Софистицирани ултразвучни сензор нивоа у процесном резервоару се ослања на чист, неискривљен ехо за мерење висине течности. Велики, вертикални ПТФЕ урањајући грејач, који стоји тачно на путањи звучног таласа, може деловати као моћан, лажни рефлектор, узрокујући да сензор погрешно очита ниво и потенцијално изазове опасну суву ватру или преливање. Физички положај грејача и његова оријентација морају бити изабрани не само због термичких перформанси, већ и да би сензор био акустички невидљив.

Разумевање механизма ометања

Ултразвучни сензори нивоа емитују високофреквентне звучне импулсе (обично 20–200 кХз) у уском конусу. Звук путује наниже, одбија се од површине течности и враћа се до сензора. Мерење времена лета се претвара у очитавање удаљености. Сваки чврсти предмет унутар овог конуса-укључујући омоте грејача, носаче или разводне кутије-производи сопствени ехо. Ако је тај лажни ехо довољно јак, сензор се може закључати на њега уместо на праву површину течности.

Вертикални ПТФЕ урањајући грејач инсталиран близу центра резервоара представља велику, равну површину окомиту на путању звучног таласа. Ова геометрија ствара јак зрцални одраз. Сензор може протумачити ову рефлексију као ниво течности на дубини урањања грејача, што доводи до недовољног пуњења (ако је лажни ехо изнад стварног нивоа) или препуна (ако се врх грејача тумачи као стање скоро пуно). У екстремним случајевима, сензор можда неће успети да открије течност у потпуности, омогућавајући резервоару да се испразни док грејач остаје под напоном-што је стање које брзо уништава ПТФЕ омотач.

Принцип одабира кључа: акустична невидљивост

Циљ одИзбор резервоара ултразвучног сензора нивоа ПТФЕ грејачаје да грејач учини акустички невидљивим. Ово се постиже позиционирањем загрејаног елемента у потпуности изван ултразвучног снопа сензора и избегавањем великих, равних површина које могу деловати као огледала. Сам ПТФЕ материјал није проблем-ПТФЕ има акустичну импеданцију сличну води и заправо слаби звук од многих метала. Проблем је у геометрији и постављању.

Жељене конфигурације грејача

Бочно монтиран вертикални грејач

Вертикални ПТФЕ грејач монтиран на бочни зид резервоара, што је могуће ближе зиду, држи грејач изван путање централног снопа. Ултразвучни сензор се обично налази у центру резервоара. Бочни грејач се налази близу периферије, где је интензитет звучног таласа најмањи. Ова конфигурација добро функционише за уске резервоаре (пречник < 1 м) или када је угао снопа сензора узак (нпр. 5–10 степени). Међутим, за широке резервоаре или сензоре са широким снопом (15–30 степени), чак и бочни зидови могу бити осветљени.

Угаони грејач или грејач у облику слова Л (пожељно решење)

За већину инсталација, најпоузданије решење је ПТФЕ потопни грејач под углом или у облику слова Л. Такав грејач се убацује кроз бочну млазницу, али се затим савија надоле или дијагонално у резервоар. Грејани део иде паралелно са бочним зидом и налази се веома близу њега-обично унутар 50–100 мм од зида. Сноп сензора, усмерен надоле у ​​центар, никада не наилази на овај грејач јер се звучни таласи разилазе напоље само постепено.

Грејач у облику слова Л нуди две додатне предности:

Дужина грејања се може учинити дугачком (покривајући већину дубине течности) док остаје ван греде.

Монтажна прирубница се налази на бочном зиду, даље од горњег центра где је сензор инсталиран, што олакшава приступ.

Грејач мора бити тихо, невидљиво присуство у резервоару, скривено од звучних таласа који су очи контроле нивоа.

Дијагонални или хоризонтално постављени грејач

За плитке резервоаре (висине < 500 мм), вертикални грејач можда неће стати а да не вири изнад течности. Хоризонтално постављени грејач, уметнут кроз бочни отвор и пролази дуж дна, остаје потпуно испод видне линије ултразвучног сензора. Међутим, мора се водити рачуна да грејач не лежи директно испод сензора-хоризонтални грејач директно испод може да произведе рефлексију ако звучни талас прође кроз течност и удари у њену горњу површину. Најбоља пракса је да поставите хоризонтални грејач најмање 200 мм од вертикалне осе сензора.

Шта треба избегавати: Централни вертикални грејач

Централни, вертикално постављени ПТФЕ грејач је најгоре могуће место за резервоар опремљен ултразвучним сензором нивоа. Грејач делује као велика, цилиндрична мета директно на путу снопа. Чак и ако фирмвер сензора укључује алгоритме за сузбијање еха, јак, конзистентан лажни ехо из централног грејача се често погрешно тумачи. Многи кварови на терену ултразвучне контроле нивоа на загрејаним резервоарима су праћени управо овим превидом дизајна.

Техничка разматрања за интеграцију

Параметри ултразвучног сензора

Пре него што изаберете грејач, морате да добијете следеће спецификације сензора:

Угао снопа(обично 5-30 степени). Ово дефинише конус звука. На датој удаљености од сензора, пречник зрака се може израчунати: Пречник снопа=2 × растојање × тан (угао снопа/2).

Мртва група: Регион непосредно испред сензора (обично 0,1–0,5 м) где су мерења немогућа. Ниједна компонента грејача (укључујући конзоле или разводне кутије) не сме да улази у ову зону.

Минимална удаљеност сензора: Ефективни домет сензора почиње након мртве зоне.

Провера постављања грејача

Након одабира типа грејача кандидата и места уградње, једноставнотест мапирањатреба извршити пре коначне инсталације. Процедура тестирања:

Монтирајте ултразвучни сензор у предвиђени положај.

Поставите ПТФЕ грејач (или макету идентичног облика и величине) у резервоар на предложеној локацији.

Напуните резервоар водом до познатог нивоа.

Посматрајте излаз сензора док се грејач постепено помера. Сваки нагли скок у пријављеном нивоу указује на лажни ехо из грејача.

Подесите положај или оријентацију грејача све док се не открије лажни ехо у целом опсегу радног нивоа.

Овај тест је посебно важан за резервоаре са сложеним унутрашњим структурама (преграде, мешалице, калемови) које могу створити додатне рефлексије.

Монтажни носач и постављање разводне кутије

Монтажни носач грејача и електрична разводна кутија су често металне компоненте причвршћене за врх резервоара или бочни зид. Они се такође морају држати подаље од ултразвучног зрака. Метални носач постављен у близини сензора може произвести јак ехо чак и ако је сам ПТФЕ омотач добро сакривен. Разводна кутија треба да се монтира испод путање снопа сензора или на страни резервоара далеко од сензора. Ако резервоар има раван врх, сензор треба да се постави на место где ниједан други прикључак који продире на врх (укључујући прирубнице грејача, термоизолације или уроњене цеви) не лежи унутар конуса греде.

Практична листа за избор

Следећа контролна листа води избор ПТФЕ грејача за резервоар са ултразвучним сензором нивоа:

Добијте податке сензора:Угао снопа, растојање мртве зоне и место уградње.

Израчунајте отисак гредена типичној дубини течности.

Избегавајте централно постављање:Нема грејача или носача унутар конуса греде.

Преферирајте грејаче у облику слова Л или угаоне са странекоји држе грејани део близу зида резервоара.

Размислите о хоризонталној монтажиза плитке резервоаре (уверите се да грејач није директно испод сензора).

Извршите тест мапирањаса водом пре хемијске обраде.

Коначна позиција документана инсталационом цртежу.

Оператери возовада препознају да изненадна промена у очитавању нивоа може указивати на кретање грејача (нпр. од вибрација) у путању снопа.

Закључак: акустички невидљиво грејање

Правилан избор ПТФЕ грејача за резервоар са ултразвучним сензором нивоа је студија акустичног постављања. Обезбеђује да повратна информација виталног нивоа-ехо сензора- остане чиста, тачна и неометана лажним рефлексијама са грејног елемента. Најбољи дизајн грејања је онај који не заслепљује остале сензоре у резервоару. Одабиром бочно постављеног грејача у облику слова Л, верификацијом његовог положаја тестом мапирања и држањем свих носача и разводних кутија изван ултразвучног зрака, може се постићи поуздана и сигурна контрола нивоа резервоара. Превиђање овог једноставног детаља интеграције изазвало је безброј кварова на сувом пожару и инцидената преливања. Неколико минута утрошених на акустично планирање у фази пројектовања спречава вишемесечно решавање проблема касније.