Измерение сыпучих материалов

   Радарные уровнемеры УЛМ применяются для измерения уровня не только жидких, но и сыпучих материалов. Уровнемеры УЛМ измеряют уровень цемента, гипса, песка, щебня, угля, угольной пыли, технического углерода (сажи), полипропилена, руды, компонентов минеральных удобрений, апатита, зерна, комбикорма и т.д.

   Основное преимущество радарных уровнемеров УЛМ по сравнению с аналогичными моделями других производителей, это высочайшая чувствительность и избирательность, т.е. способность стабильно работать в условиях слабых отражений и нечувствительность к ложным эхо-сигналам.

   Использование бесконтактного радарного уровнемера для решения задач измерения уровня сыпучих материалов имеет неоспоримые плюсы по сравнению с другими методами: при контактных методах рано или поздно выходит из строя чувствительный элемент, а при применении лазерного уровнемера, в условиях высокой запыленности, измерения производить невозможно т.к. нет прямой видимости и лазерный луч не может "пробиться" к продукту.

   Радарный метод измерения уровня обеспечивает нечувствительность к пыли в пространстве между антенной и продуктом. В отличии от ультразвукового уровнемера (акустического) в радарном используется измерение времени задержки отраженной электромагнитной волны, а не звуковой (звуковая рассеивается в пылевом облаке).

Особенности применения.

   В отличии от жидких продуктов, сыпучие материалы не имеют ровной поверхности границы раздела сред воздух/продукт.  Поэтому погрешность измерения уровня будет определяться размером неровностей (единицы сантиметров) на поверхности, а не собственной погрешностью уровнемера (единицы миллиметров).

   Т.к. отраженный сигнал от сыпучего материала слабее, чем от жидкого продукта (из-за неровной поверхности), то стабильность работы радарного уровнемера будет зависеть от его чувствительности. В условиях слабых отраженных сигналов наилучшим образом показывают себя непрерывные уровнемеры (FMCW-радары), в них для проведения измерений используется частота зондирующего сигнала, которая не зависит от его амплитуды.

   Дополнительным фактором влияющим, на процесс измерения уровня сыпучих материалов является образование на поверхности продукта конуса, при загрузке, либо впадины конусообразной формы, при отгрузке. Это дополнительно ослабляет отраженный сигнал - большая часть сигнала отражается в сторону и если бы поверхность сыпучего продукта была гладкой, то проведение измерений было бы крайне проблематично. Но т.к. поверхность продукта неоднородна, отражения от нее происходят в разные стороны и чем чувствительнее уровнемер, чем больше его способность обработать слабый отраженный сигнал, тем стабильнее он будет работать.

Способы повышения чувствительности.

   Так как отражающая способность сыпучего материала мала, то необходимо уменьшить потери отраженного сигнала сконцентрировав излучаемую энергию на определенном участке поверхности, тем самым минимизировать потери, связанные с естественным рассеиванием отраженного сигнала. Поэтому многие производители радарных уровнемеров вынуждены, для измерения уровня в высоких бункерах, применять уровнемеры с параболической антенной, которая обеспечивает ширину луча 6-100.

   Но данный способ имеет свои минусы, во-первых, параболическая антенна, это громоздкая конструкция, требующая наличия в крыше бункера отверстия с большим внутренним диаметром и сильно удорожающая уровнемер, во-вторых вынесенный облучатель, находящийся под антенной очень часто забивается пылью, что приводит к невозможности измерения уровня.

   Применяется так же метод наклонной установки датчика уровня. Датчик уровня имеет подвижное крепление на фланце, позволяющее наклонять его. Таким образом можно подобрать оптимальный наклон прибора, обеспечив наилучшее отражение от поверхности продукта.

Уровнемеры УЛМ.

   Уровнемеры УЛМ, при измерении уровня сыпучих материалов, не требуют использования параболической антенны. Модельная линейка уровнемеров УЛМ состоит из различных модификаций, имеющих ширину луча 40, 150, 220, это позволяет перекрыть все необходимые диапазоны измерения уровня сыпучих материалов. Например, уровнемер УЛМ-11 имеет ширину луча 40 и обеспечивает самый узкий луч из всех существующих на рынке радарных уровнемеров. Нет необходимости делать большие отверстия в крыше бункера! Нет необходимости усложнять конструкцию места установки для обеспечения наклона уровнемера!

   Таким образом электромагнитная энергия максимально концентрируется на определенном участке продукта и имеет минимальное "непроизводительное" рассеивание. Отраженный сигнал возвращается в антенну уровнемера. Но при измерении уровня сыпучих материалов, при прочих равных условиях, отраженный сигнал будет значительно слабее, чем при измерении уровня жидкостей. Поэтому необходима высокая чувствительность уровнемера для обеспечения стабильных измерений.

   В данном случае сказывается еще одно преимущество конструкции уровнемеров УЛМ: отраженный от поверхности сыпучего материала сигнал имеет малую амплитуду и при использовании импульсного метода измерения, измерение уровня, будет крайне затруднено - для нормальной работы импульсного уровнемера ключевую роль играет амплитуда отраженного сигнала. Но уровнемеры УЛМ применяют адаптивный FMCW-метод, в котором амплитуда отраженного сигнала играет второстепенную роль - информацию об уровне несет частота. Поэтому если отражение от продукта есть, и оно "видно" на фоне эфирных шумов, то уровень будет измерен!

   Оригинальные технологии и алгоритмы, позволяют гарантировано измерять уровень таких сложных сыпучих продуктов как сажа, угольная пыль, компоненты минеральных удобрений. Необходимо только правильно осуществить подбор модели уровнемера и его конфигурации, который делается на основе опросного листа.