Cum să selectați un încălzitor PTFE pentru un rezervor cu un senzor de nivel cu ultrasunete?

În rezervorul de proces există un senzor de nivel cu ultrasunete sofisticat. Folosește un ecou pur, nedistorsionat pentru a măsura înălțimea lichidului. Un încălzitor de imersie vertical uriaș din PTFE în calea directă a undei sonore poate funcționa ca un reflector fals puternic, ceea ce duce senzorul să înțeleagă greșit nivelul și, posibil, să declanșeze un incendiu-uscată sau un preaplin. Poziționarea fizică și orientarea încălzitorului ar trebui să fie optimizate nu doar pentru performanța termică, ci și pentru a fi nedetectabile acustic de senzor.

Înțelegerea mecanismului de interferență
Senzorii de nivel cu ultrasunete trimit impulsuri sonore de înaltă frecvență (de obicei 20 – 200 kHz) într-un con strâns. Sunetul se propagă în jos, se reflectă de la suprafața lichidului și înapoi la senzor. Timpul-de-măsurării zborului este tradus într-o citire a distanței. Orice obiect solid din acest con, cum ar fi tecile de încălzire, consolele sau cutiile de joncțiune, produce propriul ecou. Dar dacă semnalul de la ecoul fals este suficient de puternic, senzorul se poate bloca pe el în loc de suprafața lichidă autentică.

Un încălzitor de imersie vertical din PTFE situat pe sau în apropierea centrului rezervorului prezintă o suprafață largă, plană, perpendiculară pe direcția undei sonore. Această geometrie are ca rezultat o reflexie speculară strălucitoare. Senzorul poate interpreta apoi acest lucru ca un nivel de lichid la adâncimea de scufundare a încălzitorului care are ca rezultat umplere insuficientă (dacă ecoul fals este peste nivelul adevărat) sau supraumplere (dacă partea superioară a încălzitorului este văzută ca o stare aproape plină). În circumstanțe mai severe, senzorul poate să nu recunoască prezența lichidului, permițând rezervorului să se usuce în timp ce încălzitorul rămâne alimentat, o condiție care deteriorează rapid o manta de PTFE.

Principiul cheie de selecție: invizibilitatea acustică
Scopul selectării rezervorului cu senzor de nivel ultrasonic al încălzitorului PTFE este de a face încălzitorul nedetectabil acustic. Acest lucru se realizează prin plasarea elementului încălzit complet în afara fasciculului ultrasonic al senzorului și prin eliminarea oricăror suprafețe plane mari care ar putea acționa ca oglinzi. Problema nu este substanța PTFE în sine - PTFE are o impedanță acustică similară cu apa și, de fapt, atenuează sunetul mai puțin decât multe metale. Problema este una de geometrie și locație.

Aranjamentul preferat al încălzitoarelor
Încălzitor vertical, montat lateral
Un încălzitor vertical din PTFE este pus pe peretele lateral al rezervorului cât mai aproape de perete posibil, menținând încălzitorul în afara traseului central al fasciculului. Senzorul cu ultrasunete este în general montat în centrul părții superioare a rezervorului. Încălzitorul montat lateral-se află la periferie, unde puterea undei sonore este cea mai scăzută. Acest aranjament este adaptat pentru rezervoare înguste (diametru < 1 m) sau pentru un unghi îngust al fasciculului senzorului (de ex.. 5–10 grade ). Pentru rezervoare mari sau senzori cu fascicul larg-(15–30 de grade), totuși, pereții laterali pot fi, de asemenea, iluminați.

Soluția preferată: Încălzitor în formă de L-sau unghiular
În majoritatea instalațiilor, cea mai fiabilă alegere este un încălzitor cu imersie din PTFE în formă de L sau în unghi. Acest tip de încălzitor este trecut printr-o duză laterală, dar apoi se întoarce în jos sau în diagonală în rezervor. Portiunea de incalzire este situata paralela cu peretele lateral si este extrem de aproape de peretele lateral, de obicei la aproximativ 50-100 mm de perete. Undele sonore se răspândesc încet din centru, astfel încât senzorul nu vede niciodată acest încălzitor, deoarece își îndreaptă fasciculul în jos, spre centru.

Un încălzitor în formă de L are două avantaje suplimentare:

Lungimea de încălzire poate fi mare (cea mai mare parte din adâncimea lichidului) și poate fi în continuare în afara fasciculului.

Flanșa de montare se află pe peretele lateral, departe de centrul de sus al instalației senzorului pentru un acces mai ușor.

Incalzitorul trebuie sa fie o prezenta invizibila, silentioasa in rezervor, ferita de undele sonore care sunt ochii controlului de nivel.

Încălzitor montat lateral sau orizontal
Rezervoare de mică adâncime (< 500 mm height) may not accommodate vertical heaters without them protruding from the liquid. A horizontally mounted heater inserted through a side port and running along the bottom is completely out of the field of sight of the ultrasonic sensor. However, care must be taken to avoid placing the heater immediately under the sensor – a horizontal heater just below can still cause a reflection if the sound wave penetrates through the liquid and hits its top surface. The recommended practice is to incorporate a horizontal heater at least 200 mm away from the vertical axis of the sensor.

Ce NU trebuie făcut: Încălzitor vertical în centru
Cea mai proastă locație imaginabilă pentru un rezervor cu un senzor de nivel cu ultrasunete este centrul, unde un încălzitor PTFE este pus în poziție verticală. Încălzitorul este o țintă mare cilindrică situată chiar în calea fasciculului. Chiar și cu software-ul senzorului care conține tehnici de reducere a ecoului, un ecou fals puternic și constant de la un încălzitor central este de obicei identificat greșit. Această eroare de proiectare a cauzat mai multe defecțiuni în câmp ale controlului nivelului cu ultrasunete pe rezervoarele încălzite.

Probleme de integrare tehnică
Configurarea senzorului cu ultrasunete
Următorii parametri ai senzorului trebuie stabiliți înainte de a selecta încălzitoarele:

Unghiul fasciculului (de obicei 5-30 de grade). Aceasta specifică conul de sunet. Diametrul fasciculului la o anumită distanță de senzor poate fi estimat ca: diametrul fasciculului=2*distanța*tan(unghiul fasciculului/2)

Banda moartă: regiunea din fața senzorului (de obicei 0,1-0,5 m) care nu poate fi măsurată. Nicio parte a încălzitorului (inclusiv suporturile sau cutiile de joncțiune) nu trebuie să iasă în această zonă.

Banda moartă: spațiul înainte ca senzorul să înceapă să funcționeze. Distanța minimă de detectare.

Verificarea poziției încălzitorului
După ce ați ales un tip de încălzitor și o locație de montare, trebuie efectuat un test rapid de cartografiere înainte de instalarea propriu-zisă. Procedura de testare:

Atașați senzorul cu ultrasunete în locul desemnat.

Poziționați încălzitorul din PTFE (sau o machetă-de aceeași formă și dimensiune) în locul planificat în rezervor.

Umpleți rezervorul cu apă până la o înălțime cunoscută.

Mutați puțin încălzitorul și observați ieșirea senzorului. Orice salt brusc la nivelul declarat este un ecou fals de la încălzitor.

Schimbați poziția sau orientarea încălzitorului astfel încât să nu existe{0}}ecou fals la nivelul întregului nivel de lucru.

Acest test este relevant mai ales pentru rezervoarele cu structuri interne complicate (deflectoare, mixere, bobine) care pot induce reflexii suplimentare.

Suport de montare și plasare cutie de joncțiune
Multe încălzitoare montate pe deasupra rezervorului sau pe perete lateral sunt prevăzute cu suporturi metalice de montare și cutii de joncțiune electrice. Acestea trebuie, de asemenea, ținute departe de fasciculul ultrasonic. Chiar dacă învelișul PTFE în sine este ascuns corespunzător, un suport metalic aproape de senzor poate provoca un ecou semnificativ. Cutia de joncțiune ar trebui să fie situată fie sub traseul fasciculului senzorului, fie pe partea rezervorului senzorului. Dacă rezervorul are un capac plat, poziționați senzorul acolo unde nu există alte fitinguri-pentru în partea superioară (de exemplu, flanșe de încălzire, puțuri termice sau conducte de scufundare) în conul fasciculului.

Lista de verificare a selecției practice
Pentru a alege un încălzitor PTFE pentru un rezervor cu un senzor de nivel cu ultrasunete, va fi folosită următoarea listă de verificare:

Obțineți date despre senzor: unghiul fasciculului, distanța benzii moarte și locația de montare.

Determinați amprenta fasciculului la adâncimea obișnuită a lichidului.

Fără încălzitor sau suport în interiorul conului fasciculului. Nu instalați central.

Optați pentru încălzitoare laterale-montate în formă de L-, care mențin partea încălzită aproape de peretele rezervorului.

Suport orizontal pentru rezervoare de mică adâncime (asigurați-vă că încălzitorul nu este imediat sub senzor)

Test de cartografiere cu apă înainte de serviciul chimic.

Introduceți poziția finală pe desenul de instalare.

Operatorii de tren trebuie să recunoască faptul că o schimbare rapidă a citirii nivelului se poate datora mișcării încălzitorului (de exemplu, din cauza vibrațiilor) în calea fasciculului.

Concluzie: Încălzire invizibilă acustic
Alegerea încălzitorului PTFE potrivit pentru un rezervor cu senzor de nivel ultrasonic este o lecție de poziționare acustică. Păstrează feedback-ul clar și precis al nivelului vital (ecoul senzorului) fără reflexii false de la elementul de încălzire. Designul optim de încălzire este unul care nu orbește ceilalți senzori din rezervor. Gestionarea fiabilă și sigură a nivelului rezervorului poate fi realizată prin alegerea unui încălzitor în formă de L-montat lateral-și validând poziția acestuia printr-un test de cartografiere și asigurându-vă că toate suporturile și cutiile de conectare se află în afara fasciculului ultrasonic. Acest mic element de integrare a dus la nenumărate erori-de incendiu uscate și probleme de depășire. Câteva minute de planificare acustică în timpul proiectării pot economisi luni de depanare pe linie.