Ultradźwiękowe wskaźniki poziomu do małych projektów: czy naprawdę są warte swojej ceny?

Zeszłej wiosny kierownik zakładu przesłał mi e-mailem arkusz kalkulacyjny porównujący wyceny czterech czujników poziomu dla pojedynczego zbiornika dozującego o pojemności 2000-literów. Ceny wahały się od 80 do 950 dolarów za zasadniczo tę samą pracę: powiedz operatorowi, kiedy uzupełnić. To pytanie jest powodem, dla którego ciągle pojawia się to pytanie. Gdzieś pomiędzy tanim przełącznikiem pływakowym a w pełni funkcjonalnymnadajnik radarowysiedziultradźwiękowy wskaźnik poziomu, a w przypadku większości małych czołgów jest to opcja, której ludzie żałują najmniej -, ale nie zawsze.

To nie jest artykuł typu „kup to”. To przewodnik po tym, gdzie faktycznie idą koszty, gdzie ultradźwięki szybko się zwracają i gdzie po cichu stają się złym wyborem, mimo że w arkuszu wyceny wyglądały najtaniej.

Co tutaj liczy się jako „mały projekt”.

Termin ten jest luźno rozpowszechniany, dlatego warto go unieruchomić. W tym artykule mały projekt oznacza:

Jeden zbiornik lub niewielka grupa zbiorników - woda, dozowane chemikalia, paliwo lub ciecz procesowa - zazwyczaj o wysokości poniżej 10–15 metrów
Warsztat, mała linia z napojami lub żywnością, gospodarstwo rolne lub zdalny punkt monitorowania bez dedykowanego budżetu na oprzyrządowanie
Ktoś z zespołu konserwacyjnego, a nie inżynier zajmujący się automatyką, zajmuje się instalacją i okazjonalnym rozwiązywaniem problemów

Powód ma to znaczenie: specyfikacje napisane dla farmy zbiorników w rafinerii nie są przekazywane w sposób czysty do zbiornika na wodę deszczową za magazynem. Logika zakupów jest inna,-w firmie nie ma inżyniera, który opiekowałby się sprzętem.

Jak faktycznie działa czujnik, w prostych słowach

Przetwornik ultradźwiękowy jest montowany nad cieczą i emituje impuls dźwiękowy w dół. Mnoży czas potrzebny, aby echo odbiło się od powierzchni i wróciło, a następnie przelicza to na odległość i odczyt poziomu. Nic nie ma kontaktu z cieczą, więc nie ma nic, co mogłoby korodować, pokrywać lub wymieniać -, co w dużej mierze wyjaśnia, dlaczego ta technologia tak często pojawia się w uzdatnianiu wody, przetwarzaniu żywności i obsłudze lekkich środków chemicznych.

Większość jednostek-ogólnego przeznaczenia sprzedawanych do małych zbiorników obejmuje zasięg do około 8–10 metrów, a producenci oferują modele z węższym-kątem rozsyłu światła, specjalnie dla małych statków, wraz z krótszymi strefami martwymi, które pozwalają odzyskać użyteczną wysokość zbiornika. - Obecnie kilku dostawców buduje specjalnie dla instalacji-o ograniczonej przestrzeni [1]. Ten szczegół ma większe znaczenie, niż się wydaje. - Czujnik z szeroką wiązką lub długą strefą martwą może spowodować, że znaczna część małego zbiornika będzie trwale nieczytelna, czego nikt nie zauważy, dopóki zbiornik nie przepełni się podczas-doładowania.

What is ultrasonic level sensor?

Za co właściwie płacisz

Sprzęt komputerowy

Podstawowe-jednostki do zbiorników, bębnów i pojemników zaczynają się od setek dolarów, a podstawowe modele kosztują od około 125 dolarów, w zależności od zasięgu i rodzaju mocy [2]. Wybierz programowalne przekaźniki, wyjście 4-20 mA i-obudowy odporne na chemikalia, takie jak PVDF lub stal nierdzewna, a cena zwykle mieści się w przedziale 300–800 USD. Wersje przeciwwybuchowe-lub o większym zasięgu są droższe.

Dla porównania,-radar bezkontaktowy ma wyższą cenę i jest generalnie lepszym rozwiązaniem w przypadku zbiorników z mieszadłami, strukturą wewnętrzną lub zastosowań, w których dokładność naprawdę ma znaczenie -, ale kosztuje więcej, a prawidłowe dostrojenie zajmuje więcej czasu - Kompaktowe radary mogą utrzymywać dokładność w granicach ±2 mm w przypadku cieczy i szlamów, co stanowi znaczący krok naprzód w stosunku do precyzji ultradźwiękowej, przy odpowiednim wzroście ceny [3].

Instalacja

W tym przypadku ultradźwięki zwykle wygrywają w przypadku małych konfiguracji. Czujnik znajduje się na górze zbiornika, - bez wcinania się w ścianę naczynia, bez studni piętrzącej, bez pozwolenia na pracę-na gorąco dla zwilżonej armatury. Technik zajmujący się konserwacją może zazwyczaj zamontować i okablować podstawową jednostkę w mniej niż godzinę, szczególnie w przypadku modeli, w których całkowicie pominięto zewnętrzne oprogramowanie konfiguracyjne.

Bieżąca konserwacja

Ponieważ tylko powierzchnia przetwornika jest wystawiona na kontakt z przestrzenią nad zbiornikiem, a nie z cieczą, czujniki ultradźwiękowe zapobiegają zanieczyszczeniu i zużyciu mechanicznemu, które ostatecznie uszkadzają przełączniki pływakowe i wskaźniki wyporności w przypadku brudnych lub lepkich mediów. Kilku producentów-jednostek przemysłowych sprzedaje je na dziesięciolecia, praktycznie bez planowej konserwacji w normalnych warunkach. - niektóre-jednostki przemysłowe do ciężkich zastosowań mają parametry eksploatacyjne przekraczające-lat [4]. W przypadku operacji bez umowy serwisowej o zakupie często decyduje liczba, a nie cena naklejki.

Integracja

Standardowe wyjście analogowe (4-20 mA lub 0-10 V) można podłączyć do prawie każdego sterownika PLC lub podstawowego sterownika bez zastrzeżonego oprogramowania. Dzięki temu rachunek za integrację małego projektu-jest niski, ponieważ nikt nie musi licencjonować narzędzia konfiguracyjnego ani wysyłać kogoś na szkolenie -, co może się zdarzyć w przypadku najwyższej klasy systemów radarowych lub systemów fal kierowanych.

Szybkie porównanie z-świata

W małej firmie rozlewniczej, w której pracowałem, zastosowano dwa przełączniki pływakowe na zbiornik - jeden dla wysokiego poziomu, drugi dla niskiego poziomu - w zestawie czterech zbiorników syropu. Przełączniki działały aż do momentu, w którym przestały działać: lepka pozostałość syropu okresowo blokowała ramię pływaka, a dwa razy do roku ktoś musiał wyciągać włącznik i go czyścić, co oznaczało wcześniejsze opróżnienie zbiornika. Zamiana na pojedynczy przetwornik ultradźwiękowy na zbiornik z wyjściem 4–20 mA podłączonym do istniejącego sterownika PLC całkowicie wyeliminowała cykl opróżniania i czyszczenia. Sprzęt kosztował więcej niż para pływaków, ale siła robocza zaoszczędzona podczas dwóch przestojów rocznie zwróciła tę różnicę już w ciągu pierwszych dwunastu miesięcy. To schemat, który stale pojawia się w przypadku małych projektów: wygrana nie leży w cenie jednostkowej, ale w tym, czego nie musisz później robić.

Gdzie ultradźwiękowy jest oczywistym wyborem

Czyste-do-umiarkowanego-czyste ciecze w otwartych lub wentylowanych zbiornikach - woda, łagodne dozowane chemikalia, paliwo, zbiorniki na wodę deszczową
Modernizacje, w których nie wchodzi w grę wycinanie istniejącego zbiornika
Odległe lub bezzałogowe miejsca, ponieważ mniej ruchomych części oznacza mniej powodów, aby tam jeździć
Budżet-ograniczony, małe operacje, w których dokładność-na poziomie radaru po prostu nie jest potrzebna

Gdzie to nie wystarczy - Nawet w przypadku małej pracy

Piana, ciężka para lub burzliwa powierzchnia

Pomiar zależy od czystego echa. Piana, kondensacja lub gęsta para na powierzchni czujnika rozprasza lub pochłania impuls i powoduje niewiarygodne odczyty, co jest dobrze-dobrze udokumentowanym słabym punktem tej technologii w zbiornikach z przeszkodami wewnętrznymi lub ciężką pianą i oparami [5]. Zbiorniki fermentacyjne i niektóre ścieki wpadają regularnie w tę pułapkę. Przetwornik ciśnienia hydrostatycznego lub radar kierowany są zazwyczaj lepszym rozwiązaniem-w dłuższej perspektywie, nawet przy napiętym budżecie.

Wewnętrzne przeszkody

Drabiny, mieszadła, wężownice grzewcze i przegrody odbijają fałszywe echa z powrotem do czujnika. Radar wąsko-wiązkowy z lepszym odrzucaniem przeszkód często jest wart dodatkowych wydatków, gdy czołg ma wewnętrzny sprzęt na ścieżce sygnału.

Surowe wymagania dotyczące dokładności

Manometry ultradźwiękowe osiągają dokładność rzędu 0,25–0,5% w pełnym zakresie, co pozwala na wygodne wykonywanie większości zadań związanych z przechowywaniem i dozowaniem. Jeśli proces wymaga-powtarzalności na poziomie milimetrowym - dokładnego dozowania proporcji chemicznych, na przykład - większej dokładności radaru - ponownie, w przybliżeniu ± 2 mm w przypadku cieczy i szlamów - jest wydatkiem, który można obronić [3].

Trzy pytania przed zakupem

Czy zbiornik jest wentylowany i ma w miarę spokojną powierzchnię?Jeśli tak, ultradźwięki pozostają w grze.
Jakieś wewnętrzne przeszkody, ciężka piana lub gęsta para?Jeśli tak, spójrz zamiast tego na radar lub czujnik hydrostatyczny.
Czy potrzebujesz dokładności większej niż 0,5%?Jeśli tak, oszczędności w sprzęcie ultradźwiękowym prawdopodobnie nie zrównoważą kosztów ponownej-kalibracji ani odchyleń procesu na późniejszym etapie.

Jeśli zbiornik jest czysty, wentylowany i wolny od wewnętrznych przeszkód -, co opisuje większość małych instalacji komercyjnych i lekkich-przemysłowych, -, ultradźwięki są najprawdopodobniej najbardziej-opłacalną opcją na stole, łączącą niski koszt sprzętu, minimalny nakład pracy przy instalacji i niemal-zero konserwacji przez cały okres użytkowania.

Często zadawane pytania

Czy ultradźwiękowy wskaźnik poziomu jest wystarczająco dokładny dla małego zbiornika?

W przypadku większości aplikacji do przechowywania, dozowania i śledzenia zapasów – tak. Dokładność 0,25–0,5% pełnego zakresu jest więcej niż wystarczająca dla czołgów poniżej 10–15 metrów. Staje się to ograniczeniem jedynie w przypadku procesów wymagających powtarzalności na poziomie milimetra-, takich jak precyzyjne dozowanie.

Jak długo zwykle działa ultradźwiękowy czujnik poziomu?

Jednostki klasy przemysłowej- są zwykle przystosowane do kilkudziesięciu lat ciągłej pracy bez planowej konserwacji, ponieważ przetwornik nigdy nie styka się z cieczą. Rzeczywista żywotność zależy w dużym stopniu od warunków otoczenia. - para, kurz i wahania temperatury na powierzchni czujnika skracają ją.

Czy czujników ultradźwiękowych można używać do cieczy żrących lub lepkich?

Często tak, właśnie dlatego, że czujnik nie dotyka medium. Czynnikiem ograniczającym nie jest sama ciecz, ale to, co dzieje się na powierzchni ({1}} piana, ciężka para lub rozpryski, może zakłócać sygnał niezależnie od tego, czym jest ciecz.

Jaki jest główny powód, dla którego miernik ultradźwiękowy daje niewiarygodne odczyty?

Prawie zawsze jedna z trzech rzeczy: piana lub para na powierzchni czujnika, wewnętrzna przeszkoda odbijająca fałszywe echo lub martwa strefa, która jest zbyt długa w stosunku do wysokości zbiornika. Sprawdzenie tych trzech elementów przed zrzuceniem winy na czujnik rozwiązuje większość skarg w terenie.

Czy ultradźwiękowy czy radarowy to lepszy wybór dla-kupującego po raz pierwszy z napiętym budżetem?

W przypadku czystego, wentylowanego zbiornika bez wewnętrznej konstrukcji ultradźwiękowa jest zwykle{{0}tańszym punktem wyjścia. Radar zarabia na wyższą cenę, gdy w zbiorniku znajdują się mieszadła, drabiny lub inne przeszkody lub gdy wymagania dotyczące dokładności są niezwykle wysokie.

Czy ultradźwiękowe czujniki poziomu wymagają ponownej kalibracji po instalacji?

Wiele modeli jest wstępnie-kalibrowanych lub-samodzielnie konfigurowanych przy użyciu funkcji uczenia pustego/pełnego podczas konfiguracji, więc ciągła ponowna kalibracja jest rzadkością w stabilnych warunkach pracy. Wyjątek stanowią zbiorniki ze zmieniającą się geometrią wewnętrzną lub dodatkowymi przeszkodami.

Ostatnie przemyślenia

Opłacalność-w przypadku małego projektu rzadko sprowadza się do liczby podanej w wycenie. Później pojawia się informacja, - o tym, jak długo trwa instalacja, czy po roku użytkowania coś wymaga wymiany i czy czujnik można podłączyć do tego, co już masz, czy też zmusza Cię do nowego oprogramowania. Ultradźwiękowe wskaźniki poziomu zwykle wygrywają we wszystkich trzech przypadkach w przypadku czystych, wentylowanych i wolnych od przeszkód-zbiorników. To, gdzie przegrywają, jest również przewidywalne: piana, para, sprzęt wewnętrzny lub wymagania dotyczące dokładności, dla których technologia nigdy nie została stworzona.

Najbezpieczniejszym sposobem określenia czujnika jest dopasowanie go do rzeczywistych warunków w zbiorniku, a nie do samej ceny. Jednostka o wartości 150 dolarów, która daje złe odczyty w spienionym zbiorniku, nie jest okazją - to koszt, który po prostu nie został jeszcze pokazany na fakturze.

Jeśli rozważasz opcje dotyczące konkretnego zbiornika: - wymiary, media, czy jest to pianka czy struktura wewnętrzna, które należy wziąć pod uwagę, - prześlij szczegóły, a pomożemy Ci zawęzić wybór, który typ czujnika faktycznie pasuje, a nie tylko ten, który akurat sprzedajemy. Skontaktuj się z naszym zespołem, aby uzyskać szybką rekomendację i wycenę.

Skontaktuj się teraz