Myth or reality: facts about the radar and the correct choice of the level in solids
Since there are so many technology levels on the market today, the choice of technology is much more difficult and can be confusing. Measuring and controlling the process is an important component for any industrial installation that attempts to comply with and adhere to strict safety and environmental regulations established by government authorities. Not only is it important to know what is contained in any bunker or vessel, but it is important to know whether the material of the bunker or flow is blocked. Whether this material is too high or low in a containment shell is also crucial, as it can lead to serious safety hazards for station personnel, as well as cleaning costs and agency fines. In addition, it is also important to install point detection devices in transfer trays for blocking detection, as this is an inexpensive way to force out an unpleasant gutter blockage. These transfer troughs are located everywhere through the mine site, and one muffled groove can stop production, resulting in production costs of hundreds of thousands of dollars. Thus, reliable continuous level measurement and detection of excess point levels are an important part of any process installation, especially at a time when improving energy efficiency and reducing operating and maintenance costs are important considerations. Installation safety and compliance with stricter environmental standards has become a problem in this tough competitive market.
Multi-tier applications pose particular problems for equipment and technology at the process level. Regardless of whether the industrial site is a mine, a power generation plant or a cement plant, these facilities require technologies that will withstand harsh environmental conditions, as well as the harsh nature of the use of solids. These include heavy dust in the airspace, steep resting angles, high temperatures, changing process conditions, corrosive environments, materials with abrasive solids, and more. In addition, so many different sizes and forms of containment mean that many installations have to deal with obstacles, such as mechanical fastening for structural support.
Station personnel, such as reliability engineers, operations managers, maintenance engineers, maintenance engineers, etc., are always looking for ways to increase throughput, reduce downtime, and improve process efficiency. Thanks to technology on an ongoing basis, companies are developing process equipment that offers many different types of technology to provide reliable level and point level determination solutions for complex applications. To be successful in this tool market, a company must offer solutions that are added to customers and offer a user-friendly configuration with high accuracy and reliability. With technologies such as today, upgrading on-site level devices from older measurement methods to newer designs will inevitably lead to lower maintenance costs, improved process efficiency and the creation of devices with higher accuracy, which will have many benefits. Since safety is the primary concern of an industrial company, any measurement of the baseline must be reliable, reliable and accurate, and reliable systems must be in place to protect against spills from transfer vessels.
Unfortunately, even with today's advancement in the process equipment, there is not a single technology that would provide unrecoverable measurement results in each application. Despite the fact that microwave radar technology in the last few years has been advancing as a panacea for all liquid or solid materials. Is this really true? What happened in this tool market with the idea of providing the right engineering solution for a client application? Let's really look at the technology there for measuring the level of liquids and solids, for example, via radar, guided wave radar, ultrasound, and what Hawk is called an acoustic wave. In applications there are restrictions on mechanical installation, the conditions in the containment and the capabilities of the device level affect the choice of measuring device. There are many different technologies in the spectrum of level instruments, but the main technological challengers are ultrasonic or acoustic wave, TDR (controlled wave radar) and non-contact microwave radar. It is also interesting to note that the technology of ultrasonic or sometimes promoted as acoustic wave technology has a flat lining or enters the road block in growth. Microwave radar technology is growing at the “speed of light” and is being considered or, at least, advertised, since in the end everyone beat the entire level measurement technology in liquids and solids. Well, choosing the right technology from one of these three can be a problem, but if you are looking for high reliability, low maintenance and repeatable performance, see below for some recommendations on each technology.
So, when you look at level applications, splitting is either a liquid or a solid. Many technologies can be applied with liquids depending on the application conditions (temperature, pressure, air conditions above the surface of the liquid, installation, mechanical structures, etc.). Solid materials, which can vary from fine powders to lump aggregates, to the worst conditions of wet, wet fine powder material that adheres to almost everything. When it comes to technologies of radar, wave-guided radar, or ultrasound or acoustic, in Technology selection is reliably performed with a few exceptions. If a liquid material is based on water, with non-vapor-like atmosphere conditions and temperature / pressure in the atmospheric / atmospheric range, then the ultrasonic or acoustic approach using microwave radar will likely have a chemical or hydrocarbon composition, probably have some excessive temperature or pressure and have severe vapor conditions in the airspace. The ar may also be used in the above conditions, except perhaps for a range that is too large for a rod or flexible cable antenna or if there is an agitator in the vessel.
But you should not be mistaken due to the fact that when working with solids in an industrial environment, such as a metal or coal mine, or a volatile sol in a bunker for unloading at a power generation plant, the conditions for measuring are usually much more complicated. This requires technology that can lead to deterioration of environmental conditions, such as heavy dust, wavy material surfaces, wet or wet conditions from process diffusers, and sometimes hot conditions with buildup problems on any equipment installed in the application. If the containment height of the material for measuring the level is more than 30-40 feet, then it is more expedient and practical to choose a contactless level measurement technology, such as ultrasonic, acoustic or microwave radar. TDR or guided wave radar can provide continuous level measurement up to 80 feet; However, in solid materials, tensile forces and strain on the cable become extreme, and then this can potentially lead to breakage and shear. It is simply inappropriate to use any solids measurement application with something like a contacting structure, such as a guided wave radar, when there is any buildup potential or length more than 30 feet (10 meters). In addition, when the material moves from one point to another in a solid, the cable follows this line of motion. Cost also becomes a factor for the guided wave radar with long-term measurements, as the cable length increases, as does the price. When measuring levels in solids exceeding 30–40 feet, contactless technology is a better choice.
So let us tell you the facts about contactless technologies, both new and old, on the market today. The technology, known as ultrasound, has been around for many years, and, as the name implies, sub-sound technology in the kilohertz frequency band. The developers of ultrasound technology made decisive attempts to solve complex solid-state applications with frequencies up to 8–12 kHz and various transducer designs in size and shape, but the overall measurement result was inconsistent at best. Then comes the non-contact microwave technology with claims that it is a new “sexual” technology for measuring long measurements of dust and particulate matter. There are large demands on something that works well in dry materials, but entail moisture in solid materials along with heavy dust, water spray to fight dust, and that this is a formula for disaster. This new technology is not a panacea for all tier applications, as many companies advertise, and it definitely does not have carte blanche performance in industries such as coal, metal mining, minerals, and other solid state industries. With less desirable results for solids using “ultrasonic” and end-to-end radars that are not capitalized in the mining industry, what technology exists to solve these problems? A well-overlooked technology, which is a variation of the technological topic of ultrasound, but designed to offer significant advantages in application, is an acoustic wave technology. The magic of this technology is that it uses audible frequencies (from 5 to 30 kHz) in the design of the converter, which is used as a balanced resonant mass. The combination of low-frequency, high applied power and variable adaptive amplification provides this acoustic wave technology with a real solution of solids that is impossible to beat and is really underestimated. On the transducer, a low frequency with a high impulse power supply to the surface creates a pressure wave, which usually provides consistent and proven self-cleaning properties. Effectively, there are no materials that will adhere to this surface of the transducer, regardless of their moisture or sticky properties.
Thus, in mining applications, where there are wet screens from sprayers, or ROMs with monitoring devices to combat air pollution, causing a strong buildup on anything in this area, acoustic wave technology can reliably provide level measurement in these conditions. The microwave radar cannot function under these conditions of moist solids, as it would be devastous with material buildup sticking to the emitter on the inside of the horn antenna. Or, even worse, sticking of wet powdered ore on the front of a dust cover designed to prevent material from entering the horn antenna, but does not prevent sticking on the front surface of the dust bag. Many suppliers of contactless radar designs today recommend using antenna cleaning with water or air inside the plant. This purge option looks great in design, but in fact air blowing causes more problems than this is important because most air supply devices have moisture and this moist air will increase the likelihood of dust on the emitter inside the horn. In addition, instrument air is not inexpensive to supply it on a regular basis.
The key to the measurement of materials of solids in conditions of humidity, humidity, powders, ores, aggregates, then you need to use the technology used where there are self-cleaning properties. When using acoustic wave technology, low-frequency transducer power is one of the key design criteria, but it requires much more than just this, and that the Australian company has taken charge of measuring solids in the industry level, Long wavelength low-frequency designs also make them suitable for tough things. Guaranteed high performance without failures in the worst conditions known to man, the technology of acoustic waves will absolutely hit the dubious client until they notice in action, and “how he beats up, but continues to repeat” in the measurement.
Thus, the choice between a contactless acoustic wave and a microwave radar for hard materials can be difficult, but there are a few simple rules to consider when considering choices for an application. Remember that solids materials come in different sizes and shapes, and regardless of particle size, the material will be very dusty in the airspace. The method of filling and removing from the containment will also increase dust in the airspace, which can lead to a further deterioration of the signal of the measuring equipment. During filling using a dynamic phase pneumatic conveying system that essentially blows material into the silo from above, the airspace conditions are extremely turbid and difficult for reliable operation of most levels of technology. During these conditions, the transmitted signal must be strong in power, have the correct wavelength and be able to penetrate into the dust in the airspace without attenuation.
For these dusty conditions of airspace, let's evaluate and compare the two technologies of contactless design and see which one is most applicable in the most difficult conditions. With a microwave radar, the frequency of the device used and the design of the antenna are very important for how well it will work in these dusty conditions. Non-contact microwave radar circuits Usually work in the frequency range from 5.8 to 26 GHz, and some even higher than when using either the pulse method or FMCW. Currently, the most frequently used technique is a radar with a pulse wave, as well as a frequency band of 24+ GHz. The correct size and type of antenna is necessary when choosing this technology to measure the level of solid particles. The type of antenna should be horny, and the size should be as large as possible, but most manufacturers offer a diameter of 2 to 6 inches, and some offer 10-inch parabolic dish type options. The use of a 2 or 3 inch sized horn antenna is not suitable for solid applications, as there is not a sufficient collection source at the receiving area for the microwave signal. Therefore, choosing a horn diameter of 4 inches or more is best suited for dust to enter the airspace, as well as for better collection on returned signals. The technology works well on measurement ranges up to 125-150 feet, but after that the readings become somewhat unreliable, and usually dust accumulation becomes the main deterrent to the propagation of microwave energy.
The use of Teflon made dust cover is applied to the end of the horn antenna to prevent dust and build-up inside the horn. However, the dust then accumulates on the dust collector and over time will interfere with the signal, regardless of its dielectric value and moisture content. Remember what was said earlier in this article, and that’s when suppliers recommend the use of cleaning options such as air or water. This is not a practical solution to eliminate sticking of solid particles. Suffice it to say that for microwave design there are no self-cleaning properties, and the use of these antenna chips does not work properly, and they are not applicable for most industrial applications. When working with long dusty airspace on solids, it is recommended to use a large parabolic horn antenna, but for this horn size a hole with a diameter greater than 10 inches is required. Assembly is also a realistic problem with this large antenna, since it is a large surface area and again does not have self-cleaning properties.
Когда мы говорим об ультразвуковой технологии (также акустической волне) для использования в приложениях уровня, мы говорим о рабочих частотах в диапазоне от 40 до 5 кГц и диаметрах от 2 до 9 дюймов. Для приложений уровня жидкости использование частот от 30 до 40 кГц подходит, поскольку условия воздушного пространства не содержат пылевидных частиц, поэтому распространение акустической волны только тогда затрагивается паровым пространством. Имейте в виду, что технология акустических волн отличается от ультразвуковой технологии тем, что применение низкочастотных схем с высокой мощностью импульса создаст этот эффект волны давления, который, естественно, распыляет конденсат любого типа, прилипающий к нижней части трансдуцированной поверхности. Любой другой ультразвуковой дизайн на современном рынке не предлагает эти значения очистки. Когда вы говорите о приложениях с твердыми частицами с тяжелой пылью в воздушном пространстве, то крайне важна низкая частота высокой мощности. Также есть и другие вопросы для правильного распространения сигнала акустической волны в пыльных условиях. Частицы пыли в воздушном пространстве будут, несомненно, затухать или поглощать акустическую волну, если ее размер не будет соответствующим размеру. Расстояние измерения, условия воздушного пространства и доступность монтажа - все факторы, которые следует учитывать при применении правильного преобразователя. В случае применения ультразвуковых технологий и твердых веществ размер имеет значение, а это означает, что преобразователи с более низкой частотой будут делать снимки на большие расстояния и проникать в пылевые частицы с минимальным затуханием. Эти 5 или 10 кГц частотные акустические волновые преобразователи звучат по звуку и имеют большую мощность, применяемую к ним с вариантной схемой усиления. Ключом к производительности в этих сложных приложениях является применение более низких частот.
Негабаритный преобразователь, основанный на частоте и знающий условия измерения, окажется успешным. Более низкая частота с мощностью будет касаться суровых условий пыли, скопления и влаги в воздушном пространстве и многое другое. При дальних измерениях более 50 футов и очень пыльных условиях воздушного пространства выбор частоты преобразователя важен и должен быть как минимум 15 КГц или ниже. Помните, однако, что это не только частота для достижения успеха в этих приложениях, но и подаваемая мощность, конструкция преобразователя и схема динамического усиления. При правильном выборе преобразователя следует рассмотреть возможность наращивания материалов твердых веществ в приложении. Как мы обсуждали в предыдущем параграфе с микроволновым радаром, нет никаких свойств самоочистки, связанных с этой технологией, поэтому накопление может быть фактором, препятствующим передаче энергии от поверхности датчика к материалу. Технология акустических волн использует высокую энергию, приложенную к кристаллическому набору, которая вызывает механическую вибрацию на поверхности преобразователя, что приводит к движению, достаточному для того, чтобы частицы твердых частиц пыли не попадали с поверхности преобразователя.
Этот метод самоочистки позволяет правильно распространять низкочастотный сигнал даже в самых пыльных условиях воздушного пространства, так как никакое нарастание не будет прилипать к поверхности преобразователя. Кроме того, надежная непрерывная работа акустической волны зависит от настройки схемы усиления. По мере уменьшения амплитуды акустического сигнала схема динамического усиления автоматически увеличивает коэффициент усиления к сигналу, так что наблюдается увеличение амплитуды и уровень может поддерживаться. Эта способность динамически изменять коэффициент усиления посредством измерения оказывается сильной точкой при использовании системы с более низкой частотой и высокой мощностью. Для достижения надежного измерения уровня в приложениях с твердыми веществами требуется каждый бит технологии.
Измерение уровня в жидкостях считается намного более простым в отношении надежного акустического сигнала по сравнению с измерением твердых веществ на таких вещах, как уголь, известь, рудники, цемент и гипс. Выбор правильной технологии для этих сложных приложений с твердыми веществами не должен быть мозговой дразнилкой. Большинство компаний стараются помочь в применении своих проектов, но для вас важно, чтобы пользователь понимал ограничения технологий. Ниже приведена сводная диаграмма для технологий, обсуждаемых в этой статье, наряду с другими и различными условиями, при которых может быть обнаружено воздействие. Он служит в качестве руководства для выбора технологии для ваших условий применения.
Теперь для каждого приложения непрерывного уровня в вашем объекте вы должны рассмотреть применение надежной технологии точечного уровня. Практика использования альтернативного устройства с технологическим точечным уровнем с непрерывным измерением уровня должна приниматься с каждой компанией. И нет, это не потому, что поставщики хотят делать или продавать больше продукта, а потому, что это только логично. Подумайте об этом, если у вас есть неисправность или приложение, расстроенное вашим непрерывным устройством, и для высокого уровня нет отключения точечного уровня, тогда у вас будет разлив, и этот разлив требует очистки, что приводит к ненужным затратам , и потенциальные штрафы со стороны правительственных учреждений, таких как EPA. Кроме того, эти разливы могут также привести к нарушению безопасности с ущербом, причиненным работникам или процессу. В дополнение к высокоуровневому резервному копированию необходимо принять меры предосторожности и применимость переключателя точечного уровня для отключения низкого уровня, а также обнаружения точки в лотке с материалом твердых веществ. Использование технологий точечного уровня для резервной защиты обеспечивает высокую степень предотвращения затрат для замены поврежденных насосных систем, винтовых конвейеров, клапанов и других устройств управления технологическим процессом. Поскольку стоимость коммутаторов точечного уровня составляет от $ 200 до $ 2000 в зависимости от серьезности приложения, это относительно низкая стоимость и низкая стоимость владения, поскольку они служат для предотвращения проблем.
Учитывая важность поддержки точечного уровня вашей технологии непрерывного уровня, разумно выбрать альтернативную технологию, с которой работает ваше непрерывное устройство. Например, если у вас есть акустическая волновая система для измерения угля в силосах нагрузки, то вы можете применить технологию точечного уровня вибрации, емкости, вращающихся лопастей или микроволн. Имея в виду этот точечный уровень, существует множество различных технологий. Наиболее распространенными используемыми приложениями для твердых тел были бы емкостные, вибрирующие вилы, вращающиеся лопасти, акустическая волна и микроволновые конструкции. При использовании материалов с твердыми веществами абразивная и тяжелая загрузка материала может быть фактором, вызывающим более проблемные проблемы с устройством точечного уровня, особенно на низкоуровневых или высокотекучих материалах, поэтому важно выбрать правильный. Другие факторы, такие как наращивание элементов зонда или воздействие падающего материала, также могут влиять на производительность и надежность продукта.
Технологии микроволновой и акустической волны поддаются более сложным приложениям с твердыми частицами, хотя приложения обоих также видят легкие приложения. Эти две технологии чаще встречаются, хотя в сложных приложениях, где указание на отсутствие / наличие материала имеет решающее значение в процессе работы с клиентом, и существует надежное обнаружение, является обязательным. Технология микроволнового детектирования такова, что лица передающих и приемных датчиков поперек друг от друга на некотором коротком или дальнем расстоянии, но выглядят как пластиковые окна, такие как тефлон. Нет контакта с материалом в силосе и без выступа, что отсутствие износа и надежных характеристик при условии, что материал сух. Если материал имеет некоторую влагу или он может быть сухим, тогда применимость технологии акустических волн может быть выполнена. Красота этой технологии заключается в том, что она также не выступает в сосуд и использует очень износостойкую титановую поверхность для длительной долговечности в абразивных применениях. Расходы на микроволновую или акустическую волну представляют собой больше, чем обычные технологии точечного уровня, такие как емкость или вращающиеся лопастные колеса, но замена этих устройств не происходит после установки в приложениях. Он настроен с минимальной конфигурацией, а затем буквально уходит без проблем после этой точки.
Таким образом, я хотел бы поделиться с каждым читателем идеей о том, что существует много технологий для измерения непрерывного и точечного уровня в промышленности твердых веществ, но правильный выбор для долгосрочной надежности, низкого обслуживания и высокой производительности - это то, где резина встречает дорогу. Если вы беспокоитесь о безопасности, повышении эффективности процесса или экономии затрат, то используйте эту информацию и обратитесь к специалисту местного уровня или мне, если вам понравятся некоторые рекомендации. И, наконец, позвольте мне сказать, что успех и надежность работы любой технологии не выбраны в зависимости от ее популярности, а от ее возможностей бороться с невзгодами. Не продавайте короткие технологии, которые существуют уже много лет.
Джерри Буаверт (jerry.boisvert@hawkmeasure.com, 978-5308588)
Измерительные системы Hawk
7 River Street
Миддлтон, Массачусетс 01949
