Kryteria doboru anteny bezkontaktowego, radarowego przetwornika

Kryteria doboru anteny
bezkontaktowego, radarowego
przetwornika poziomu
Bezkontaktowe przyrządy do pomiaru poziomu, stosowane winżynierii przemysłowej od ponad 40 lat, są uważane za istotny element optymalizacji procesów
sterowania oraz regulacji, jeżeli pracują wzbiornikach procesowych ibuforowych,
jak również służą do wizualizacji, planowania dostaw środków produkcji imonitorowania ilości wyrobów gotowych w zbiornikach i silosach magazynowych.
Przyrządy mikrofalowe iakustyczne są godnymi uwagi zamiennikami wag tensometrycznych zuwagi na atrakcyjną cenę, bezobsługowość, brak części ruchomych
irealizowanie pomiaru bez kontaktu zmedium, nierzadko zzewnątrz zbiornika
bez konieczności ingerencji wjego konstrukcję mechaniczną, jeżeli jest wykonany
ztworzywa sztucznego lub szkła. Przetworniki radarowe iultradźwiękowe zajmują
również miejsce ustępujących sond hydrostatycznych zuwagi na niewrażliwość
na zmiany gęstości czynnika mierzonego, szoki ciśnieniowe itemperaturowe oraz
na dużo lepszą odporność chemiczną (brak bezpośredniego zwilżania czujnika).
Dokładność pomiaru poziomu za pomiaru bez konieczności ponosze- pomiaru zgodnie z wymaganiami
pomocą bezkontaktowego, radarowe- nia nakładów na utrzymanie ruchu. użytkownika.
go przetwornika poziomu ma pod- Poprawny montaż anteny w zbiorniMetalowa antena stożkowa
stawowe znaczenie w zbiornikach ku stanowi ważne uzupełnienie, bez (fot. 1) jest podstawową, jakiej używa
stokażowych. W przypadku apara- którego trudno rozwiązać zadanie się w większości zadań pomiarowych.
tów procesowych i buforowych
kluczową wagę przykłada się do
powtarzalności wskazań radaru. W każdym z tych przypadków
zasadnicze znaczenie ma konstrukcja anteny przyrządu. Jest to
Złącza do przepływowego
najważniejszy element jego budoAntena stożkowa 4-calowa
Dysk
chłodzenia anteny
wy, od którego zależy bezpieżaroodporny
Przyłączę kołnierzowe
czeństwo i ciągłość pracy oraz
Rys. 1
Antena stożkowa, żaroodporna zchłodzeniem gazowym
oczekiwana, długa żywotność
66
luty
2012
raport
PRAKTYKA INŻYNIERSKA
Antena stożkowa
Fot. 1
Należy zapewnić możliwie największą jej średnicę i zadbać o wybór
uszczelnienia anteny o właściwej odporności chemicznej na czynniki lotne w zbiorniku. Anteny stożkowe
radarowych przetworników poziomu Endress+Hauser są dostarczane
z podwójnym uszczelnieniem i unikatowym dławieniem gazoszczelnym wiązki elektrycznej, tworzącym
drugą linię obrony przed penetracją
toksyczną lub ciśnieniową. Te cechy
konstrukcyjne wydatnie zwiększają szczelność punktu pomiarowego
i bezpieczeństwo na instalacji użytkownika. W reaktorach procesowych,
mieszalnikach i podobnych aparatach, w których występują trudne
warunki chemiczne, intensywne parowanie, wymagana jest higiena lub
aseptyczność, antenę stożkową wycofuje się do krawędzi przyłącza technologicznego i przesłania grubym dyskiem teflonowym z częścią sferyczną
(fot. 2), uzyskując odpowiednią odporność chemiczną i bardzo pożądaną właściwość grawitacyjnego usuwania skroplin z anteny. Dysk teflonowy
można zastąpić przesłoną żaroodporną (rys. 1) w kombinacji z wentylowaniem anteny chłodnym gazem
technicznym, co umożliwia zrealizowanie pomiaru w temperaturach procesowych dochodzących do 1000°C
(np. piec magnezowy). Inne warianty anteny stożkowej to m.in. wersja
z płaszczowym grzaniem parą nasyconą (rys. 2) w celu ciągłego usuwania z anteny czynnika krystalizującego lub sedymentującego
(np. siarka), wersja z przedmuchem pneumatycznym suchym
gazem technicznym i pozycjonerem do pomiarów poziomu pylących materiałów sypkich oraz
Antena stożkowa
kruszyw o nierównym usypie
Fot. 2
cofnięta iprzesłonięta
(np. kamień wapienny, koks,
dyskiem teflonowym
piasek) czy też wersja ekonomiczna stożka – tworzywowa i meta- konstrukcji jest ograniczona i wymalizowana od wewnątrz – do realizacji ga doświadczenia w uruchomieniu
podstawowych zadań pomiarowych radaru. Z reguły bowiem, ze względu
w gospodarce wodno-ściekowej czy na występowanie dużej liczby statycznych elementów konstrukcyjnych
przetwórstwie minerałów.
Metalowa antena parabolicz- w zbiorniku w kombinacji z nieprzena (fot. 3) stanowi uzupełnienie wodzącym czynnikiem mierzonym,
w wybranych modelach radarów, niezbędne jest dokładne mapowanie
realizowane przez Endress+Hauser całego wnętrza zbiornika i uruchodla zbiorników magazynowych pod- mienie dodatkowych filtrów sygnalegających kontroli metrologicznej łowych w radarze.
Głównego Urzędu Miar i rozmieszW prowadnicach dachu pływająceczonych w granicach tworzonych go, w rurach wgłębnych i naczyniach
lub już istniejących składów podat- poziomowskazowych trudno jest dokowych (np. olej napędowy, mazut), kładnie opisać panujące warunki ze
jak również w pomiarach poziomu, względu na możliwą korozję ścianek,
objętości lub masy w wąskich i wy- nierówne spawy, brak dokładnych insokich silosach stokażowych zasypy- formacji o sposobie otworowania czy
wanych pneumatycznie lub grawi- zmiany średnicy powodowane niedotacyjnie materiałami o niskiej stałej kładnością wykonania rury lub obecdielektrycznej (np. pszenica, wapno nością wysłużonego, wymagającego
palone, pellety drzewne). Kąt emi- wymiany przetwornika pływakowego
sji sygnału wysokiej częstotliwości (tzw. butelka). W takich przypadkach
do wnętrza zbiornika jest wówczas korzystnym rozwiązaniem jest użycie
równy 3,5 stopnia, dynamika sygnału anteny płaskiej (tzw. planarnej, fot. 4),
(stosunek echa użytecznego do szu- generującej pole elektromagnetyczne
mów) sięga 120 dB, a zinWprowadzenie pary
Wyprowadzenie
tegrowany pozycjoner
nasyconej
kondensatu
umożliwia neutralizację
odchyłek od pionu pierwotnego króćca pomiarowego oraz minimalizację
odbić wtórnych sygnaHermetyłu powodowanych lejami
czne
lub stożkami usypowymi.
spawy
Antena
prętowa
(rys. 3), wykonana z tworzywa sztucznego, jest
przeznaczona do monMaksymalne ciśnienie : 6 bar @ 200°C
tażu w wąskich króćcach
Maksymalne ciśnienie procesowe :
pomiarowych. Ze wzglę0,5 bar @ 200°C
du na duży kąt emiAntena stożkowa
sji sygnału mikrofaloRys. 2
zgrzaniem parą
wego, użyteczność tej
lu t y
2 0 1 2
67
raport
p
PRAKTYKA INŻYNIERSKA
Wysokość
króćca
Fot. 3
Antena paraboliczna
Antena płaska do
prowadnic dachu
pływającego, rur
wgłębnych ipoziomowskazów
Część
nieaktywna
anteny
Fot. 4
koncentrycznie w osi rury. Pozwala to na skuteczne uruchomienie pomiaru bezkontaktowego i osiągnięcie
pierwotnie deklarowanych parametrów metrologicznych.
Bezpieczeństwo pomiaru poziomu za pomocą bezkontaktowego,
radarowego przetwornika poziomu
z poprawnie wybraną anteną zależy
również od własności części logicznej (inteligentnej) przyrządu. Pracując w odpowiedzialnych punktach instalacji procesowej, radary służą nie
tylko do celów wizualizacji lub regulacji. W chemii ciężkiej lub w przemyśle rafineryjnym ich zadaniem
jest pełnienie funkcji sensorycznej w pętlach blokadowych, na które nałożono obowiązek inicjalizacji
obwodów ESD w przypadku zagrożenia przelaniem zbiornika. Radary
Endress+Hauser, jako jedyne na rynku, są dopuszczone do pracy w obwodach zabezpieczeniowych, mają
oznaczenie SIL2 wg PN-EN 61508
wraz ze stosowną dokumentacją i zostały przebadane pod kątem parametrów niezawodnościowych przez
niezależne instytucje inżynierskie
(Exida.com, TÜV).
Dokładność i powtarzalność pomiaru poziomu za pomocą bezkontaktowego, radarowego przetwornika
poziomu z poprawnie wybraną anteną jest bardzo często przedmiotem
obiecujących deklaracji producenta, które trudno zweryfikować przed
dostawą. Radarowe przetworniki
Endress+Hauser, jako jedyne na rynku, są dostarczane z 5-punktowym, pisemnym świadectwem wzorcowania,
które niezależnie od zapisów odnośnie do cech metrologicznych, jakie
znajdują się w kartach katalogowych,
stanowi potwierdzenie deklarowanych
dokładności i powtarzalności pomiaru. Fabryczne, poziome stanowisko
Stanowisko fabryczne Endress+Hauser wzorcowania radarów
bezkontaktowych
68
luty
2012
Fot. 5
Zabudowa anteny
prętowej
Początek
części
aktywnej
anteny
Rys. 1
wzorcowania przyrządów dalmierzem
laserowym o niepewności pomiarowej
równej ±0,25 mm (fot. 5) ma akredytację holenderskiego instytutu metrologicznego (NMi). Po stronie inwestora lub użytkownika dostarczanego
radaru jest decyzja, jaką dokładność
w warunkach odniesienia powinien
osiągnąć przyrząd pomiarowy (±15,
±10, ±3 lub ±1 mm).
Dobór właściwego, bezkontaktowego przetwornika poziomu wymaga od projektanta lub użytkownika
końcowego doświadczenia i wiedzy technicznej. Endress+Hauser
jest największym światowym producentem przyrządów do pomiaru poziomu, cenionym przez setki tysięcy ich zadowolonych użytkowników
ze względu na umiejętności ekspertów Endress+Hauser doboru poprawnego rozwiązania pomiaru poziomu, które gwarantuje
za każdym razem spokojną pracę, bezpieczeństwo i najwyższą
jakość wykonania bez nadmiarowego uszczerbku dla budżetu inwestora. Nie bez znaczenia pozostaje wsparcie użytkownika po
sprzedaży, które w Endress+Hauser jest zapewnione na wiele lat po
zakończeniu produkcji przyrządu
pomiarowego w postaci wiedzy
doświadczonych inżynierów serwisu i dostępu do części zamiennych dla urządzeń.
Endress+Hauser
www.pl.endress.com/poziom