Medición de la interfaz:
El radar de ondas guiadas puede medir la interfaz, como la interfaz aceite-agua, la interfaz entre líquido y lodo, etc. Esta función es muy importante en petroquímica,industria química y otras industrias, especialmente en sistemas líquidos de fase múltiple para medir la altura de la frontera entre diferentes medios.Requisitos para el modo de aplicación y las condiciones de trabajo.
1Principio básico de medición de interfaces
La interfaz de medición por radar de ondas guiadas se basa en el principio de diferencia constante dieléctrica y reflexión de ondas electromagnéticas.
1Mecanismo de reflexión de ondas electromagnéticas:
• La onda electromagnética emitida por el radar de ondas guiadas se reflejará parcialmente cuando encuentre diferentes medios.La intensidad de esta reflexión depende de la diferencia de permittividad entre medios adyacentes.
• Un medio con una constante dieléctrica alta refleja una señal más fuerte. Por ejemplo, la constante dieléctrica del agua (≈80) es mucho mayor que la del aceite (≈2~4),Así que la señal reflejada es muy obvia en la interfaz aceite-agua.
2Distribución de la señal:
• Las ondas electromagnéticas encuentran primero la superficie del líquido (por ejemplo, la parte superior de la capa de aceite), donde se produce la primera reflexión.
• La onda electromagnética restante continúa propagándose hasta llegar a la interfaz aceite-agua, produciendo un segundo reflejo.
• Después de recibir las dos señales reflejadas, el instrumento calcula la altura del nivel del líquido y la altura de la interfaz, respectivamente, a través de la diferencia de tiempo y la intensidad de la señal.
3. Medición de la doble interfaz:
• Para las mezclas aceite-agua, el radar de ondas guiadas puede medir simultáneamente la posición del nivel de aceite en la parte superior y la altura de la interfaz aceite-agua en la parte inferior.
2Método de medición de la interfaz
2.1 Procesamiento de señales
El radar de ondas guiadas utiliza un algoritmo especial de análisis de señales para lograr la medición de interfaces:
• Análisis de la intensidad de la señal:
• Distinguir el nivel superior del líquido de la interfaz inferior mediante el análisis de la intensidad de la señal reflejada.
Un medio con una constante dieléctrica alta (como el agua) refleja una señal más fuerte, mientras que un medio con una constante dieléctrica baja (como el petróleo) tiene una señal más débil.
• Cálculo de la diferencia horaria:
• El instrumento registra el tiempo de cada señal reflejada y, combinado con la velocidad de onda conocida, calcula la posición del nivel superior del líquido y la interfaz, respectivamente.
2.2 Calibración múltiple
En condiciones reales, la medición de la interfaz requiere una calibración de fábrica o una calibración de campo del radar de ondas guiadas:
• Calibración en fábrica: los fabricantes fijan previamente los parámetros de acuerdo con la permittividad de los medios comunes.
• Calibración in situ: el usuario establece y optimiza el instrumento de acuerdo con el medio específico, por ejemplo, introduciendo el valor de la constante dieléctrica de diferentes medios.
3- Requisitos para las condiciones de trabajo de medición de las interfaces
3.1 Requisitos medios
1Diferencia constante dieléctrica:
• La precisión de la medición de la interfaz está directamente relacionada con la diferencia de constante dieléctrica.Cuanto más fuerte sea la señal reflejada por la interfaz, más fiable será la medición.
• Ejemplos de diferencias típicas de los medios:
• Agua y aceite: grandes diferencias, fáciles de medir.
• Alcohol y aceite: La diferencia es menor y puede requerir un instrumento más sensible.
2Uniformidad:
• El medio de medición debe ser lo más uniforme posible, por ejemplo, la interfaz aceite-agua debe ser transparente.puede provocar errores de medición.
3.2 Requisitos medioambientales
1. Agitación y fluctuación:
• Si la interfaz fluctúa violentamente (por ejemplo, agitando o lanzando violentamente), la señal reflejada puede ser inestable.
• Se recomienda medir en condiciones estáticas o más estables.
2Temperatura y presión:
• El radar de ondas guiadas puede adaptarse generalmente a altas temperaturas y presiones, pero es necesario garantizar que el material de varilla pueda soportar las condiciones reales de trabajo.
• Los grandes gradientes de temperatura pueden tener un ligero efecto en la velocidad de propagación de la señal, pero el instrumento puede corregirse mediante compensación.
3Forma del contenedor y obstáculos:
• La barra de la sonda debe evitar agitadores, escaleras mecánicas u otros obstáculos estructurales para evitar interferir con la propagación de la señal.
3.3 Entrada constante dieléctrica
• La medición de interfaces requiere que se introduzca previamente la permittividad de ambos medios.
• Si la permittividad de los dos medios es demasiado cercana (por ejemplo, la diferencia es inferior a 5), el radar de ondas guiadas puede tener dificultades para distinguir con precisión la interfaz.
4Ventajas y limitaciones de la medición de interfaces
ventaja
1. Medida sin contacto (a través de la barra de la sonda): sin contacto directo con la interfaz, gran durabilidad.
2. Distinguir con precisión la interfaz: puede medir el nivel superior del líquido y la posición de la interfaz al mismo tiempo, proporcionando información completa del líquido multicapa.
3. Resistente a condiciones complejas: adecuado para altas temperaturas, alta presión, medio ambiente corrosivos.
4• Fácil integración: Compatible con los sistemas de automatización industrial, se puede lograr la monitorización remota de datos.
limitación
1Fuerte dependencia de la diferencia constante dieléctrica: la interfaz con una pequeña diferencia constante dieléctrica es difícil de medir.
2. Impacto de la capa de emulsión:
• Si existe una capa emulsionante entre los dos medios (por ejemplo, una mezcla de aceite y agua), la señal reflejada puede dispersarse y la altura de la interfaz puede medirse de manera inexacta.
3- señales de interferencia: los agitadores u otros dispositivos pueden producir señales pseudo-reflectadas.
4Complejidad de la calibración: es necesario comprender con precisión las características del medio medido para realizar una calibración eficaz.
5Escenarios típicos de aplicación
1Separación aceite-agua: se utiliza para medir la altura del nivel de aceite y la posición de la interfaz aceite-agua para garantizar la pureza del aceite.
2- Tanque de reacción química: control del estado de estratificación de los diferentes líquidos durante el proceso de reacción.
3Tratamiento de aguas residuales: medir la altura de la capa de agua limpia y la interfaz del lodo para optimizar el funcionamiento del proceso.
4Gestión del nivel del tanque: medición precisa de cada capa de líquido en el tanque de líquido mezclado.
Resumen
El radar de ondas guiadas puede medir con precisión la altura de la interfaz del líquido al detectar las señales reflejadas de diferentes medios.La clave radica en la diferencia entre la constante dieléctrica y la tecnología de procesamiento de señalesAunque tiene ciertos requisitos para las condiciones de trabajo y las características medianas,Su alta precisión y amplia aplicabilidad lo convierten en la herramienta preferida para la medición de interfaces de líquido multifase.
- Gracias.
