tiếng việt
Bộ truyền tín hiệu đo mức bằng radar FMCW 80GHz là lựa chọn ưu tiên cho các bồn chứa dầu thực vật dùng trong chế tạo thực phẩm có chiều cao lên đến 30m. Thiết bị Silver Automation Instruments SDRD82 với ăng-ten thấu kính PTFE phẳng giúp xử lý hiện tượng ngưng tụ, hơi dầu và bọt mà không làm sai lệch hiệu chuẩn. Ngõ ra là 4-20mA/HART hoặc RS485 Modbus, nguồn điện 24V DC.
Trên lý thuyết, các bể chứa dầu thực vật trông khá đơn giản. Nhưng hãy hỏi bất kỳ kỹ sư thiết bị đo lường nào đã từng xử lý hiện tượng ngưng tụ dầu cọ trong một mái vòm không được sưởi ấm ở vùng nhiệt đới, hoặc hơi dầu hướng dương làm mờ thấu kính cảm biến qua đêm, họ sẽ cho bạn biết rằng việc đọc mức chất lỏng mới là phần khiến họ gặp rắc rối. Chất lỏng này không ăn mòn, nhưng môi trường xung quanh nó thì có.
Bài viết này hướng dẫn cách chọn và cấu hình bộ phát tín hiệu đo mức bằng radar 80GHz cho kho chứa dầu thực vật ăn được, lựa chọn vật liệu anten và kết nối quy trình, cũng như các lỗi thường gặp trong quá trình lắp đặt.
Dải tần 80GHz cho góc chùm tia hẹp hơn so với các thiết bị 26GHz cũ hơn. Điều này rất quan trọng đối với một bể chứa thẳng đứng điển hình có mái vòm hoặc hình nón. Chùm tia có góc bán kính 6 độ trên SDRD82 với thấu kính DN50 sẽ tránh xa thành bể ở khoảng cách khoảng 500mm, ngay cả trong bể đường kính 3 mét. Ít nhiễu từ thành bể hơn, ít tiếng vọng giả hơn.
Dầu có hằng số điện môi thường nằm trong khoảng từ 2,8 đến 3,2, thuộc mức thấp. Độ phản xạ radar yếu hơn so với nước. Tuy nhiên, sóng liên tục điều tần (FMCW) 80GHz đủ nhạy để thu được tín hiệu phản hồi đáng tin cậy ở các giá trị điện môi thấp này, ngay cả khi xuyên qua các lớp hơi nước vừa phải.
Nguyên lý FMCW là phù hợp ở đây. Nó truyền tín hiệu quét liên tục thay vì xung, giúp cải thiện tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu trong môi trường có hằng số điện môi thấp. SDRD82 sử dụng phương pháp này và có độ phân giải mức tín hiệu trong vòng 2mm trên toàn dải đo.
Trong các bể chứa ngoài trời không có lớp cách nhiệt, sự thay đổi nhiệt độ tạo ra hiện tượng ngưng tụ trên bề mặt ăng-ten. Hơi dầu từ bề mặt sản phẩm cũng có thể tạo thành một lớp màng mỏng trên thấu kính theo thời gian. Cả hai hiện tượng này đều làm giảm khả năng thu tín hiệu.
Ăng-ten thấu kính PTFE phẳng của cảm biến mức radar
Ăng-ten thấu kính PTFE phẳng giải quyết hầu hết các vấn đề này. Bề mặt PTFE không dính và tự làm sạch ở một mức độ nhất định: nước ngưng tụ chảy xuống thay vì đọng lại. Sự tích tụ màng dầu diễn ra chậm hơn so với ăng-ten kim loại trần hoặc PP. Đối với SDRD82, tùy chọn ăng-ten DQ hoặc EQ sử dụng thân bằng thép không gỉ 316L với thấu kính PTFE, chịu được nhiệt độ xử lý 200°C và áp suất 2,5MPa. Điều này vượt xa nhu cầu bảo quản dầu thực vật, vì vậy vẫn còn dư khả năng chịu được cả nhiệt độ và áp suất.
Đối với các hệ thống có nhiều hơi, đoạn ống nối (vòi phun) nên được giữ ngắn. Bảng dữ liệu SDRD82 quy định chiều cao vòi phun tối đa là 150mm cho ăng-ten DN50 và 200mm cho DN80. Vượt quá giới hạn này sẽ tạo ra hiệu ứng dẫn sóng có thể giữ lại tiếng vọng và tạo ra các chỉ số ảo ở mức 0% hoặc 100%. Chúng ta thường thấy điều này khi các bể chứa được cải tiến bằng cách lắp thêm cổ ống dài ban đầu được thiết kế cho đồng hồ đo mức dạng phao.
Đối với bồn chứa dầu thực vật ăn được dài 5,7 mét, cảm biến SDRD82 phiên bản DS hoặc DQ là lựa chọn tiêu chuẩn được khuyến nghị. Phiên bản DS sử dụng mặt bích DN50 với thấu kính anten 316L+PTFE; phiên bản DQ tương tự nhưng có phần mở rộng anten dài hơn, chịu được nhiệt độ lên đến 200°C cho các ứng dụng ở nhiệt độ cao hơn. Cả hai đều đạt độ chính xác 2mm trong phạm vi từ 0 đến 30 mét.
| Tham số | Thông số kỹ thuật SDRD82 DS/DQ |
| Phạm vi đo | 0 đến 30 mét |
| Sự chính xác | ±2mm |
| Kết nối quy trình | Mặt bích DN50 / DN80 / DN100 (PN16) |
| Vật liệu ăng-ten | Thép không gỉ 316L + thấu kính PTFE |
| Nhiệt độ xử lý | Lên đến 150°C (DS) / 200°C (DQ) |
| Áp suất quy trình | -0,1 đến 2,5 MPa |
| Tín hiệu đầu ra | 4-20mA / HART hoặc RS485 Modbus |
| Nguồn điện | Loại 2 dây 24V DC hoặc loại 4 dây 10.8-26.4V DC |
| Mức độ bảo vệ | IP67 / IP66 |
| Tính thường xuyên | 77-81GHz |
Đối với các ứng dụng thực phẩm yêu cầu niêm phong mặt bích hợp vệ sinh, dòng SDRD83 KW/KQ với kết nối kẹp vệ sinh 2" hoặc 3,5" là một lựa chọn thay thế. Nhưng đối với các bể chứa lớn được đo qua vòi mặt bích, SDRD82 là lựa chọn thiết thực và được chỉ định phổ biến nhất ở Tây Phi, Đông Nam Á và Trung Đông cho ứng dụng cụ thể này.
Việc sử dụng mái vòm không cách nhiệt có hai hệ quả. Thứ nhất, thiết bị sẽ chịu ảnh hưởng của sự thay đổi nhiệt độ môi trường xung quanh. Vỏ của SDRD82 được thiết kế cho nhiệt độ môi trường từ -40°C đến 80°C, phù hợp với mọi vị trí lắp đặt ngoài trời ở Lagos hoặc các vùng khí hậu tương tự. Thứ hai, nếu mái vòm có hình vòng cung, hãy tránh lắp đặt ở đỉnh. Mái vòm cong gây ra nhiều phản xạ (radar coi bề mặt mái vòm như một mục tiêu bổ sung) và làm giảm độ chính xác. Hãy lắp đặt ở vị trí lệch khỏi tâm, giữ khoảng cách tối thiểu 200mm so với thành tàu.
Nếu bể chứa có các cấu trúc bên trong như ống hút hoặc cuộn dây gia nhiệt, hãy thực hiện chuỗi học phản hồi ảo sau khi lắp đặt. Thao tác này sẽ lập bản đồ các mục tiêu sai cố định và loại bỏ chúng khỏi phép đo. Thiết bị SDRD82 thực hiện điều này thông qua mô-đun hiển thị ViewPoint hoặc thông qua bộ lập trình cầm tay HART được kết nối qua điện trở 250 ohm trên vòng lặp.
Cần sử dụng đầu nối cáp M20x1.5. Đối với lắp đặt ngoài trời, hãy luồn cáp với một vòng nhỏ giọt bên dưới đầu nối để ngăn nước xâm nhập. Đầu nối phải có chỉ số IP66 trở lên. Vỏ của SDRD82 có chỉ số IP67.
Sơ đồ đấu dây của bộ phát tín hiệu đo mức bằng radar 80G
Cấu hình hai dây 4-20mA / HART là cấu hình phổ biến nhất cho các trang trại chứa dầu thực vật. Thiết bị lấy nguồn từ vòng lặp ở mức 24V DC và trả về tín hiệu 4-20mA trên cùng một cặp dây. Tổng trở kháng của vòng lặp có thể lên đến khoảng 1000 ohms ở nguồn 24V. Giao tiếp HART được tích hợp trên tín hiệu 4-20mA, vì vậy bạn có thể sử dụng bộ giao tiếp HART hoặc kết nối với bộ chuyển đổi COMWAY để cấu hình trên PC mà không cần ngắt vòng lặp.
Giao diện RS485 Modbus RTU có sẵn như một giải pháp thay thế nếu địa điểm sử dụng hệ thống PLC hoặc SCADA ưu tiên giao tiếp trường kỹ thuật số. Trong trường hợp đó, cấu hình 4 dây sẽ được áp dụng: các cặp tín hiệu nguồn (24V DC) và RS485 riêng biệt. Tốc độ truyền và địa chỉ slave có thể được cấu hình thông qua mô-đun hiển thị.
Đối với các yêu cầu chống cháy nổ, SDRD82 hỗ trợ chứng nhận an toàn nội tại (Ex ia IIC T6 Ga) với rào chắn an toàn FBS-2. Hơi dầu thực vật thường không phân loại khu vực là Vùng 0, nhưng một số địa điểm gần trạm xăng dầu có thể yêu cầu phân loại Vùng 1. Hãy xác nhận phân loại khu vực với tài liệu khu vực nguy hiểm của địa điểm trước khi hoàn tất đơn đặt hàng.
Các loại đồng hồ đo kiểu phao hoạt động tốt nhưng chúng có một bộ phận chuyển động tiếp xúc với dầu, cần được vệ sinh định kỳ và có thể bị kẹt nếu dầu đông đặc trong thời tiết lạnh. Không phù hợp cho các kho chứa dầu từ xa không người vận hành.
Radar sóng dẫn hướng (GWR) là một giải pháp thay thế cho môi trường có hằng số điện môi thấp, nhưng đầu dò lại treo lơ lửng bên trong bể chứa. Trong các bể chứa lớn (50.000 lít trở lên), đầu dò dài 5-6 mét rất đắt tiền và gây khó khăn trong việc tiếp cận để bảo trì. GWR cũng không thể sử dụng nếu bể chứa có bộ khuấy bên trong.
Cảm biến mức siêu âm rất nhạy cảm với hơi và bọt. Các bể chứa dầu ăn thường có một lớp bọt mỏng trong quá trình chiết rót, và chùm tia siêu âm tạm thời mất tín hiệu trên bề mặt. Báo động mức thấp sai trong quá trình nạp hàng là một phàn nàn thường gặp từ những người vận hành đã thử sử dụng cảm biến siêu âm trước đó.
Radar FMCW 80GHz khắc phục được cả ba vấn đề trên. Không có bộ phận chuyển động, không cần đầu dò, và tín hiệu xuyên qua lớp xốp mỏng đủ tin cậy cho hầu hết các ứng dụng lưu trữ.
| Thông số kỹ thuật | Số liệu | Đế quốc |
| Chiều cao bồn chứa (ứng dụng này) | 5,7m | 18,7 feet |
| Phạm vi đo tối đa (SDRD82) | 30m | 98,4 feet |
| Sự chính xác | ±2mm | ±0,08 inch |
| Góc chiếu sáng (thấu kính DN50) | 6° | 6° |
| Góc chiếu sáng (thấu kính DN80) | 3° | 3° |
| Phạm vi nhiệt độ xử lý | -40°C đến 200°C | -40°F đến 392°F |
| Phạm vi áp suất quy trình | -0,1 đến 2,5 MPa | -14,5 đến 362,6 psi |
| Nguồn điện (2 dây) | 24V DC | 24V DC |
| Đầu ra | 4-20mA / HART / RS485 | 4-20mA / HART / RS485 |
| Chiều cao tối đa của vòi phun (DN50) | 150mm | 5,9 inch |
| Khoảng cách tối thiểu giữa tường và tường | 200mm | 7,9 inch |
| Nhiệt độ môi trường xung quanh | -40°C đến 80°C | -40°F đến 176°F |
| Trọng lượng (SDRD82) | Khoảng 8,0 kg | Khoảng 17,6 lb |
Công ty Silver Automation Instruments cung cấp sẵn bộ truyền tín hiệu đo mức bằng radar SDRD82 80GHz với các cấu hình tiêu chuẩn. Thời gian giao hàng cho các phiên bản có mặt bích và ăng-ten thấu kính PTFE thường là từ 3 đến 5 tuần cho đơn hàng 6 chiếc.
Để chuẩn bị báo giá, vui lòng gửi các thông tin sau đến địa chỉ sales@silverinstruments.com :
Xem toàn bộ dòng sản phẩm máy đo mức radar 80G của chúng tôi tại silverinstruments.com để biết hướng dẫn lựa chọn mẫu, bản vẽ kích thước và mã đặt hàng.
