Praktyczny punkt widzenia

VEGAFLEX serii 80. Nowa era w kontaktowym pomiarze poziomu  

Po przeszło dziesięcioletniej produkcji sond radarowych VEGAFLEX serii 60 firma VEGA Grieshaber postanowiła udoskonalić swoje urządzenia i wprowadziła do oferty nową generację sond radarowych z falowodem - VEGAFLEX serii 80. Nowatorskie rozwiązania konstrukcyjne, szeroki zakres zastosowań oraz wyjątkowa trwałość przy wysokiej dokładności decydują o tym, że sondy VEGAFLEX serii 80 pozwalają na skuteczny pomiar poziomu w znacznie szerszym zakresie aplikacji.
JAK DZIAŁA VEGAFLEX?
Sondy radarowe z falowodem VEGAFLEX stosowane są do pomiaru poziomu cieczy i materiałów sypkich oraz poziomu granicy faz dwóch cieczy. W różnych dokumentacjach można spotkać się z takimi nazwami tych sond jak GWR (ang. Guided Wave Radar) co oznacza radar falowodowy lub TDR (Time Domain Reflectometry), oznaczającą reflektometr w dziedzinie czasu - nazwa odnosząca się do metody wykorzystywanej w pomiarze. Metoda ta polega na wysyłaniu impulsów mikrofalowych o częstotliwości około 2 GHz z prędkością 300 000 km/s. Impulsy przemieszczają się po falowodzie, którym jest pręt lub lina. Po dotarciu do powierzchni produktu, impulsy zostają odbite w kierunku elektroniki sondy. Ilość energii docierającej do elektroniki zależy od stałej dielektrycznej produktu (dk) i przykładowo dla wody jest to 100% energii, natomiast dla paliw - około 5%, co oznacza, że aż 95% energii nadal będzie się przemieszczać w medium. Zależność ta została wykorzystana do pomiaru poziomu granicy faz.

Echo odbite od powierzchni materiału

Po odebraniu odbitego impulsu, elektronika urządzenia mierzy czas pomiędzy wysłaniem a odebraniem impulsu, przelicza to na odległość pomiędzy sondą a produktem, co na wyświetlaczu pojawi się jako poziom materiału w zbiorniku.
W przypadku pomiaru poziomu granicy faz, zasada działania jest praktycznie taka sama, z tą różnicą, że po osiągnięciu powierzchni górnego produktu, część impulsów jest odbijana, natomiast pozostała część przechodzi przez górną warstwę produktu i ponownie jest odbijana od powierzchni dolnego produktu (granica faz). Następnie układ elektroniczny analizuje czas pierwszego oraz drugiego odbicia, co przekłada się na uzyskanie informacji o poziomie granicy faz.

BUDOWA I ZASTOSOWANIE
Radar z falowodem zbudowany jest z kilku elementów: falowodu, przyłącza procesowego, obudowy, modułu elektroniki oraz wyświetlacza/programatora. Każdy z tych elementów może być dobrany stosownie do wymagań konkretnej aplikacji np. dla istniejącego w zbiorniku króćca dobierane jest przyłącze kołnierzowe o odpowiednich wymiarach.
VEGAFLEX - zasada dzialania

Zastosowanie sond radarowych z falowodem można podzielić na cztery główne kategorie, ze względu na mierzony materiał:
• ciecze,
• materiały sypkie,
• produkty w przemyśle spożywczym oraz farmaceutycznym,
• ciecze w ekstremalnych warunkach tj. w bardzo niskich/wysokich temperaturach czy w zbiornikach pod dużym ciśnieniem.

W celu uproszczenia doboru urządzeń zmniejszono ilość modeli sond VEGAFLEX do czterech, przypisując każdemu modelowi swoją "działkę pomiarową".

VEGAFLEX 80...
ZMIANY, ZMIANY, ZMIANY


Modułowa budowa urządzeń VEGAFLEX

Pierwszą diametralną zmianą jest fakt, iż sondy zostały wyposażone w całkowicie nowy układ elektroniki - każda z sond VEGAFLEX serii 80 może zostać wyposażona w następujące ich wersje:
• 4÷20 mA/HART dwu- lub czteroprzewodowa 9,6÷48 V DC, lub 90÷253 V AC,
• Foundation Fieldbus,
• Profibus PA,
• Modbus (RTU, ASCII, Levelmaster).

Opcjonalnie sonda może zostać wyposażona w dodatkowe wyjście 4÷20 mA, przez co uzyskujemy dostęp do takich informacji jak np.: dodatkowy pomiar
poziomu oraz granicy faz, wartość stałej dielektrycznej czy temperatura układu elektroniki. Wszystkie urządzenia VEGAFLEX posiadają elektroniki z rodziny plics®plus znane już z sond VEGAPULS. plics®plus przynosi szereg udoskonaleń:
• dokładność sond zwiększona do ±2mm;
• czas cyklu pomiaru 500 ms;
• zegar czasu rzeczywistego;
• rejestr 500 zdarzeń jak np. zmiana parametrów urządzenia, błędy pomiarów z zarejestrowaną datą i godziną wystąpienia.

Jednym z kluczowych udoskonaleń nowej serii jest automatyczna kompensacja zmian prędkości rozchodzenia się fali elektromagnetycznej w aplikacjach z parą nasyconą. W przypadku pomiarów poziomu wykorzystujących falę elektromagnetyczną, ważną cechą jest zarówno stała dielektryczna mierzonego materiału, jak również dk otoczenia. Od stałej dielektrycznej materiału zależy jaka ilość energii zostanie odbita od mierzonego materiału, a od stałej dielektrycznej otoczenia, prędkość rozchodzenia się fali elektromagnetycznej w otoczeniu, w którym umieszczono falowód. Standardowo urządzenie przyjmuje, iż falowód znajduje się w otoczeniu powietrza, którego stała dk jest mu znana.
W przypadku zainstalowania sondy falowodowej np.: w walczaku w otoczeniu mieszanki wodno-parowej następuje zmiana stałej dielektrycznej przestrzeni wokół falowodu spowodowana specyficznymi właściwościami pary wodnej. O ile przy ciśnieniach rzędu kilku bar stała dielektryczna (a zatem i prędkość fali elektromagnetycznej) jest prawie identyczna z prędkością fali w powietrzu, to już przy kilkudziesięciu barach łatwo jest stwierdzić, że wskazywany poziom jest mniejszy od rzeczywistego.
Np.: przy 40 barach błąd spowodowany zmianą prędkości fali wynosi około 7%, przy ciśnieniu 160 bar błąd pomiaru prędkości rozchodzenia się fali elektromagnetycznej wzrasta do 42%. W standardowym wykonaniu sondy falowodowej błąd ten trzeba było korygować poprzez wpisanie współczynnika określanego dla zadanej temperatury i ciśnienia.

Automatyczna kompensacja

Wszelkie prawa zastrzeżone © Introl 2012

Introl Sp z o.o. posiada najszerszą na rynku ofertą aparatury kontrolno-pomiarowej oraz bardzo szeroki asortyment komponentów do budowy układów automatyki przemysłowej.
Wśród bogatej oferty przyrządów do przemysłowych pomiarów wielkości fizycznych znajdują się między innymi:
przepływomierze, mierniki poziomu, wilgotnościomierze i przetworniki wilgotności, czujniki temperatury, systemy detekcji gazów, układy analizy gazów, manometry, przetworniki ciśnienia i różnicy ciśnień, wagi przemysłowe, fotometry przemysłowe, refraktometry przemysłowe, mierniki ph/redox, mierniki gęstości, kalibratory, mierniki izotopowe, przetworniki temperatury i termometry przemysłowe, pirometry i kamery termowizyjne, mierniki punktu rosy, mierniki wody w oleju, urządzenia do komunikacji bezprzewodowej i zbierania danych, rejestratory, regulatory procesowe, sterowniki PLC, komponenty automatyki przemysłowej, wskaźniki panelowe, armatura przemysłowa, mierniki cęgowe