Měření hladiny pomocí radarové techniky - příběh úspěchu
Publikováno: 10.7.2019
Použití radarové techniky v měření polohy hladiny se stalo revolučním mezníkem. Již téměř 25 let společnost VEGA Grieshaber v této oblasti opakovaně nastavuje milníky. Dnes již více než 600 000 radarových snímačů Vega spolehlivě pracuje v různých aplikacích po celém světě.
V roce 1991 společnost Vega představila první radarový hladinoměr. O několik let později, krátce před začátkem 21. století, bylo mezi průmyslovými experty skloňováno jedno slovo: eric. Šlo o název prvního dvouvodičového radarového hladinoměru na světě, který společnost Vega uvedla na trh v roce 1997. Ve velmi krátké době Eric posunul firmu na špičku světového trhu. V roce 2004 se společnosti Vega podařilo zvýšit citlivost radarových senzorů tisíckrát. Hladinoměr Vegapuls 68 se tak stal prvním radarovým snímačem, který byl skutečně připraven pro mimořádně náročné provozní podmínky v oblasti měření sypkých materiálů.
Měřicí princip
Radarové hladinoměry Vegapuls pracují na impulzním principu. Prostřednictvím anténního systému jsou do prostoru k měřenému produktu vysílány extrémně krátké mikrovlnné impulzy. Impulzy se odrážejí od hladiny zpět k anténě. Měřena je doba potřebná k průchodu elektromagnetických vln z vysílače k hladině a zpět k přijímači a z ní je stanovována poloha hladiny. Radarové hladinoměry Vegapuls pracují s krátkými mikrovlnnými impulzy s frekvencí v pásmu K (26 GHz), C (6,3 GHz) nebo W (79 GHz). Velkou spolehlivost a přesnost měření zajišťuje mikroprocesorem řízená elektronika a software Echofox, který zpracovává odražené signály, potlačuje falešné odrazy a počítá přesnou vzdálenost k hladině měřeného média. Během nastavování není nutné vyprazdňovat a naplňovat nádrž.
S 80 GHz vzhůru do budoucnosti - měření sypkých látek
Vyzářená energie a vyzařovací úhel radaru jsou závislé na dvou faktorech: frekvenci a vyzařovací charakteristice antény. Anténa o stejné velikosti má při vyšší frekvenci menší vyzařovací úhel. V roce 2014 byl s velkým úspěchem představen nový radarový snímač pro kontinuální měření sypkých materiálů Vegapuls 69 (obr. 1). Jeho vysílací frekvence 79 GHz umožňuje podstatně lepší zaostření vyzařovaného signálu, než tomu bylo u předchozích hladinoměrů s nižší frekvencí. Vegapuls 69 používá anténu o průměru 75 mm a dosahuje vyzařovacího úhlu paprsku pouze 4°. V kontejnerech a silech s mnoha vnitřními instalacemi, členěním nebo výztuhami pomáhá dobré zaostřování snížit vliv mikrovlnného šumu a falešných odrazů, čímž je měření jistější a spolehlivější.
Nové mikrovlnné komponenty dovolují hladinoměru Vegapuls 69 detekovat i ty nejslabší odražené signály, takže dokonce i produkty, které až donedávna byly velmi obtížně měřitelné pro jejich špatné odrazné vlastnosti, např. plastový prášek nebo dřevní štěpka, je nyní možné měřit s velkou spolehlivostí. Tím je výrazně rozšířen rozsah použití radarové techniky k měření sypkých materiálů. S měřicím rozsahem 120 m a opakovatelností +/-5 mm je snímač vhodný i pro úkoly, jako je např. měření polohy materiálu v důlních šachtách nebo měření vzdálenosti na dopravníkových systémech. Přes svůj velký měřicí rozsah je však tento snímač vhodný i pro malé zásobníky nebo kontejnery a různá provedení antén dovolují zvolit pro danou úlohu optimální variantu. Nový radarový hladinoměr Vegapuls 69 je k dispozici ve dvou verzích, s jednoduchou lehkou plastovou anténou nebo s čočkovou anténou v přírubě s připojením na ofuk. Čočkový kryt antény zaručuje bezúdržbový provoz i v těch nejnáročnějších podmínkách.
Vždy spolehlivé měření kapalin, i v případě nánosů a usazování
Vegapuls 64, vůbec první radarový hladinoměr pro kapaliny o frekvenci 80 GHz, je počátkem nové éry v měření hladiny. Díky nejmenší anténě svého druhu na světě a výjimečnému zaostřování poskytuje pokaždé vynikající výkon a dokonalé výsledky. U 80mm antény je vyzařovací úhel paprsku 3°, a radarový senzor tedy přijímá od hladiny produktu v podstatě pouze bodové odrazy. Tím je měření přesnější a spolehlivější. Pro srovnání: konvenční radarový snímač s přenosovou frekvencí 26 GHz a anténa o stejné velikosti mají úhel paprsku přibližně 10°. Vzhledem k vyzařovacímu úhlu je obtížné vyhnout se míchadlům, armaturám nebo nánosům na stěně nádoby, a tak dochází k rušení, které může ovlivnit výsledek měření. Anténa hladinoměru Vegapuls 64 je uzavřena v pouzdru z PTFE nebo PEEK bez dutin nebo štěrbin, ve kterých by se mohl hromadit měřený produkt. Povrch materiálu je velmi jemně opracován pomocí diamantových nástrojů, což výrazně snižuje přilnavost měřeného média k anténě. Rušení způsobené nánosy, které by přesto vzniky, navíc odfiltrují speciální softwarové algoritmy. Dynamický rozsah radarového hladinoměru Vegapuls 64 je 120 dB. Dynamický rozsah udává rozdíl mezi největším a nejmenším signálem, který hladinoměr dokáže zpracovat, a tak určuje, kde může být hladinoměr použit. U hladinoměrů s velkým dynamickým rozsahem je možné měřit dokonce i slabé odražené signály, např. při měření kapalin s pěnou na hladině. Díky velkému dynamickému rozsahu snímače je také velmi dobře kompenzován útlum signálu způsobený ulpíváním produktu. Hladinoměr Vegapuls 64 je díky svým vlastnostem vhodný pro použití v chemickém, farmaceutickém a potravinářském průmyslu. S nejmenší anténou svého druhu je ideální pro malé skladovací nebo provozní nádrže. Hladinoměry Vegapuls 64 jsou dodávány s plastovou trychtýřovou anténou, se závitovým připojením, s přírubou nebo s připojením pro zvýšené požadavky na hygienu. Verze s plastovou trychtýřovou anténou je cenově výhodná varianta určená pro měření při běžném tlaku (100 až 200 kPa) a teplotě (-40 až +80 °C). Hladinoměr se závitovým připojením je ideální pro nádrže malých a středních rozměrů, např. skladovací nádrže, soustavy čerpadel nebo malé provozní nádoby. Přírubové provedení je vhodné zejména pro velmi agresivní média, např. pro skladovací a výrobní nádrže v chemickém a petrochemickém průmyslu vybavené míchadly a dalšími vnitřními částmi, jako jsou vzpěry, topné spirály apod. Vegapuls 64 s hygienickým připojením je určen pro potravinářský a farmaceutický průmysl, kde je nutné počítat i s čištěním a sanitací.
Podrobné technické informace naleznete zde: VEGAPULS 69
Speciální hladinoměr pro vodní hospodářství
Cílem vývoje hladinoměru Vegapuls WL 61 bylo nabídnout kvalitní a cenově dostupný radarový hladinoměr pro všestranné použití v běžných provozních podmínkách, zejména ve vodním hospodářství. Speciální pouzdro i celá konstrukce tohoto hladinoměru jsou přizpůsobeny podmínkám zamýšlené oblasti použití. Tento hladinoměr může být díky konstrukci pouzdra s vysokým stupněm krytí IP68, odolností do 0,2 MPa a integrovanému kabelu zcela ponořen (zaplaven). Kompletní anténní systém je převzat z radarového hladinoměru Vegapuls 61, prověřeného provozem v praxi, a elektronické moduly jsou přizpůsobeny požadavkům na zpracování signálů ve vodním hospodářství. Anténa radarového hladinoměru Vegapuls WL 61 o průměru 80 mm se zdokonalenou směrovou charakteristikou výborně směruje měřicí signál a umožňuje bez problémů měřit i v oblasti krátkých měřicích rozsahů.
Hladinoměr pro potravinářství a farmacii
Pro agresivní kapaliny např. v chemickém průmyslu a také pro potravinářství a farmaceutickou výrobu, kde jsou velké požadavky na hygienu, je určen bezkontaktní radarový hladinoměr Vegapuls 63. Čelní anténa umožňuje čištění a sterilizaci nádrže postupy CIP a SIP, protože je absolutně necitlivá na proud vody o vysokém tlaku a odolává teplotním šokům. Hladinoměr je k dispozici se širokou nabídkou mechanických připojení používaných v potravinářství a farmacii. Anténa spolu s celou částí radaru, která může přijít do styku s měřeným médiem, je zapouzdřena krytem z materiálu PTFE. Zamezením kontaktu jakékoliv kovové části snímače s médiem je zajištěna dokonalá odolnost přístroje proti korozi.
Měření polohy hladiny sypkých materiálů
První radarový hladinoměr vyvinutý speciálně pro měření sypkých látek, ERA II, byl představen v roce 2004. Díky měřicímu rozsahu do 75 m a širokému rozsahu provozní teploty a tlaku (+450 °C, 16 MPa) představoval novou třídu přístrojů k měření hladiny sypkých materiálů. Za jedenáct let si vybudoval velmi dobré jméno mezi zákazníky po celém světě. K měření polohy hladiny sypkých materiálů jsou v současné době určeny vysokofrekvenční snímače Vegapuls 67, 68 a SR68, měřící v pásmu K. Hladinoměry mají velmi citlivou elektroniku a vynikající zaostření signálu. To jsou parametry, které umožňují měřit polohy hladiny nejrůznějších sypkých produktů v rozsahu do 120 m. Měření je nezávislé na nánosech materiálu na stěně zásobníku a není ovlivňováno ani velkou prašností nebo pneumatickým plněním sypkého materiálu, ani změnami teploty. Tyto hladinoměry se používají v potravinářství, zpracovatelském průmyslu, při výrobě plastů, v hutním průmyslu a také k měření hladiny surovin v obalovnách. Novinkou je již popsaný hladinoměr Vegapuls 69, pracující na frekvenci 79 GHz (pásmo W).
Zpět na zajímavosti