اندازه گیری رابط رادار موج هدایت شده

اندازه گیری رابط:
رادار موج هدایت شده می تواند رابط را اندازه گیری کند، مانند رابط روغن-آب، رابط بین مایع و خمیر، و غیره. این عملکرد در پتروشیمی بسیار مهم است،صنایع شیمیایی و دیگر صنایع، به خصوص در سیستم های مایع چند فاز برای اندازه گیری ارتفاع مرز بین رسانه های مختلف. جزئیات زیر اصول آن را توضیح می دهد،روش اجرای و شرایط کاری.

1اصول اساسی اندازه گیری رابط

رابط اندازه گیری رادار امواج هدایت شده بر مبنای تفاوت ثابت دی الکتریک و اصل بازتاب امواج الکترومغناطیسی است.

1مکانیسم بازتاب موج الکترومغناطیسی:

• موج الکترومغناطیسی منتشر شده توسط رادار موج هدایت شده وقتی با رسانه های مختلف روبرو می شود، تا حدودی منعکس می شود.قدرت این انعکاس بستگی به تفاوت اجازه بین رسانه های مجاور دارد.

• یک محیط با ثابت دی الکتریک بالا سیگنال قوی تری را منعکس می کند. به عنوان مثال ثابت دی الکتریک آب (≈ 80) بسیار بالاتر از روغن (≈ 2 ~ 4) است.بنابراین سیگنال منعکس شده در رابط روغن-آب بسیار واضح است..

2توزیع سیگنال:

• امواج الکترومغناطیسی ابتدا با سطح مایع (به عنوان مثال، بالای لایه روغن) برخورد می کنند، جایی که اولین بازتاب رخ می دهد.

• موج الکترومغناطیسی باقیمانده تا زمانی که به رابط روغن و آب برسد، گسترش می یابد و بازتاب دوم تولید می کند.

• پس از دریافت دو سیگنال منعکس شده، ابزار ارتفاع سطح مایع و ارتفاع رابط را به ترتیب از طریق تفاوت زمان و قدرت سیگنال محاسبه می کند.

3اندازه گیری رابط دوگانه:

• برای مخلوط های روغن-آب، رادار موج هدایت شده می تواند همزمان موقعیت سطح روغن را در بالا و ارتفاع رابط روغن-آب را در پایین اندازه گیری کند.

2روش اندازه گیری رابط

2.1 پردازش سیگنال

رادار موج هدایت شده از یک الگوریتم تجزیه و تحلیل سیگنال خاص برای دستیابی به اندازه گیری رابط استفاده می کند:

• تحلیل قدرت سیگنال:

• با تجزیه و تحلیل قدرت سیگنال منعکس شده، سطح مایع بالا را از رابط پایین تشخیص دهید.

یک رسانه با ثابت دی الکتریک بالا (مانند آب) سیگنال قوی تری را منعکس می کند، در حالی که یک رسانه با ثابت دی الکتریک پایین (مانند روغن) سیگنال ضعیف تری دارد.

• محاسبه تفاوت زمان:

• این ابزار زمان هر سیگنال منعکس شده را ثبت می کند و در ترکیب با سرعت موج شناخته شده، موقعیت سطح بالای مایع و رابط را محاسبه می کند.

2.2 کالیبراسیون چندگانه

در شرایط واقعی، اندازه گیری رابط نیاز به کالیبراسیون کارخانه یا کالیبراسیون میدان رادار موج هدایت شده دارد:

• کالیبراسیون کارخانه: سازندگان پارامترهای پیش تعیین شده را با توجه به اجازه پذیری رسانه های رایج تنظیم می کنند.

• کالیبراسیون در محل: کاربر ابزار را با توجه به رسانه خاص تنظیم و بهینه می کند، مانند وارد کردن مقدار ثابت دی الکتریک رسانه های مختلف.

3- الزامات شرایط کاری اندازه گیری رابط

3.1 الزامات متوسط

1تفاوت ثابت دی الکتریک:

• دقت اندازه گیری رابط به طور مستقیم با تفاوت ثابت دی الکتریک مرتبط است.هرچه سیگنال منعکس شده از رابط قوی تر باشد و اندازه گیری قابل اطمینان تر باشد.

• نمونه هایی از تفاوت های معمولی رسانه:

• آب و روغن: تفاوت های بزرگ، آسان برای اندازه گیری.

• الکل در مقابل روغن: تفاوت کمتر است و ممکن است نیاز به یک ابزار حساس تر داشته باشد.

2. یکنواخت:

• محیط اندازه گیری باید تا حد ممکن یکنواخت باشد، به عنوان مثال رابط روغن-آب باید شفاف باشد.ممکن است منجر به اشتباهات اندازه گیری شود..

3.2 الزامات محیط زیست

1. مخلوط کردن و نوسان:

• اگر رابط به شدت نوسان کند (مانند تکان دادن یا پرتاب شدید) ، سیگنال منعکس شده ممکن است ناپایدار باشد.

• اندازه گیری در شرایط ثابت یا پایدارتر توصیه می شود.

2دما و فشار:

• رادار موج هدایت شده به طور کلی می تواند با دمای بالا و فشار سازگار شود، اما لازم است اطمینان حاصل شود که مواد میله می توانند شرایط کار واقعی را تحمل کنند.

• گرادیانت های درجه حرارت بزرگ ممکن است تأثیر کمی بر سرعت گسترش سیگنال داشته باشند، اما این ابزار می تواند با جبران اصلاح شود.

3شکل مخزن و موانع:

• میله ی سنجه باید از حرکات، پله های حرکتی یا سایر موانع ساختاری برای جلوگیری از تداخل در گسترش سیگنال اجتناب کند.

3.3 ورودی ثابت دی الکتریک

• اندازه گیری رابط نیاز به اجازه هر دو رسانه را به طور مقدماتی وارد می کند.

• اگر اجازه دو رسانه بیش از حد نزدیک باشد (به عنوان مثال، تفاوت کمتر از 5 است) ، رادار موج هدایت شده ممکن است در تشخیص دقیق رابط مشکل داشته باشد.

4مزایای و محدودیت های اندازه گیری رابط

مزیت

1اندازه گیری بدون تماس (از طریق میله ی سنج) : بدون تماس مستقیم با رابط، دوام قوی.

2. به طور دقیق از رابط تشخیص: آن را می توانید سطح مایع بالا و موقعیت رابط در همان زمان اندازه گیری، ارائه اطلاعات جامع از مایع چند لایه.

3مقاومت در برابر شرایط پیچیده: مناسب برای درجه حرارت بالا، فشار بالا، محیط رسانه های خوردگی.

4ادغام آسان: سازگار با سیستم های اتوماسیون صنعتی، نظارت از راه دور بر داده ها می تواند حاصل شود.

محدودیت

1وابستگی قوی به تفاوت ثابت دی الکتریک: اندازه گیری رابط با تفاوت ثابت دی الکتریک کوچک دشوار است.

2تاثیر لایه امولسیون:

• اگر یک لایه امولسیفای بین دو رسانه (مانند مخلوط روغن و آب) وجود داشته باشد، سیگنال منعکس شده ممکن است پراکنده شود و ارتفاع رابط ممکن است نادرست اندازه گیری شود.

3سیگنال های تداخل: مخلوط کننده ها یا دستگاه های دیگر ممکن است سیگنال های کاذب را ایجاد کنند.

4پیچیدگی کالیبراسیون: برای انجام کالیبراسیون موثر، درک دقیق ویژگی های محیط اندازه گیری ضروری است.

5سناریوهای کاربردی معمولی

1جدا کننده روغن و آب: برای اندازه گیری ارتفاع سطح روغن و موقعیت رابط روغن و آب برای اطمینان از خلوص روغن استفاده می شود.

2مخزن واکنش شیمیایی: نظارت بر وضعیت لایه بندی مایعات مختلف در طول فرآیند واکنش.

3تصفیه فاضلاب: اندازه گیری ارتفاع لایه آب پاک و رابط لجن برای بهینه سازی عملیات فرآیند.

4مدیریت سطح مخزن: اندازه گیری دقیق هر لایه مایع در مخزن مایع مخلوط.

خلاصه

رادار موج هدایت شده می تواند با دقت ارتفاع رابط مایع را با تشخیص سیگنال های منعکس شده از رسانه های مختلف اندازه گیری کند.کلید در تفاوت ثابت دی الکتریک و تکنولوژی پردازش سیگنال استبا وجود اینکه شرایط کاری و ویژگی های متوسط خاصی دارد،دقت بالا و کاربرد گسترده آن را ابزار مورد علاقه برای اندازه گیری رابط مایع چند فاز می کند.

                                                                                           ممنون