حسگرهای سطح رادار به ابزارهای «تنظیم و فراموش کن» شهرت دارند و در بیشتر موارد این شهرت به دست می‌آید - نسبت به سنسورهای اولتراسونیک نسبت به دما، بخار و گرد و غبار حساسیت کمتری دارند و پس از پیکربندی صحیح، دقت خود را برای مدت طولانی حفظ می‌کنند. نکته این کلمه "درست" است. کالیبراسیون رادار یک متغیر اضافی دارد که اولتراسونیک ندارد: ثابت دی الکتریک هر چیزی که اندازه گیری می کنید. از آن مرحله رد شوید یا آن را در یک مقدار پیش فرض قرار دهید، و می توانید با حسگری روبرو شوید که کاملاً روی کاغذ کالیبره شده است اما در میدان متناظر خوانده می شود.
این راهنما آنچه را که واقعاً به کالیبراسیون می‌پردازد را پوشش می‌دهدیک فرستنده سطح راداری- تنظیم صفر و دهانه، پیکربندی ثابت دی الکتریک، نگاشت پژواک نادرست-، و اشتباهاتی که بیشتر تماس های سرویس را هنگامی که یک واحد در حال حاضر در فیلد است، ایجاد می کند.
چگونه اندازه گیری سطح رادار در واقع کار می کند
یک سنسور سطح رادار یک پالس مایکروویو را به سمت سطح ماده اندازه‌گیری شده ارسال می‌کند و مدت زمان بازگشت بازتاب را چند برابر می‌کند. مسافت از آن زمان سفر محاسبه می شود و سطح با کم کردن آن فاصله از ارتفاع مخزن شناخته شده به دست می آید. از آنجایی که سیگنال به جای صوتی، الکترومغناطیسی است، رادار توسط بخار، گرد و غبار، یا شیب دما ضعیف نمی شود، همانطور که مافوق صوت - است و دقیقاً به همین دلیل است که اغلب مسیر ارتقاء زمانی است که یک سنسور اولتراسونیک درگیر است.
چیزی که رادار به آن حساس است بازتاب سطح هدف است که توسط ثابت دی الکتریک آن - اندازه گیری میزان قدرت بازتاب یک موج الکترومغناطیسی توسط یک ماده کنترل می شود. آب به شدت منعکس می شود و اندازه گیری آن آسان است. هیدروکربن های سبک، گازهای مایع، و برخی از مایعات با رسانایی پایین ضعیف بازتاب می کنند، و فرستنده باید از قبل بداند که به جای رد کردن آن به عنوان نویز، پژواک ضعیف را به درستی تفسیر کند.
Zero and Span: The Same Foundation، One Added Variable
مانند هر ابزار سطح، کالیبراسیون رادار با دو نقطه مرجع شروع می شود.
صفر (فاصله خالی)
این فاصله از سطح آنتن تا پایین‌ترین نقطه‌ای است که حسگر باید اندازه‌گیری کند، معمولاً کف مخزن یا یک مرجع سطح پایین تعریف شده-. معمولاً به‌جای اندازه‌گیری با دست آزاد، مستقیماً از نقشه مکانیکی کشتی گرفته می‌شود، زیرا دقت در اینجا خط پایه را برای کل محدوده تعیین می‌کند.
دهانه (فاصله کامل)
دهانه کوتاه‌ترین فاصله‌ای را که حسگر انتظار می‌رود بخواند، نزدیک به بالای محدوده اندازه‌گیری را مشخص می‌کند. در مخازن با سقف ناهموار یا شیبدار - مخازن سقف شناور مثال کلاسیک هستند - این همیشه یک اندازه گیری ساده ساده نیست و ممکن است نیاز به یک صفحه بازتابنده افقی نصب شده در جایی باشد که آنتن دارای مسیری تمیز و بدون انسداد باشد.
جایی که رادار از امواج مافوق صوت فاصله می گیرد، ورودی سوم است: ثابت دی الکتریک. صفر را بگیرید و به درستی بچرخید، اما تنظیم دی الکتریک را اشتباه رها کنید، و فرستنده همچنان فاصله را به درستی محاسبه می کند - اکو ضعیف تر یا نویزتر از حد انتظار خواهد بود، که به عنوان ناپایداری یا قرائت متناوب به جای یک افست مسطح نشان داده می شود.
مرحله به مرحله-روش کالیبراسیون مرحله به مرحله
1. هندسه و تراز آنتن نصب را تأیید کنید
فواصل خالی و کامل واقعی از رسم ظرف را بررسی کنید و بررسی کنید که آنتن عمود بر سطح اندازه گیری شده نصب شده باشد. آنتن نامناسب، پالس را از گیرنده منعکس می‌کند و نه به سمت آن، سیگنال را ضعیف می‌کند که به نظر مشکل کالیبراسیون است اما در واقع مکانیکی است.
برای مخازن با سقف غیر مسطح، تأیید کنید که آیا به صفحه بازتابنده نیاز است یا خیر. یک هدف فلزی افقی حداقل 50 میلی‌متر × 50 میلی‌متر، که با یک خط دید واضح و به دور از موانع ساختاری نصب شده است، به جای سطح سقف زاویه‌دار که سیگنال را پراکنده می‌کند، یک نقطه بازتاب ثابت و قابل پیش‌بینی به رادار می‌دهد.
2. کالیبراسیون خشک یا کالیبراسیون مرطوب را انتخاب کنید
کالیبراسیون خشکاز یک هدف مرجع - معمولاً یک صفحه فلزی مسطح حداقل یک متر مربع - استفاده می‌کند که در فواصل خالی و کامل شناخته شده قرار گرفته و آنتن در سرتاسر آن عمود بر آن قرار دارد. مقادیر صفر و{3}}مقیاس کامل بر اساس این هدف، بدون نیاز به پر کردن ظرف واقعی، وارد یا تأیید می‌شوند. این رویکرد استاندارد برای اکثر برنامه های کاربردی فرآیند عمومی است.
کالیبراسیون مرطوبظرف را تا سطوح شناخته شده پر می کند و خروجی فرستنده را برای مطابقت با سطوح تأیید شده تنظیم می کند. زمانی که کشتی دارای انسدادهای داخلی است که پژواک های کاذب ایجاد می کند که نیاز به نقشه برداری دارند، یا در بازداشت{1}}برنامه های انتقال و نظارتی که در آن کالیبراسیون باید رفتار کشتی واقعی- را به جای هندسه ایده آل منعکس کند، ضروری است.
3. نقطه صفر و اسپان را تنظیم کنید
بسته به مدل فرستنده، فواصل خالی و کامل تایید شده را از طریق نمایشگر محلی، یک ارتباط دهنده HART یا نرم افزار پیکربندی وارد کنید. اکثر واحدهای مدرن از ورود مستقیم عددی و همچنین یک تابع تنظیم خودکار- پشتیبانی می‌کنند که فاصله پژواک فعلی را به عنوان نقطه مرجع ثبت می‌کند.
4. ثابت دی الکتریک را برای محیط فرآیند وارد کنید
این مرحله اغلب نادیده گرفته می شود، معمولاً به این دلیل که فرستنده با مقدار پیش فرض تنظیم شده برای آب ارسال می شود و هیچکس آن را تغییر نمی دهد. اگر محیط فرآیند شما آب نیست - یک حلال، یک هیدروکربن سبک، یک گاز مایع - ثابت دی الکتریک آن را در جدول مرجع سازنده جستجو کنید و آن را به صراحت وارد کنید. این تنظیم واحد تأثیر بزرگی بر پایداری اندازه‌گیری برای رسانه‌های با بازتاب ضعیف دارد.
5. False{1}}Echo Mapping را انجام دهید
منحنی خالی یا منحنی اکو نیز نامیده می‌شود، این مرحله بازتاب‌های ساختارهای داخلی ثابت - همزن، نازل، نردبان، کویل‌های گرمایش - را در حالی که ظرف خالی یا در سطح مرجع شناخته شده است، ثبت می‌کند. نرم افزار فرستنده از این نقشه برای فیلتر کردن آن انعکاس های ثابت در حین کارکرد عادی استفاده می کند، بنابراین مانعی ثابت را با سطح واقعی اشتباه نمی گیرد.
6. بررسی در برابر یک مرجع مستقل در چند نقطه
قرائت فرستنده را با یک نوار شیب دار، شیشه دید یا ابزار درجه بندی شده دوم در دو یا سه سطح متوسط، نه فقط در خالی و پر، بررسی کنید. هنگامی که سقف مخزن زاویه دار است یا کشتی دارای ساختار داخلی قابل توجهی است، در رادار حتی بیشتر از امواج فراصوت اهمیت دارد، زیرا خطاهای ایجاد شده توسط ناهماهنگی بازتابنده یا نگاشت ناقص پژواک معمولاً در محدوده متوسط-به جای در نقاط پایانی ظاهر می شوند.
7. کالیبراسیون را مستند کنید
تاریخ، روش مرجع، مقدار ثابت دی الکتریک استفاده شده و قرائت های قبل و بعد را ثبت کنید. به طور خاص در رادار، همچنین ارزش دارد که بررسی شود که آیا نقشه‌برداری پژواک نادرست- انجام شده است یا خیر و زمانی که - آن رکورد در زمان عیب‌یابی قابل توجهی صرفه‌جویی می‌کند، اگر قرائت‌ها پس از تغییر فرآیند بعدی ناپایدار شوند.
یک مثال میدانی: زمانی که صفر و دهانه هرگز مشکل نبودند
تأسیساتی که یک فرستنده راداری را روی یک مخزن ذخیره حلال اجرا می‌کند، چند هفته پس از راه‌اندازی - شروع به مشاهده قرائت‌های متناوب و پر سر و صدا کرد، نه یک جابجایی ثابت، بلکه مقادیری که نزدیک به انتهای محدوده پرش می‌کنند و گهگاه سیگنال را کاملاً از دست می‌دهند. اولین پاسخ تیم تعمیر و نگهداری این بود که -صفر و بازه را مجدداً تأیید کند، که هر دو دقیقاً مطابق پیکربندی بررسی شدند.
علت واقعی تنظیم ثابت دی الکتریک بود که در پیش فرض کارخانه مناسب برای آب رها شده بود. حلال موجود در ظرف دارای ارزش دی الکتریک بسیار پایین تری بود، و پژواک بسیار ضعیف تری نسبت به سیگنال فرستنده تولید می کرد{1}}تنظیمات پردازشی که انتظار می رفت - آنقدر قوی باشد که در بیشتر مواقع تشخیص داده شود، اما هر زمان که سطح هیچ اختلالی داشت به راحتی از دست می رفت. وارد کردن مقدار دی الکتریک صحیح برای محیط واقعی، برگرفته از جدول مرجع سازنده، ناپایداری را بدون هیچ تغییری در تنظیمات صفر یا دهانه حل کرد.
نکته گسترده تر: در فرستنده های رادار، یک سیگنال ناپایدار یا پر سر و صدا اغلب یک مشکل انعکاسی متوسط-به جای یک مشکل کالیبراسیون به معنای دقیق آن است. بررسی تنظیم دی الکتریک قبل از کالیبره کردن مجدد صفر و دهانه می‌تواند یک بازدید مجدد از سایت را ذخیره کند.
وقتی سنسور را انتخاب می کنید این به چه معناست
چند ملاحظات عملی که ارزش آن را دارند قبل از خرید سنجیده شوند، زیرا مستقیماً بر میزان تلاش کالیبراسیون مورد نیاز نصب رادار تأثیر می‌گذارند:
- کتابخانه های ثابت دی الکتریک داخلیبا رسانه‌های فرآیند رایج از قبل بارگیری شده-خطر مشکل پیش‌فرض-مقدار توضیح داده شده در بالا را کاهش می‌دهد، به‌ویژه در نصب‌هایی که چندین محصول مختلف را در طول زمان مدیریت می‌کنند.
- نقشه برداری نادرست{0} خودکارعملکردها، به‌جای ورود کاملاً دستی اکو{0}}منحنی، زمان راه‌اندازی را در کشتی‌هایی با اجزای داخلی پیچیده کاهش می‌دهند.
- آنتن‌های با فرکانس بالاتر-(80 گیگاهرتز در مقابل گزینه‌های فرکانس پایین{3})یک زاویه پرتو باریک‌تر ایجاد می‌کند، که شانس برداشتن بازتاب‌ها از ساختارهای داخلی را در وهله اول کاهش می‌دهد - در کشتی‌های کوچکتر یا شلوغ‌تر مفید است.
- خروجی HART یا دیجیتال با پیکربندی از راه دورامکان تأیید و تنظیم از اتاق کنترل را فراهم می کند، که برای مخازنی که دسترسی فیزیکی آنها دشوار یا خطرناک است، مهم است. اگر برنامه شما شامل یک محیط قوی و به راحتی بازتابنده و یک هندسه ظرف ساده تر است، یکسطح سنج اولتراسونیکممکن است با هزینه نصب کمتر به دقت قابل مقایسه ای دست یابد.
اشتباهات رایج کالیبراسیون رادار که ارزش اجتناب دارد
رها کردن ثابت دی الکتریک در حالت پیش فرض.همانطور که مثال میدانی نشان می‌دهد، این شایع‌ترین علت خوانش ناپایدار در رسانه‌های غیرآبی-است.
پرش از نقشه‌برداری نادرست{0}}پژواک در کشتی‌هایی با ساختار داخلی.بدون آن، فرستنده راهی برای تشخیص انسداد ثابت از خواندن سطح واقعی ندارد.
نصب آنتن خاموش-عمود.حتی یک زاویه کوچک قدرت سیگنال برگشتی را کاهش می‌دهد و می‌تواند شبیه به یک مشکل دی الکتریک ضعیف باشد.
با فرض وجود سقف مسطح در حالی که سقفی وجود ندارد.به ویژه مخازن سقف شناور خارجی اغلب به یک صفحه بازتابنده افقی نیاز دارند - با حذف آن خوانش های متناقضی ایجاد می کند که ربطی به صفر یا دهانه ندارد.
پس از اصلاحات داخلی، پژواک های نادرست را دوباره-نگاشت نکنید.افزودن یا جابجایی تجهیزات در داخل کشتی - یک همزن جدید، یک نازل جابجا شده - الگوی پژواک ثابت-که فرستنده در ابتدا با آن نقشه‌برداری شده بود را تغییر می‌دهد.
هر چند وقت یکبار باید کالیبره مجدد کرد؟
فرستنده‌های رادار معمولاً کالیبراسیون را طولانی‌تر از سنسورهای اولتراسونیک نگه می‌دارند، زیرا در معرض دمای یکسانی-دریفت نیستند. با این حال، چند دستورالعمل کلی اعمال می شود:
- انتقال حضانت یا برنامه‌های گزارش{0} نظارتی: بررسی در برابر مراجع قابل ردیابی هر سه ماه یکبار.
- نظارت بر فرآیند استاندارد در شرایط پایدار: چک سالانه معمولاً کافی است.
- پس از هر گونه تغییر در محیط فرآیند: دوباره-تنظیمات ثابت دی الکتریک را تأیید کنید حتی اگر صفر و دهانه تغییر نکرده باشد - این بررسی است که اغلب پس از تغییر محصول نادیده گرفته می‌شود.
مثل همیشه، توصیه‌های سازنده زمانی که محافظه‌کارانه‌تر هستند، اولویت دارند، به‌ویژه در مورد برنامه‌های کاربردی ابزاری{0}ایمنی.
افکار نهایی
حسگرهای سطح رادار زمانی که به درستی پیکربندی شوند، ابزارهایی را می بخشند که دقیقاً به همین دلیل است که پیکربندی نادرست برای مدتی مورد توجه قرار نمی گیرد - حسگر کاملاً از کار نمی افتد، فقط خوانش هایی را تولید می کند که نویزتر یا پایدارتر از آنچه باید باشد. به دست آوردن صفر و دهانه درست، سهام جدول است. درست گرفتن ثابت دی الکتریک و نگاشت پژواک نادرست{2}} چیزی است که در واقع تعیین می کند که آیا نصب رادار در درازمدت به روشی که قرار است عمل کند یا خیر.
مراجع
- انجمن ابزار آمریکا (ISA) - راهنمایی کلی در مورد ابزار اندازه‌گیری سطح و شیوه‌های کالیبراسیون.
- موسسه نفت آمریکا،راهنمای استانداردهای اندازه گیری نفت، فصل 3 - اصول اندازه گیری مخزن و اندازه گیری سطح.
- مؤسسه ملی استانداردها و فناوری (NIST) - داده های مرجع در مورد انتشار امواج الکترومغناطیسی و خواص دی الکتریک مواد.
- مستندات فنی سازنده برای فرستنده های سطح رادار - جداول مرجع ثابت دی الکتریک و روش های نقشه برداری نادرست{1}}اکوی.
کار از طریق خواندن سطح راداری پر سر و صدا یا ناپایدار، یا مشخص کردن یک فرستنده جدید برای یک رسانه دشوار؟ جزئیات کشتی و شرایط فرآیند خود را برای ما ارسال کنید - ما به شما کمک می‌کنیم پیکربندی صحیح را قبل از تبدیل شدن به یک تماس سرویس مکرر انجام دهید.
شما همچنین ممکن است دوست داشته باشید
- کالیبراسیون ابزار اندازه گیری سطح: یک راهنمای کامل
- نحوه کالیبره کردن سطح سنج اولتراسونیک: راهنمای گام به گام--برای نظارت دقیق مخزن
- نحوه کالیبره کردن یک سطح سنج مغناطیسی: راهنمای گام به گام--برای نظارت دقیق مخزن
