русский
Радарный уровнемер FMCW с частотой 80 ГГц является предпочтительным выбором для резервуаров с пищевым растительным маслом высотой до 30 м. Модель Silver Automation Instruments SDRD82 с утопленной антенной из ПТФЭ справляется с измерением конденсата, паров масла и пены без смещения калибровки. Выходной сигнал — 4-20 мА/HART или RS485 Modbus, питание от 24 В постоянного тока.
На бумаге резервуары для растительного масла выглядят довольно просто. Но спросите любого инженера-конструктора, который имел дело с конденсатом пальмового масла в неотапливаемом тропическом куполе или с парами подсолнечного масла, запотевающими линзу датчика за ночь, и он скажет вам, что именно показания уровня вызывают у него наибольший беспокойство. Сама среда не агрессивна, но окружающая среда – да.
В этой статье рассматривается вопрос выбора и настройки радарного уровнемера с частотой 80 ГГц для хранения пищевого растительного масла, выбор материала антенны и технологического соединения, а также распространенные ошибки, допускаемые при установке.
Диапазон частот 80 ГГц обеспечивает более узкий угол луча по сравнению со старыми устройствами, работающими на частоте 26 ГГц . Для типичного вертикального резервуара с куполообразной или конической крышкой это имеет значение. Луч с углом 6 градусов на SDRD82 с линзой DN50 остается достаточно узким, чтобы не задевать боковые стенки на расстоянии до 500 мм, даже в резервуаре диаметром 3 метра. Меньше помех от стенок резервуара, меньше ложных эхо-сигналов.
Диэлектрическая постоянная масла обычно находится в диапазоне от 2,8 до 3,2, что является нижним пределом. Отражение радиолокационных сигналов слабее, чем у воды. Однако частотно-модулированная непрерывная волна (FMCW) на частоте 80 ГГц достаточно чувствительна, чтобы получать надежный сигнал при таких низких значениях диэлектрической постоянной, даже через умеренные слои пара.
В данном случае используется принцип FMCW (Fulfilled by Mechanical Control — частотно-модулированный волновой сигнал). Он передает непрерывный сигнал с изменяющейся частотой, а не импульс, что обеспечивает лучшее соотношение сигнал/шум в средах с низкой диэлектрической проницаемостью. SDRD82 использует этот метод и позволяет определять уровень с точностью до 2 мм во всем диапазоне.
В резервуарах, расположенных на открытом воздухе и не имеющих теплоизоляции, перепады температуры приводят к образованию конденсата на поверхности антенны. Пары масла с поверхности продукта также могут со временем оставлять тонкую пленку на линзе. Оба эффекта снижают эффективность отражения сигнала.
Утопленная линзовая антенна из ПТФЭ датчика уровня радара
Антенна с утопленной линзой из ПТФЭ решает большинство этих проблем. Поверхность из ПТФЭ обладает антипригарными свойствами и в некоторой степени самоочищается: конденсат стекает, а не скапливается. Образование масляной пленки происходит медленнее по сравнению с антенной из чистого металла или полипропилена. Для SDRD82 вариант антенны DQ или EQ использует корпус из нержавеющей стали 316L с линзой из ПТФЭ, рассчитанный на технологическую температуру 200°C и давление 2,5 МПа. Это значительно превосходит потребности хранения растительного масла, поэтому имеется запас по температуре и давлению.
Для установок, где пары тяжелые, соединительный патрубок (сопло) должен быть коротким. В техническом описании SDRD82 указана максимальная высота сопла 150 мм для антенны DN50 и 200 мм для DN80. Превышение этого значения создает волноводный эффект, который может задерживать эхо-сигналы и приводить к ложным показаниям на уровне 0% или 100%. Мы довольно часто наблюдаем это, когда резервуары модернизируются с помощью длинного технологического патрубка, изначально предназначенного для поплавкового датчика.
Для резервуара объемом 5,7 метра, в котором хранится пищевое растительное масло, стандартной рекомендацией является измерительный прибор SDRD82 в вариантах DS или DQ. В варианте DS используется фланец DN50 с антенной линзой из стали 316L+PTFE; вариант DQ аналогичен, но имеет более длинный вынос антенны, рассчитанный на работу при температуре до 200°C, что позволяет использовать прибор в условиях высоких температур. Оба варианта обеспечивают точность измерения 2 мм на расстоянии от 0 до 30 метров.
| Параметр | Спецификация SDRD82 DS/DQ |
| Диапазон измерений | от 0 до 30 м |
| Точность | ±2 мм |
| Процесс соединения | Фланец DN50 / DN80 / DN100 (PN16) |
| Материал антенны | Линза из нержавеющей стали 316L + ПТФЭ |
| Технологическая температура | До 150 °C (DS) / 200 °C (DQ) |
| Технологическое давление | от -0,1 до 2,5 МПа |
| Выходной сигнал | 4-20 мА / HART или RS485 Modbus |
| Источник питания | 2-проводной 24 В постоянного тока или 4-проводной 10,8-26,4 В постоянного тока |
| Рейтинг защиты | IP67 / IP66 |
| Частота | 77-81 ГГц |
Для применения в пищевой промышленности, требующего гигиеничной герметизации торца, альтернативой является серия SDRD83 KW/KQ с санитарным зажимным соединением 2" или 3,5". Однако для резервуаров для хранения больших объемов, измеряемых через фланцевое соединение, практичным выбором является серия SDRD82, которая наиболее часто используется в Западной Африке, Юго-Восточной Азии и на Ближнем Востоке именно для таких применений.
Неизолированная верхняя часть купола имеет два последствия. Во-первых, прибор будет воспринимать колебания температуры окружающей среды. Корпус SDRD82 рассчитан на температуру окружающей среды от -40°C до 80°C, что позволяет комфортно установить прибор на открытом воздухе в Лагосе или аналогичных климатических условиях. Во-вторых, если купол имеет арочную форму, избегайте установки на вершине. Изогнутая верхняя часть вызывает многократные отражения (радар воспринимает поверхность купола как дополнительную цель) и снижает точность. Устанавливайте прибор со смещением от центра, обеспечивая зазор не менее 200 мм от стенки судна.
Если резервуар имеет внутренние конструкции, такие как всасывающая труба или нагревательный элемент, после установки выполните последовательность виртуального обучения эхо-сигналу. Это позволит выявить фиксированные ложные цели и исключить их из измерений. SDRD82 делает это через модуль отображения ViewPoint или через портативный программатор HART, подключенный к резистору 250 Ом в контуре.
Для ввода кабеля требуется кабельный ввод M20x1.5. При наружной установке проложите кабель с каплеотводящей петлей под кабельным вводом, чтобы предотвратить попадание воды. Кабельный ввод должен иметь степень защиты IP66 или выше. Корпус самого SDRD82 имеет степень защиты IP67.
Схема подключения радарного уровнемера 80G
Двухпроводная схема 4-20 мА / HART является наиболее распространенной конфигурацией для резервуарных парков, где выращивают растительное масло. Прибор получает питание от шлейфа постоянного тока напряжением 24 В и возвращает сигнал 4-20 мА по той же паре проводов. Общее сопротивление шлейфа может достигать примерно 1000 Ом при напряжении питания 24 В. HART-связь осуществляется поверх сигнала 4-20 мА, поэтому можно использовать HART-коммуникатор или подключиться к преобразователю COMWAY для настройки на ПК, не разрывая шлейф.
В качестве альтернативы, если на объекте используется система ПЛК или SCADA, предпочитающая цифровую полевую шину, доступен интерфейс RS485 Modbus RTU. В этом случае применяется 4-проводная конфигурация: отдельные пары питания (24 В постоянного тока) и сигналов RS485. Скорость передачи данных и адрес ведомого устройства настраиваются через модуль дисплея.
Для обеспечения взрывозащищенности SDRD82 поддерживает сертификацию искробезопасности (Ex ia IIC T6 Ga) с защитным барьером FBS-2. Пары растительного масла обычно не классифицируют зону как Зону 0, но на некоторых объектах, расположенных рядом с автозаправочной станцией, может потребоваться классификация Зоны 1. Перед окончательным оформлением заказа подтвердите классификацию зоны по документу об опасной зоне объекта.
Поплавковые манометры работают, но в них есть подвижная часть, контактирующая с маслом, которая требует периодической очистки и может заедать, если масло затвердевает в холодную погоду. Не подходят для беспилотных удаленных резервуарных парков.
Радар с направленными волнами (GWR) является альтернативой для сред с низкой диэлектрической проницаемостью, но зонд вставляется в резервуар. В больших резервуарах для хранения (50 000 литров и более) зонд длиной 5-6 метров дорог и создает проблемы с доступом для обслуживания. Кроме того, GWR нельзя использовать, если в резервуаре есть внутренний мешатель.
Ультразвуковые датчики уровня чувствительны к парам и пене. В резервуарах для пищевых масел во время наполнения часто образуется тонкий слой пены, и ультразвуковой луч временно теряет эту поверхность. Ложные срабатывания датчика низкого уровня во время загрузки — распространенная жалоба операторов, которые сначала попробовали использовать ультразвуковые датчики.
Радар FMCW 80 ГГц позволяет избежать всех трех проблем. Отсутствие движущихся частей, отсутствие зонда, а сигнал достаточно надежно проникает сквозь легкий пенопласт для большинства задач хранения.
| Спецификация | Метрика | Имперский |
| Высота резервуара (для данного применения) | 5,7 м | 18,7 футов |
| Максимальный диапазон измерения (SDRD82) | 30 м | 98,4 фута |
| Точность | ±2 мм | ±0,08 дюйма |
| Угол луча (линза DN50) | 6° | 6° |
| Угол луча (линза DN80) | 3° | 3° |
| Диапазон рабочих температур | от -40°C до 200°C | от -40°F до 392°F |
| Диапазон рабочего давления | от -0,1 до 2,5 МПа | от -14,5 до 362,6 psi |
| Источник питания (2-проводной) | 24 В постоянного тока | 24 В постоянного тока |
| Выход | 4-20 мА / HART / RS485 | 4-20 мА / HART / RS485 |
| Максимальная высота сопла (DN50) | 150 мм | 5,9 дюйма |
| Минимальный зазор между стеной и стеной | 200 мм | 7,9 дюйма |
| Температура окружающей среды | от -40°C до 80°C | от -40°F до 176°F |
| Вес (SDRD82) | Примерно 8,0 кг | Примерно 17,6 фунтов |
Компания Silver Automation Instruments поставляет радарные уровнемеры SDRD82 80 ГГц со склада для стандартных конфигураций. Срок поставки вариантов с фланцевым креплением и антенной из ПТФЭ обычно составляет от 3 до 5 недель при заказе 6 единиц.
Для подготовки коммерческого предложения, пожалуйста, отправьте следующие данные на адрес sales@silverinstruments.com :
Полный ассортимент радарных уровнемеров 80G вы можете найти на сайте silverinstruments.com , где представлены руководства по выбору моделей, чертежи с размерами и коды заказа.
