ultradźwiękowy czujnik poziomu mierzy poziom cieczy lub stałej według czasu lotu: emituje impuls powyżej 20 & nbsp; kHz i konwertuje opóźnienie echo na odległość przy użyciu D = C × t / 2, gdzie C jest prędkością dźwięku w powietrzu. Ponieważ C zmienia się z temperaturą - około 0,6 & nbsp; m / s na ° C - dokładność zależy znacznie bardziej od prawidłowej instalacji i kompensacji temperatury niż od samego przetwornika. Ten przewodnik obejmuje montaż, suchą i mokrą kalibrację oraz wady pola, które faktycznie napotkasz.
Co to jest ultradźwiękowy czujnik poziomu?
Czujnik poziomu ultradźwiękowego wykorzystuje dźwięk powyżej zakresu ludzkiego słuchu do pomiaru odległości między powierzchnią czujnika a powierzchnią cieczy lub ciała stałego. Przetwornik emituje wybuch, echo powraca i czas elektroniki. Przy prędkości dźwięku znanej (i kompensowanej temperaturą), odległość następuje:
D = C × t / 2
Czynnik 2 odpowiada za podróż w obie strony - puls porusza się na powierzchnię i z powrotem. Rezultatem jest pomiar bez kontaktu: nic nie dotyka produktu, więc nie ma zatkania, korozji lub uszczelnienia ciśnienia, o które należy się martwić podczas połączenia procesowego. Typowy zakres przemysłowy wynosi od kilku centymetrów do dziesiątek metrów, w zależności od modelu i częstotliwości; Seria KUS640 obsługuje indywidualne maksymalne odległości pomiarowe od 1 m do 50 m oraz sondę dwuosobową KUS700 jest zbudowany dla bardzo małych stref niewidomych w bliskiej odległości.
Instalacja: Prawidłowe wykonanie fundamentów
Właściwa instalacja jest największym wyznacznikiem jakości odczytu. Prawie każdy "wadliwy czujnik" okazuje się być problemem montażu.
1. Wybór miejsca montażu
- Czysta ścieżka akustyczna. Wybierz lokalizację z niezakłóconą linią widzenia do powierzchni produktu. Trzymać rury, agitatory ostrza, drabiny, cewki grzewcze i zbiorniki wewnętrzne poza stożkiem belkowym.
- Z dala od strumienia wypełniającego. Montaż wolny od wlotów i wylotów; wypełnianie kaskadowe tworzy pianę powierzchniową i turbulencje, które rozpraszają echo.
- Termicznie i elektrycznie cicho. Unikaj ekstremalnych temperatur, bezpośredniego słońca na obudowie, ciężkich wibracji i bliskości dysków o zmiennej częstotliwości lub dużych silników.
- Brak kontaktu. W przypadku czujnika niekontaktowego należy przestrzegać określonej przez producenta minimalnej luki między powierzchnią czujnika a najwyższym oczekiwanym poziomem produktu. To jest odległość, a nie sugestia.
2. Montaż czujnika
- Używać uchwytu i sprzętu producenta; ręcznie wykonane mocowanie jest najczęstszym źródłem dryfowania kąta w czasie.
- Trzymać czujnik równolegle do powierzchni produktu. Montaż z boku odsyła echo z przetwornika, który pokazuje się jako przerywaną utratę sygnału zamiast oczywistego błędu.
- Pozostawić gwint montażowy lub kołnierz dostępny - trzeba będzie usunąć urządzenie do czyszczenia w serwisie fouling.
Lista kontrolna najlepszych praktyk instalacji
| Współczynnik | Zalecenie |
|---|---|
| Odległość montażu od ściany zbiornika | Trzymać & gt; 300 & nbsp; mm od ściany i od wlotu napełniania; na czołgach wysokich / wąskich użyć minimalnej liczby promienia w arkuszu danych |
| Odrębna odległość (martwa strefa) | Poszanuj określoną martwą strefę (zazwyczaj 0.2- 0.5 & nbsp; m); najwyższy poziom produktu musi pozostać poniżej niej |
| Maksymalny zakres pomiaru | Model- zależny od modelu - od 1 & nbsp; m do 50 & nbsp; m na serii KUS640, zweryfikowany względem arkusza danych |
| Efekt temperatury | Prędkość zmian dźwięku ~ 0.6 & nbsp; m / s na ° C; zawsze używać modeli kompensowanych temperaturą |
| Pianka / para / pył | Unikać ciężkiej pianki lub gęstej pary; jeśli jeden z nich jest stały, przełącz na radar |
| Kondensacja | Kąt nachylenia czujnika lekko w dół lub użyć kapturek, więc kondensat ucieka zamiast łączenia na przetworniku |
Kalibracja: regulacja w celu uzyskania precyzji
Kalibracja koryguje zainstalowaną geometrię (punkt odniesienia względem dna zbiornika) oraz wszelkie pozostałości tolerancji w przetworniku. Istnieją dwa podejścia, które odpowiadają różnym sytuacjom.
1. Kalibracja sucha
Sucha kalibracja ustawia zero i zakres bez napełniania naczynia. Wchodzisz w znaną odległość - lub umieść cel w mierzonej odległości od powierzchni czujnika - a czujnik przechowuje czas echa dla tego odniesienia. Jest szybki, nie potrzebuje przerywania procesu, i jest na tyle zwykle, aby zlecić zbiornik. Polega ona na poprawności pomiaru taśmy operatora, więc błędny numer jest kopiowany do każdego kolejnego odczytu.
2. Kalibracja mokrej wody
Kalibracja na mokro wypełnia naczynie do znanych poziomów i dostosowuje wyjście do fizycznej wysokości mierzonej za pomocą przyrządu dipstick lub skalibrowanego szkła wzrokowego. Powtarzać w kilku punktach w całym zakresie w celu sprawdzenia liniowości. Jest on wolniejszy i potrzebuje dostępu do procesu, ale rejestruje efekty, których nie da się uzyskać na suchej kalibracji - pianę na powierzchni, opary w łokciu oraz rzeczywiste, bezdielektryczne zachowanie akustyczne aplikacji.
Suche vs Mokrej kalibracji w Glance
| Aspekt | Kalibracja na sucho | Kalibracja na mokro |
|---|---|---|
| Najlepiej dla | Uruchomienie; zbiorniki, które nie mogą być wypełnione lub wycofane z eksploatacji | Cła na krytyczny inwentarz lub transfer kleju; statki z pianką lub parą |
| Stosowane odniesienie | Znana odległość lub cel kalibracji odłączył powierzchnię czujnika | Rzeczywisty poziom cieczy mierzony za pomocą dipstick lub szkła wzrokowego |
| Dokładność osiągalna | Ograniczone przez dokładność wprowadzonej odległości | Najwyższa - korekty dla rzeczywistych warunków procesu w całym zakresie |
| Czas i wysiłek | Protokół; brak przerwania procesu | Dłuższe; wymaga napełniania, stabilizacji i powtarzania w kilku punktach |
| Sprawdza liniowość? | Nie - pojedynczy punkt odniesienia | Tak - wiele punktów w całym zakresie pomiarowym |
| Przedział typowy | Podczas uruchamiania, po ponownym zamontowaniu | W momencie oddania do eksploatacji i okresowej ponownej weryfikacji (zazwyczaj 6- 12 miesięcy) |
Rozwiązywanie problemów: gdy coś idzie nie tak
Trzy objawy poniżej stanowią przeważającą większość problemów w terenie. Każdy z nich ma fizyczną przyczynę - przed dotknięciem elektroniki przerabiać przez kolumnę przyczyny.
| Objawy | Prawdopodobna przyczyna | Działania naprawcze |
|---|---|---|
| Nieprawidłowe odczyty (offset) | Wprowadzona nieprawidłowa wysokość lub wartość referencyjna; wyłączona kompensacja temperatury; błąd skalowania w sterowniku | Ponownie wprowadzić odległość odniesienia; potwierdzić, że czujnik temperatury odczytuje otoczenie; sprawdzić skalowanie 4- 20 & nbsp; mA lub RS485 na końcu odbioru |
| Odczyty nieregularne / skoki | Zakłócenia elektryczne z VFD, silników lub spawaczy; niestabilne lub nieekranowane przegrody kablowe | Osłonić kabel i uziemić tarczę tylko na jednym końcu; przewód sygnału trasy z dala od przewodu zasilającego; dopasowane rdzenie ferrytowe; przenieść czujnik lub napęd |
| Brak odczytów | Nieprawidłowe ustawienie czujnika; uszkodzony przetwornik; awaria przewodów | Ponownie przymocować powierzchnię czujnika do powierzchni; sprawdzić przetwornik; sprawdzić okablowanie względem definicji sworznia danych |
| Słabe lub utracone echo | Warstwa piankowa absorbująca puls; ciężka para lub kondensacja na twarzy | Oczyścić twarz; dopasować kapturek; dodać środek osuszający lub podgrzewaną twarz; jeżeli piana jest trwała, użyć radaru zamiast |
| Odczyty dryfują wysoko / nisko z pogodą | Temperatura nieskompensowana, lub słońce ogrzewanie obudowy | Włącz / weryfikuj kompensację temperatury; zasłoń obudowę; sprawdź, czy czujnik temperatury nie działa |
| Odczyt zamrożony o ustalonej wartości | Poziom produktu wszedł do strefy blanking (martwy), lub echo jest zablokowany na ścianie lub agitator | Obniżyć granicę wysokiego poziomu poniżej martwej strefy; przenieść czujnik do centrum zbiornika; zmniejszyć kąt wiązki |
Wybór właściwego czujnika poziomu ultradźwiękowego
Gdy instalacja i kalibracja są dźwiękowe, wybór modelu decyduje, co można zmierzyć. Dwa praktyczne punkty wyjścia:
- Czyste płyny, zbiorniki i otwarte kanały: pełne zakres ultradźwiękowych czujników poziomu obejmuje projekty zintegrowane i dzielone. W Seria KUS640 Para wideotemperaturowy LCD (-30 do 80 ° C) z zasilaniem 24 VDC i wyjściem 4- 20 mA / RS485.
- Interfejsy osadu, błota i osadu: wymagane jest urządzenie typu contact- type, ponieważ interfejs siedzi wewnątrz cieczy. W Miernik poziomu osadu ultradźwiękowego typu KWD120 mierzy odległość podwodną bezpośrednio i obsługuje sondy 50 kHz do 650 kHz o zakresie pomiarowym od 1 m do 40 m.
Jeśli piana, ciężka kondensacja lub silnie pobudzona powierzchnia jest nieunikniona w procesie, czujnik poziomu radaru będzie utrzymywać sygnał tam, gdzie USG nie będzie - handel-off jest wyższy koszt jednostkowy, który jest zwykle nadal tańsze niż trwale nierzetelne czytanie.
FAQ
P: Jak wybrać wysokość montażu dla ultradźwiękowego czujnika poziomu?
A: Zamontować czujnik na linii środkowej zbiornika, gdzie jest to praktyczne, utrzymując powierzchnię ponad maksymalnym poziomem produktu plus odległość zatkania i co najmniej 300 mm od ściany zbiornika i wlotu napełniania.
P: Co to jest blanking odległość (martwa strefa)?
A: Jest to minimalna odległość bezpośrednio poniżej powierzchni czujnika, w której jednostka nie może rozwiązać echo - często 0.2- 0.5 m, ale model-specyficzne, więc zawsze przeczytać go z arkusza danych przed ustawieniem alarmu wysokiego poziomu.
P: Czy piana wpłynie na odczyt?
A: Tak. Warstwa piankowa pochłania i rozprasza impuls ultradźwiękowy, który osłabia lub traci echo. Pianka lekka często może być zarządzana większą wiązką lub większym zyskiem; piana trwała jest raczej przypadku radaru niż USG.
P: Jak często należy kalibrować ultradźwiękowy czujnik poziomu?
A: Kalibracja przy uruchomieniu, a następnie okresowe weryfikowanie - często co 6 do 12 miesięcy - lub gdy odczyty dryfują w stosunku do znanego poziomu odniesienia lub po ponownym zamontowaniu.
Bibliografia
- Endress + Hauser, Pomiar poziomu ultradźwiękowego - notatki instalacyjne i aplikacyjne.
- Vega, Pomiar poziomu ultradźwiękowego - naprowadzanie montażowe i belkowe.
- Kacise, Zintegrowany czujnik poziomu ultradźwiękowego KUS640 oraz Miernik poziomu osadu ultradźwiękowego typu KWD120 arkusze danych.
