máy phát mức radar xung 7ML5432-0GC20-1AA0 7ML5 432-0GC20-1AA0 7ML5432-OGC2O-1AAO

Siemens 7ML5432-0GC20-1AA0 | Đầu dò đo mức radar xung SITRANS LR250 — Anten thấu kính mặt bích bằng Polypropylene, DN100 PN10/16, dải đo 20m, 4–20mA / HART, Vỏ nhôm

Tổng quan

Đầu dò Siemens 7ML5432-0GC20-1AA0 là SITRANS LR250 được cấu hình với anten thấu kính mặt bích bằng polypropylene DN100 PN10/16 — một đầu dò đo mức radar xung hai dây 25 GHz được thiết kế để đo liên tục, không tiếp xúc với chất lỏng và bùn trong các bình chứa công nghiệp và lưu trữ.

Trong dòng sản phẩm LR250, biến thể anten thấu kính bằng polypropylene là lựa chọn phù hợp khi môi chất xử lý có tính ăn mòn hóa học đủ mạnh để ăn mòn thép không gỉ nhưng không đạt đến giới hạn nhiệt độ cao đòi hỏi vật liệu thấu kính PTFE hoặc TFM.

Khả năng chống hóa chất rộng của polypropylene đối với axit, kiềm và nhiều dung môi hữu cơ — kết hợp với giới hạn sử dụng thực tế khoảng 80°C — làm cho cấu hình này trở thành công cụ phù hợp cho nhiều ứng dụng lưu trữ và xử lý hóa chất nằm ngoài phạm vi an toàn của các thiết bị tiêu chuẩn có bộ phận tiếp xúc bằng kim loại.

Ở tần số 25 GHz, SITRANS LR250 hoạt động ở băng tần K, cung cấp góc chùm tia hẹp hơn và tập trung tín hiệu sắc nét hơn so với các thiết bị radar tần số thấp hơn.

Góc chùm tia 10° của anten thấu kính bằng polypropylene giới hạn hình nón radar phát ra đủ để tránh các vật cản bên trong bình chứa — máy khuấy, thang, cuộn sưởi, cột đỡ — có thể gây ra tiếng vọng giả trong các thiết bị có chùm tia rộng hơn, mà không yêu cầu khẩu độ anten vật lý hẹp của các thiết bị sóng milimet.

Hình học chùm tia thực tế này là một trong những lý do khiến dòng LR250 được ứng dụng rộng rãi trong các bồn chứa không được thiết kế để đo bằng radar.

Thiết kế loa che chắn bao bọc hoàn toàn anten dẫn sóng bên trong thân polypropylene.

Điều này loại bỏ sự tiếp xúc của anten với hơi quá trình và sự ngưng tụ có thể ăn mòn anten kim loại không được che chắn trong môi trường khắc nghiệt, đồng thời ngăn áp suất quá trình tác động lên cấu trúc anten — mặt bích tiếp xúc với quá trình là một bề mặt polypropylene phẳng, không có hình học bên trong nào có thể nhìn thấy được đối với môi chất.

Kết quả là một giao diện cơ học bền chắc, giúp đơn giản hóa việc vệ sinh, chống ăn mòn hóa học và duy trì phép đo chính xác ngay cả trong các ứng dụng có sự ngưng tụ hơi trên mặt anten.

Thông số kỹ thuật chính

Thấu kính Polypropylene so với PTFE — Lựa chọn vật liệu phù hợp

Anten thấu kính polypropylene LR250 và các biến thể thấu kính PTFE/TFM phục vụ các không gian ứng dụng chồng chéo nhưng riêng biệt. Thấu kính polypropylene nhô ra xa hơn vào bên trong bình chứa so với thấu kính PTFE phẳng, giữ cho mặt của nó ngang bằng với mặt bích.

Hình học này mang lại cho biến thể polypropylene khoảng cách mù 50mm tính từ mặt anten — vùng gần anten nhất mà việc xử lý tiếng vọng đáng tin cậy không thể đảm bảo.

Trong thực tế, thông số quan trọng đối với hầu hết các bồn chứa là phạm vi đo hữu ích, và độ sâu đo 20m của cấu hình này bao phủ toàn bộ chiều cao của hầu hết các bình chứa chất lỏng số lượng lớn.

Nơi hai loại thấu kính khác nhau là nhiệt độ. Thấu kính PTFE và TFM chịu được nhiệt độ quy trình lên tới 170°C và được chỉ định cho hơi nước, chất lỏng quy trình nóng và các phản ứng hóa học ở nhiệt độ cao. Polypropylene bị giới hạn ở 80°C nhưng mang lại lợi thế về chi phí và khả năng chống hóa chất trong các ứng dụng mà nhiệt độ không phải là yếu tố hạn chế.

Đối với việc lưu trữ axit, bồn chứa kiềm, bể thu gom nước thải, bình chứa hóa chất và phần lớn các ứng dụng chất lỏng quy trình ở nhiệt độ môi trường, biến thể polypropylene là lựa chọn phù hợp và hiệu quả về chi phí.

Giao tiếp HART và Tích hợp quy trình

Đầu ra HART 4–20mA kết hợp sự đơn giản của tín hiệu tương tự hai dây truyền thống với khả năng giao tiếp kỹ thuật số trên cùng một cặp dây.

Đầu ra 4–20mA điều khiển chỉ báo mức chính trực tiếp — các thẻ đầu vào tương tự của PLC đọc mức mà không cần cấu hình — trong khi lớp kỹ thuật số HART cung cấp quyền truy cập vào tất cả các tham số của đầu dò, dữ liệu chẩn đoán và các biến thứ cấp (cường độ tiếng vọng, tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu, nhiệt độ) cho phần mềm quản lý tài sản hoặc bộ truyền động cầm tay HART.

Cấu hình và tham số hóa có thể được thực hiện thông qua giao diện HART bằng SIMATIC PDM của Siemens hoặc phần mềm quản lý thiết bị HART tiêu chuẩn, hoặc cục bộ bằng màn hình và nút bấm trên bo mạch của đầu dò.

Giao diện cục bộ đủ đơn giản để cài đặt mức cơ bản — đặt khoảng cách trống và đầy, chọn đơn vị đo và xác nhận khoảng đo 4–20mA — không yêu cầu công cụ bên ngoài, điều này quan trọng trong quá trình vận hành ban đầu ở những nơi không thể truy cập máy tính xách tay.

Đầu dò khởi động ở mức dưới 3.6mA, thấp hơn mức đầu ra 0 cấp 4mA, đảm bảo rằng điều kiện khởi động nguội vào đầu chuỗi bật nguồn không kích hoạt cảnh báo mức thấp trong PLC hoặc DCS được kết nối trước khi đầu dò hoàn thành quá trình khởi tạo và bắt đầu đo.

Tự động loại bỏ tiếng vọng giả và Trí tuệ âm thanh

Một trong những tính năng có giá trị thực tế nhất của SITRANS LR250 là chức năng Tự động loại bỏ tiếng vọng giả (AFES), một phần của xử lý tiếng vọng Trí tuệ âm thanh của Siemens.

Khi một đầu dò mức được lắp đặt trong một bình chứa có các cấu trúc bên trong cố định — ống dẫn vào, giá đỡ, cuộn sưởi, kết nối đo mức — các cấu trúc này phản xạ xung radar trở lại anten và có thể bị nhầm lẫn với bề mặt chất lỏng.

Trong các thiết bị radar truyền thống, việc quản lý các tiếng vọng giả này đòi hỏi vị trí lắp đặt anten cẩn thận và đôi khi phải sửa đổi bình chứa vật lý.

AFES hoạt động khác biệt: trong quá trình vận hành, người vận hành ghi lại hồ sơ tiếng vọng nhiễu của bình chứa ở một mức tham chiếu.

SITRANS LR250 ánh xạ các tiếng vọng cố định này và lọc chúng khỏi các phép đo tiếp theo, coi chúng là nhiễu nền thay vì tín hiệu mức hợp lệ. 

Hồ sơ đã ghi vẫn ổn định bất kể mức chất lỏng thực tế thay đổi trong bình chứa.

Điều này có nghĩa là một bình chứa có nhiều vật cản cố định — điều sẽ gây khó khăn cho một thiết bị radar đơn giản hơn — có thể được vận hành mà không cần yêu cầu vị trí lắp đặt đặc biệt, và sẽ đo lường đáng tin cậy ngay cả khi bề mặt chất lỏng gần một trong các vị trí vật cản đã ghi.

Câu hỏi thường gặp

Q1: Mặt bích DN100 PN10/16 là tiêu chuẩn Châu Âu (EN 1092-1). Có thể lắp đặt đầu dò này trên các đầu nối mặt bích ASME B16.5 không?

Không, trừ khi có bộ chuyển đổi. Mặt bích mặt nâng EN 1092-1 Type B1 DN100 PN10/16 bắt trực tiếp vào các mặt bích tương đương theo tiêu chuẩn Châu Âu. Mặt bích ASME B16.5 4" Class 150 có đường kính vòng bu lông và số lượng lỗ bu lông khác nhau.

Đối với các đầu nối mặt bích ASME, biến thể phù hợp trong dòng anten polypropylene SITRANS LR250 sử dụng kết nối mặt bích ASME B16.5 4" Class 150 — một mã đặt hàng khác trong dòng 7ML5432.

Xác nhận tiêu chuẩn mặt bích đầu nối trước khi chỉ định đầu dò.

Q2: Hằng số điện môi tối thiểu (εr) cần thiết để đo lường đáng tin cậy với đầu dò này là bao nhiêu?

SITRANS LR250 yêu cầu hằng số điện môi lớn hơn 1.6 khi đo từ trên bề mặt chất lỏng trong bình chứa hở, hoặc khi lắp đặt trong ống ổn định (ống này tập trung tín hiệu và cải thiện hiệu suất trên phương tiện có điện môi thấp).

Đối với lắp đặt trực tiếp trong bình chứa quy trình mà không có ống ổn định, hằng số điện môi trên 3 được khuyến nghị để xử lý tiếng vọng đáng tin cậy. Hầu hết các dung dịch gốc nước, axit, kiềm và dung môi hữu cơ có độ phân cực cao có hằng số điện môi cao hơn nhiều so với 3.

Hydrocarbon nhẹ và một số dung môi có thể nằm dưới ngưỡng này và có thể yêu cầu lắp đặt ống ổn định hoặc công nghệ đo lường thay thế.

Q3: Khoảng cách mù là 50mm tính từ mặt anten. Điều này có giới hạn mức tối đa có thể đo được không?

Có — vùng mù (còn gọi là vùng chết gần) đại diện cho khu vực ngay dưới anten mà việc xử lý tín hiệu không đáng tin cậy. Bất kỳ bề mặt chất lỏng nào trong vòng 50mm tính từ mặt anten đều không thể đo được.

Trong hầu hết các ứng dụng bồn chứa, đầu dò được lắp đặt phía trên điểm báo động mức cao tối đa, do đó bề mặt chất lỏng không bao giờ tiếp cận vùng mù trong quá trình hoạt động bình thường.

Tuy nhiên, trong các bồn chứa nông hoặc bình chứa có chiều cao đầu nối rất hạn chế, thông số này phải được tính đến trong kỹ thuật lắp đặt để đảm bảo mức đo tối đa nằm ngoài vùng mù.

Q4: Thấu kính polypropylene có giới hạn nhiệt độ là 80°C. Điều gì xảy ra nếu nhiệt độ quy trình đôi khi vượt quá giới hạn này?

Polypropylene bị mềm và mất tính toàn vẹn cơ học trên khoảng 80°C dưới sự kết hợp của nhiệt độ và áp suất quy trình.

Các đợt tăng nhiệt ngắn hơi trên 80°C có thể được chấp nhận mà không bị hư hại tùy thuộc vào áp suất ở nhiệt độ đó, nhưng hoạt động liên tục trên nhiệt độ định mức có nguy cơ biến dạng thân thấu kính, mất độ kín áp suất tại mặt bích và suy giảm độ chính xác đo lường do thay đổi kích thước trong hình học anten.

Đối với các ứng dụng có nhiệt độ quy trình thường xuyên trên 80°C, biến thể loa che chắn với thấu kính PTFE hoặc TFM 1600 — định mức tới 170°C — là thông số kỹ thuật phù hợp.

Q5: SITRANS LR250 có thể đo mức bùn chứa các hạt rắn, hay chỉ chất lỏng trong suốt không?

Radar không bị ảnh hưởng bởi độ trong suốt quang học của môi chất đo — nó đo giao diện điện môi tại bề mặt chất lỏng, không phải ánh sáng hoặc âm thanh truyền qua môi chất. Đối với bùn, thông số liên quan là liệu bề mặt có trình bày một giao diện điện môi nhất quán cho phản xạ radar hay không.

Bùn được trộn đều với bề mặt tương đối phẳng (không bị khuấy động mạnh) thường có thể được đo bằng SITRANS LR250. Bùn có bọt dày trên bề mặt có thể gây khó khăn, vì lớp bọt có thể làm suy giảm tín hiệu radar hoặc phản xạ từ bề mặt bọt thay vì mức chất lỏng thực sự bên dưới nó.

Trong các ứng dụng tạo bọt, các chẩn đoán xử lý tiếng vọng — có thể truy cập qua HART — giúp đánh giá xem tiếng vọng đo có ổn định và theo dõi bề mặt chính xác hay không.