Радарный уровнемер
Бесконтактный датчик уровня, измеряющий расстояние до поверхности среды с помощью радиоволн СВЧ-диапазона. Работает по принципу радара: излучённый импульс отражается от поверхности жидкости или сыпучего материала, время возврата преобразуется в уровень.
Радарный уровнемер — наиболее универсальный бесконтактный датчик уровня. Прибор устанавливается в верхней части резервуара и излучает направленный пучок радиоволн частотой от 6 до 80 ГГц; волна отражается от границы раздела «воздух–продукт» и возвращается на антенну. Время прохождения, умноженное на скорость света, даёт расстояние до поверхности, а значит и уровень в ёмкости. Поскольку радиоволны практически не чувствительны к температуре, давлению и составу газовой фазы, метод одинаково надёжно работает в холодных водяных резервуарах и в горячих нефтяных танках под инертной подушкой.
Существует две конкурирующие технологии: импульсный радар (измерение времени пролёта короткого импульса) и FMCW-радар с частотной модуляцией непрерывного сигнала. FMCW даёт лучшую точность на дистанциях 10–40 м и устойчивее к пене, тогда как импульсный проще и дешевле. Диэлектрическая проницаемость среды должна быть не ниже ε≈1,8 — для воды и большинства нефтепродуктов это выполняется с запасом, а для сжиженных газов и некоторых растворителей приходится выбирать модели с усиленной антенной или переходить на гидростатические датчики.
Радарные уровнемеры — основа автоматики резервуарных парков и систем коммерческого учёта нефти (СИКН): их выбирают, когда к точности и стабильности показаний предъявляются жёсткие метрологические требования. Передача данных ведётся по токовой петле 4–20 мА с наложением HART, по Modbus RTU/TCP или цифровому протоколу Foundation Fieldbus. Типовая погрешность — ±2–3 мм на диапазоне до 30 м, что достаточно для коммерческого учёта по ГОСТ 8.595.
Частые вопросы
Когда радарный уровнемер предпочтительнее ультразвукового?
При наличии пара, пыли, конденсата на крыше резервуара или значительных перепадах температуры в газовой фазе. Ультразвук чувствителен к плотности воздуха и быстро теряет точность в горячих и запылённых ёмкостях, тогда как радар стабилен в этих условиях. Также радар выигрывает при высоте измерения свыше 10 м и в агрессивных средах, где важна длительная безобслуживаемая работа.Как учесть низкую диэлектрическую проницаемость продукта?
Для сжиженных углеводородов, бензинов особых сортов и некоторых растворителей ε составляет 1,8–2,2 — на границе чувствительности стандартного радара. Решения: модель 80 ГГц с узкой диаграммой направленности, волноводный (TDR) радар с направляющим стержнем или установка отражательной пластины на дне. В сомнительных случаях лучше заложить резервный поплавковый датчик.
Источники
- ГОСТ 8.595-2004 — Масса нефти и нефтепродуктов. Общие требования к методикам выполнения измерений — Росстандарт