Вызовы и решения для измерения уровня с помощью радиолокационных уровнемеров в условиях смешивания

Во многих отраслях промышленности, таких как химическая, фармацевтическая и пищевая, мешалки-резервуары являются основным оборудованием для процессов смешивания, реакции и теплообмена. Точное измерение уровня жидкости внутри резервуара напрямую связано с безопасностью производства, управлением процессами и качеством продукции. Однако условия эксплуатации... Радарные уровнемеры Установка на перемешиваемых резервуарах далеко не идеальна по сравнению со статическими жидкостями; интенсивные условия перемешивания создают множество серьёзных трудностей.

I. Прямое влияние характеристик гидродинамики

Наиболее значительное воздействие обусловлено сложным движением жидкости, возникающим вследствие самой агитации.

Колебания поверхности и вихри: Вращение мешалки создаёт сложное поле течения в жидкости. В центральной области часто появляется вогнутый вихрь, в то время как уровень жидкости у стенки резервуара может повышаться. Это приводит к тому, что поверхность жидкости перестаёт быть стабильной плоскостью и становится постоянно колеблющейся криволинейной поверхностью. Для приборов контактного типа колеблющаяся поверхность жидкости вызывает постоянные скачки измеряемого значения, что затрудняет получение истинного и стабильного сигнала уровня жидкости; в тяжёлых случаях это может привести к сбоям в системе управления.

Турбулентность и пузырьки: Интенсивная перемешивание вызывает значительную турбулентность, захватывая воздух в жидкость и образуя пузырьки, особенно при обработке вязких или легко пенистых материалов. Это создает серьёзные помехи для уровнемеров, основанных на принципах звуковых волн, микроволн или ёмкостных измерений. Например, звуковые волны, излучаемые ультразвуковыми уровнемерами, подвергаются сильному рассеянию и ослаблению при прохождении через слой пузырьков, что приводит к потере сигнала или искажению измерений; радиолокационные уровнемеры также могут не обеспечивать точного измерения истинного уровня жидкости из-за сильного поглощения микроволн слоем пены.

II. Помехи от механической установки и конструкции

Физическая структура агрессивной емкости предъявляет строгие требования к выбору и установке уровнемеров.

Помехи от мешалки и дефлекторов: Вращающаяся мешалка и встроенные дефлекторы могут препятствовать прохождению излучаемого луча или физической зонда радиолокационного уровнемера. В случае радиолокационных или ультразвуковых уровнемеров эти движущиеся части становятся мощными источниками ложных отражений. Если эти отражения невозможно эффективно идентифицировать и отфильтровать с помощью передовых методов электронной обработки (например, путем подавления ложных отражений), результаты измерений станут полностью ненадежными.

Ограничения по месту установки: Радиолокационные уровнемеры не следует устанавливать непосредственно над мешалкой или слишком близко к стенке резервуара, чтобы избежать зоны наиболее сильных турбулентных потоков и центра вихря. Как правило, требуется установка за дефлектором или через статическую трубу, чтобы обеспечить относительно спокойную среду для измерений. Однако сама перепускная труба может подвергаться засорам и налипанию, что увеличивает нагрузку на техническое обслуживание.

III. Накопительное воздействие изменений свойств материалов

Свойства материала в перемешиваемой емкости не являются статичными, что ещё больше осложняет измерения.

Сцепление с медиа и кристаллизация: В процессе реакций или испарения материалы могут становиться вязкими или кристаллизоваться, образуя отложения на поверхности датчика или антенны уровнемера. Это серьёзно влияет на работу всех типов уровнемеров, вызывая заедание поплавка, препятствие передачи давления, а также ослабление передачи и приёма сигнала.

Изменения диэлектрической постоянной/плотности: для радиолокационных уровнемеров диэлектрическая постоянная материала является критическим параметром; для гидростатических уровнемеров плотность жидкости напрямую влияет на соотношение между давлением и уровнем. В процессе реакций с перемешиванием эти параметры могут изменяться в зависимости от температуры и концентрации; без компенсации в реальном времени будут возникать систематические ошибки измерений.

Выводы и меры противодействия

В заключение, измерение уровня в перемешиваемых резервуарах представляет собой сложную задачу, связанную с множеством взаимосвязанных факторов. Для решения этих проблем необходима комплексная стратегия:

Точный выбор: Исходя из характеристик материала (вязкость, коррозионная активность, наличие воздушных пузырьков и т.д.) и интенсивности перемешивания, выбирайте приборы с высокой помехоустойчивостью, такие как радарные уровнемеры с управляемой волной или радарные уровнемеры с частотно-модулированной непрерывной волной (FMCW) с улучшенными возможностями обработки сигнала.

Оптимизированная установка: путём выбора подходящего места для монтажа и использования обходных труб или волноводов создайте «зону тишины» для уровнемера, что в корне уменьшит прямое воздействие гидродинамики.

Интеллектуальная обработка: Полностью используйте цифровые фильтрующие функции и алгоритмы обработки сигналов современных уровнемеров, чтобы эффективно подавлять шум, вызванный колебаниями и ложными отражениями, и получать плавные и надежные значения уровня.

Только глубокое понимание различных эффектов агитации и принятие целенаправленных мер во всех аспектах проектирования, выбора и обслуживания способны... Радарные уровнемеры продолжать обеспечивать точные и стабильные «глаза» в этих сложных условиях эксплуатации, гарантируя безопасное производство и эффективную работу.