چگونه یک بخاری PTFE برای مخزن با سنسور سطح اولتراسونیک انتخاب کنیم؟

در مخزن فرآیند یک سنسور سطح اولتراسونیک پیچیده وجود دارد. از یک اکو خالص و بدون تحریف برای اندازه گیری ارتفاع مایع استفاده می کند. یک بخاری غوطه‌وری PTFE عمودی در مسیر مستقیم موج صوتی می‌تواند به عنوان یک بازتابنده کاذب قدرتمند عمل کند، که حسگر را به درک اشتباه از سطح سوق می‌دهد و احتمالاً باعث ایجاد آتش‌سوزی خشک کشنده یا سرریز می‌شود. موقعیت فیزیکی و جهت گیری بخاری باید نه تنها برای عملکرد حرارتی بلکه از نظر صوتی برای سنسور غیرقابل تشخیص باشد.

درک مکانیسم تداخل
سنسورهای سطح اولتراسونیک پالس های صوتی با فرکانس بالا (معمولاً 20 تا 200 کیلوهرتز) را در یک مخروط محکم ارسال می کنند. صدا در سراشیبی پخش می شود، از سطح مایع منعکس می شود و به حسگر باز می گردد. اندازه‌گیری زمان--پرواز به خواندن فاصله ترجمه می‌شود. هر جسم جامدی در این مخروط، مانند غلاف بخاری، براکت ها یا جعبه های اتصال، پژواک خاص خود را تولید می کند. اما اگر سیگنال پژواک کاذب به اندازه کافی قدرتمند باشد، سنسور ممکن است به جای سطح مایع واقعی روی آن قفل شود.

یک بخاری غوطه ور PTFE عمودی که در مرکز مخزن یا نزدیک آن قرار دارد، یک سطح مسطح پهن و عمود بر جهت موج صوتی را نشان می دهد. این هندسه منجر به یک انعکاس چشمی روشن می شود. سپس سنسور ممکن است این را به عنوان سطح مایع در عمق غوطه ور شدن بخاری که منجر به کم پر شدن (اگر پژواک کاذب بالاتر از سطح واقعی باشد) یا پر شدن بیش از حد (اگر بالای بخاری به صورت تقریباً کامل دیده شود) تفسیر کند. در شرایط شدیدتر، سنسور ممکن است حتی وجود مایع را تشخیص ندهد و به مخزن اجازه می‌دهد در حالی که بخاری روشن است، خشک شود، وضعیتی که به سرعت به غلاف PTFE آسیب می‌زند.

اصل انتخاب کلید: نامرئی آکوستیک
هدف از انتخاب مخزن سنسور سطح اولتراسونیک هیتر PTFE این است که بخاری را از نظر صوتی غیرقابل تشخیص کند. این کار با قرار دادن عنصر گرم شده به طور کامل در خارج از پرتو اولتراسونیک سنسور، و با از بین بردن سطوح بزرگ مسطح که می تواند به عنوان آینه عمل کند، انجام می شود. مشکل این است که ماده PTFE فی نفسه نیست - PTFE امپدانس صوتی مشابه آب دارد و در واقع صدا را کمتر از بسیاری از فلزات ضعیف می کند. مسئله هندسه و مکان است.

چیدمان ترجیحی بخاری ها
بخاری عمودی، جانبی نصب شده است
یک بخاری عمودی PTFE بر روی دیواره جانبی مخزن تا حد امکان نزدیک به دیوار قرار می گیرد و بخاری را خارج از مسیر پرتو مرکزی نگه می دارد. سنسور اولتراسونیک معمولاً در مرکز بالای مخزن نصب می شود. بخاری نصب شده در کنار-در حاشیه قرار دارد، جایی که قدرت موج صدا کمترین است. این آرایش برای مخازن باریک (قطر < 1 متر) یا برای زاویه پرتو حسگر باریک (مثلا . 5–10 درجه) سازگار است. با این حال، برای مخازن بزرگ یا حسگرهای پرتو عریض (15 تا 30 درجه)، دیوارهای جانبی نیز ممکن است روشن باشند.

راه حل ترجیحی: L{0}}هیتر شکل یا زاویه دار
در اکثر تاسیسات، مطمئن‌ترین انتخاب، بخاری غوطه‌وری PTFE شکل L یا زاویه‌دار است. این نوع بخاری از طریق یک نازل جانبی قرار می گیرد، اما سپس به سمت پایین یا مورب به داخل مخزن می چرخد. بخش گرمایش به موازات دیوار جانبی قرار دارد و بسیار نزدیک به دیوار جانبی است، معمولاً حدود 50-100 میلی متر از دیوار. امواج صوتی به آرامی از مرکز پخش می شوند، بنابراین سنسور هرگز این گرمکن را نمی بیند، زیرا پرتوی خود را به سمت پایین به سمت مرکز هدایت می کند.

یک بخاری L شکل دو مزیت اضافی دارد:

طول گرمایش می تواند طولانی باشد (بیشتر عمق مایع) و همچنان خارج از پرتو باشد.

فلنج نصب در دیوار جانبی دور از مرکز بالای نصب سنسور برای دسترسی آسان تر است.

بخاری باید یک حضور نامرئی و بی صدا در مخزن، دور از امواج صوتی باشد که چشم کنترل کننده سطح هستند.

بخاری به صورت جانبی یا افقی نصب شده است
مخازن کم عمق (< 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.

چه کاری نباید انجام داد: بخاری عمودی در مرکز
بدترین مکان قابل تصور برای یک مخزن با سنسور سطح اولتراسونیک، مرکز است، جایی که یک بخاری PTFE در موقعیت عمودی قرار می گیرد. بخاری یک هدف استوانه ای بزرگ است که درست در مسیر پرتو قرار دارد. حتی با نرم‌افزار حسگر حاوی تکنیک‌های کاهش اکو، پژواک کاذب قوی و ثابت از یک بخاری مرکزی معمولاً اشتباه شناسایی می‌شود. همین خطای طراحی باعث چندین شکست میدانی کنترل سطح اولتراسونیک در مخازن گرم شده شده است.

مسائل یکپارچه سازی فنی
پیکربندی سنسور اولتراسونیک
قبل از انتخاب بخاری باید پارامترهای سنسور زیر تعیین شود:

زاویه پرتو (معمولا 5-30 درجه). این مخروط صدا را مشخص می کند. قطر پرتو در فاصله معینی از سنسور را می توان به صورت زیر تخمین زد: قطر پرتو=2*فاصله*برنزه (زاویه پرتو/2)

نوار مرده: ناحیه ای درست در جلوی سنسور (معمولاً 0.1-0.5 متر) که قابل اندازه گیری نیست. هیچ بخشی از بخاری (از جمله براکت ها یا جعبه های اتصال) نباید به این منطقه برود.

Deadband: فضای قبل از شروع به کار سنسور. حداقل فاصله حسی

تایید موقعیت بخاری
بعد از اینکه نوع بخاری و محل نصب را انتخاب کردید، قبل از نصب واقعی باید یک آزمایش نقشه برداری سریع انجام شود. روش تست:

سنسور اولتراسونیک را در محل تعیین شده خود وصل کنید.

بخاری PTFE (یا ماکت{0}} با همان شکل و اندازه) را در محل برنامه ریزی شده در مخزن قرار دهید.

مخزن را تا ارتفاع مشخص با آب پر کنید.

بخاری را کمی حرکت دهید و خروجی سنسور را مشاهده کنید. هر پرش ناگهانی در سطح اعلام شده یک پژواک کاذب از بخاری است.

موقعیت یا جهت بخاری را طوری تغییر دهید که در محدوده کامل سطح کار، پژواک{0} کاذب وجود نداشته باشد.

این آزمایش به ویژه برای مخازن با ساختارهای داخلی پیچیده (بافل، میکسر، سیم پیچ) که می تواند انعکاس اضافی را القا کند، مرتبط است.

براکت نصب و قرار دادن جعبه اتصال
بسیاری از بخاری های روی مخزن یا دیوار جانبی با براکت های فلزی و جعبه های اتصال الکتریکی ارائه می شوند. اینها همچنین باید از پرتو اولتراسونیک دور نگه داشته شوند. حتی اگر خود غلاف PTFE به درستی پنهان شده باشد، یک براکت فلزی نزدیک به سنسور می تواند باعث ایجاد پژواک قابل توجهی شود. جعبه اتصال باید یا در زیر مسیر پرتو سنسور یا در سمت مخزن سنسور قرار گیرد. اگر مخزن دارای سطح صاف است، حسگر را در جایی قرار دهید که در مخروط پرتو دیگر اتصالات نفوذی{4}(مثلاً فلنج های بخاری، ترموول ها یا لوله های شیب دار) وجود نداشته باشد.

چک لیست انتخاب عملی
برای انتخاب یک بخاری PTFE برای مخزن با سنسور سطح اولتراسونیک، از چک لیست زیر استفاده می شود:

دریافت اطلاعات حسگر: زاویه پرتو، فاصله باند مرده و محل نصب.

ردپای پرتو را در عمق معمول مایع تعیین کنید.

بدون بخاری یا براکت در داخل مخروط پرتو. به صورت مرکزی نصب نکنید.

بخاری‌های L شکل یا زاویه‌دار-طراحی شده در کنار- را انتخاب کنید که قسمت گرم شده را نزدیک دیواره مخزن نگه می‌دارد.

نصب افقی برای مخازن کم عمق (مطمئن شوید که بخاری بلافاصله زیر سنسور نیست)

آزمایش نقشه برداری با آب قبل از سرویس شیمیایی.

موقعیت نهایی را در نقشه نصب وارد کنید.

اپراتورهای قطار باید بدانند که تغییر سریع در خواندن سطح می تواند به دلیل حرکت گرمکن (مثلاً به دلیل لرزش) در مسیر پرتو باشد.

نتیجه گیری: گرمایشی که از نظر صوتی نامرئی است
انتخاب بخاری PTFE مناسب برای مخزن با سنسور سطح اولتراسونیک درسی در موقعیت یابی صوتی است. بازخورد سطح حیاتی واضح و دقیق (پژواک سنسور) را عاری از انعکاس های جعلی از عنصر گرمایش نگه می دارد. طراحی گرمایش بهینه آن است که دیگر سنسورهای مخزن را کور نمی کند. مدیریت سطح مخزن قابل اعتماد و ایمن را می توان با انتخاب یک بخاری L شکل جانبی-نصب شده-و تأیید موقعیت آن با آزمایش نقشه برداری و اطمینان از اینکه همه براکت ها و جعبه های اتصال خارج از پرتو اولتراسونیک هستند به دست آورد. این مورد کوچک یکپارچه‌سازی منجر به خرابی‌های بی‌شمار خشک- و مشکلات سرریز شده است. چند دقیقه برنامه ریزی آکوستیک در طول طراحی می تواند ماه ها از اشکال زدایی در خط صرفه جویی کند.