Добавлен: 05.12.2023
Просмотров: 170
Скачиваний: 5
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Кроме того, специфичность проектирования и освоения производства приемопередающих блоков, заключающаяся в приблизительности существующих методик расчета и большого числа итераций при разработке, приводит к значительным срокам от момента постановки задачи до момента начала серийного производства. Эти проблемы усугубляются с ростом частоты.
Резюмируя сказанное выше, можно сделать вывод, что приемопередающий блок – это сложная и дорогостоящая часть радарного уровнемера, а также освоение производства радарных уровнемеров требует значительных сроков и капитальных вложений.
Сигнал с выхода СВЧ-блока должен пройти дальнейшую обработку для получения окончательных данных об уровне наполнения резервуара.
Сигнальный процессор. На вход сигнального процессора с выхода СВЧ-блока поступает сигнал, в котором содержится полезная составляющая, сформированная отражением от поверхности продукта, шум, помехи,. Задачей сигнального процессора является за конечное время (десятки миллисекунд) выделить из сигнала полезную составляющую и с требуемой точностью измерить частоту этого сигнала, которая, как было показано выше, прямо пропорциональна расстоянию от антенны до поверхности продукта. Наиболее подходящим алгоритмом для решения этой задачи является дискретное преобразование Фурье (ДПФ). Алгоритм ДПФ требует высокой разрядности, высокого быстродействия и значительного объема памяти.
Контроллер коммуникации. Контроллер коммуникации является узлом, обеспечивающим связь радарного уровнемера с внешними объектами. Сегодня производители радарных уровнемеров представляют потребителям широкую номенклатуру цифровых и аналоговых интерфейсов. Реализуются они с помощью стандартных аппаратных и программных средств. Доля стоимости аппаратуры, обеспечивающей коммуникацию радарного уровнемера, как правило, не превышает единиц процентов от общей стоимости.
Рисунок 1.4. Внешний вид радарного уровнемера «SEBAPULS 20»
Основные технические характеристики приведены в таблице 1.1.
Таблица 1.1
- 1 2 3 4 5 6
Область возможного применения метода и ограничения на его применение
Использование радарного метода измерения, позволяет получать максимально достоверную информацию и точную о состоянии уровня измеряемой среды. Такой способ контроля сочетает в себе неизменное качество получаемого результата и универсальность применения. Для него практически не существует ограничений по сфере использования.
Рисунок 2.1. Бесконтактный радарный уровнемер с антеннами различных типов для применения в различных условиях
Преимущества. Бесконтактные радарные уровнемеры реализуют метод измерения «сверху» и обеспечивают прямое измерение расстояния до поверхности среды. Возможно измерения уровня жидкостей, сыпучих материалов и шлама. Основным преимуществом таких уровнемеров является отсутствие необходимости корректировки настроек при изменении плотности, электропроводности жидкости или диэлектрической постоянной. Изменения температуры, давления и состояния парогазового пространства над жидкостью несущественно влияют на погрешность измерения. У бесконтактных радарных уровнемеров нет подвижных частей, что минимизирует потребность в техническом обслуживании. Радарные уровнемеры (при необходимости) могут быть изолированы от технологического процесса диафрагмами из политетрафторэтилена (PTFE), или шаровых клапанов. Так как прибор не соприкасается с измеряемой средой, его с уверенностью можно применять для работы с загрязненными и агрессивными средами.
Ограничения. Основным условием результативной работы бесконтактного радара является его правильная установка на резервуаре. Поверхность измеряемой среды должна беспрепятственно просматриваться с места планируемой установки и монтажный патрубок должен иметь гладкие стенки без выступающих сварных швов.
Радарный уровнемер может использоваться только в период открытого русла или на водоемах и водотоках, не имеющих ледостава в зимний период, а также необходимость наличия гидротехнического сооружения или моста вблизи гидрологического поста для установки уровнемера.
Внутренние конструкции резервуара: усилители, трубы, перемешивающие устройства могут вызвать эхосигналы помех, но большое количество уровнемеров оснащены сложными программными алгоритмами, которые позволяют уровнемеру игнорировать подобные помехи.
Бесконтактный радар может использоваться в условиях перемешивания и турбулентности, но качество измерений и успешность будет зависеть от интенсивности возмущений на поверхности и диэлектрической постоянной жидкости. Пена может оказывать влияние на измерение. Насыщенная воздухом и легкая пена чаще всего не отражает микроволны, а тяжелая и плотная пена может микроволны отражать.
Жидкости с низкой диэлектрической постоянной поглощают большую часть излучаемой энергии, к уровнемеру отражается небольшая ее часть. Большинство водных растворов, в том числе вода обладают высокой диэлектрической постоянной, масла, нефтепродукты и некоторые сыпучие материалы обладают низкой диэлектрической постоянной.
Если поверхность среды из-за перемешивания турбулентна при смешивании продуктов, всплесков на поверхности, то значительная часть микроволнового сигнала рассеивается. Поэтому сочетание неспокойной поверхности и низкой диэлектрической постоянной может существенно ограничить часть микроволнового сигнала, которая возвращается к радарному уровнемеру. Эта сложность может быть решена путем установки выносной камеры и успокоительной трубы для обеспечения спокойной поверхности в поле зрения уровнемера.
Для обеспечения работы радарного уровнемера необходимо использовать солнечные панели или сетевые источники питания 220 В, что уменьшает вандалоустойчивость автоматизированного гидрологического комплекса радарного типа.
-
Методика расчета места и типа монтажа средства измерения, реализующего данный метод
Требования к установке стационарного радарного уровнемера:
-
Уровнемер необходимо закреплять над поверхностью воды на высоте на 0,5 м выше максимального исторического уровня воды для обеспечения измерений при высоких уровнях воды; -
Высота установки уровнемера над уровнем воды должна быть не более его диапазона измерений. Она должна позволять проводить измерения при минимальном историческом уровне воды (для существующих гидрологических постов); -
Уровнемер может устанавливаться на консоли с берега, под мостами, на гидротехнических сооружениях и в существующих трубах или гидрометрических колодцах (допустимый диаметр трубы или колодца должен позволять проводить измерения радарным способом); -
Излучатель радарного датчика должен устанавливаться в вандалоустойчивом кожухе; -
Для обеспечения надежности прихода эхосигнала на рупорную антенну, ось антенны должна быть направлена перпендикулярно плоскости водного потока посредством специального крепления рупорной антенны, имеющего две степени свободы.
Особенности размещения и установки стационарного уровнемера радарного типа. Схема установки уровнемера в составе автоматизированного гидрологического комплекса1 на гидрологическом посту приведена на рисунке 3.1.
Датчик радарного уровнемера должен быть прикреплен к конструкциям гидротехнического сооружения или моста, а защитный корпус – на специальной мачте (рисунок 3.3.) или в павильоне АГК (рисунок 3.2).
Высота установки уровнемера должна быть выше максимального многолетнего уровня воды 1% обеспеченности на 0,5 м.
 | 1 – солнечная панель на мачте; 2 – мост ил другое гидротехническое сооружение; 3 – защитный корпус АГК; 4 – радарный уровнемер в защитном кожухе; 5 – специальный контейнер для аккумуляторных батарей; 6 – фундамент мачты; 7 – заземление |
Рисунок 3.1. – Типовая схема установки защитного корпуса АГК на мачте с использованием уровнемера радарного типа
 | 1 – павильон АГК; 2 – опорная сварная рама; 3 – металлическая свая; 4 – песчано-гравийная смесь; 5 – обратная засыпка грунтом; 6 – песок строительный; 7 – защитная труба |
Рисунок 3.2. Схема установки павильона АГК на береговом участке гидрологического поста
При установке уровнемера радарного типа необходимо крепить его внутри защитного кожуха, в котором также должен быть размещен кабель связи (частично), чтобы обеспечить извлечение уровнемера для профилактических работ и проведения периодической поверки. Защитный кожух предохраняет уровнемер от атмосферных осадков, а также несанкционированного доступа и вандализма.
 | 1 – солнечные батареи; 2 – защитный корпус АГК; 3 – ограждение монтажной площадки; 4 – монтажная площадка; 5 – мачта железобетонная (металлическая); 6 – обратная засыпка грунтом; 7 – башмак металлический; 8 – песчано-гравийная смесь; 9 – защитная труба |
Рисунок 3.3. Схема установки защитного корпуса АГК на специальной мачте
Для более надежной защиты уровнемера от взлома и несанкционированного доступа рекомендуется размещение его внутри отрезка металлической трубы (рисунок 3.4.).
В этом случае верхняя часть этого отрезка, с установленным уровнемером закрывается крышкой, которая крепиться к трубе и снабжена замком (навесным).
Для крепления уровнемера к конструкциям гидротехнического сооружения или моста отрезок металлической трубы с уровнемером применяют полосы из стали, которые привариваются к трубе отверстиями для крепления и с загибами. При извлечении уровнемера из трубы открывают замок, поднимают крышку и частично отвинчивают болты.
 | 1 – отрезок стальной трубы; 2 – стальные полосы для крепежа; 3 – уровнемер; 4 – болты, фиксирующие положение уровнемера внутри отрезка трубы; 5 – настил моста; 6 – замок на крышке |
Рисунок 3.4. Схема защитного кожуха радарного уровнемера
- 1 2 3 4 5 6