レーダー レベル センサーは「設定すればあとは忘れる」機器であるという評判があり、その評判の大部分はその評判に基づいています。- レーダー レベル センサーは超音波センサーよりも温度、蒸気、ほこりの影響を受けにくく、一度正しく設定すると長期間その精度を維持する傾向があります。問題は「正しく」という言葉です。レーダー校正には、超音波にはない追加の変数が 1 つあります。それは、測定対象の誘電率です。このステップをスキップするか、デフォルト値のままにすると、紙の上では完璧に調整されているように見えても、現場では一貫性のない読み取りを行うセンサーが完成する可能性があります。
このガイドでは、実際のキャリブレーションの内容について説明します。レーダーレベル送信機- ゼロとスパンのセットアップ、誘電率の構成、誤ったエコー マッピング、およびユニットがすでに現場に到着した後に最も多くのサービス コールを引き起こすミス-。
レーダーレベル測定の実際の仕組み
レーダー レベル センサーは、測定対象の材料の表面に向けてマイクロ波パルスを送信し、反射が戻ってくるまでの時間を計測します。距離はその移動時間から計算され、レベルは既知のタンクの高さからその距離を引くことによって導出されます。信号は音響ではなく電磁信号であるため、レーダーは超音波のように蒸気、塵、温度勾配によって減衰されません。-。これがまさに、超音波センサーが問題を抱えている場合のアップグレード パスとなることが多い理由です。
レーダーが感知するのはターゲット表面の反射率です。これは、材料が電磁波をどれだけ強く反射するかの尺度である誘電率 - によって決まります。水は反射が強いので測定しやすいです。軽い炭化水素、液化ガス、および一部の低導電率液体は弱く反射するため、送信機はかすかなエコーをノイズとして無視するのではなく正しく解釈するために、事前にそのことを知っておく必要があります。
ゼロとスパン: 同じ基盤に 1 つの変数を追加
すべての水準器と同様に、レーダーの校正は 2 つの基準点から始まります。
ゼロ (空の距離)
これは、アンテナの面からセンサーが測定する必要がある最低点までの距離であり、通常はタンクの底または定義された低レベル基準です。-ここでの精度は範囲全体のベースラインを設定するため、通常はフリーハンドで測定するのではなく、船舶の機械図面から直接取得されます。
スパン(全距離)
スパンは、センサーが読み取ることが予想される、測定範囲の上部付近の最短距離を定義します。平らでない屋根または傾斜した屋根を持つタンクの場合 - 浮き屋根タンクが典型的な例です - これは必ずしも単純な平面測定であるとは限らず、アンテナが障害物のないきれいな経路を持つ場所に水平反射板を取り付ける必要がある場合があります。-
レーダーが超音波から分岐するのは、3 番目の入力である誘電率です。ゼロとスパンを正しく取得しても、誘電体の設定を間違ったままにしても、送信機は距離を正しく計算します - エコーは予想より弱いかノイズが多いだけで、これはフラットなオフセットではなく、不安定または断続的な測定値として現れます。
-ステップごとの-校正手順
1. 設置形状とアンテナの位置を確認する
容器の図面から実際の空の距離と完全な距離を確認し、アンテナが測定対象の表面に対して垂直に取り付けられていることを確認します。アンテナの位置がずれていると、パルスがレシーバーに戻るのではなく、レシーバーから遠ざかる方向に反射され、キャリブレーションの問題のように見えますが、実際には機械的な原因で信号が弱まります。
陸屋根でないタンクの場合は、反射板が必要かどうかを確認してください。{0}最小 50 mm × 50 mm の水平金属ターゲットは、明確な見通し線を確保し、構造上の障害物から離れた位置に取り付けられ、信号を散乱させる斜めの屋根面の代わりに、レーダーに一貫した予測可能な反射点を与えます。
2. ドライ校正またはウェット校正を選択します
ドライキャリブレーション基準ターゲット - は通常、既知の空距離と完全距離に配置された少なくとも 1 メートル四方の平らな金属板 - を使用し、アンテナは常にそれに垂直に保たれます。ゼロおよびフルスケール値は、実際の容器を満たす必要がなく、この目標に基づいて入力または確認されます。-これは、最も一般的なプロセス アプリケーションの標準的なアプローチです。
ウェット校正容器を既知のレベルまで満たし、検証されたレベルに一致するように送信機の出力を調整します。これは、船舶の内部にマッピングが必要な偽エコーを生成する障害物がある場合や、理想的な形状ではなく現実世界の船舶の挙動を校正に反映する必要がある保管輸送および規制用途で必要です。{{1}
3. ゼロ点とスパン点を設定する
トランスミッターのモデルに応じて、ローカル ディスプレイ、HART コミュニケータ、または設定ソフトウェアを使用して、確認された空距離および完全距離を入力します。最新のユニットのほとんどは、直接の数値入力と、現在のエコー距離を基準点として取得する自動設定機能をサポートしています。-
4. プロセス媒体の誘電率を入力します。
これは、送信機が水用に調整されたデフォルト値で出荷され、誰もそれを変更しないため、スキップされることが最も多いステップです。プロセス媒体が水 - ではない場合、溶媒、軽質炭化水素、液化ガス - の場合は、メーカーの参照表で誘電率を調べ、明示的に入力します。この 1 つの設定は、反射の弱い媒体の測定の安定性に大きな影響を与えます。
5. 偽の-エコー マッピングを実行します
空曲線またはエコー曲線とも呼ばれるこのステップは、容器が空であるか既知の基準レベルにあるときに、固定内部構造 - 撹拌機、ノズル、はしご、加熱コイル - からの反射を記録します。送信機のソフトウェアは、このマップを使用して通常の動作中に固定反射をフィルタリングして除去するため、静止した障害物を実際の表面と誤認することはありません。
6. 複数のポイントで独立したリファレンスと照合して検証する
空と満水だけでなく、2 つまたは 3 つの中間レベルで、ディップテープ、サイトグラス、または 2 番目の校正済みの機器と照らし合わせて、トランスミッターの読み取り値を確認します。これは、タンクの屋根が傾いている場合や船舶に重要な内部構造がある場合、超音波よりもレーダーでさらに重要になります。これは、反射鏡の位置ずれや不完全なエコー マッピングによって引き起こされるエラーが、エンドポイントではなく中間距離で現れる傾向があるためです。-
7. 校正を文書化する
日付、参照方法、使用した誘電率値、前後の測定値を記録します。特にレーダーでは、誤った-エコー マッピングが実行されたかどうか、およびいつ-が実行されたかを記録することも価値があります。これにより、後のプロセス変更後に読み取り値が不安定になった場合に、トラブルシューティングの時間を大幅に節約できます。
フィールドの例: ゼロとスパンが問題にならなかった場合
溶剤貯蔵容器でレーダー送信機を運用している施設では、- の試運転から数週間後、断続的でノイズの多い測定値が観測されるようになり、定常的なドリフトではなく、範囲の下限付近で値が飛び回り、場合によっては信号が完全に失われることがありました。メンテナンス チームの最初の対応は、ゼロとスパンを再確認することでした。両方とも設定どおりにチェックアウトされました。-
実際の原因は、誘電率の設定が水に適した工場出荷時の設定のままになっていたことにありました。容器内の溶媒の誘電率はかなり低く、送信機の信号処理設定で予想されるよりもはるかに弱いエコーを生成しました。-ほとんどの場合検出できる程度の強さはありましたが、表面に何らかの乱れがあると簡単に失われてしまいます。-メーカーの参照表から取得した実際の媒体の正しい誘電率を入力すると、ゼロまたはスパン設定を変更することなく不安定性が解決されました。
もっと広い意味で言えば、レーダー送信機では、不安定な信号やノイズの多い信号は、多くの場合、厳密な意味でのキャリブレーションの問題ではなく、中程度の反射率の問題です。{0}}ゼロとスパンを再校正する前に誘電体の設定を確認すると、現場への繰り返しの訪問を節約できます。{2}}
センサーを選択する場合の意味
レーダー設置に必要なキャリブレーションの労力に直接影響するため、購入前に検討する価値のあるいくつかの実際的な考慮事項を以下に示します。
- オンボード誘電率ライブラリ共通のプロセス メディアがプリロードされているため、特に複数の異なる製品を長期間にわたって処理するインストールで、上記のデフォルト値の問題が発生するリスクが軽減されます。{0}{1}
- 自動フォールスエコーマッピング-完全に手動でエコー曲線を入力するのではなく、機能を使用することで、複雑な内部構造を備えた船舶の試運転時間を大幅に削減できます。{0}
- より高い周波数のアンテナ（80 GHz とより低い周波数のオプション）-ビーム角が狭くなり、そもそも内部構造からの反射を拾う可能性が減ります - 小型の船舶や混雑した船舶で役立ちます。
- リモート構成による HART またはデジタル出力物理的にアクセスが困難または危険なタンクでは、制御室からの検証と調整が可能になります。アプリケーションに、強力で反射しやすい媒体と、より単純な容器の形状が含まれる場合、超音波レベルゲージより低い設置コストで同等の精度を達成できる可能性があります。
避けるべきレーダー校正のよくある間違い
誘電率はデフォルトのままにします。現場の例が示すように、これが非水媒体での読み取り値が不安定になる最も一般的な原因です。-
内部構造を持つ船舶上の偽エコー マッピングをスキップします。-これがなければ、送信機は固定された障害物と本物の表面の読み取り値を区別することができません。
アンテナを垂直から外して取り付けます。-角度が小さくても返される信号強度は減少し、弱い誘電体の問題と同じように見える可能性があります。{0}}
平らな屋根が存在しない場合に、平らな屋根を想定します。特に外部浮き屋根タンクでは、多くの場合、水平反射板 - が必要になります。これを省略すると、ゼロまたはスパンに関係のない一貫性のない測定値が生成されます。
内部変更後に偽エコーを再マッピングしません。-容器内の機器の追加または移動 - 新しい撹拌機、再配置されたノズル - により、送信機が元々マッピングされていた固定エコー パターンが変化します。-
どのくらいの頻度で再調整する必要がありますか?
レーダー送信機は、同じ温度によるドリフトの影響を受けないため、通常、超音波センサーよりも長く校正を保持します。-ただし、いくつかの一般的なガイドラインが適用されます。
- 保管譲渡または規制報告の申請-: 追跡可能な参照と照合して四半期ごとに検証します。
- 安定した状態での標準的なプロセス監視: 通常は年に一度のチェックで十分です。
- プロセス媒体を変更した後: ゼロとスパンが変更されていない場合でも、-誘電率の設定を再確認してください。-これは、製品切り替え後にスキップされることが最も多いチェックです。
いつものように、特に安全機器を備えたアプリケーションの場合は、より保守的な場合はメーカーの推奨事項が優先されます。{0}
最終的な考え
レーダー レベル センサーは、正しく設定されていれば寛容な機器です。だからこそ、設定ミスがしばらく気付かれない傾向にあります。-センサーは完全に故障するわけではなく、本来よりもノイズが多いか安定性の低い測定値が生成されるだけです。ゼロとスパンを正しく取得することは重要です。誘電率と擬似エコー マッピングを正しく取得することが、レーダー設備が長期にわたって想定どおりに機能するかどうかを実際に決定します。-
参考文献
- 米国計器協会 (ISA) - レベル測定機器と校正の実践に関する一般的なガイダンス。
- アメリカ石油協会、石油計量基準マニュアル、3 - 章のタンクゲージとレベル測定の原則。
- 米国国立標準技術研究所 (NIST) - は、電磁波の伝播と材料の誘電特性に関する参考データです。
- レーダー レベル送信機 - の誘電率参照表とフォールス エコー マッピング手順に関するメーカーの技術文書。-
ノイズが多い、または不安定なレーダー レベルの読み取りに取り組んでいますか? それとも、困難な媒体用の新しい送信機を指定していますか?船舶の詳細とプロセス条件をお送りください - 定期的なサービス コールになる前に適切な構成を見つけるお手伝いをいたします。
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