หลักการวัด คุณลักษณะ และการประยุกต์ใช้ของเครื่องวัดระดับเรดาร์

อาร์เครื่องวัดระดับ Adarเครื่องวัดระดับของเหลวแบบเรดาร์เป็นเครื่องมือวัดระดับของเหลวแบบไม่สัมผัส ไม่มีชิ้นส่วนเคลื่อนที่ และไม่ต้องบำรุงรักษาอย่างแท้จริง หลังจากใช้งานและพัฒนาทางเทคนิคมาหลายปี ปัจจุบันเครื่องมือนี้ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมปิโตรเคมีและได้รับการยอมรับจากผู้ใช้ บทความนี้จะแนะนำหลักการวัดสองแบบที่แตกต่างกันของเครื่องวัดระดับแบบเรดาร์โดยสังเขป และชี้ให้เห็นถึงโอกาสในการใช้งานที่เหมาะสมและข้อกำหนดในการติดตั้งโดยพิจารณาจากคุณลักษณะและข้อดีของเครื่องมือนี้

1. หลักการวัดและคุณลักษณะของเครื่องวัดระดับเรดาร์

เครื่องวัดระดับแบบเรดาร์ใช้คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าความถี่สูงมากส่งผ่านเสาอากาศไปยังพื้นผิวของเหลวในภาชนะที่ต้องการวัด เมื่อคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าไปถึงพื้นผิวของเหลว มันจะสะท้อนกลับมาและรับโดยเสาอากาศเดิม ความแตกต่างของเวลาที่เกิดขึ้นระหว่างคลื่นที่ส่งไปและเสียงสะท้อนจะถูกตรวจจับ เพื่อคำนวณระดับของเหลว

เครื่องวัดระดับเรดาร์มีโหมดการทำงานสองโหมด ซึ่งสอดคล้องกับหลักการวัดสองแบบ

(1) โหมดไมโครเวฟแบบพัลส์ (PTOF)

โหมดนี้เป็นระบบวัดระยะทางแบบย้อนเวลาจากบนลงล่าง ระบบวัดจะส่งคลื่นไมโครเวฟความถี่คงที่ผ่านเสาอากาศที่มีแบนด์วิดท์คงที่เป็นระยะๆ ซึ่งระบบเรดาร์จะรับคลื่นหลังจากสะท้อนจากพื้นผิวของวัสดุที่วัด เสาอากาศรับคลื่นไมโครเวฟที่สะท้อนกลับมาและส่งต่อไปยังวงจรไฟฟ้า ไมโครโปรเซสเซอร์จะประมวลผลสัญญาณ ระบุเสียงสะท้อนที่เกิดจากคลื่นไมโครเวฟบนพื้นผิวของวัสดุ และคำนวณระดับของเหลวโดยอิงจากเสียงสะท้อนนั้น เวลาที่แปรผันตามระยะทางของระดับของเหลวที่วัดได้จะถูกแปลงเป็นสัญญาณไฟฟ้า

(2) คลื่นต่อเนื่องแบบปรับความถี่ (FMCW)

แหล่งกำเนิดไมโครเวฟของเครื่องวัดระดับเรดาร์นี้คือออสซิลเลเตอร์ควบคุมย่านความถี่เอ็กซ์แบนด์ ไมโครเวฟที่ปล่อยออกมาจากเสาอากาศเป็นคลื่นต่อเนื่องที่มีการปรับความถี่เชิงเส้น เมื่อเสาอากาศรับคลื่นสะท้อน ความถี่ในการปล่อยไมโครเวฟจะเปลี่ยนไป ความแตกต่างของความถี่ระหว่างคลื่นที่ส่งออกไปและคลื่นสะท้อนจะเป็นสัดส่วนกับระยะห่างจากเสาอากาศถึงผิวน้ำ และจะคำนวณความสูงของระดับน้ำจากค่านี้ได้

2. คุณลักษณะของเครื่องวัดระดับเรดาร์

(1) เครื่องวัดระดับเรดาร์ประกอบด้วยหน่วยควบคุมอิเล็กทรอนิกส์และเสาอากาศเป็นหลัก ไม่มีชิ้นส่วนเคลื่อนที่และไม่มีการสึกหรอทางกล เมื่อเปรียบเทียบกับเครื่องมือวัดระดับของเหลวที่มีชิ้นส่วนทางกลแล้ว เครื่องวัดระดับเรดาร์มีอายุการใช้งานยาวนานกว่า และไม่ต้องบำรุงรักษาอย่างแท้จริง

(2) เครื่องวัดระดับเรดาร์สามารถใช้วัดระดับของเหลวส่วนใหญ่ได้ คลื่นไมโครเวฟที่ปล่อยออกมาสามารถผ่านสุญญากาศได้ ไม่จำเป็นต้องใช้ตัวกลางในการส่งผ่าน และได้รับผลกระทบจากบรรยากาศ ไอน้ำ และละอองระเหยในถังน้อยกว่า

(3) ใช้การวัดแบบไม่สัมผัส ซึ่งไม่ได้รับผลกระทบจากคุณสมบัติทางกายภาพ เช่น ระดับของเหลว ความหนาแน่น และความเข้มข้นในถัง มีช่วงการวัดกว้างและทนทานต่อการกัดกร่อนสูง

(4) มีข้อดีคือติดตั้งง่าย อัตราความล้มเหลวต่ำ บำรุงรักษาง่าย มีความแม่นยำสูง และมีความน่าเชื่อถือสูง

(5) ใช้โหมดเอาต์พุตสองโหมด คือ ดิจิทัลและอนาล็อก และสามารถกำหนดค่าในโหมดบัสสำหรับหน่วยเดียวหรือหลายหน่วย ซึ่งสามารถเชื่อมต่อกับคอมพิวเตอร์ตรวจสอบด้านบนได้อย่างง่ายดาย

(6) เครื่องมือนี้มีอัตราการแผ่รังสีต่ำและโดยพื้นฐานแล้วไม่เป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อมโดยรอบและบุคลากร

3. การเลือกใช้และการประยุกต์ใช้เครื่องวัดระดับเรดาร์

เครื่องวัดระดับเรดาร์มีหลายประเภท เมื่อเลือกใช้ สิ่งแรกที่ต้องพิจารณาคืออิทธิพลของอุณหภูมิ ความดัน ความหนาแน่น ความหนืด และการกัดกร่อนของตัวกลางที่วัดต่อประสิทธิภาพการทำงาน ดังนั้น เมื่อเลือกใช้ จึงจำเป็นต้องเลือกเสาอากาศและเครื่องวัดที่เหมาะสมตามลักษณะของตัวกลางภายใต้สภาวะการทำงานเฉพาะ สำหรับถังที่มีปริมาตรน้อยและรูปทรงซับซ้อน หรือการใช้งานที่ต้องวัดระดับของเหลวหลายระดับ แนะนำให้ใช้เครื่องวัดระดับเรดาร์แบบเสาอากาศนำคลื่น สำหรับถังที่มีสภาพแวดล้อมการวัดที่ซับซ้อน เช่น สารระเหย สารกัดกร่อน ความดันสูง และอุณหภูมิสูง แนะนำให้ใช้เครื่องวัดระดับเรดาร์แบบเสาอากาศไม่สัมผัส เนื่องจากเครื่องวัดระดับไม่สัมผัสกับตัวกลาง จึงสามารถหลีกเลี่ยงคุณสมบัติทางกายภาพและเคมีของตัวกลางที่ส่งผลต่อความแม่นยำในการวัดหรือความเสียหายต่อเครื่องวัดระดับได้

เนื่องจากความแม่นยำ การบำรุงรักษาประจำวัน และอายุการใช้งานของเครื่องวัดระดับเรดาร์ส่งผลโดยตรงต่อประสิทธิภาพการผลิตและผลประโยชน์ทางเศรษฐกิจขององค์กร คุณภาพที่ยอดเยี่ยมและบริการหลังการขายที่น่าพึงพอใจจึงมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อผู้ใช้งาน

หลักการคัดเลือกนั้นพิจารณาจากแง่มุมต่อไปนี้เป็นหลัก และปฏิบัติตามข้อกำหนดการคัดเลือกเครื่องมือที่เกี่ยวข้อง:

(1) ประสิทธิภาพของเครื่องมือ; (2) คุณลักษณะของตัวกลาง; (3) เงื่อนไขการติดตั้ง; (4) สภาพแวดล้อม; (5) ปัจจัยทางเศรษฐกิจ

คุณสมบัติของตัวกลางวัดระดับของเหลวมีผลต่อระยะการวัด ของเหลวที่มีค่าคงที่ไดอิเล็กตริกต่ำจะมีผลกระทบต่อระยะการวัดของเครื่องวัดระดับเรดาร์มากกว่า ทำให้ระยะการวัดลดลง ในขณะที่ของเหลวที่มีค่าคงที่ไดอิเล็กตริกสูงจะมีผลกระทบต่อระยะการวัดของเครื่องวัดระดับเรดาร์น้อยกว่า ทำให้ระยะการวัดเพิ่มขึ้น

ประสิทธิภาพของเครื่องวัดระดับเรดาร์แต่ละประเภทมีลักษณะเฉพาะตัว ควรวิเคราะห์และกำหนดรุ่นที่เหมาะสมตามสภาพการทำงานเฉพาะ เช่น ข้อกำหนดการใช้งาน อุณหภูมิ ความดัน ลักษณะการกัดกร่อนของตัวกลางที่วัด และขนาดของพื้นที่ใช้งาน ตัวอย่างเช่น เสาอากาศแบบต่างๆ สามารถตอบสนองความต้องการการวัดที่หลากหลาย เสาอากาศแบบกรวยที่ใช้กันทั่วไปสามารถติดตั้งบนฝาถังหรือท่อนำคลื่นของถังพักและถังเก็บ ซึ่งเหมาะสำหรับสถานที่วัดที่มีระยะการวัดกว้าง ในขณะที่เสาอากาศแบบพาราโบลาเหมาะสำหรับการวัดระดับของเหลวและของแข็ง และสามารถใช้สำหรับการวัดระยะไกลมาก เสาอากาศแบบฮอร์นขนาดเล็กเหมาะสำหรับภาชนะขนาดเล็ก และเสาอากาศแบบแบนเหมาะสำหรับสภาพการทำงานที่หลากหลาย

เครื่องมือวัดระดับของเหลวมีหลายประเภท และแต่ละวิธีวัดก็มีลักษณะเฉพาะและความเหมาะสมของตนเอง เครื่องวัดระดับแบบเรดาร์สามารถตอบสนองความต้องการการวัดระดับของเหลวได้หลายประการ เนื่องจากมีประสิทธิภาพการทำงานที่เสถียรและเชื่อถือได้ การใช้งานสะดวกและปลอดภัย มีความสามารถในการต้านทานการรบกวนสูง และสามารถวัดได้ในของเหลวหลากหลายชนิด ทำให้ได้ความแม่นยำในการวัดสูง ดังนั้น ด้วยคุณลักษณะและข้อดีเหล่านี้ เครื่องวัดระดับแบบเรดาร์จึงหลีกเลี่ยงไม่ได้ที่จะถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมปิโตรเคมี