ในภาคอุตสาหกรรมหลายประเภท เช่น เคมี ยา และการแปรรูปอาหาร ถังกวนเป็นอุปกรณ์หลักสำหรับกระบวนการผสม ปฏิกิริยา และการถ่ายเทความร้อน การวัดระดับของเหลวภายในอย่างแม่นยำมีความสัมพันธ์โดยตรงกับความปลอดภัยในการผลิต การควบคุมกระบวนการ และคุณภาพของผลิตภัณฑ์ อย่างไรก็ตาม สภาพแวดล้อมการทำงานของ เครื่องวัดระดับเรดาร์ การติดตั้งบนถังกวนนั้นยังห่างไกลจากความเหมาะสมเมื่อเทียบกับของเหลวแบบสถิต; สภาพการกวนที่รุนแรงนั้นนำเสนอความท้าทายร้ายแรงหลายประการ

I. ผลกระทบโดยตรงจากลักษณะของพลศาสตร์ของไหล

ผลกระทบสำคัญที่สุดเกิดจากการเคลื่อนที่ของของไหลที่ซับซ้อนซึ่งเกิดจากการกวนนั่นเอง

การแกว่งตัวของผิวหน้าและกระแสน้ำวน: การหมุนของเครื่องกวนทำให้เกิดสนามการไหลที่ซับซ้อนในของเหลว บริเวณใจกลางมักปรากฏกระแสน้ำวนแบบเว้า ส่วนระดับของเหลวที่ผนังถังอาจสูงขึ้น ทำให้ผิวหน้าของเหลวไม่ใช่ระนาบที่เสถียรอีกต่อไป แต่กลายเป็นพื้นผิวโค้งที่แกว่งตัวอย่างต่อเนื่อง สำหรับเครื่องมือชนิดสัมผัส ผิวหน้าของเหลวที่แกว่งตัวจะทำให้ค่าที่วัดได้กระโดดขึ้นลงอย่างต่อเนื่อง ส่งผลให้ยากต่อการจับสัญญาณระดับของเหลวที่แท้จริงและเสถียร และในกรณีที่รุนแรงอาจทำให้ระบบควบคุมทำงานผิดปกติได้

ความปั่นป่วนและฟองอากาศ: การกวนอย่างรุนแรงจะสร้างความปั่นป่วนในปริมาณมาก ดึงอากาศเข้าไปในของเหลวและเกิดเป็นฟองอากาศ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อทำการแปรรูปวัสดุที่มีความหนืดสูงหรือวัสดุที่เกิดฟองได้ง่าย สิ่งนี้ก่อให้เกิดการรบกวนอย่างสำคัญต่อเครื่องวัดระดับที่อาศัยหลักการคลื่นเสียง คลื่นไมโครเวฟ หรือความจุไฟฟ้า ตัวอย่างเช่น คลื่นเสียงที่ปล่อยออกมาจากเครื่องวัดระดับแบบอัลตราโซนิกจะเกิดการกระเจิงและการลดทอนอย่างรุนแรงเมื่อผ่านชั้นฟองอากาศ ส่งผลให้สัญญาณหายไปหรือการวัดผิดเพี้ยน; ในทำนองเดียวกัน เครื่องวัดระดับแบบเรดาร์อาจวัดระดับของเหลวจริงได้ไม่แม่นยำ เนื่องจากการดูดกลืนคลื่นไมโครเวฟอย่างรุนแรงโดยชั้นโฟม

II. การรบกวนจากโครงสร้างและการติดตั้งเชิงกล

โครงสร้างทางกายภาพของถังกวนมีข้อกำหนดที่เข้มงวดต่อการเลือกและติดตั้งเครื่องวัดระดับ

การรบกวนจากตัวกวนและแผ่นกั้น: ตัวกวนที่หมุนได้และแผ่นกั้นในตัวอาจขัดขวางลำแสงตรวจจับหรือหัววัดเชิงกายภาพของเกจวัดระดับแบบเรดาร์ สำหรับเกจวัดระดับแบบเรดาร์หรืออัลตราโซนิก ชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวเหล่านี้จะกลายเป็นแหล่งกำเนิดเสียงสะท้อนเท็จที่ทรงพลัง หากไม่สามารถระบุและกรองเสียงสะท้อนเหล่านี้ได้อย่างมีประสิทธิภาพด้วยเทคนิคการประมวลผลอิเล็กทรอนิกส์ขั้นสูง (เช่น การตัดเสียงสะท้อนเท็จ) ผลการวัดจะไม่น่าเชื่อถือเลย

ข้อจำกัดด้านตำแหน่งการติดตั้ง: ไม่ควรติดตั้งเครื่องวัดระดับแบบเรดาร์ไว้เหนือเครื่องกวนโดยตรงหรือใกล้ผนังถังมากเกินไป เพื่อหลีกเลี่ยงบริเวณที่มีความปั่นป่วนรุนแรงและจุดศูนย์กลางของกระแสน้ำวน โดยปกติแล้ว การติดตั้งจะต้องทำหลังแผ่นกั้นหรือผ่านท่อพักเพื่อให้สภาพแวดล้อมในการวัดค่อนข้างสงบ อย่างไรก็ตาม ท่อบายพาสเองอาจประสบปัญหาการอุดตันและการเกาะติด ส่งผลให้เพิ่มภาระในการบำรุงรักษา

III. ผลกระทบสะสมจากการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติของวัสดุ

คุณสมบัติของวัสดุภายในถังกวนไม่ได้คงที่ ซึ่งทำให้การวัดค่ามีความซับซ้อนยิ่งขึ้นไปอีก

การยึดติดและการตกผลึกของสื่อ: ระหว่างปฏิกิริยาหรือการระเหย วัสดุอาจมีความหนืดขึ้นหรือเกิดการตกผลึกและสะสมเป็นคราบบนหัวเซ็นเซอร์หรือเสาอากาศของเครื่องวัดระดับ สิ่งนี้ส่งผลกระทบอย่างรุนแรงต่อประสิทธิภาพของเครื่องวัดระดับทุกประเภท ทำให้เกิดปัญหาฟลอทติดขัด การขัดขวางการส่งผ่านแรงดัน และการลดทอนสัญญาณทั้งในการส่งและรับ

การเปลี่ยนแปลงค่าคงที่ไดอิเล็กทริก/ความหนาแน่น: สำหรับเกจวัดระดับเรดาร์ ค่าคงที่ไดอิเล็กทริกของวัสดุถือเป็นพารามิเตอร์ที่สำคัญอย่างยิ่ง ส่วนสำหรับเกจวัดระดับแบบไฮโดรสตาติก ความหนาแน่นของของเหลวจะส่งผลโดยตรงต่อความสัมพันธ์ในการแปลงระหว่างความดันกับระดับ ในระหว่างปฏิกิริยาที่มีการกวน พารามิเตอร์เหล่านี้อาจเปลี่ยนแปลงตามอุณหภูมิและความเข้มข้น หากไม่มีการชดเชยแบบเรียลไทม์ จะทำให้เกิดข้อผิดพลาดในการวัดอย่างเป็นระบบ

ข้อสรุปและมาตรการตอบโต้

โดยสรุป การวัดระดับในถังกวนเป็นปัญหาที่ซับซ้อนและเกี่ยวข้องกับปัจจัยหลายประการที่เชื่อมโยงกัน เพื่อจัดการกับความท้าทายเหล่านี้ จำเป็นต้องมีกลยุทธ์ที่ครอบคลุม:

การเลือกอย่างแม่นยำ: ขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของวัสดุ (ความหนืด ความกัดกร่อน การมีฟองอากาศ ฯลฯ) และความเข้มของการกวน ให้เลือกเครื่องมือที่มีความสามารถต้านสัญญาณรบกวนสูง เช่น เครื่องวัดระดับแบบเรดาร์คลื่นนำ หรือเครื่องวัดระดับแบบเรดาร์คลื่นต่อเนื่องแบบปรับความถี่ (FMCW) ที่มีความสามารถในการประมวลผลสัญญาณที่ดีขึ้น

การติดตั้งที่เหมาะสมที่สุด: โดยการกำหนดตำแหน่งติดตั้งที่เหมาะสมและใช้ท่อบายพาสหรือคลื่นนำ สร้าง "โซนเงียบ" สำหรับเกจวัดระดับ ซึ่งช่วยลดผลกระทบโดยตรงจากพลศาสตร์ของไหลอย่างแท้จริง

การประมวลผลอัจฉริยะ: ใช้ประโยชน์จากฟังก์ชันการกรองดิจิทัลและอัลกอริธึมการประมวลผลสัญญาณของเครื่องวัดระดับสมัยใหม่อย่างเต็มที่ เพื่อยับยั้งเสียงรบกวนที่เกิดจากการผันผวนและเสียงสะท้อนเท็จได้อย่างมีประสิทธิภาพ พร้อมส่งออกค่าระดับที่ราบรื่นและเชื่อถือได้

เฉพาะเมื่อเข้าใจผลกระทบต่างๆ ของการกระตุ้นอย่างลึกซึ้ง และดำเนินมาตรการที่ตรงจุดในทุกแง่มุมของการออกแบบ การเลือกใช้ และการบำรุงรักษาเท่านั้น จึงจะสามารถ เครื่องวัดระดับเรดาร์ ยังคงให้ "ดวงตา" ที่แม่นยำและเสถียรภายใต้สภาพการดำเนินงานที่ต้องการสูงเหล่านี้ เพื่อปกป้องการผลิตที่ปลอดภัยและการดำเนินงานที่มีประสิทธิภาพ