سنسور سطح اولتراسونیک پیچیده یک مخزن فرآیند برای اندازهگیری ارتفاع مایع به یک اکو تمیز و بدون تحریف تکیه میکند. یک بخاری غوطهوری PTFE عمودی که درست در مسیر موج صوتی قرار گرفته است، میتواند به عنوان یک بازتابنده قوی و کاذب عمل کند و باعث شود حسگر سطح را اشتباه خوانده و به طور بالقوه باعث ایجاد آتشسوزی خطرناک یا سرریز شود. مکان فیزیکی بخاری و جهت گیری آن باید نه فقط برای عملکرد حرارتی، بلکه برای اینکه آن را از نظر صوتی برای سنسور نامرئی کند، انتخاب شود.
آشنایی با مکانیسم تداخل
سنسورهای سطح اولتراسونیک پالس های صوتی با فرکانس بالا (معمولاً 20-200 کیلوهرتز) را در یک مخروط باریک منتشر می کنند. صدا به سمت پایین حرکت می کند، از سطح مایع منعکس می شود و به حسگر باز می گردد. اندازهگیری زمان پرواز به اندازهگیری فاصله تبدیل میشود. هر جسم جامدی در این مخروط-از جمله غلاف بخاری، براکتها یا جعبههای اتصال-پژواک خاص خود را تولید میکند. اگر آن پژواک کاذب به اندازه کافی قوی باشد، سنسور ممکن است به جای سطح مایع واقعی روی آن قفل شود.
یک بخاری غوطهوری PTFE که در نزدیکی مرکز مخزن نصب شده است، یک سطح بزرگ و مسطح عمود بر مسیر موج صوتی را نشان میدهد. این هندسه یک انعکاس دوربینی قوی ایجاد می کند. سنسور ممکن است این انعکاس را به عنوان سطح مایع در عمق غوطه ور شدن بخاری تفسیر کند که منجر به کم پر شدن (اگر پژواک کاذب بالاتر از سطح واقعی باشد) یا پر شدن بیش از حد (اگر بالای بخاری به عنوان وضعیت تقریباً پر تفسیر شود) شود. در موارد شدید، سنسور ممکن است به طور کامل مایع را تشخیص ندهد، و به مخزن اجازه میدهد تا زمانی که بخاری روشن میماند، خشک شود-و این وضعیت به سرعت یک غلاف PTFE را از بین میبرد.
اصل انتخاب کلید: نامرئی آکوستیک
هدف ازانتخاب مخزن سنسور سطح اولتراسونیک هیتر PTFEاین است که بخاری را از نظر صوتی نامرئی کنیم. این امر با قرار دادن عنصر گرم شده به طور کامل در خارج از پرتو اولتراسونیک سنسور و با اجتناب از هرگونه سطح بزرگ و مسطح که می تواند به عنوان آینه عمل کند به دست می آید. خود ماده PTFE مشکلی ندارد-PTFE امپدانس صوتی مشابه آب دارد و در واقع صدا را کمتر از بسیاری از فلزات ضعیف میکند. مشکل هندسه و مکان یابی است.
تنظیمات بخاری ترجیحی
بخاری عمودی نصب شده در کنار
یک بخاری PTFE عمودی نصب شده بر روی دیواره جانبی مخزن، تا حد امکان نزدیک به دیوار، بخاری را خارج از مسیر پرتو مرکزی نگه می دارد. سنسور اولتراسونیک معمولاً در مرکز بالای مخزن قرار دارد. بخاری نصب شده جانبی در نزدیکی محیطی قرار دارد، جایی که شدت موج صوتی کمترین است. این پیکربندی برای مخازن باریک (قطر کمتر از 1 متر) یا زمانی که زاویه پرتو حسگر باریک است (به عنوان مثال، 5-10 درجه) به خوبی کار می کند. با این حال، برای مخازن عریض یا حسگرهایی با پرتو عریض (15 تا 30 درجه)، حتی دیوارهای جانبی نیز ممکن است روشن شوند.
بخاری زاویه دار یا L شکل (راه حل ترجیحی)
برای اکثر تاسیسات، قابل اعتمادترین راه حل یک بخاری غوطه وری PTFE زاویه دار یا L شکل است. چنین بخاری از طریق یک نازل جانبی وارد می شود اما سپس به سمت پایین یا مورب به داخل مخزن خم می شود. بخش گرم شده موازی با دیوار جانبی است و بسیار نزدیک به آن قرار می گیرد{2}به طور معمول در 50 تا 100 میلی متر از دیوار. پرتو حسگر که به سمت پایین به سمت مرکز هدایت میشود، هرگز با این گرمکن برخورد نمیکند، زیرا امواج صوتی تنها به تدریج به سمت بیرون واگرا میشوند.
بخاری L شکل دو مزیت اضافی دارد:
طول گرمایش را می توان طولانی کرد (که بیشتر عمق مایع را پوشش می دهد) در حالی که خارج از پرتو باقی می ماند.
فلنج نصب در دیوار جانبی، دور از مرکز بالایی که سنسور نصب شده است، قرار دارد و دسترسی را آسان می کند.
بخاری باید یک حضور بی صدا و نامرئی در مخزن باشد و از امواج صوتی که چشم کنترل کننده سطح هستند پنهان باشد.
بخاری مورب یا افقی نصب شده
برای مخازن کم عمق (ارتفاع کمتر از 500 میلی متر)، بخاری عمودی ممکن است بدون بیرون زدگی بالای مایع قرار نگیرد. یک بخاری نصب شده به صورت افقی که از طریق یک درگاه جانبی وارد می شود و در امتداد پایین قرار می گیرد، کاملاً زیر خط دید سنسور اولتراسونیک قرار می گیرد. با این حال، باید مراقب باشید که بخاری مستقیماً زیر سنسور قرار نگیرد-اگر موج صوتی از مایع عبور کند و به سطح بالایی آن برخورد کند، یک بخاری افقی مستقیماً در زیر هنوز میتواند بازتابی ایجاد کند. بهترین روش این است که یک بخاری افقی را در فاصله حداقل 200 میلی متری از محور عمودی سنسور قرار دهید.
چه چیزی باید اجتناب کرد: بخاری عمودی مرکزی
یک بخاری PTFE مرکزی با نصب عمودی بدترین محل ممکن برای مخزن مجهز به سنسور سطح اولتراسونیک است. بخاری به عنوان یک هدف بزرگ و استوانه ای به طور مستقیم در مسیر پرتو عمل می کند. حتی اگر سفتافزار سنسور شامل الگوریتمهای سرکوب اکو باشد، یک پژواک کاذب قوی و ثابت از یک بخاری مرکزی اغلب اشتباه تعبیر میشود. بسیاری از خرابیهای میدانی کنترل سطح اولتراسونیک در مخازن گرم شده دقیقاً به همین نظارت طراحی ردیابی شدهاند.
ملاحظات فنی برای یکپارچه سازی
پارامترهای سنسور اولتراسونیک
قبل از انتخاب بخاری، مشخصات سنسور زیر باید به دست آید:
زاویه پرتو(معمولاً 5-30 درجه). این مخروط صدا را مشخص می کند. در یک فاصله معین از سنسور، قطر پرتو را می توان محاسبه کرد: قطر پرتو=2 × فاصله × قهوهای مایل به زرد (زاویه پرتو/2).
گروه مرده: ناحیه بلافاصله در مقابل سنسور (معمولاً 0.1-0.5 متر) که اندازه گیری در آن غیرممکن است. هیچ جزء بخاری (از جمله براکت ها یا جعبه های اتصال) نباید در این منطقه نفوذ کند.
حداقل فاصله حسی: محدوده موثر سنسور بعد از باند مرده شروع می شود.
تأیید قرار دادن بخاری
پس از انتخاب نوع بخاری نامزد و محل نصب، ساده استتست نقشه برداریباید قبل از نصب نهایی انجام شود. روش تست:
سنسور اولتراسونیک را در موقعیت مورد نظر خود نصب کنید.
بخاری PTFE (یا ماکتی با شکل و اندازه یکسان) را در مخزن در محل پیشنهادی قرار دهید.
مخزن را تا حد مشخصی با آب پر کنید.
هنگامی که بخاری به صورت تدریجی حرکت می کند، خروجی سنسور را مشاهده کنید. هر جهش ناگهانی در سطح گزارش شده نشان دهنده پژواک کاذب از بخاری است.
موقعیت یا جهت بخاری را تا زمانی تنظیم کنید که هیچ پژواک کاذبی در محدوده کامل سطح عملکرد تشخیص داده نشود.
این آزمایش به ویژه برای مخازن با ساختار داخلی پیچیده (بافل، میکسر، سیم پیچ) که ممکن است بازتاب اضافی ایجاد کند، مهم است.
محل نصب براکت و جعبه اتصال
براکت نصب بخاری و جعبه اتصال الکتریکی اغلب اجزای فلزی هستند که به بالای مخزن یا دیواره جانبی متصل می شوند. اینها همچنین باید از پرتو اولتراسونیک دور نگه داشته شوند. یک براکت فلزی که در نزدیکی سنسور قرار دارد میتواند پژواک قوی ایجاد کند حتی اگر خود غلاف PTFE به خوبی پنهان باشد. جعبه اتصال باید در زیر مسیر پرتو سنسور یا در سمت مخزن دور از سنسور نصب شود. اگر مخزن دارای سطح صاف است، سنسور باید در مکانی قرار گیرد که هیچ اتصالات نفوذی دیگری (از جمله فلنج های بخاری، ترموول ها، یا لوله های شیب دار) در مخروط پرتو قرار نگیرد.
چک لیست انتخاب عملی
چک لیست زیر انتخاب یک بخاری PTFE برای مخزن با سنسور سطح اولتراسونیک را راهنمایی می کند:
به دست آوردن داده های حسگر:زاویه پرتو، فاصله باند مرده و محل نصب.
رد پای پرتو را محاسبه کنیددر عمق مایع معمولی
از قرار دادن مرکزی خودداری کنید:بدون بخاری یا براکت در داخل مخروط پرتو.
بخاری های L شکل یا زاویه دار را ترجیح دهیدکه بخش گرم شده را نزدیک دیواره مخزن نگه می دارد.
نصب افقی را در نظر بگیریدبرای مخازن کم عمق (مطمئن شوید که بخاری مستقیماً زیر سنسور نیست).
آزمایش نقشه برداری را انجام دهیدبا آب قبل از خدمات شیمیایی
موقعیت نهایی را مستند کنیددر نقشه نصب
اپراتورهای قطارتشخیص اینکه یک تغییر ناگهانی در خواندن سطح ممکن است نشان دهنده حرکت بخاری (به عنوان مثال، از ارتعاش) به مسیر پرتو باشد.
نتیجه گیری: گرمایش نامرئی صوتی
انتخاب صحیح بخاری PTFE برای مخزن با سنسور سطح اولتراسونیک یک مطالعه در محل قرارگیری آکوستیک است. این تضمین میکند که بازخورد سطح حیاتی-پژواک حسگر{2}}تمیز، دقیق و بدون انعکاس کاذب از عنصر گرمایش باقی بماند. بهترین طراحی گرمایشی است که دیگر سنسورهای مخزن را کور نکند. با انتخاب یک بخاری L شکل نصب شده در کنار، بررسی موقعیت آن با آزمایش نقشه برداری، و دور نگه داشتن تمام براکت ها و جعبه های اتصال از پرتو اولتراسونیک، می توان به کنترل سطح مخزن قابل اعتماد و ایمن دست یافت. نادیده گرفتن این جزئیات ساده یکپارچه سازی باعث خرابی های بی شماری در آتش سوزی خشک و حوادث سرریز شده است. چند دقیقه صرف برنامه ریزی صوتی در مرحله طراحی از عیب یابی ماه ها بعد جلوگیری می کند.
