Prosessisäiliön hienostunut ultraäänitasoanturi luottaa puhtaaseen, vääristymättömään kaikuun nesteen korkeuden mittaamiseksi. Suuri, pystysuora PTFE-upotuslämmitin, joka seisoo aivan ääniaallon tiellä, voi toimia tehokkaana, vääränä heijastajana, jolloin anturin lukee väärin tasoa ja mahdollisesti laukaisee vaarallisen kuivapalon tai ylivuodon. Lämmittimen fyysinen sijoitus ja suunta on valittava paitsi lämpösuorituskyvyn vuoksi, myös siten, että se on akustisesti näkymätön anturille.
Häiriömekanismin ymmärtäminen
Ultraäänitasoanturit lähettävät korkeataajuisia äänipulsseja (tyypillisesti 20–200 kHz) kapeassa kartiossa. Ääni kulkee alaspäin, heijastuu nestepinnalta ja palaa anturiin. Lentoaikamittaus muunnetaan etäisyyslukemaksi. Kaikki tässä kartiossa olevat kiinteät esineet-mukaan lukien lämmittimen vaipat, kiinnikkeet tai kytkentärasiat-tuottavat oman kaikunsa. Jos väärä kaiku on riittävän voimakas, anturi voi lukittua siihen todellisen nestepinnan sijaan.
Säiliön keskustan lähelle asennettu pystysuora PTFE-upotuslämmitin muodostaa suuren, tasaisen pinnan, joka on kohtisuorassa ääniaaltoreittiin nähden. Tämä geometria luo vahvan peiliheijastuksen. Anturi voi tulkita tämän heijastuksen nestetasoksi lämmittimen upotussyvyydellä, mikä johtaa alitäyttymiseen (jos väärä kaiku on todellisen tason yläpuolella) tai ylitäyttöön (jos lämmittimen yläosa tulkitaan lähes täyteen tilaksi). Äärimmäisissä tapauksissa anturi ei ehkä havaitse nestettä kokonaan, jolloin säiliö voi käydä kuivana, kun taas lämmitin pysyy jännitteisenä-, mikä tuhoaa nopeasti PTFE-vaipan.
Avaimen valintaperiaate: Akustinen näkymätön
TavoitteenaPTFE-lämmittimen ultraäänitason anturisäiliön valintaon tehdä lämmittimestä akustisesti näkymätön. Tämä saavutetaan sijoittamalla lämmitettävä elementti kokonaan anturin ultraäänisäteen ulkopuolelle ja välttämällä suuria, tasaisia pintoja, jotka voisivat toimia peileinä. PTFE-materiaali itsessään ei ole ongelma-PTFE:llä on samanlainen akustinen impedanssi kuin vedellä, ja se itse asiassa vaimentaa ääntä vähemmän kuin monet metallit. Ongelmana on geometria ja sijoitus.
Ensisijaiset lämmittimen kokoonpanot
Sivulle asennettu pystysuora lämmitin
Pystysuora PTFE-lämmitin, joka on asennettu säiliön sivuseinään mahdollisimman lähelle seinää, pitää lämmittimen keskipalkkiradan ulkopuolella. Ultraäänianturi sijaitsee tyypillisesti säiliön yläosassa keskellä. Sivulle asennettu lämmitin sijaitsee lähellä reunaa, jossa ääniaaltojen intensiteetti on alhaisin. Tämä kokoonpano toimii hyvin kapeissa säiliöissä (halkaisija < 1 m) tai kun anturin säteen kulma on kapea (esim. 5–10 astetta). Leveissä säiliöissä tai antureissa, joissa on laaja valokeila (15–30 astetta), jopa sivuseinät voivat olla valaistuja.
Kulma tai L-muotoinen lämmitin (suositeltu ratkaisu)
Useimpiin asennuksiin luotettavin ratkaisu on kulma- tai L-muotoinen PTFE-sähkövastus. Tällainen lämmitin työnnetään sisään sivusuuttimen läpi, mutta taipuu sitten alaspäin tai vinosti säiliöön. Lämmitetty osa kulkee samansuuntaisesti sivuseinän kanssa ja on sijoitettu hyvin lähelle sitä-tyypillisesti 50–100 mm seinästä. Sensorin säde, joka on suunnattu alas keskelle, ei koskaan kohtaa tätä lämmitintä, koska ääniaallot eroavat ulospäin vain vähitellen.
L-muotoisella lämmittimellä on kaksi lisäetua:
Lämmityspituus voidaan tehdä pitkäksi (peittää suurimman osan nesteen syvyydestä) samalla kun se pysyy poissa palkista.
Asennuslaippa sijaitsee sivuseinässä, kaukana yläkeskikohdasta, johon anturi on asennettu, mikä helpottaa pääsyä.
Lämmittimen tulee olla hiljainen, näkymätön läsnäolo säiliössä, piilossa ääniaalloilta, jotka ovat tasosäädön silmissä.
Diagonaalinen tai vaakasuoraan asennettu lämmitin
Matalissa säiliöissä (korkeus < 500 mm) pystysuora lämmitin ei välttämättä sovi ilman, että se työntyy nesteen yläpuolelle. Vaakasuoraan asennettu lämmitin, joka työnnetään sivuportin läpi ja kulkee pohjaa pitkin, pysyy kokonaan ultraäänianturin näkökentän alapuolella. On kuitenkin varmistettava, että lämmitin ei ole suoraan anturin alla-suoraan alla oleva vaakasuora lämmitin voi silti tuottaa heijastuksen, jos ääniaalto kulkee nesteen läpi ja osuu sen yläpintaan. Paras käytäntö on sijoittaa vaakasuora lämmitin vähintään 200 mm:n päähän anturin pystyakselista.
Mitä tulee välttää: Pystysuora keskuslämmitin
Keski-, pystysuoraan asennettu PTFE-lämmitin on huonoin mahdollinen sijoitus ultraäänitasoanturilla varustetulle säiliölle. Lämmitin toimii suurena, sylinterimäisenä kohteena suoraan säteen reitillä. Vaikka anturin laiteohjelmisto sisältää kaiun vaimennusalgoritmeja, keskuslämmittimen voimakas, johdonmukainen väärä kaiku tulkitaan usein väärin. Monet lämmitettyjen säiliöiden ultraäänitason säädön kenttävirheet on jäljitetty juuri tähän suunnittelun valvontaan.
Integroinnin tekniset näkökohdat
Ultraäänianturiparametrit
Ennen lämmittimen valitsemista on hankittava seuraavat anturin tiedot:
Säteen kulma(yleensä 5-30 astetta). Tämä määrittää äänikartion. Tietyllä etäisyydellä anturista säteen halkaisija voidaan laskea: Säteen halkaisija=2 × etäisyys × tan(säteen kulma/2).
Kuollut bändi: Välittömästi anturin edessä oleva alue (tyypillisesti 0,1–0,5 m), jossa mittaukset eivät ole mahdollisia. Mikään lämmitinkomponentti (mukaan lukien kiinnikkeet tai kytkentärasiat) ei saa tunkeutua tälle alueelle.
Minimi tunnistusetäisyys: Anturin tehollinen kantama alkaa kuolleen alueen jälkeen.
Lämmittimen sijoituksen tarkistus
Kun olet valinnut ehdokaslämmittimen tyypin ja asennuspaikan, yksinkertainenkartoitustestitulee suorittaa ennen lopullista asennusta. Testimenettely:
Asenna ultraäänianturi sille tarkoitettuun asentoon.
Aseta PTFE-lämmitin (tai samanmuotoinen ja -kokoinen malli) säiliöön ehdotettuun paikkaan.
Täytä säiliö vedellä tunnetulle tasolle.
Tarkkaile anturin lähtöä, kun lämmitintä liikutetaan asteittain. Mikä tahansa äkillinen hyppy raportoidussa tasossa osoittaa väärää kaikua lämmittimestä.
Säädä lämmittimen asentoa tai suuntaa, kunnes väärää kaikua ei havaita koko toimintatason alueella.
Tämä testi on erityisen tärkeä säiliöille, joissa on monimutkaiset sisäiset rakenteet (välilevyt, sekoittimet, kelat), jotka voivat aiheuttaa lisäheijastuksia.
Asennustelineen ja kytkentärasian sijoitus
Kiukaan asennusteline ja sähköliitäntärasia ovat usein metalliosia, jotka on kiinnitetty säiliön yläosaan tai sivuseinään. Nämä on myös pidettävä poissa ultraäänisäteen ulottuvilta. Anturin lähelle sijoitettu metallikiinnike voi tuottaa voimakkaan kaiun, vaikka itse PTFE-suojus olisi hyvin piilossa. Kytkentärasia tulee asentaa anturin säteen alle tai säiliön puolelle kauas anturista. Jos säiliössä on tasainen kansi, anturi tulee sijoittaa paikkaan, jossa ei ole muita yläosaan läpäiseviä liittimiä (mukaan lukien lämmittimen laipat, suojasuojat tai upotusputket) palkkikartion sisällä.
Käytännön valinnan tarkistuslista
Seuraava tarkistuslista opastaa PTFE-lämmittimen valintaa säiliöön, jossa on ultraäänitason anturi:
Hanki anturin tiedot:Säteen kulma, kuollut kaistan etäisyys ja asennuspaikka.
Laske säteen jalanjälkityypillisellä nesteen syvyydellä.
Vältä keskitettyä sijoittelua:Ei lämmitintä tai kannaketta palkkikartion sisällä.
Suosi sivulle asennettavia L-muotoisia tai kulmikkaita lämmittimiäjotka pitävät lämmitetyn osan lähellä säiliön seinää.
Harkitse vaakasuuntaista asennustamatalille säiliöille (varmista, ettei lämmitin ole suoraan anturin alla).
Suorita kartoitustestivedellä ennen kemiallista huoltoa.
Asiakirjan lopullinen sijaintiasennuspiirustuksessa.
Junaoperaattorittunnistaa, että äkillinen muutos tasolukemassa voi viitata lämmittimen liikkeelle (esim. tärinästä) säteen reitille.
Johtopäätös: Akustisesti näkymätön lämmitys
Oikea PTFE-lämmittimen valinta ultraäänitasoanturilla varustettuun säiliöön on tutkimus akustisesta sijoittelusta. Se varmistaa, että elintärkeän tason palaute-anturin kaiku- pysyy puhtaana, tarkana ja lämmityselementin väärien heijastusten häiritsemättä. Paras lämmitysmuoto on sellainen, joka ei sokea muita säiliön antureita. Valitsemalla sivulle asennetun L-muotoisen lämmittimen, tarkistamalla sen sijainnin kartoitustestillä ja pitämällä kaikki kiinnikkeet ja kytkentärasiat poissa ultraäänisäteestä, voidaan saavuttaa luotettava ja turvallinen säiliön pinnankorkeuden hallinta. Tämän yksinkertaisen integrointiyksityiskohdan huomiotta jättäminen on aiheuttanut lukemattomia kuivapalon vikoja ja ylivuototapauksia. Muutama minuutti akustiseen suunnitteluun suunnitteluvaiheessa estää kuukausia kestäneen vianmäärityksen myöhemmin.
