V seriáli REFLOW RADÍ odpovedáme na otázky, s ktorými sa naši zákazníci stretávajú najčastejšie pri výbere, montáži a prevádzke meracej a regulačnej techniky. Prinášame stručné, zrozumiteľné a odborné odpovede založené na skúsenostiach z reálnych priemyselných aplikácií.
Pena na hladine patrí medzi podmienky, ktoré môžu výrazne skomplikovať bezkontaktné meranie hladiny. Často preto dostávame otázku, či radarový hladinomer dokáže merať skutočnú hladinu kvapaliny aj cez vrstvu peny.
Odpoveď znie – áno, v mnohých aplikáciách dokáže, ale závisí od vlastností peny a meraného média.
Stručná odpoveď: Radarový hladinomer môže za vhodných podmienok merať hladinu kvapaliny aj cez penu. Ľahká a suchšia pena môže byť pre radarový signál relatívne priechodná, zatiaľ čo hustá, mokrá alebo vodivá pena môže vytvárať výrazný odraz a meranie komplikovať.
Prečo pena ovplyvňuje meranie hladiny?
Radarový hladinomer vysiela elektromagnetické vlny smerom k hladine média a vyhodnocuje ich odraz.
Pena však vytvára medzi hladinomerom a samotnou kvapalinou ďalšiu vrstvu.
Výsledok preto závisí napríklad od:
- hrúbky peny,
- jej hustoty,
- obsahu kvapaliny,
- veľkosti bublín,
- stability peny,
- dielektrických vlastností média.
Nie každá pena sa teda z pohľadu radaru správa rovnako.
Kedy môže radar merať cez penu?
Pri ľahkej a relatívne suchej pene môže časť radarového signálu preniknúť cez jej vrstvu a odraziť sa až od skutočnej hladiny kvapaliny.
To je jedna z veľkých výhod radarového merania.
Moderné radarové hladinomery dokážu vyhodnocovať aj veľmi malé odrazené signály a pomocou spracovania echa rozlišovať medzi neželanými odrazmi a skutočnou hladinou.
Vhodnosť konkrétneho radaru však treba vždy posudzovať podľa aplikácie.
Kedy môže byť pena problém?
Situácia sa mení pri hustej, mokrej alebo vodivej pene.
Takáto pena môže vytvoriť výrazný radarový odraz ešte predtým, ako signál dosiahne skutočnú hladinu kvapaliny.
Radar potom môže:
- zaznamenať povrch peny,
- dostať slabší odraz od kvapaliny,
- vykazovať nestabilnú hodnotu,
- pri veľmi náročných podmienkach stratiť spoľahlivé echo hladiny.
Preto nie je technicky správne tvrdiť, že radar vždy jednoducho „vidí cez penu“.
Čo vlastne potrebujeme merať?
Toto je pri aplikáciách s penou jedna z najdôležitejších otázok.
Potrebujeme poznať:
hladinu samotnej kvapaliny
alebo
horný povrch peny?
Ide o dve rozdielne meracie úlohy.
Pri riadení objemu kvapaliny v nádrži nás zvyčajne zaujíma skutočná hladina média pod penou. V inom technologickom procese však môže byť dôležitá práve výška peny – napríklad kvôli riziku pretečenia.
Výber a nastavenie merania preto musí vychádzať z toho, ktoré rozhranie chceme sledovať.
Je radar vhodnejší ako ultrazvuk?
Pri aplikáciách s penou býva radar často výhodnejším riešením.
Ultrazvukový hladinomer používa zvukové vlny, ktoré môže mäkká pena výrazne absorbovať a rozptyľovať. Odrazený signál sa potom môže výrazne oslabiť.
Radar používa elektromagnetické vlny, preto sa v rovnakých podmienkach správa inak.
To však automaticky neznamená, že radar vyrieši každú aplikáciu s penou.
? Podrobnejšie porovnanie nájdete v článku Radarový vs. ultrazvukový hladinomer.
Pomáha vyššia frekvencia radaru?
Moderné radarové hladinomery často pracujú napríklad vo frekvenčnom pásme okolo 80 GHz.
Vyššia frekvencia umožňuje vytvoriť veľmi úzky merací lúč.
To je výhodné najmä v nádržiach, kde sa nachádzajú:
- miešadlá,
- potrubia,
- výstuhy,
- vykurovacie špirály,
- ďalšie technologické konštrukcie.
Úzky lúč pomáha obmedziť neželané odrazy od okolia.
Samotná vysoká frekvencia však nie je zárukou merania cez akýkoľvek typ peny.
Čo ešte môže meranie komplikovať?
Pena často nie je jediným problémom.
V nádrži sa môže súčasne nachádzať:
- para,
- kondenzácia,
- turbulentná hladina,
- miešadlo,
- nánosy na anténe,
- meniaca sa teplota,
- vnútorné konštrukcie.
Pri návrhu preto treba hodnotiť celé prostredie nádrže, nie iba prítomnosť peny.
? Viac sa tejto téme venujeme v článku Ako merať hladinu v nádrži s penou, parou alebo kondenzáciou.
Čo potrebujeme vedieť pred výberom radaru?
Pred návrhom hladinomeru je vhodné poznať:
- merané médium,
- výšku nádrže,
- minimálnu a maximálnu hladinu,
- hrúbku a charakter peny,
- procesnú teplotu,
- procesný tlak,
- prítomnosť pary alebo kondenzácie,
- spôsob plnenia,
- prítomnosť miešadla,
- vnútorné prekážky,
- rozmery montážneho hrdla.
Veľmi užitočná býva aj fotografia alebo výkres nádrže.
Zapamätajte si
- Radarový hladinomer môže merať cez penu, ale nie cez každý typ peny rovnako.
- Ľahká pena môže radarový signál prepustiť až k hladine kvapaliny.
- Hustá a mokrá pena môže vytvárať výrazný vlastný odraz.
- Dôležité je určiť, či chceme merať kvapalinu pod penou alebo povrch peny.
- Radar býva pri pene často vhodnejší ako ultrazvuk, ale nie je univerzálnym riešením.
- Pri výbere treba posudzovať konkrétne médium, penu aj podmienky v nádrži.
Záver
Radarové hladinomery patria medzi veľmi účinné technológie na meranie hladiny v náročných procesných podmienkach a v mnohých prípadoch dokážu spoľahlivo pracovať aj pri tvorbe peny.
Nie je však správne vyberať radar iba na základe tvrdenia, že „vidí cez penu“. Výsledok závisí od charakteru peny, vlastností média, geometrie nádrže a konkrétneho radarového systému.
Pri problematickej aplikácii je preto vhodné podmienky preveriť ešte pred výberom konkrétneho hladinomeru.
Spoločnosť REFLOW SK dodáva radarové, TDR, ultrazvukové a ďalšie technológie merania hladiny. Radi vám pomôžeme vybrať vhodné riešenie podľa konkrétneho média a podmienok vašej nádrže.