- اندازه گیری سطح به روش غیر تماسی با لول ترانسمیتر یا سطح سنج راداری
- مستقل از متغیرهای دیگر چون دما، فشار، چگالی، هدایت، بخار یا گرد و غبار
- سطح سنجهای راداری در مدلها و مکانیزمهای مختلف ارائه میگردند . از لول ترانسمیتر های راداری تا ارتفاع 70 متر و در شرایط با دما و فشار بالا برای انواع مایعات و جامداتی نظیر اسیدها و بازها، حلال های آلی، الکل، نفت و فراورده های نفتی، گازهای مایع و گرانول های پلیمری، آهک،سیمان، دانه ها،غلات،شکر،مواد معدنی،پودرهای فلزی،کربن،ذغال سنگ و میتوان استفاده کرد
- در شکل زیر میتوان انواع سطح سنج راداری که معمولا با آنتنهای بوقی شکل و مدل میله ای هستند میبینید . این لول مترهای تغییرات سطح را به صورت سیگنال پیوسته الکتریکی ارسال میکنند که برای مانیتورینگ مخزن و ارسال به کنترلر مورد استفاده قرار میگیرد.
سطح سنج راداری کجا لازم است
- اندازه گیری سطح مخازن مواد پودری و مایع متلاطم
- سطوح دارای فوم یا کف
- مواد دارای غبار
- جامداتی نظیر مخازن آهک یا سیمان با دقت در حد میلیمتر
امواج رادار چه کمکی میکند
- استفاده از امواج رادار برای اندازه گیری سطح مواد درون مخازن یکی از جدیدترین تکنیک های اندازه گیری میباشد.
- اندازه گیری توسط رادار در اواسط دهه 60 برای کشتی های نفت کش مورد استفاده قرار گرفت.
- قبل از آن اکثر این کشتی ها به دستگاهای شناور الکتریکی مجهز بودند.
- بنابراین فقط در هنگامیکه کشتی در ساحل قرار میگرفت و در حال ببارگیری یا تخلیه بار بود قابل استفاده بودند چون در حال حرکت به دلیل تکان های کشتی امکان اندازه گیری وجود نداشت.
- دستگاهای راداری قسمت محرک ندارند و فقط به یک انتن مناسب نیاز دارند.
- در نتیجه هزینه نگهداری و تعمیرات انها بسیار پایین مباشند هرچه هزینه اولیه خرید و نصب این دستگاها قابل توجه میباشد.
- در تجهیزات راداری برای اندازه گیری سطح مایع از امواج مایکرو ویواز فرکانسی حدود 10GHZ استفاده میکنند.
- امواج توسط انتن به سطح مایع فرستاده میشوند و با محاسبه زمان رفت و برگشت امواج سطح مایع درون مخزن محاسبه میگردد.مشکلی که در روش بالا وجود دارد این است
- که چون امواج الکترومغناطیس با سرعتی نزدیک به سرعت نور حرکت میکنند اندازه گیری مسافت های کوتاهتر از چند سانتی متر حدود 20 متر با دقت بالا تقریبا غیرممکن میباشد.
- لذا راه حل این مشکل تغییر فرکانس سیگنال ارسال شده و اندازه گیری اختلاف فرکانس بین سیگنالهای ارسال شده و منعکس شده میباشد
- میزان مسافت طی شده را میتوان از اختلاف فرکانس محاسبه نمود.
- در حال حاضر از این دستگاها در پالایشگاها کارخانه های شیمیایی پایانه های صادرات مواد نفتی و… استفاده میشود.
- عدم نیاز به قسمتهای متحرک و طراحی مدارهای الکترونیکی مجتمع و فشرده یاعث شده که هزینه نگهداری انها بسار پایین امده و به همین دیلیل مورد توجه قرار گیرند.
- در کاربردهای دریایی برای بدست اوردن دقتی که ده برابر بهتر باشد از انتن های ویژه و پردازشگرهای دیجیتال استفاده میشود.
- تجهیزات قدیمی به انتن های بشقابی مجهز بودند درحالیکه اندازه گیرهای رادار مدرن امروزی از تکنیک های انتن مسطح استفاده میکنند.
- این آنتن ها فشرده هستند و بازدهی بهتری دارند در نتیجه میزان دقت در اندازه گیری را افزایش خواهد داد.
- انتخاب دستگاه های راداری برای مخازنی که دارای محصولاتی با ویسکوزیته بالا مثل اسفالت ویا سیال درون انها بسیار مطلاطم است انتخابی منطقی است.
- دقت جدیدترین نسل این دستگاها به حدی است که کلیه نیازها در زمینه اندازه گیری نظارت بر نقل و انتقالات و صادرات و محاسبه موجودی را براورده میسازد.
- تجهیزات هوشمندی را که بر روی کارت های الکترونیکی انها وجود دارد کنترل از راه دور را نیز ممکن ساخته است.
- اندازه کوچک و وزن سبک انها نصبشان را بسیار اسان میکند به طوریکه به تجهیزات اضافی برای نصب نیاز ندارند.
- انتن های اصلاح شده مولدها و پردازنده های سیگنال کاملا دیجیتال باعث حداقل تقابل بین مخزن و پرتوهای رادارشده است.
مزایای ترانسمیتر سطح راداری
- عدم نیاز به قطعات متحرک
- کاهش هزینه نگهداری
- کاهش هزینه نصب
- MTBF طول عمر خراب شدن دستگاه بیش از 60 سال میباشد.
- تطابق با اصول استاندارد و صحتmm 1-+
- قابلیت برنامه ریزی اسان و سریع
- حجم کوچک وزن کم و عدم نیاز به تجهیزات اضافی برای نصب
- اندازه گیری سطح مشترک مایعات
- قابلیت ارتباط با فرستندهای دیگر.
آزمایش سطح سنج راداری
- روشی برای آزمایش سیستم اندازه گیری سطح رادار ، که توسط یک تولید کننده معتبر پیشنهاد شده است قرار دادن صفحه فولادی با فاصله مشخص از فرستنده است.
- سپس سیگنال منتقل شده از صفحه فلزی به جای سطح مایع منعکس می شود
- این یک وسیله ارجح برای تست سیستم است زیرا می تواند درجا انجام شود ، اما اپراتور را مجبور به تعامل با مواد ذخیره شده و پیامدهای ایمنی مرتبط نمی کند.
- پیشنهاد شده است که سیستم های راداری خصوصاً برای اندازه گیری سطح محصولاتی که دارای ثابت دی الکتریک پایین هستند ، به عنوان مثال ، محصولاتی مانند LNG و LPG مناسب هستند.
- سیستم های اندازه گیری سطح رادار هدایت شده اگر درست تنظیم شوند ، می توانند برای اندازه گیری سطح فرآیند به دقت اندازه گیری حداکثر 2 میلی متر دست یابند.
- در صورت لزوم می توان دقت بیشتری را برای اندازه گیری های مالی بدست آورد. یکپارچه سازندگان سیستم که در برنامه های اندازه گیری سطح بنزین تخصص دارند ، نشان می دهند که سیستم های راداری یکی از مطلوب ترین روش های اندازه گیری سطح است که در حال حاضر در صنعت ذخیره سازی بنزین مورد استفاده قرار می گیرد.
- برای مخازن که فقط یک نوع محصول را ذخیره می کنند (که به آن «سرویس ثابت» گفته می شود) بهتر است. مزیت آن این است که هیچ قسمت متحرک وجود ندارد و نسبتاً کم هزینه است.
یک نقطه ضعف سیستم های راداری
- این است که در نصب و راه اندازی صحیح آنها می تواند مشکل ساز باشد. مشکلات سیستم های راداری معمولاً در مرحله نصب چرخه عمر تجربه می شوند. اینها می تواند به دلیل وجود بخار یا انسداد در مخزن باشد که باعث پژواک می شود. بنابراین ، طراحی سیستم اندازه گیری سطح رادار بسیار مهم است و طراحان سیستم ها باید توجه داشته باشند که فرستنده ها و گیرنده ها در کجا قرار می گیرند تا تأثیر عواملی مانند لرزش و پژواک ها به حداقل برسد.
- نصب موفق یک سیستم راداری برای تعیین دقت اندازه گیری سطح نیاز به پر کردن و تخلیه مخزن دارد. با این حال ، در عمل ، این به ندرت عملی است زیرا مخازن به طور کلی حاوی برخی مواد هستند ، بنابراین ممکن است نشانه های تاخیر در مشکلات اندازه گیری سطح رخ دهد. هنگامی که مخازن بسیار پر یا خیلی نزدیک به خالی هستند ، دقت به دلیل بازتاب مخزن کاهش می یابد.
- انعکاس مخزن جایی است که سیگنال برگشتی از سطح دیگری غیر از سطح محصول در نظر گرفته می شود. انعکاسها می توانند از دیوارهای مخزن ، محفظه های ابزار دقیق که به مخزن تهاجمی یا معمولاً مبلمان مخزن / اتصالات مانند پله های داخلی وارد می شود ، حاصل شود. عدم اطمینان در اندازه گیری همچنین می تواند در صورت موجد بودن محصول در مخزن را تجربه کند زیرا باعث پراکندگی و پراکندگی سیگنال برگشتی یا رسیدن بیشتر به گیرنده می شود.
- اگرچه این یک موضوع قابل توجه است ، اما نسخه های جدیدتر از این نوع سیستم راداری اثر موج دار بودن محصول را جبران می کنند. مخازن باریک بلند یک مشکل برای سیستم های راداری است و بنابراین گسترش / پهنای پرتوی انتقال رادار بسیار مهم است. با این وجود ، دقت در ترتیب 1 میلی متر with با سیستم های اندازه گیری سطح رادار به درستی نصب شده و به خوبی حفظ شده ، که قابل مقایسه با دقت اندازه گیری سیستم های سرو سنج می باشد. یکپارچه سازندگان سیستم تأکید کرده اند که دلایل عمده تخریب در دقت اندازه گیری در طول زمان می تواند به دلایل زیر نسبت داده شود. با این حال ، باید توجه داشت که این علل نامگذاری شده معمولاً با ذخیره بنزین همراه نیست.
- نسبت سیگنال به نویز (SNR) به دلیل تبلور محصول ذخیره شده می تواند با گذشت زمان افزایش یابد. این مسئله برای ذخیره بنزین موضوعی نیست اما باید برای این نوع سیستم تصدیق شود.
- محصول ذخیره شده ، دوباره بنزین مسئله ای نیست ، می تواند آنتن را خراب کند و منجر به تخریب دقت اندازه گیری شود.
- این روش اندازه گیری سطح نشان داده شده است که در صورت وجود مواد هیدروکربن سبک ، نادرست تا 10 میلی متر در متر را اندازه گیری می کنید. اندازه گیری سطح رادار با استفاده از مواد هیدروکربن سنگین ، خطاهای این بزرگی را تجربه نمی کند با فرض اینکه طراحی شده و به درستی برای برنامه تنظیم شده است. به عنوان یک یادداشت جدا ، اگرچه مخازن ذخیره بنزین (سوخت) دارای چنین تجهیزات نیستند ، اما منبع دیگر عدم دقت در اندازه گیری با سیستم های راداری ، مداخله در تجهیزات فرآیندی مانند همزن های مخزن است.
سطح سنج راداری
- در حال حاضر یکی از محبوب ترین روش های اندازه گیری سطح است که در صنعت ذخیره سوخت (بنزین) مورد استفاده قرار می گیرد. اندازه گیری سطح رادار در ابتدا برای استفاده در حامل های نفت خام توسعه یافته بود زیرا نیاز به اندازه گیری مقدار روغن با استفاده از وسایل غیر تهاجمی وجود داشت. اشکال اساسی در سیستم های راداری “مسدود کردن مسافت” است.(کاربرد سطح سنج راداری )
- این اصطلاح به این مثال گفته می شود که در آن سطح محفظه مخزن به دستگاه رادار بسیار نزدیک می شود به طوری که دیگر امکان انتقال سیگنال رادار منتقل شده از سطح مایع به آشکارساز به روشی معنی دار وجود ندارد. سیستم های راداری هیچ قسمت متحرک ندارند و به همین ترتیب در مقایسه با فناوری سنجش سروو دستگاه ، ساییدگی مکانیکی کمی دارند.
- اما به دلیل اینکه این سیستم ها دارای یک شرکت الکترونیکی هستند ، پیری اجزای مدار می تواند به دلیل احتمالی خرابی سیستم تبدیل شود. سیستم های اندازه گیری سطح رادار نسل اول هنوز از زمان نصب اولیه ، اندازه گیری دقیق تا 30 سال را ارائه می دهند. مزیتی که سیستمهای راداری نسبت به سیستمهای سنجش سروو ارائه می دهند این است که با افزایش سن در طی کار ، تعمیر سیستم های راداری در مقایسه با هزینه های تعمیراتی که انتظار می رود برای یک سیستم اندازه گیری سروو سنسور مشابه انجام شود مقرون به صرفه تر می شود. همان فعالیت دو نوع از سیستم های اندازه گیری سطح رادار وجود دارد که در صنعت ذخیره بنزین استفاده می شود.