سطح سنج راداری تماسی یا موج هدایت شونده | انواع و کاربرد

سطح‌ سنج‌های راداری تماسی برای اندازه‌گیری سطح مواد داخل مخازن، سیلوها و تانک‌ها، یکی از پیشرفت‌های مهم در علم و فناوری اندازه‌گیری و کنترل سطح مواد به‌شمار می‌آیند. تاریخچه این فناوری به چند دهه گذشته بر می‌گردد: در اوایل دهه 1950، تکنولوژی راداری به‌صورت وسیع در صنایع نظامی و هوافضایی مورد استفاده قرار می‌گرفت. این تکنولوژی به دلیل دقت بالا و قابلیت کار در شرایط مختلف هواشناسی به محبوبیت زیادی رسید. در این دوره، نخستین لول ترانسمیتر راداری موج هدایت‌شونده برای اندازه‌گیری سطح مایعات و جامدات در تانک‌ها و مخازن به‌کار گرفته شدند.

در دهه 1970 با توسعه فناوری سطح‌ سنج‌ها بهبود یافتند و دقت و دسترسی به اطلاعات بهتری را فراهم آورد. استفاده از این تکنولوژی در صنایع نفت و گاز، شیمیایی و غذایی باعث بهره‌وری و رشد بالای تولید این صنایع گردید. همچنین در دوران معاصر، لول سنج های راداری موج هدایت‌ شونده با پیشرفت فناوری به ارتقاء قابلیت‌ها و دقت اندازه‌گیری فوق العاده بالا دست یافتند. از این قابلیت ها میتوان به امکان اتصال این تجهیزات به اینترنت و ارسال داده‌ها به صورت آنلاین به مراکز کنترل اشاره کرد.

امروزه سطح‌ سنج‌های راداری موج هدایت‌شونده به عنوان ابزار حیاتی و ضروری در صنایع مختلف به‌کار می‌روند. این تکنولوژی امکان کنترل دقیق، بهینه‌سازی منابع، کاهش هدر رفت‌ها، و افزایش ایمنی در مدیریت مواد درون مخازن‌ را فراهم می‌کند.

لول سنج راداری موج هدایت شونده یا تماسی چیست؟

سطح سنج راداری موج هدایت شونده یک نوع تکنولوژی ترانسمیتر راداری است که برای اندازه‌گیری سطح مایعات و جامدات در مخازن و تانک‌ها کاربرد دارند. این تکنولوژی از اصل انتقال اموج‌ بوسیله آنتن تماسی، برای تعیین ارتفاع مواد (مایع و جامد) استفاده می‌کند.

همچنین این دستگاهها می‌توانند بصورت دقیق سطح مایعات دو فازی (یا امولسیون) را اندازه‌گیری کند. بعبارتی این فناوری به طور کامل قادر به اندازه‌گیری و مانیتور کردن میزان ارتفاع مایعات دو فازی در مخازن و تانک‌ها می‌باشد.

انواع لول سنج راداری هدایت شونده

فناوری سطح سنج تماسی راداری به دو دسته زیر تقسیم می‌شود:

1. سطح سنج راداری guided wave radar که به رادار GWR معروف است
2. سطح سنج راداری time domain Reflectometry که به آن رادار TDR می‌گویند

برای آشنایی و خرید انواع ترانسمیتر رادرای (تماسی و غیر تماسی) بر روی لینک زیر کلیک کنید

سطح سنج راداری

اساس کار و عملکرد سطح سنج راداری تماسی موج هدایت شونده

عملکرد اصلی این سطح سنج ها بر اساس ارسال اموج راداری از طریق میله سنسور به مایع درون مخازن است. این موج راداری از روی میله به سمت سطح مایع حرکت کرده و با برخورد به سطح مایع بازتاب پیدا می‌کند. سپس برد الکترونیک اندازه زمانی که طول کشید تا موج رادار طی کند و بعد از بازتاب از سطح مواد به گیرنده رادار برگردد را تجزیه و تحلیل می‌کند.

برد الکترونیک با اندازه گیری دقیق این زمان، می‌تواند ارتفاع مواد درون مخزن را محاسبه و در خروجی رادار بصورت سیگنال 4 الی 20 میلی آمپر که 4mA بیانگر حداقل ارتفاع مواد (یعنی مخزن خالی است) و 20mA یعنی مخزن تا ماکزیمم ارتفاع پر از مواد شده است را اعلام میدارد. صد البته مقادیر بین این دو عدد نیز نشان دهنده اسکیل مقادیر اندازه گیری شده از حداقل تا حداکثر ارتفاع مواد است.

کاربرد ترانسمیتر راداری موج هدایت شونده

• صنایع نفت و گاز و پتروشیمی

سطح‌ سنج راداری GWR یا TDR برای اندازه‌گیری سطح مایعات نظیر نفت خام، گاز مایع، و سایر فرآورده های پتروشیمی در مخازن نفتی و پالایشگاهی، مخازن ذخیره‌سازی گاز، ستون های تقطیر و … به کار می‌رود.

• صنعت شیمیایی

این تکنولوژی در صنعت شیمیایی برای اندازه‌گیری و کنترل مواد شیمیایی در مخازن ترکیبی، تانک‌ها و واحدهای پردازش شیمیایی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

• آب و فاضلاب

در سیستم‌های تصفیه آب و فاضلاب، سطح‌ سنج راداری هدایت شونده به منظور اندازه‌گیری سطح آب در مخازن تصفیه و ذخیره‌سازی آب استفاده می‌شود.

• صنایع غذایی

این تکنولوژی در صنایع غذایی برای اندازه‌گیری و کنترل مایعات مورد استفاده قرار می‌گیرد، به عنوان مثال در تولید آبمیوه، لبنیات و مواد غذایی دیگر.

• صنایع فرایندی

در صنایعی نظیر نیروگاه‌ها، داروسازی و متالورژی از این تجهیزات به منظور کنترل سطح مایعات و حتی مواد جامد استفاده می‌کنند.

• صنعت تولید قیر

از این رادارها در صنعت تولید قیر وکارخانه های تولید ایزوگام و آسفالت که نیاز به تجهیزی با تحمل فشار و دمای بالا است، بسیار کاربرد دارند.

مزایای سطح سنج راداری موج هدایت شونده

• دقت بالا
• اندازه‌گیری مواد مختلف
• عمر نسبتا طولانی

دقت بالای اندازه گیری و عدم تاثیر حباب و کف های ایجاد شده بر روی سطح مایعات از مزایای استفاده از این ترانسمیتر های راداری است. در ادامه به صورت کامل مزایای این تجهیزات را بررسی می‌کنیم.

ترانسمیترهای راداری موج هدایت شونده می توانند با دقت بسیار بالایی سطح مواد را اندازه گیری کنند. این دقت برای کاربردهایی که نیاز به اندازه گیری دقیق سطح مواد وجود دارد، مانند صنایع نفت و گاز، ضروری است.

سطح سنج های راداری موج هدایت شونده می توانند سطح مایعات و جامدات مختلف را اندازه گیری کنند. این قابلیت برای کاربردهایی که نیاز به اندازه گیری سطح مواد مختلف وجود دارد، مانند صنایع غذایی و داروسازی، ضروری است.

سطح سنج های راداری موج هدایت شونده دارای عمر مفید بالایی هستند. این عمر طولانی در کاربردهایی مانند صنایع آب و فاضلاب ضروری است.

معایب لول سنج راداری موج هدایت شونده

• هزینه نسبتا بالا
• نصب پیچیده
• نیاز به محیط فیزیکی برای انتقال امواج

همیشه این مطلب را در نظر بگیرید که هر تجهیز خاصی که بتواند از لحاظ فنی مشکلات یک سیستم یا صنعت را حل کند، معایبی نیز دارد. سطح سنج های راداری موج هدایت شونده نسبت به سایر تجهیزات تشخیص سطح (راداری غیر تماسی و لول سوئیچ ها) گران‌تر هستند.

لول سنج های راداری تماسی موج هدایت شونده را نمی‌توان به راحتی در مخازن و سیلوها نصب کرد. از این قابلیت برای کاربردهایی که نیاز به نصب سریع و آسان سطح سنج وجود دارد نمی‌شود استفاده کرد، مانند صنایع پتروشیمی، ضروری است. همچنین سطح سنج های راداری موج هدایت شونده نیاز دارند تا امواج را از طریق میله یا سیم بکسل (آنتن) به سطح مواد انتقال دهند از این رو باید حتما خورندگی مواد مخزن لحاظ شود.

تفاوت ترانسمیتر راداری GWR با TDR چیست؟

در هر دو روش از یک میله (لوله فلزی) یا سیم بکسل مقاوم به مواد خورنده بعنوان پروب یا سنسور برای انقال امواج استفاده می‌شود. برای رادارهای GWR از امواج راداری با فرکانس میانی و پایین استفاده می‌کنند. در مقابل رادارهای TDR امواجی با فرکانس نسبتا بالا تولید می‌کنند که ضریب نفوذ فوق العاده‌ای در انتقال موج به درون انواع مواد مختلف دارند. TDR تکنولوژی بروزتری نسبت به GWR محسوب می‌شود.

این تفاوت باعث شده است، رادار TDR علاوه بر اندازه‌گیری سطح مایعات، مایعات دوفازی و همچنین اندازه گیری سطح دو ماده بصورت مایع و جامد (مثل مایع و کنجاله) را براحتی و با دقت بالایی انجام دهد. اما اساسا هر دو عملکردی تقریبا یکسان دارند که در زیر به آن اشاره می‌کنیم.

اندازه گیری سطوح مایعات دو فازی

اصول اندازه گیری مایعات دو فازی نیز بدین ترتیب است، وقتی که امواج رادار با لایه‌های مختلف مایعات دو فازی در مسیر حرکت بر روی میله رادار و مواجهه با دو مایع با چگالی مختلف (مثل آب نمک با نفت خام یا روغن) باعث تغییر در سرعت و شیب موج راداری می‌شود.

این تکنولوژی معمولاً برای اندازه‌گیری مختلف مایعات دوفازی از جمله مخلوط‌های روغن و آب، مواد شیمیایی با ذرات معلق قابل تنظیم می‌باشد. و به طور دقیق سطح این مایعات را اندازه‌گیری کند و در بسیاری از صنایع از جمله صنایع نفت و گاز، شیمیایی و صنایع غذایی مورد استفاده قرار گیرد.

سنسور دارای دقت بالایی در اندازه‌گیری سطح این نوع مایعات می‌باشد. این تکنولوژی به عنوان تنها ترین و بهترین روش اندازه گیری مخازن حاوی دو سیال مختلف است. یا بعبارت ساده، سنسور اموج راداری را از طریق میله یا سیم بکسل به درون مخزن یا تانک ارسال می‌کند.

امواج رادار تا زمانی که به مایع برخورد نکرده اند کلیه ویژگی های اولیه خود را حفظ می‌کنند ولی زمانیکه موج راداری به مایعی که سبک است و در بالا قرار گرفته است می‌رسد، این تغییرات در چگالی مایعات باعث تغییر در سرعت، شیب و دامنه موج می‌شود. سپس وقتی امواج به سطح مایع پایینی رسید، از آنجا انعکاس پیدا کرده و به سطح سنج بر میگردد قسمت الکترونیکی این تغییرات در موج را شناسایی و در خروجی شکل موج زیر ظاهر می گردد که به منحنی Echo معروف است. در ادامه به شرح منحنی اکو می‌پردازیم.

در این منحنی اولین سطحی که ترانسمیتر راداری تشخیص می‌دهد product surface است که همان بالاترین سطح مایعات درون مخزن است که بر روی هم قرار دارند و interface سطح مایع دوم است. با بدست آوردن اختلاف این دو سیگنال میتوانید مقدار دقیق ارتفاع خود مایع اولی را نیز محاسبه کنید.

چنانچه بخواهید سطح محصول را در مخازن متلاطم را اندازه‌گیری کنید. یا اینکه در یک قسمت خاصی از مخزن الزاما نیاز دارید تا سطح دو مایع متفاوت را اندازه گیری کنید می‌توانید از لوله بای پس برای این کار استفاده کنید. تصویر زیر نمونه از نحوه بکارگیری این دستگاه‌ها با استفاده از لوله بای‌پس را نشان می‌دهد.

همچنین در برخی کاربردهای خاص نیاز است که درون مخزن میکسر وجود داشته باشد. برای در ایمن ماندن میله سنسور سطح سنج دو راه حل دارید: اولی، استفاده از لوله بای پس. دومی، کوتاه کردن پره های همزن به نحوی که حرکتشان آسیبی به سنسور نزند.

نحوه نصب سطح سنج راداری موج هدایت شونده

نصب و راه‌اندازی این دستگاه‌ها به چند مرحله تقسیم می‌شود. که شامل مراحل زیر هست:

1. انتخاب بهترین مکان نصب

ابتدا باید مکان مناسب برای نصب تجهیز را انتخاب کنید. برای تمامی این نوع تجهیزات، مکان نصب در بالای (سقف) مخازن و عمود بر سطح مواد است. همچنین سعی کنید در مسیر پروب یا سنسور سطح سنج میکسر و بادگیر وجود نداشته باشد.

2. نصب و اتصال تجهیز

پس از انتخاب مکان نصب، لازم است دستگاه را از طریق فلنج یا رزوه به سقف مخزن نصب کرده و از محکم بودن آن مطمئن شوید. کابل‌ها را به سطح‌ سنج و سیستم کنترلی متصل کنید. حتما از کابل‌ شیلد دار استفاده کنید. فاصله تجهیز تا اتاق کنترل نباید بیشتر از 1500 متر باشد.

3. تنظیمات نرم‌افزاری یا پارامتر دهی دستگاه

در تنظیمات نرم‌افزار، مشخصات مخزن یا تانک خود را وارد کنید. این شامل اطلاعاتی نظیر ارتفاع مخزن، نوع مخزن (ذخیره سازی یا عملیاتی ) و چندین پارامتر دیگر می‌شود.

4. آزمایش و کالیبره‌ سازی

پس از نصب و تنظیمات نرم‌افزاری، باید دستگاه را آزمایش و کالیبره کنید. این به معنای تنظیم دقیق سطح‌ سنج بر اساس مخزن مورد نظر و مایع موجود در آن است. برای انجام این کار، ابتدا یکبار مخزن را بدون محصول و سپس با مواد یا سیال مورد نظر مخزن را به ارتفاع‌های مختلف برده و خواندن‌های سنج را با مقادیر واقعی مقایسه کنید. سپس تنظیمات نرم‌افزاری را به تطابق با مقادیر واقعی تنظیم کنید.

5. عیب‌یابی و نظارت

پس از نصب و کالیبره‌سازی، سیستم را به صورت منظم عیب‌یابی کنید و وضعیت عملکرد آن را نظارت کنید. به مشکلات فنی و نرم‌افزاری دقت کنید و در صورت نیاز تعمیرات انجام دهید.

6. آموزش کارکنان

کارکنان مسئول برای مانیتورینگ و کنترل سطح باید آموزش کافی و کاملی داشته باشند. آموزش در مورد عملکرد دستگاه و روش‌های عیب‌یابی ضروری است. در نهایت نصب و راه‌اندازی لول سنج راداری تماسی نیاز به دقت و توجه دارد تا از عملکرد صحیح و دقیق دستگاه اطمینان حاصل شود. همچنین، بایستی دستورالعمل‌ها و استانداردهای تولید کننده را پیروی کنید.

در تصویر زیر یک نمونه سطح سنج راداری تماسی، موج هدایت شونده به طول 3 متر، اتصال فلنجی 4 اینچی، ساخت کمپانی وگا آلمان نمایش داده شده است.

بهترین برند و کمپانی های تولید کننده سطح سنج های راداری موج هدایت شونده

• VEGA (آلمان)
• Endress+Hauser (آلمان)
• KROHNE (آلمان)
• ABB (سوئیس)
• Honeywell (ایالات متحده)
• Mettler Toledo (سوئیس)
• Yokogawa (ژاپن)
• SICK (آلمان)
• Rosemount (ایالات متحده)
• UWT (آلمان)

نتیجه گیری

رادارهای تماسی هدایت شونده دستگاه‌های کاربردی صنعتی هستند، این تجهیزات برای انتقال امواج رادار نیاز به پروب میله‌ای یا سیم بکسلی دارند. بیشترین کاربرد این سطح سنج‌ها برای سنجش مخازنی است که از لحاظ ساختار دارای دو نوع ماده متفاوت است. تنها بخش مهم و اصلی در استفاده از این تجهیزات کانفیگ دقیق تجهیز بر حسب کاربردتان است.

شرکت آداک فرایند سپهر با بیش از یک دهه تجربه در زمینه انواع سطح سنج، آماده است تا با هماهنگی واحد فنی وگا و UWT کشور آلمان هر تجهیزی که شما نیاز دارید برحسب مشخصات مخزن و مواد آن، انتخاب و در اختیارتان قرار دهد. تیم متخصص ما، با تجربه علمی و عملی در نصب و راه‌اندازی تجهیزات ابزار دقیق و نیز بیش از چند هزار مشاوره حرفه‌ای، در جهت ارتقاء و بهره‌وری صنایع ایرانی گام برداشته است.

این اقدامات باعث رضایت مشتریان و برقراری همکاری مستمر با آنها شده است. فهم عمیق از اتوماسیون صنعتی، خلاقیت فراوان، تسلط بر فنون صنعتی و تجربه‌ی عملی به همراه دسترسی به آخرین تکنولوژی‌های جهانی، موجب ارائه خدمات بی‌نظیر و متمایز از رقبا شده است.