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Applicazione del trasmettitore di livello ad ultrasuoni per la misura di livello dei fanghi calcarei

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A volte il trasmettitore di livello a ultrasuoni non può funzionare normalmente a seconda del luogo in cui è installato il trasmettitore di livello a ultrasuoni e di come è installato. Per chiarire questo problema, prendiamo l'applicazione del trasmettitore di livello a ultrasuoni per il calcare.

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Il trasmettitore di livello ad ultrasuoni è un misuratore di livello per liquidi senza contatto con struttura semplice. È facile da installare e da manutenere e può essere utilizzato per il monitoraggio del livello in tempo reale presso il centro di controllo o in loco. È ampiamente utilizzato nella misurazione del livello di vari liquidi. Il trasduttore (sonda) del trasmettitore di livello ad ultrasuoni invia impulsi ad ultrasuoni ad alta frequenza. Quando l'impulso colpisce la superficie del mezzo, viene parzialmente riflesso e ricevuto dal trasduttore e convertito in un segnale elettronico. Il livello del mezzo o la distanza dal trasduttore alla superficie del mezzo viene calcolato in base alla differenza temporale tra l'impulso di trasmissione e l'impulso di ricezione e la velocità dell'onda sonora. In pratica, a volte il trasmettitore di livello a ultrasuoni non può funzionare normalmente a seconda del luogo e del modo in cui è installato il trasmettitore di livello a ultrasuoni. Per chiarire questo problema, prendiamo come esempio l'applicazione del trasmettitore di livello ad ultrasuoni per i fanghi calcarei.

1. Background dell'applicazione:

Una grande azienda chimica di proprietà statale nel nord della Cina ha acquistato un lotto di trasmettitore di livello a ultrasuoni Jiwei Uson-11 per misurare e monitorare il livello delle acque reflue e dei fanghi calcarei nel maggio dello scorso anno. Il feedback del cliente è stato che l'Uson-11 per le acque reflue ha funzionato in modo preciso e affidabile come specificato fin dall'installazione, ma due Uson-11 per la misurazione del livello dei fanghi calcarei non funzionavano bene e mostravano una misurazione del livello imprecisa. A volte i dati di misurazione variavano e si verificava un falso allarme di livello del liquido.

Jiwei ha inviato immediatamente il suo esperto ingegnere per indagare la situazione in loco e fornire supporto tecnico quando il feedback del cliente è stato ricevuto. L'ingegnere ha scoperto che il problema si verificava ripetutamente sul posto. Dopo aver indagato e analizzato il problema, ha riconosciuto che non era dovuto alla qualità del prodotto, ma alle condizioni dell'applicazione in loco.

2. Analisi del problema

Attraverso indagini e analisi in loco, l'ingegnere della Jiwei ha scoperto che il guasto dello strumento nella misura di livello dei fanghi calcarei aveva tre cause principali:

1) Nel recipiente c'era un dispositivo di miscelazione.

C'era un agitatore o un miscelatore nel recipiente in questa applicazione e la superficie del liquido era abbastanza fluttuante. Poiché il livello del liquido oscillava dinamicamente con incertezza, il segnale ricevuto dal trasduttore era disturbato e la precisione di misura dello strumento ne risentiva.

2) L'Uson-11 è stato installato molto vicino alla parete della nave.

L'angolo di apertura del fascio dell'Uson-11 installato è di 8~12º. Se lo strumento è installato troppo vicino alla parete del serbatoio, ci saranno più segnali di eco di disturbo ricevuti dal trasduttore a causa dell'angolo di trasmissione del fascio e delle riflessioni multiple. Di conseguenza, la precisione di misura sarà ridotta.

3) L'Uson-11 con problemi è stato installato senza un riparo.

Per un trasmettitore di livello ad ultrasuoni, il livello del liquido è calcolato con la formula S=C×T/2 che si basa sulla relazione tra la distanza S e la velocità di trasmissione dell'onda sonora C e il tempo di viaggio dell'onda T. Dalla formula, possiamo vedere che abbiamo bisogno di trovare la velocità di viaggio dell'onda ultrasonica C nell'aria. L'accuratezza della velocità di viaggio delle onde ultrasoniche C influenzerà notevolmente l'accuratezza della misura del livello dello strumento. La velocità di viaggio delle onde ultrasoniche C cambia con la temperatura e la relazione tra C e la temperatura è espressa come: C＝ (331.45＋0.61t/）, t è in℃ e C è in m/s. Il sensore di temperatura è disposto all'interno della sonda di Uson-11. È protetto e confezionato nella sonda con adesivo sigillante. Dalla formula di cui sopra, sappiamo che la temperatura è un fattore principale che influenza la velocità delle onde sonore ultrasoniche. Se lo strumento è installato all'esterno sotto il sole senza riparo, la temperatura dell'alloggiamento elettronico e della sonda aumenterà continuamente mentre la temperatura ambiente non cambia molto. Quindi la temperatura misurata è molto diversa con la temperatura ambiente e quindi risulta una velocità di spostamento del suono non corretta e una misurazione del livello di imprecisione. Questo è esattamente ciò che accadeva allora in questa applicazione.

Nella Cina settentrionale, di solito è caldo e secco durante l'estate ed estremamente freddo in inverno. Il trasmettitore di livello ad ultrasuoni installato all'esterno è sensibile alle variazioni di temperatura. Introdurrà un errore nella velocità di viaggio del suono ad ultrasuoni e risulterà impreciso nella misurazione del livello. In questa situazione, installare un ulteriore box di protezione per l'Uson-11 eviterà grandi cambiamenti di temperatura. Allo stesso tempo, sarebbe meglio e necessario installare un sensore di temperatura che rifletta la temperatura del processo e utilizzare la sua lettura per calcolare la velocità di viaggio delle onde sonore.

3. Soluzioni per risolvere il problema in questa applicazione:

Al fine di risolvere i problemi di misurazione del livello impreciso e instabile in questa applicazione per i fanghi calcarei basata sull'analisi di cui sopra, sono stati proposti alcuni suggerimenti dettagliati:

1) La posizione di installazione dell'Uson-11 dovrebbe essere a 60 cm di distanza dalla parete del serbatoio.

Poiché il cliente dell'Uson-11 scelto era con un campo di misura di 10 m e un angolo di emissione del fascio di 10º, tenendo conto di tutti questi fattori, abbiamo raccomandato al cliente di installare l'Uson-11 a 60 cm di distanza dalla parete del recipiente.

2) Installare un coperchio di protezione.

Poiché lo strumento è stato installato all'esterno, una copertura di protezione supplementare potrebbe proteggere lo strumento dal sole e dalla pioggia ed evitare l'errore nel calcolo della velocità del suono introdotto da una misurazione errata della temperatura per ottenere una misurazione accurata del livello.

3) Installare un tubo di calma

L'installazione di un tubo di calma può mantenere l'impulso ultrasonico emesso dal trasduttore dell'Uson-11 lontano dal campo di agitazione, in modo che gli impulsi emessi puntino ad un'area più piccola su una superficie relativamente immobile del liquido. Ciò riduce il disturbo della superficie del fluido al minimo livello e garantisce una misurazione accurata.

Nell'applicazione reale, l'installazione dell'apparecchio può avvenire in due modi diversi, come illustrato nella Figura 2: installarlo su un tubo di bypass all'esterno del serbatoio o installarlo su un tubo di calma all'interno del serbatoio. Il diametro del tubo di calma deve essere superiore a 100 mm.

Dopo che tutte le raccomandazioni di cui sopra sono state seguite e sono state adottate misure adeguate, i problemi di questa applicazione sono stati risolti con successo. Due Uson-11 della Jiwei hanno funzionato bene da quando sono stati reinstallati e i problemi verificatisi in precedenza non si sono più verificati.

4. Caratteristiche tecniche di Uson-11 di Jiwei

Rispetto ai comuni trasmettitori di livello a ultrasuoni, Jiwei Uson-11 presenta i seguenti vantaggi grazie al suo design innovativo e alle sue modifiche:

1) Con software e hardware aggiornati.

La superficie media ondulata in modo drammatico è molto comune nelle applicazioni industriali. Jiwei ha aggiornato il software e l'hardware per Uson-11 per migliorarne la robustezza e la stabilità. Un algoritmo di calcolo della media esteso nel tempo è stato aggiunto nel programma e migliora l'adattabilità dello strumento per condizioni di lavoro complicate. Nell'hardware, viene aggiunto un efficace e rigoroso circuito di filtraggio elettronico per filtrare il segnale dell'onda secondaria o il segnale di disordine.

2) Con funzione di compensazione della temperatura, adattabile al processo di lavoro con maggiore differenza di temperatura, forte adattabilità ed elevata precisione di misura.

3) Il livello di protezione dell'ingresso di Uson-11 raggiunge il grado di protezione IP66/IP67.

4) Con interfaccia RS-485.

5) Viene utilizzato uno speciale algoritmo di elaborazione del segnale d'eco, in grado di evitare efficacemente le false onde d'eco.

Il trasmettitore di livello a ultrasuoni Uson-11 sviluppato da Jiwei è uno strumento altamente affidabile e preciso. È ampiamente utilizzato in vari processi industriali, nella gestione delle città intelligenti e nel trattamento delle acque reflue. È altamente valutato dai nostri clienti.

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