych, aby uniknąć zakłóceń w rozprzestrzenianiu się sygnału.
3.3 Stała wejściowa dielektryczna
• Pomiar interfejsu wymaga wstępnego wprowadzenia przepuszczalności obu mediów.
• Jeśli przepuszczalność obu mediów jest zbyt bliska (np. różnica jest mniejsza niż 5), radar z falami kierowanymi może mieć trudności z dokładnym odróżnieniem interfejsu.
4Zalety i ograniczenia pomiaru interfejsów
zalety
1. pomiar bez kontaktu (przez pręt sondy): brak bezpośredniego kontaktu z interfejsem, duża trwałość.
2Dokładny rozróżnienie interfejsu: może jednocześnie mierzyć górny poziom płynu i pozycję interfejsu, zapewniając kompleksowe informacje o wielowarstwowej płynie.
3Odporność na skomplikowane warunki: nadaje się do stosowania w środowisku o wysokiej temperaturze, wysokim ciśnieniu i korozyjnym.
4Łatwa integracja: Kompatybilna z systemami automatyki przemysłowej, możliwe jest zdalne monitorowanie danych.
ograniczenie
1Duża zależność od różnicy stałej dielektrycznej: trudne jest zmierzenie interfejsu z małą różnicą stałej dielektrycznej.
2. Wpływ warstwy emulsji:
• Jeśli między dwoma nośnikami znajduje się warstwa emulgująca (np. mieszanina olej-woda), odblaskowy sygnał może zostać rozproszony i wysokość interfejsu może być pomiarana niewłaściwie.
3. sygnały zakłóceń: mieszalniki lub inne urządzenia mogą powodować sygnały pseudorefleksyjne.
4. Złożoność kalibracji: konieczne jest dokładne zrozumienie cech środka pomiarowego w celu przeprowadzenia skutecznej kalibracji.
5Typowe scenariusze zastosowań
1Separator oleju i wody: stosowany do pomiaru wysokości poziomu oleju i położenia interfejsu oleju i wody w celu zapewnienia czystości oleju.
2Zbiornik reakcji chemicznej: monitorowanie stanu warstwowania różnych płynów podczas procesu reakcji.
3Oczyszczanie ścieków: pomiar wysokości warstwy czystej wody i interfejsu z osadami w celu optymalizacji działania procesu.
4Zarządzanie poziomem zbiornika: dokładne pomiar każdej warstwy płynu w zbiorniku mieszanego.
Podsumowanie
Radar z falami sterowanymi może dokładnie zmierzyć wysokość interfejsu płynu poprzez wykrywanie odblaskowych sygnałów różnych mediów.Kluczem jest różnica między stałą dielektryczną a technologią przetwarzania sygnałuChociaż ma pewne wymagania dotyczące warunków pracy i średnich cech,Jego wysoka dokładność i szeroka zastosowalność sprawiają, że jest preferowanym narzędziem do pomiaru wielofazowego interfejsu płynu.
- Dziękuję.
