CẢM BIẾN MỨC RADAR DẪN SÓNG TIẾP XÚC

Cảm biến mức Radar dẫn sóng tiếp xúc (Guided Wave Radar – GWR) là thiết bị đo mức liên tục được sử dụng phổ biến trong các hệ thống tự động hóa công nghiệp, xử lý nước, hóa chất, dầu khí, thực phẩm, dược phẩm và nhiều ứng dụng lưu trữ nguyên liệu.

Khác với cảm biến radar không tiếp xúc, cảm biến radar dẫn sóng sử dụng que dò hoặc cáp dẫn sóng để truyền tín hiệu radar trực tiếp xuống môi chất. Khi sóng radar gặp bề mặt chất lỏng hoặc vật liệu rắn, tín hiệu được phản xạ trở lại cảm biến. Thiết bị sẽ tính toán thời gian truyền và nhận tín hiệu để xác định chính xác khoảng cách và mức vật liệu trong bồn.

Đây là giải pháp đo mức đáng tin cậy cho những ứng dụng mà cảm biến mức thông thường khó đáp ứng do hơi nước, bụi, bọt, thay đổi nhiệt độ, áp suất hoặc hình dạng bồn chứa.

1. CẢM BIẾN MỨC RADAR DẪN SÓNG LÀ GÌ?

Cảm biến mức Radar dẫn sóng, còn gọi là Guided Wave Radar Level Sensor, là thiết bị đo mức dựa trên nguyên lý phản xạ sóng điện từ.

Cảm biến thường gồm:

• Bộ chuyển đổi tín hiệu.
• Đầu kết nối quá trình.
• Que dẫn sóng hoặc cáp dẫn sóng.
• Màn hình hiển thị.
• Mạch xử lý tín hiệu.
• Ngõ ra tín hiệu phục vụ hệ thống điều khiển.

Khi thiết bị hoạt động, sóng radar được phát dọc theo que hoặc cáp dẫn sóng. Khi gặp bề mặt môi chất, một phần năng lượng được phản xạ trở lại. Bộ xử lý sẽ xác định vị trí bề mặt dựa trên thời gian truyền của tín hiệu.

Từ khoảng cách đo được, thiết bị có thể tính toán:

Mức vật liệu = Chiều cao bồn – Khoảng cách từ cảm biến đến bề mặt môi chất

Nhờ nguyên lý này, cảm biến có thể đo mức liên tục và truyền tín hiệu về PLC, DCS, SCADA hoặc hệ thống điều khiển trung tâm.

2. NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA RADAR DẪN SÓNG

Nguyên lý hoạt động của cảm biến Radar dẫn sóng có thể hiểu qua các bước:

Bước 1: Bộ phát tạo ra xung radar.

Bước 2: Xung radar truyền dọc theo que hoặc cáp dẫn sóng.

Bước 3: Khi tín hiệu gặp bề mặt chất lỏng hoặc vật liệu rắn, tín hiệu bị phản xạ.

Bước 4: Tín hiệu phản xạ quay trở lại đầu cảm biến.

Bước 5: Bộ xử lý tính toán thời gian truyền và nhận tín hiệu.

Bước 6: Thiết bị xác định khoảng cách đến bề mặt vật liệu.

Bước 7: Giá trị đo được chuyển đổi thành tín hiệu đầu ra như 4–20mA, HART hoặc các giao thức truyền thông tùy cấu hình.

Ưu điểm quan trọng của công nghệ này là tín hiệu được dẫn trực tiếp theo que/cáp, giúp cảm biến hoạt động ổn định ngay cả trong những môi trường có nhiều yếu tố gây nhiễu.

3. ƯU ĐIỂM CỦA CẢM BIẾN MỨC RADAR DẪN SÓNG

Đo mức liên tục chính xác

Cảm biến có khả năng theo dõi liên tục mức vật liệu trong bồn và cập nhật giá trị đo về hệ thống điều khiển.

Hoạt động tốt trong môi trường khó

Radar dẫn sóng có thể được sử dụng trong nhiều môi trường có:

• Hơi nước.
• Bụi.
• Bọt.
• Hơi hóa chất.
• Nhiệt độ cao.
• Áp suất cao.
• Môi chất có tính ăn mòn.
• Chất lỏng có độ nhớt cao.

Ít phụ thuộc vào điều kiện môi trường

So với một số công nghệ đo mức khác, Radar dẫn sóng ít bị ảnh hưởng bởi sự thay đổi của nhiệt độ môi trường và điều kiện bên ngoài.

Không yêu cầu nhiều không gian lắp đặt

Do tín hiệu được dẫn theo que hoặc cáp nên cảm biến có thể phù hợp với những bồn chứa có không gian lắp đặt hạn chế.

Có nhiều lựa chọn đầu dò

Tùy ứng dụng, có thể lựa chọn:

• Que dẫn sóng đơn.
• Que dẫn sóng đôi.
• Cáp dẫn sóng.
• Đầu dò dạng đồng trục.

Việc lựa chọn loại đầu dò cần dựa trên chiều cao bồn, loại môi chất, đặc tính vật liệu và điều kiện vận hành.

4. CẢM BIẾN RADAR DẪN SÓNG ĐO ĐƯỢC NHỮNG GÌ?

Thiết bị có thể được sử dụng để đo mức của nhiều loại vật liệu.

Đo mức chất lỏng

Ứng dụng cho:

• Nước.
• Nước thải.
• Dầu.
• Dầu diesel.
• Dầu thực vật.
• Dung môi.
• Hóa chất.
• Axit và dung dịch kiềm.
• Dung dịch có độ nhớt cao.
• Nguyên liệu thực phẩm.

Đo mức chất rắn

Một số cấu hình Radar dẫn sóng có thể sử dụng để đo:

• Bột.
• Hạt nhựa.
• Xi măng.
• Bột đá.
• Ngũ cốc.
• Thức ăn chăn nuôi.
• Nguyên liệu dạng hạt.

Tuy nhiên, đối với chất rắn có đặc tính đặc biệt, cần lựa chọn loại đầu dò và cấu hình cảm biến phù hợp.

5. ỨNG DỤNG CỦA CẢM BIẾN MỨC RADAR DẪN SÓNG

Ngành xử lý nước và nước thải

Radar dẫn sóng được sử dụng để giám sát mức trong:

• Bể chứa nước.
• Bồn hóa chất.
• Bể xử lý nước thải.
• Bồn định lượng.
• Bể chứa dung dịch.
• Hệ thống xử lý nước công nghiệp.

Thiết bị giúp tự động hóa quá trình kiểm soát mức, hạn chế tình trạng bồn chứa bị tràn hoặc chạy quá cạn.

Ngành hóa chất

Đây là một trong những lĩnh vực yêu cầu cao về thiết bị đo mức.

Cảm biến có thể được sử dụng cho các bồn chứa hóa chất, dung môi, axit, kiềm và nhiều loại chất lỏng công nghiệp khác.

Khi lựa chọn cảm biến cho ngành hóa chất, cần đặc biệt chú ý đến vật liệu que/cáp dẫn sóng, vật liệu gioăng, kết nối quá trình, nhiệt độ và áp suất làm việc.

Ngành dầu khí

Radar dẫn sóng có thể được sử dụng để theo dõi mức trong các bồn chứa dầu, nhiên liệu và các chất lỏng công nghiệp.

Ngành thực phẩm và đồ uống

Thiết bị có thể được sử dụng để đo mức:

• Nước.
• Siro.
• Dầu thực vật.
• Nguyên liệu dạng lỏng.
• Dung dịch thực phẩm.

Đối với ứng dụng yêu cầu vệ sinh cao, cần lựa chọn cấu hình cảm biến và kết nối phù hợp với tiêu chuẩn của hệ thống.

Ngành sản xuất

Cảm biến có thể được tích hợp vào dây chuyền tự động hóa để theo dõi mức nguyên liệu và điều khiển quá trình cấp liệu.

6. TÍN HIỆU NGÕ RA

Tùy từng model, cảm biến Radar dẫn sóng có thể cung cấp nhiều loại tín hiệu:

• 4–20mA
• 4–20mA + HART
• Relay.
• RS485/Modbus tùy model.
• Các giao thức truyền thông công nghiệp khác tùy nhà sản xuất.

Tín hiệu 4–20mA là lựa chọn phổ biến để kết nối cảm biến với:

• PLC.
• DCS.
• SCADA.
• Bộ hiển thị.
• Bộ điều khiển.
• Hệ thống giám sát tập trung.

7. CÁC THÔNG SỐ CẦN QUAN TÂM KHI CHỌN CẢM BIẾN

Để lựa chọn đúng cảm biến Radar dẫn sóng, không nên chỉ dựa vào kích thước bồn. Cần cung cấp đầy đủ thông tin kỹ thuật.

Chiều cao bồn

Xác định khoảng cách từ vị trí lắp cảm biến đến đáy bồn.

Ví dụ:

• Bồn cao 3 m.
• Bồn cao 5 m.
• Bồn cao 10 m.
• Bồn cao 20 m.

Chiều dài que/cáp dẫn sóng cần được lựa chọn phù hợp với chiều cao cần đo.

Loại môi chất

Cần biết cảm biến sẽ đo:

• Nước.
• Dầu.
• Hóa chất.
• Nước thải.
• Siro.
• Dung môi.
• Bột.
• Hạt.

Đây là thông tin rất quan trọng để lựa chọn loại đầu dò phù hợp.

Nhiệt độ

Cần xác định nhiệt độ thấp nhất và cao nhất của môi chất.

Áp suất

Đối với bồn kín hoặc hệ thống áp suất cao, cần xác định áp suất làm việc để lựa chọn đúng cấp chịu áp của cảm biến.

Vật liệu tiếp xúc

Nếu sử dụng trong môi trường ăn mòn, cần lựa chọn vật liệu que/cáp và phần kết nối tiếp xúc với môi chất phù hợp.

Kết nối lắp đặt

Các dạng kết nối phổ biến gồm:

• Ren.
• Mặt bích.
• Clamp.
• Kết nối đặc biệt theo yêu cầu.

8. SO SÁNH RADAR DẪN SÓNG VÀ RADAR KHÔNG TIẾP XÚC

Radar dẫn sóng:

• Có que hoặc cáp dẫn sóng tiếp xúc với môi chất.
• Tín hiệu được dẫn trực tiếp theo probe.
• Phù hợp với nhiều bồn có điều kiện đo phức tạp.
• Có thể đo trong không gian tương đối hẹp.
• Phù hợp với chất lỏng và một số ứng dụng chất rắn.

Radar không tiếp xúc:

• Anten không tiếp xúc trực tiếp với môi chất.
• Lắp phía trên bồn.
• Phù hợp với các ứng dụng yêu cầu không tiếp xúc.
• Không có que/cáp đi vào trong môi chất.

Việc lựa chọn công nghệ nào phụ thuộc vào môi chất, chiều cao bồn, nhiệt độ, áp suất, hơi, bọt, bụi, yêu cầu vệ sinh và điều kiện lắp đặt.

9. LƯU Ý KHI LẮP ĐẶT

Để cảm biến hoạt động ổn định, cần chú ý vị trí lắp đặt.

Không nên lắp cảm biến tại vị trí có:

• Dòng chảy quá mạnh tác động trực tiếp vào đầu dò.
• Vật cản trong bồn.
• Cánh khuấy va chạm với que/cáp.
• Nạp liệu trực tiếp vào đầu dò.
• Các kết cấu kim loại gây ảnh hưởng đến tín hiệu.
• Khoảng không lắp đặt không phù hợp.

Đầu dò cần được lựa chọn chiều dài phù hợp và tránh tiếp xúc không cần thiết với thành bồn hoặc các bộ phận bên trong bồn.

10. BẢO TRÌ CẢM BIẾN RADAR DẪN SÓNG

Radar dẫn sóng là thiết bị tương đối ít phải bảo trì. Tuy nhiên, trong môi trường công nghiệp, nên kiểm tra định kỳ:

• Tình trạng đầu dò.
• Cáp tín hiệu.
• Nguồn cấp.
• Tín hiệu 4–20mA.
• Kết nối điện.
• Gioăng làm kín.
• Ren hoặc mặt bích.
• Tình trạng ăn mòn.
• Thông số cài đặt.
• Giá trị đo thực tế so với chiều cao bồn.

Nếu đầu dò bị bám nhiều vật liệu, cần kiểm tra và vệ sinh theo đúng yêu cầu của môi chất và nhà sản xuất.

11. CÁC LỖI THƯỜNG GẶP

Một số vấn đề có thể gặp trong quá trình sử dụng:

Giá trị đo không ổn định:
Có thể liên quan đến vị trí lắp đặt, đầu dò bị bám vật liệu, nhiễu tín hiệu hoặc thông số cài đặt chưa phù hợp.

Giá trị đo bị sai:
Cần kiểm tra chiều dài đầu dò, chiều cao bồn, điểm 0, điểm đo và các thông số cấu hình.

Không có tín hiệu 4–20mA:
Kiểm tra nguồn cấp, dây tín hiệu, cực tính đấu nối và thiết bị nhận tín hiệu.

Mất tín hiệu:
Kiểm tra kết nối điện, dây cáp, nguồn cấp và tình trạng của cảm biến.

Màn hình không hiển thị:
Kiểm tra nguồn cấp, module hiển thị và tình trạng thiết bị.

12. TẠI SAO NÊN SỬ DỤNG RADAR DẪN SÓNG?

Trong các hệ thống cần đo mức liên tục và tự động hóa, Radar dẫn sóng mang lại nhiều lợi ích:

• Đo mức liên tục.
• Tín hiệu ổn định.
• Phù hợp nhiều loại môi chất.
• Có nhiều lựa chọn đầu dò.
• Có thể tích hợp PLC/DCS/SCADA.
• Hỗ trợ tín hiệu 4–20mA/HART tùy model.
• Ứng dụng rộng trong công nghiệp.
• Có thể sử dụng cho những điều kiện đo tương đối khắc nghiệt.

13. CUNG CẤP CẢM BIẾN MỨC RADAR DẪN SÓNG

Chúng tôi cung cấp Cảm biến mức Radar dẫn sóng – Guided Wave Radar (GWR) phục vụ các hệ thống đo mức và tự động hóa công nghiệp.

Thiết bị có thể lựa chọn theo:

• Chiều cao bồn.
• Loại môi chất.
• Nhiệt độ.
• Áp suất.
• Vật liệu đầu dò.
• Kiểu kết nối.
• Chiều dài que/cáp.
• Nguồn cấp.
• Tín hiệu ngõ ra.
• Yêu cầu hiển thị và truyền thông.

Ngoài cung cấp thiết bị, có thể hỗ trợ tư vấn lựa chọn model, hướng dẫn lắp đặt, cài đặt thông số, kiểm tra tín hiệu và xử lý các vấn đề liên quan đến hệ thống đo mức.