УЛМ‐3D‐64

Технические характеристики

Принцип действия.

Антенная система УЛМ-3D-64 излучает радиосигналы, формирующие радиолучи, с рабочей частотой около 80 ГГц и принимает отраженные от поверхности продукта эхосигналы. Электронный блок посредством программно-аппаратного комплекса обрабатывает каждый эхосигнал и преобразует его в соответствующий выходной сигнал, который несет информацию об измеренном значении. Каждый отдельный луч работает по принципу ЛЧМ (FMCW) - радиолокатора. Это один из классических методов бесконтактного измерения расстояния, позволяющий минимизировать влияние паразитных помех и помех, связанных с неровностями (волнениями) поверхности измеряемого продукта. Уровнемер УЛМ-3D-64 использует 64 направленных измерительных радиолуча. Каждый луч формируется отдельным независимым измерителем уровня продукта и имеет фиксированное направление. Все направления равномерно распределены в телесном угле 90 градусов (рис. 1). В процессе измерения в процессорную систему поступают сигналы с каждого направления измерения, при обработке которых рассчитываются расстояния до продукта. В результате измерения в приборе собирается массив уровней измеряемого продукта с разных направлений. Программное обеспечение Multi Beam Radar Surface Plotter (рис. 2, рис. 3) получает массив измеренных расстояний, строит модель профиля поверхности продукта и рассчитывает объем измеряемого материала с учетом формы и геометрических размеров резервуара.

А.	Б

Рис 1. Массив направлений измерительных лучей. А. Вид сбоку. Б. Вид сверху

Рис. 1	Рис.  2

Для увеличения детализации 3D-профиля поверхности измеряемого сыпучего продукта, а также для исключения возможных слепых зон, можно устанавливать несколько уровнемеров УЛМ-3D-64 на один силос (Рис 4).

Рис.4. Использование нескольких УЛМ-3D-64 на одном резервуаре (силосе).

Точность измерения.

Точность измерения объема сыпучего продукта при помощи УЛМ-3D-64 зависит от размеров и формы резервуара, количества уровнемеров, установленных на крыше силоса и их расположения. Уровнемеры необходимо располагать таким образом, чтобы, во всех режимах технологического процесса (загрузка или опустошение), при соответствующих формах поверхности продукта, уменьшить площадь «слепых зон», т.е. таких зон куда не попадают измерительные лучи уровнемеров. В этом случае уровнемеры УЛМ-3D-64 будут обеспечивать наилучшую точность измерения объема.

В качестве примера, ниже, на рисунках 5.1,5.2, приведено типовое применение уровнемера УЛМ-3D-64 – измерение уровня и объема зерна в плоскодонном силосе с диаметром 27м и высотой 35м (один из распространенных размеров). Расположение одного уровнемера УЛМ-3D-64 близко от центра крыши силоса гарантирует отсутствие слепых зон при максимальной загрузке силоса зерном. При таком расположении уровнемера, продукт полностью контролируется уровнемером во всех режимах. В такой конфигурации измерительной системы, точность измерения объема составит от ±0.6% до ±1.2% от максимального объема загрузки резервуара.

Столь высокая точность измерения объема достигается благодаря большой плотности точек измерения на поверхности продукта как при высоких, так и при низких уровнях засыпки. Так же, наличие большого количества точек измерения дает возможность автоматического отбрасывания из расчетов некоторого количества точек без увеличения погрешности, например, в случае слабого отражения и потери отраженного сигнала в какой-либо момент времени, таким образом обеспечивается высокая стабильность и достоверность показаний уровнемера.

Рис.5.1.	Рис.5.2.

Быстродействие.

Быстродействие системы измерения уровня нередко определяет ее применимость в технологическом процессе предприятия. Часто, на предприятиях, скорость загрузки сыпучих материалов в силос достаточно высока, особенно это справедливо для горнорудной промышленности, где, при выгрузке материала уровень продукта за несколько секунд может измениться на несколько метров.

Если же быстродействие уровнемера меньше скорости изменения уровня в силосе, то он просто не успеет произвести измерение в течении этого технологического процесса, что может привести к нарушению технологического процесса. Не многие классические радарные уровнемеры способны измерять уровень реальном масштабе времени. При необходимости же измерять объем продукта, т.е. когда требуется контролировать сразу несколько точек на поверхности продукта одновременно, эта задача усложняется многократно. Если уровнемер использует один луч для контроля уровня в нескольких точках (для вычисления объема продукта), то быстродействие такого уровнемера снижается многократно, пропорционально количеству точек, контролируемых таким уровнемером. Это справедливо для уровнемеров как с электронным сканированием, так и с механическим.

Наиболее ярко этот недостаток проявляется у уровнемеров с механическим сканированием. В этом случае для измерения уровня в нескольких точках применяется один луч радарного уровнемера, угол наклона которого изменяется методом механического перемещения (наклона) антенны этого уровнемера. Таким образом затрачивается время на механическое перемещение антенны, на подготовку и проведение измерения для каждой точки. Поэтому, у всех однолучевых сканирующих систем измерения уровня (механических и электронных) время измерения составляет минуты, а иногда даже десятки минут. За это время уровень продукта в силосе может измениться кардинально, но однолучевой уровнемер заметит это уже только после того, как все произошло и, возможно, возникла аварийная ситуация!

В отличие от классических однолучевых сканирующих систем, радарный уровнемер УЛМ-3D-64, как это было описано выше, является многолучевым измерителем. Поэтому нет необходимости затрачивать время на переориентацию измерительного луча и подготовку измерения. Любой луч уровнемера заранее сориентирован и настроен. Каждый участок поверхности продукта в зоне действия каждого измерительного луча уровнемера УЛМ-3D-64 находится под постоянным контролем – система обработки уровнемера только производит периодический перебор этих лучей (включение приемо-передающей системы), сбор и обработку информации. Поэтому, полный цикл измерения уровня и объема уровнемера УЛМ-3D-64 составляет несколько секунд для любой конфигурации системы измерения.