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.
Radarové hladinomery sa dnes používajú na bezkontaktné meranie hladiny vody, chemikálií, palív aj ďalších kvapalín. Pri plastových nádržiach pritom vzniká zaujímavá otázka:
Musí byť radarový hladinomer namontovaný priamo vo vnútri nádrže, alebo dokáže merať hladinu aj cez jej plastovú stenu či veko?
V určitých prípadoch to možné je.
Elektromagnetický radarový signál môže prechádzať niektorými nekovovými materiálmi, takže vhodne zvolený radar možno za určitých podmienok namontovať zvonka nad plastovú nádrž bez otvoru do procesného priestoru.
Stručná odpoveď: Áno, radarový hladinomer môže v niektorých aplikáciách merať hladinu cez plastovú stenu alebo veko nádrže. Záleží však od materiálu a hrúbky plastu, konštrukcie nádrže, frekvencie a typu radaru, meraného média aj podmienok konkrétnej aplikácie.
Ako radarový hladinomer meria hladinu?
Radarový hladinomer vysiela smerom k hladine elektromagnetické vlny.
Signál sa od hladiny média odrazí späť k snímaču. Z prijatého odrazu elektronika vyhodnotí vzdialenosť medzi radarom a hladinou a z nej následne určí výšku hladiny.
Veľkou výhodou je, že ide o bezkontaktné meranie.
Radar nemusí byť v priamom kontakte s kvapalinou a moderné radarové hladinomery dokážu pracovať aj v náročných procesných podmienkach.
Ako môže radar merať cez plast?
Niektoré plasty sú pre radarové elektromagnetické vlny do určitej miery priepustné.
Ak umiestnime radar nad vhodnú plastovú nádrž, časť vyslaného signálu môže prejsť:
cez plastové veko → vzduchovým priestorom nádrže → k hladine média
a odraz od hladiny následne prejde späť k snímaču.
Radar tak môže zostať úplne mimo procesného priestoru.
To môže byť veľmi zaujímavé napríklad tam, kde nechceme:
- vŕtať otvor do nádrže,
- vytvárať nové procesné pripojenie,
- aby bol snímač v kontakte s agresívnym prostredím,
- zasahovať do existujúcej plastovej nádoby.
Nie každá plastová nádrž je však pre takúto montáž vhodná.
Záleží na materiáli nádrže?
Áno – a výrazne.
Rôzne plasty majú rozdielne dielektrické vlastnosti a radarový signál cez ne neprechádza rovnako.
Vhodnosť preto nemožno určiť iba podľa toho, že nádrž je „plastová“.
Treba poznať konkrétny materiál, napríklad:
- PE,
- HDPE,
- PP,
- PVC,
- prípadne iný polymér alebo kompozit.
Problémom môžu byť materiály obsahujúce:
- vodivé prísady,
- uhlíkové plnivá,
- kovové častice,
- výstuž alebo iné vrstvy výrazne ovplyvňujúce radarový signál.
Pri neznámom materiáli je vhodné možnosť merania overiť pre konkrétnu aplikáciu.
Záleží aj na hrúbke plastu?
Áno.
Radarový signál pri prechode materiálom môže byť:
- čiastočne odrazený,
- zoslabovaný,
- ovplyvnený vlastnosťami materiálu.
Preto môže tenká homogénna plastová stena predstavovať úplne inú situáciu ako hrubé viacvrstvové veko nádrže.
Dôležitá nie je iba samotná hrúbka.
Význam má aj:
- rovnomernosť materiálu,
- tvar steny,
- prípadné rebrá,
- dvojitá stena,
- vzduchové medzery,
- výstuž.
Najlepšie je merať cez rovnú a homogénnu plochu
Ak má radar merať cez plast, ideálne je zvoliť miesto, kde je stena alebo veko:
- rovné,
- hladké,
- homogénne,
- bez výstužných rebier,
- bez kovových prvkov,
- bez ďalších technologických zariadení.
Radar by mal byť vhodne orientovaný voči povrchu.
Nevhodná geometria môže vytvárať nežiaduce odrazy ešte predtým, ako radarový signál dosiahne samotnú hladinu.
Pozor na výstužné rebrá plastovej nádrže
Plastové nádrže často nemajú dokonale hladký povrch.
Kvôli mechanickej pevnosti môžu obsahovať:
- výstužné rebrá,
- zosilnené časti,
- technologické prelisy,
- dvojité steny.
Ak radar umiestnime práve nad takýmto miestom, radarový signál môže byť deformovaný alebo sa môžu vytvárať falošné odrazy.
Preto je vhodné hľadať čo najjednoduchšiu a najrovnomernejšiu časť nádrže.
Kov je úplne iný prípad
Pri kovovej nádrži tento princíp nefunguje.
Kov radarové elektromagnetické vlny účinne odráža, takže radar umiestnený zvonka nad kovovým vekom nebude týmto spôsobom merať hladinu vo vnútri.
V takom prípade musí mať radar vhodné procesné pripojenie a vysielať signál do vnútorného priestoru nádrže.
Práve možnosť prechodu signálu cez niektoré nekovové materiály je jednou zo zaujímavých výhod radaru pri určitých plastových nádržiach.
Záleží na frekvencii radaru?
Áno.
Radarové hladinomery pracujú v rôznych frekvenčných pásmach a frekvencia ovplyvňuje napríklad:
- charakter vyžarovania,
- šírku radarového lúča,
- veľkosť antény,
- interakciu signálu s materiálmi,
- správanie pri konkrétnej aplikácii.
Moderné vysokofrekvenčné radary umožňujú veľmi úzky vyžarovací uhol, čo môže byť výhodné pri menších nádržiach alebo tam, kde potrebujeme obísť vnútorné prekážky.
To však automaticky neznamená, že každý vysokofrekvenčný radar bude vhodný na meranie cez každý plast.
Rozhodujúce sú údaje a odporúčania výrobcu konkrétneho hladinomeru.
A čo merané médium?
Radar potrebuje dostatočne kvalitný odraz od hladiny.
Schopnosť média odrážať radarový signál súvisí okrem iného s jeho dielektrickými vlastnosťami.
Niektoré kvapaliny vytvárajú veľmi silný radarový odraz, pri iných môže byť odraz slabší.
Pri meraní cez plast pritom radarový signál navyše musí najskôr prejsť stenou nádrže a následne sa cez ňu vrátiť.
Preto treba posudzovať kombináciu:
radar + plastová stena + merané médium
a nie iba samotný radar.
Môže problém spôsobiť kondenzácia?
Áno.
Na vnútornej strane plastového veka môže vzniknúť vrstva:
- kondenzátu,
- vody,
- produktu,
- peny alebo usadenín.
Takáto vrstva môže ovplyvniť prechod radarového signálu cez materiál a vytvoriť ďalšie odrazy.
Miera vplyvu závisí od konkrétnej aplikácie, typu radaru a vlastností vrstvy na povrchu.
Ak očakávame výraznú kondenzáciu, treba s ňou počítať už pri návrhu merania.
A čo pena na hladine?
Pena predstavuje ďalší samostatný faktor.
Radar môže v mnohých aplikáciách hladinu merať aj pri prítomnosti peny, ale výsledok závisí od:
- hustoty peny,
- jej hrúbky,
- obsahu kvapaliny v pene,
- vlastností média,
- použitej radarovej technológie.
? Tejto otázke sa podrobnejšie venujeme v článku Dokáže radarový hladinomer merať cez penu?
Kde sa môže meranie cez plastovú nádrž hodiť?
Takéto riešenie môže byť zaujímavé napríklad pri:
- zásobníkoch vody,
- plastových IBC kontajneroch,
- nádržiach na chemikálie,
- technologických plastových nádržiach,
- menších zásobníkoch kvapalín,
- aplikáciách, kde nechceme zasahovať do steny nádoby.
Veľkou výhodou môže byť jednoduchšia montáž.
Radar je umiestnený mimo nádrže, takže nie je potrebné vytvárať otvor alebo procesné pripojenie, pokiaľ konkrétna aplikácia takúto montáž umožňuje.
Znamená to, že radar môžeme jednoducho položiť na nádrž?
Nie.
Aj keď radar dokáže cez konkrétny plast merať, stále treba správne vyriešiť:
- upevnenie snímača,
- jeho orientáciu,
- vzdialenosť od steny,
- merací rozsah,
- mŕtvu zónu,
- polohu voči hladine,
- prekážky v nádrži,
- rušivé odrazy.
Dôležité je tiež zabezpečiť, aby sa poloha radaru počas prevádzky nemenila.
Profesionálne riešenie preto používa vhodný držiak alebo montážnu konzolu.
Pozor na IBC kontajnery
IBC kontajner môže na prvý pohľad vyzerať ako ideálny kandidát na radarové meranie cez plast.
Má však jednu zásadnú komplikáciu – okolo plastovej nádoby býva kovová ochranná klietka.
Kovové prvky môžu radarový signál odrážať a vytvárať rušivé odrazy.
Ak chceme merať hladinu v IBC kontajneri zvonka, treba preto veľmi starostlivo zvoliť:
- miesto snímača,
- smer radarového lúča,
- spôsob montáže,
- konkrétnu radarovú technológiu.
Aj tu platí, že riešenie treba posúdiť pre konkrétnu nádobu.
Kedy by sme radšej zvolili klasickú montáž?
Meranie cez plast nemusí byť vždy najlepším riešením.
Klasické procesné pripojenie môže byť vhodnejšie, ak:
- materiál nádrže výrazne tlmí radarový signál,
- nepoznáme zloženie plastu,
- nádrž má komplikovanú viacvrstvovú konštrukciu,
- veko obsahuje kovové prvky,
- vzniká výrazná kondenzácia alebo nánosy,
- požadujeme vysokú presnosť za náročných procesných podmienok,
- výrobca daného radaru externú montáž cez stenu neodporúča.
Najlepšie riešenie preto závisí od konkrétnej aplikácie.
Čo potrebujeme vedieť pred výberom radaru?
Ak má radar merať cez plastovú nádrž, je vhodné poznať minimálne:
- materiál nádrže,
- hrúbku steny alebo veka,
- konštrukciu nádrže,
- výšku a priemer nádoby,
- merané médium,
- rozsah hladiny,
- teplotu,
- prítomnosť peny alebo kondenzácie,
- vnútorné prekážky,
- požadovanú presnosť.
Veľmi užitočná môže byť aj fotografia nádrže a plánovaného miesta montáže.
Na základe samotnej informácie „plastová nádrž“ nemožno spoľahlivo určiť, či bude meranie cez jej stenu fungovať.
Zapamätajte si
- Radarový hladinomer môže v určitých aplikáciách merať cez plastovú stenu alebo veko nádrže.
- Nie každý plast je pre radarový signál rovnako priepustný.
- Dôležitý je materiál, hrúbka a konštrukcia nádrže.
- Kovové prvky radarový signál výrazne odrážajú.
- Najvhodnejšie je rovné a homogénne miesto bez výstužných rebier.
- Výsledok ovplyvňuje aj merané médium.
- Kondenzácia, nánosy a pena môžu meranie skomplikovať.
- Pri IBC kontajneroch treba počítať s kovovou ochrannou klietkou.
- Možnosť merania cez plast treba vždy overiť pre konkrétny radar a konkrétnu aplikáciu.
Záver
Možnosť merať hladinu cez plastovú nádrž je jednou zo zaujímavých vlastností radarovej technológie. V správnej aplikácii môže umožniť úplne bezkontaktné meranie bez potreby vytvárať otvor alebo procesné pripojenie do nádoby.
Neznamená to však, že radar možno jednoducho namontovať nad akúkoľvek plastovú nádrž.
Úspešnosť merania závisí od materiálu a hrúbky plastu, konštrukcie nádoby, použitého radaru, meraného média a podmienok vo vnútri nádrže.
Spoločnosť REFLOW SK dodáva radarové a ďalšie hladinomery pre priemyselné aplikácie. Pri konkrétnej nádrži vieme na základe média, geometrie a montážnych podmienok pomôcť s výberom vhodného princípu merania.