חיישן מפלס נוזלים אולטראסוני

סקירה כללית של חיישן מפלס נוזלים קולי

כמכשיר מדידת מפלס ללא מגע, לחיישן מפלס הנוזל האולטראסוני יש תכונות של דיוק מדידה גבוה, התקנה קלה ובעצם ללא תחזוקה. חיישן מפלס אולטראסוני יכול גם למדוד את מפלס הנוזל במיכלים או במיכלים, מתאים גם לביוב ולאירועים קורוזיביים. משדר מפלס נוזלים אולטראסוני יכול גם למדוד את הזרימה של מדי זרימה של ערוצים פתוחים בשילוב עם צינורות ומדמים. לכן, חיישן מפלס נוזלים קולי משמש בפלדה, פטרוכימיה, חיישן מפלס קולי למיכל ביוב, טיפול במים ושמירת מים ותעשיות או תחומים רבים אחרים היו בשימוש נרחב יותר ויותר, זה יכול לשמש כחיישן מפלס דלק קולי, קולי חיישן מפלס מים, חיישן מפלס קולי למיכל דיזל, חיישן מפלס קולי לממגורה, חיישן מפלס קולי למוצקים, בקר מפלס חיישן נוזל קולי וכו'.

עקרון המדידה של חיישן מפלס נוזלים אולטראסוני

באופן כללי, גל הקול שתדר הרטט שלו עולה על 20kHz נקרא גל אולטראסוני, השייך למעין גל מכני. הנחתה של גלים קוליים בנוזל קטנה מאוד, ולכן יכולת החדירה חזקה. מד הרמה האולטראסוני משתמש בתכונה זו כדי למדוד את מפלס הנוזל.
כאשר חיישן מפלס הנוזל האולטראסוני פועל, המתמר (הבדיקה) האולטרסאונד פולט גלי קול פולסים בתדר גבוה, אשר משתקפים בחזרה בעת מפגש עם פני המים המיועדים למדידה, וההדים המוחזרים מתקבלים על ידי המתמר ומומרים ל- אותות חשמליים. זמן ההתפשטות של גל הקול הוא פרופורציונלי למרחק מהמתמר לפני השטח של המדיום הנמדד. ניתן לבטא את הקשר בין מרחק שידור הגל האקוסטי L, מהירות הקול C וזמן השידור T בנוסחה (1):
L=C×T/2 (1)
כאשר חיישן מפלס הנוזל הקולי פולט פולסים קוליים, הוא אינו יכול לזהות את ההד המוחזר בו-זמנית. מכיוון שלפולס הקולי המשודר יש רוחב זמן מסוים, ולמתמר יש רטט שיורי לאחר שידור הגל הקולי, לא ניתן לזהות את ההד המוחזר במהלך התקופה, מה שגורם לגל המוחזר ולגל המשודר באזור קטן מתחת לפני הבדיקה. לחפוף ולא ניתן לזהות. , לא ניתן לזהות בדרך כלל, אזור זה נקרא אזור עיוור מדידה. גודלו של האזור העיוור קשור לטווח של מד הרמה האולטראסוני.

מפרטים של חיישן מפלס נוזל קולי

• ניתן למדוד טווח רמות על ידי משדרי רמה קוליים: 0-4 מטר, 6 מטר, 8 מטר, 0-12 מטר, 66 רגל, 0-30 מטר, 40 רגל.
• מארז: NEMA 4X (IP67);
• אפשרות עם חיישן מפלס קולי של חומר טפלון למדידת נוזלים קורוזיביים;
• פלט ותקשורת: 4-20mA, RS-485 MODBUS, Profibus-DP, פרוטוקול HART;
• אפשרות עם יציאות מתג וממסר, יכולה להיות עם 2,4 ומקסימום 6 SPDT, בקר רמת חיישן קולי;
• ספק כוח: DC 24V או AC 220V;
• חיישן מפלס נוזלים אלקטרוני עם תצוגה דיגיטלית או ללא תצוגה מחיר נמוך וחיישן מפלס חסכוני, לתצוגה יש 4 ספרות לציון טווח מפלס;
• אפשרות עם Exia IIC T6, חסין פיצוץ
• מחיר נמוך החלפה עבור חיישן רמה קולי ifm, משדר רמה קולי סימנס, חיישן רמה קולי חולה, חיישן מפלס קולי זרימה, משדר רמה קולי גרייליין

דרישות התקנה ואמצעי זהירות של חיישן מפלס נוזל קולי

• (1) התקנת אוגן או הברגה משמשת בדרך כלל בעת התקנת חיישן מפלס קולי, וההרמה אינה מומלצת, מכיוון שההרמה מושפעת בקלות מרוח ורעידות:
• (2) יש להימנע ככל האפשר מהמיקום שבו מפלס הנוזל משתנה בעוצמה, כגון הכניסה והיציאה, ישירות מתחת לבדיקה, כפי שמוצג באיור 2:
• (3) בשל קיומה של זווית אלומת הקול, יש להתקין את בדיקת הרמה האולטראסונית במרחק מסוים מהקיר או מקיר הבריכה, כפי שמוצג באיור 3:
• (4) לא אמורים להיות מכשולים בטווח המקרינה מהקרן האולטרסאונד, ויש להימנע ככל האפשר מהמתקנים בבריכה או במיכל, כגון מדרגות נעות, צינורות, מערבלים וכו', ככל שניתן במהלך ההתקנה:
• (5) אתר ההתקנה צריך להיות רחוק ככל האפשר מציוד הנוטה להפרעות אלקטרומגנטיות חזקות.
• (6) אין להתקין מספר מדי מפלס נוזלים קוליים באותו מיכל כדי למנוע הפרעות זה לזה ולגרום לשגיאות מדידה.
• (7) עבור מיכלים עם חלק עליון מקושת, יש להתקין את חיישן מפלס הנוזל האולטראסוני הרחק ממרכז הגופייה כדי למנוע היווצרות של הדים מרובים של השתקפות, כפי שמוצג באיור 4;
• (8) עבור מיכל חרוטי עם חלק עליון שטוח, יש להתקין את מד המפלס במרכז החלק העליון ככל האפשר, כפי שמוצג באיור 5:
• (9) כאשר ישנה זרבובית על המיכל ולא ניתן לקצר את הזרבובית כך שמשטח פולט הגשוש לא יוכל לבלוט מהדופן הפנימית של המיכל, או שהמרחק ממשטח פולט הבדיקה למפלס הנוזל הגבוה ביותר קטן מה אזור עיוור, כדי שלא ניתן לבצע את הזיהוי הנכון, יש להתקין צינור הארכה. בניצב למפלס הנוזל, הקיר הפנימי צריך להיות חלק:
• (10) יש להימנע ככל האפשר מהתקנה במקומות בהם מפלס הנוזל נוטה להצטברות של קצף, חפצים צפים או תנודות עזות, כי הדבר ישפיע על איכות ההד וייצור הדים כוזבים, ובכך ישפיע על דיוק המדידה. במידת הצורך, ניתן להתקין צינור דומם, ואורכו יכול להיות ארוך כמו רמת הנוזל המינימלית. יש לוודא שהנוזל בתוך ומחוץ לצינור יכול לעלות וליפול באופן חופשי וסינכרוני, והקיר הפנימי צריך להיות חלק.
• (11) נסו לא להשתמש בו במקומות עם אדי מים. אם יש אדים, קל ליצור טיפות מים ולהיצמד לפני השטח של בדיקה המפלס, מה שישפיע על המדידה הרגילה.
• (12) מיקום ההתקנה צריך למנוע רטט חזק. אם הוא מותקן באזור רטט קל, ניתן להתקין אטם גומי להפחתת הרטט.
• (13) יש להתקין כיסוי שמשייה (גשם) בעת התקנה באוויר הפתוח.
• (14) קו האות צריך להיות מסוכך ומוארק בנקודה אחת.
• (15) יש להשתמש בו בטמפרטורת הסביבה הנומינלית של משדרי מפלס הנוזל האולטראסוניים.

פיצוי טמפרטורה ותיקון מהירות הקול

הקשר בין מהירות הקול באוויר לטמפרטורת האוויר הוא V=(331.5+0.6t)m/s. מנוסחת פיצוי הטמפרטורה של מהירות הקול הזו, ניתן לראות שמהירות הקול מושפעת מאוד מהטמפרטורה. השפעת מהירות הקול היא 0.6m/s. ב-20 מעלות צלזיוס ולחץ אטמוספרי סטנדרטי 1, מהירות הקול היא כ-344 מטר לשנייה. ניתן לראות כי ההשפעה על טעות המדידה היא כ-0.17%. כאשר שגיאת הטמפרטורה עולה על 3 מעלות צלזיוס, מדידת רמת הנוזל האולטראסונית השגיאה היא יותר מ-0.5%. לכן, יש למדוד את טמפרטורת הסביבה כדי לתקן את מהירות הקול. ביישומים מעשיים, יש לבחור מד מפלס קולי עם פונקציית פיצוי טמפרטורה כדי להתגבר על ההשפעה של שינויי טמפרטורת הסביבה על מדידת מפלס הנוזל.

אבחון תקלות נפוצות

כאשר מתרחשת תקלה במהלך השימוש בחיישן מפלס הנוזל האולטראסוני, ניתן לבצע את אבחון התקלה לפי השיטות הבאות, על מנת לטפל בה בצורה מהירה ונכונה.

• (1) בדוק אם חיבור החוט תקין.
• (2) אם מפלס הנוזל משתנה בעוצמה, שקול להגדיל את זמן השיכוך בצורה מתאימה.
• (3) האם פני השטח של הגשושית ניתזים או מתעבים, ובכך חוסמים את השידור והקליטה של גלי קול.
• (4) בדקו האם מפלס הנוזל מצטבר ומרחף קצף, מה שישפיע לרעה על ההד.
• (5) האם מפלס הנוזל האולטראסוני נכנס לאזור העיוור.
• (6) האם מתח אספקת החשמל נמצא בטווח הנומינלי:.
• (7) האם יש מקור הפרעה סביב מד המפלס?
• (8) האם ההתקנה סבירה, אנא עיין בסעיפים הרלוונטיים של מאמר זה לצורך בדיקה ועיבוד.