Aktuální vydání

celé číslo

02

2024

Amper 2024

celé číslo

Vegapuls 69 – nový radarový hladinoměr pro spolehlivé měření sypkých materiálů

Společnost Level Instruments CZ – Level Expert, s. r. o., dodává široký sortiment kontaktních i bezkontaktních hladinoměrů, limitních spínačů hladiny a snímačů tlaku pro měření v různých průmyslových odvětvích. Článek je zaměřen na absolutní novinku v oboru radarových hladinoměrů od společnosti Vega Grieshaber KG.

 
Radarové hladinoměry Vegapuls jsou považovány za nejmodernější snímače na trhu. Více než 400 000 instalovaných a provozovaných hladinoměrů řadí tyto přístroje mezi nejprodávanější radarové hladinoměry na světě. Na veletrhu Powtech 2014 v Norimberku byla odborné veřejnosti představena nová generace těchto hladinoměrů s označením Vegapuls 69. Tyto snímače patří do úspěšného modulárního konceptu plicsplus a využívají všechny jeho výhody.
 

Spolehlivé měření polohy hladiny v mimořádně širokém rozsahu úloh

Za téměř dvacet let se společnost VEGA stala v oblasti radarových hladinoměrů jedničkou na trhu. Nyní představuje naprostou novinku, hladinoměr Vegapuls 69, který udělal velký krok k tomu, aby se stal všestranným radarovým hladinoměrem pro měření polohy hladiny sypkých materiálů. Tento hladinoměr pracuje na frekvenci 79 GHz, což umožňuje podstatně lepší zaostření vysílaného signálu. V zásobnících a silech s mnoha vnitřními překážkami pomáhá lepší zaostřování snížit vliv falešných odrazů. Znamená to, že spolehlivé a přesné měření je možné i při složité vnitřní struktuře zásobníku.
 
Nové mikrovlnné komponenty dovolují detekovat i ty nejslabší odražené signály. Dokonce i produkty, které až donedávna byly velmi obtížně měřitelné pro jejich špatné odrazné vlastnosti (např. plastový prášek nebo dřevní štěpku), je nyní možné měřit s velkou spolehlivostí. Tím je výrazně rozšířen rozsah použití radarové techniky pro měření sypkých materiálů.
 
S měřicím rozsahem 120 m a opakovatelností ±5 mm je snímač vhodný i pro úkoly, jako je např. měření polohy hladiny v důlních šachtách nebo měření vzdálenosti na dopravníkových systémech. Přes svůj velký měřicí rozsah je však tento snímač vhodný i pro malé zásobníky nebo kontejnery a různá provedení antén umožňují zvolit pro danou úlohu optimální variantu.
 
Nový radarový hladinoměr Vegapuls 69 je k dispozici ve dvou verzích (obr. 1): s jednoduchou lehkou plastovou anténou nebo s čočkovou anténou v přírubě s připojením na ofuk. Čočkový kryt antény zaručuje bezúdržbový provoz i v těch nejnáročnějších podmínkách.
 
Verze s přírubou je vybavena otočným kloubem vyrobeným z korozivzdorné oceli určeným k nasměrování antény v rozmezí ±10°. Pro nastavení a uvedení do provozu byla vyvinuta aplikace pro chytré telefony, která urychluje a usnadňuje seřízení snímače na otočném směrovém kloubu.
 
Připojení na ofukový systém, které zajišťuje efektivní čištění v náročném prostředí, je k dispozici ve standardní verzi hladinoměru. Používá se např. při měření polohy hladiny dřevní štěpky nebo jiných vysoce prašných materiálů.
 
Tento hladinoměr může být použit jak pro kontinuální měření polohy hladiny, tak jako limitní hladinový spínač. V prvním případě je měřena poloha hladiny, která je převedena na kontinuální analogový výstup 4 až 20 mA s protokolem HART. Naměřená hodnota se zobrazuje buď přímo, nebo je zpracovávána v řídicím systému.
 
V případě detekce polohy hladiny je měřena poloha hladiny v pevném bodě a informace je prostřednictvím spínací jednotky převedena na výstupní signál.
 

Teoretický základ

Energie a úhel paprsku vyzařovaného radarem jsou závislé na dvou faktorech: frekvenci a vyzařovací charakteristice antény. Anténa o stejné velikosti při vyšší frekvenci signál zaostří lépe. Radarový hladinoměr Vegapuls 69 pracuje s frekvencí 79 GHz a anténou o průměru 75 mm. Vyzařovací úhel hladinoměru je jen 4°, čímž je dosaženo spolehlivého a přesného měření. Vyzařovací paprsek hladinoměru o frekvenci 79 GHz lze nasměrovat tak, aby se vyhnul veškeré vnitřní instalaci a nánosům na stěně zásobníku. Pro srovnání: radarový hladinoměr s frekvencí 26 GHz a anténou o stejném průměru má vyzařovací úhel přibližně 10° (obr. 2). Širší paprsek vytváří více falešných odrazů od vnitřních instalací v zásobníku a nánosů materiálu na stěně zásobníku. Zpracování naměřeného signálu je náročnější a méně spolehlivé.
 

Velký dynamický rozsah

Proč je dynamický rozsah radarových hladinoměrů důležitý? Dynamický rozsah radarových hladinoměrů určuje, kde může být hladinoměr úspěšně použit. Udává rozdíl mezi největším a nejmenším signálem, který hladinoměr dokáže zpracovat.
 
Vzhledem k tomu, že dynamický rozsah radarového hladinoměru Vegapuls 69 je 120 dB, je možné měřit dokonce i nejmenší odražené signály. To zajišťuje menší nejistotu měření a lepší spolehlivost pro média s dobrými odraznými vlastnostmi, jako jsou uhlí, ruda a kamenivo, a pokud jde o měření médií se špatnými odraznými vlastnostmi, jako jsou např. plastový prášek, plastový granulát, suchá dřevní štěpka, nebo dokonce polystyrenové kuličky, nový hladinoměr dokáže přijmout a zpracovat mnohem slabší signály než jeho předchůdci.
 

Závěr

Radarové hladinoměry Vegapuls 69 a další produkty ze sortimentu německé společnosti Vega Grieshaber KG dodává na český a slovenský trh její výhradní zástupce pro Českou republiku a Slovensko, společnost Level Instruments CZ – Level Expert, s. r. o.
 
Obr. 1. Hladinoměry Vegapuls 69 jsou dodávány ve dvou variantách, s jednoduchou plastovou anténou nebo s čočkovitou anténou v přírubě
Obr. 2. Vliv frekvence na vyzařovací úhel

Tab. 1. Technické údaje hladinoměru Vegapuls 69
Dosah měření 120 m
Vyzařovací úhel
Provozní teplota média –40 až +200 °C
Provozní tlak média –100 až +300 kPa
Dynamický rozsah 120 dB
Opakovatelnost 5 mm
Max. doba odezvy 1 s
Min. dielektrická konstanta média 1,2
Paměť 100 000 měřených hodnot, 500 parametrů a událostí