Πώς να επιλέξετε έναν θερμαντήρα PTFE για μια δεξαμενή με αισθητήρα στάθμης υπερήχων;

Στη δεξαμενή διεργασίας υπάρχει ένας εξελιγμένος αισθητήρας στάθμης υπερήχων. Χρησιμοποιεί μια καθαρή, χωρίς παραμόρφωση ηχώ για τη μέτρηση του ύψους του υγρού. Ένας τεράστιος κατακόρυφος θερμαντήρας εμβάπτισης PTFE στην άμεση διαδρομή του ηχητικού κύματος μπορεί να λειτουργήσει ως ισχυρός ψευδής ανακλαστήρας, οδηγώντας τον αισθητήρα να παρεξηγήσει τη στάθμη και πιθανώς να προκαλέσει μια θανατηφόρα ξηρή-πυρκαγιά ή υπερχείλιση. Η φυσική θέση και ο προσανατολισμός του θερμαντήρα θα πρέπει να βελτιστοποιηθεί όχι μόνο για τη θερμική απόδοση αλλά και για να μην ανιχνεύεται ακουστικά από τον αισθητήρα.

Κατανόηση του Μηχανισμού Παρεμβολών
Οι αισθητήρες στάθμης υπερήχων εκπέμπουν παλμούς ήχου υψηλής συχνότητας (συνήθως 20 – 200 kHz) σε σφιχτό κώνο. Ο ήχος διαδίδεται στην κατηφόρα, αντανακλάται από την επιφάνεια του υγρού και πίσω στον αισθητήρα. Ο χρόνος-της μέτρησης-πτήσης μεταφράζεται σε ένδειξη απόστασης. Οποιοδήποτε στερεό αντικείμενο σε αυτόν τον κώνο, όπως θήκες θέρμανσης, βραχίονες ή κουτιά διακλάδωσης, παράγει τη δική του ηχώ. Αλλά εάν το σήμα από την ψευδή ηχώ είναι αρκετά ισχυρό, ο αισθητήρας μπορεί να κλειδώσει πάνω του αντί για την επιφάνεια του γνήσιου υγρού.

Ένας κατακόρυφος θερμαντήρας εμβάπτισης PTFE που βρίσκεται πάνω ή κοντά στο κέντρο της δεξαμενής παρουσιάζει μια ευρεία επίπεδη επιφάνεια κάθετη προς την κατεύθυνση του ηχητικού κύματος. Αυτή η γεωμετρία έχει ως αποτέλεσμα μια φωτεινή κατοπτρική αντανάκλαση. Ο αισθητήρας μπορεί στη συνέχεια να το ερμηνεύσει ως στάθμη υγρού στο βάθος βύθισης του θερμαντήρα που οδηγεί σε υποπλήρωση (αν η ψευδής ηχώ είναι πάνω από το πραγματικό επίπεδο) ή υπερπλήρωση (αν το πάνω μέρος του θερμαντήρα θεωρείται σχεδόν πλήρης κατάσταση). Σε πιο σοβαρές περιπτώσεις, ο αισθητήρας μπορεί να μην αναγνωρίζει καν την παρουσία υγρού, επιτρέποντας στη δεξαμενή να στεγνώσει ενώ ο θερμαντήρας παραμένει ενεργοποιημένος, μια κατάσταση που καταστρέφει γρήγορα μια θήκη PTFE.

Αρχή επιλογής κλειδιού: Ακουστική αορατότητα
Ο στόχος της επιλογής δεξαμενής αισθητήρα στάθμης υπερήχων θερμαντήρα PTFE είναι να καταστήσει τη θερμάστρα μη ανιχνεύσιμη ακουστικά. Αυτό επιτυγχάνεται τοποθετώντας το θερμαινόμενο στοιχείο εντελώς έξω από τη δέσμη υπερήχων του αισθητήρα και εξαλείφοντας τυχόν μεγάλες επίπεδες επιφάνειες που θα μπορούσαν να λειτουργήσουν ως καθρέφτες. Το πρόβλημα δεν είναι η ουσία PTFE αυτή καθαυτή - Το PTFE έχει μια ακουστική αντίσταση παρόμοια με το νερό και στην πραγματικότητα εξασθενεί τον ήχο λιγότερο από πολλά μέταλλα. Το θέμα είναι ένα θέμα της γεωμετρίας και της τοποθεσίας.

Προτιμώμενη Διάταξη Θερμοσίφωνων
Κάθετος θερμαντήρας, τοποθετημένος στο πλάι
Ένας κατακόρυφος θερμαντήρας PTFE τοποθετείται στο πλευρικό τοίχωμα της δεξαμενής όσο πιο κοντά στον τοίχο είναι εφικτό, διατηρώντας τη θερμάστρα έξω από τη διαδρομή της κεντρικής δέσμης. Ο αισθητήρας υπερήχων είναι γενικά τοποθετημένος στο κέντρο της κορυφής της δεξαμενής. Η θερμάστρα-που είναι τοποθετημένη στο πλάι βρίσκεται στην περιφέρεια, όπου η ισχύς του ηχητικού κύματος είναι η χαμηλότερη. Αυτή η διάταξη προσαρμόζεται σε στενές δεξαμενές (διάμετρος < 1 m) ή για στενή γωνία δέσμης αισθητήρα (π.χ.. 5–10 μοίρες). Ωστόσο, για μεγάλες δεξαμενές ή αισθητήρες ευρείας δέσμης-(15–30 μοίρες ), τα πλαϊνά τοιχώματα ενδέχεται να είναι επίσης φωτισμένα.

Προτιμώμενη λύση: L-Σχηματισμένος ή γωνιακός θερμαντήρας
Στις περισσότερες εγκαταστάσεις, η πιο αξιόπιστη επιλογή είναι ένας εμβαπτιζόμενος θερμαντήρας PTFE σε σχήμα L ή υπό γωνία. Αυτός ο τύπος θερμαντήρα περνά μέσα από ένα πλευρικό ακροφύσιο, αλλά στη συνέχεια στρέφεται προς τα κάτω ή διαγώνια μέσα στη δεξαμενή. Το τμήμα θέρμανσης βρίσκεται παράλληλα με το πλευρικό τοίχωμα και είναι εξαιρετικά κοντά στο πλευρικό τοίχωμα, συνήθως περίπου 50-100 mm από τον τοίχο. Τα ηχητικά κύματα εξαπλώνονται αργά έξω από το κέντρο, έτσι ο αισθητήρας δεν βλέπει ποτέ αυτόν τον θερμαντήρα, καθώς κατευθύνει τη δέσμη του προς τα κάτω προς το κέντρο.

Ένας θερμαντήρας σε σχήμα L έχει δύο επιπλέον πλεονεκτήματα:

Το μήκος θέρμανσης μπορεί να είναι μεγάλο (το μεγαλύτερο μέρος του βάθους του υγρού) και εξακολουθεί να είναι εκτός της δέσμης.

Η φλάντζα στερέωσης βρίσκεται στο πλευρικό τοίχωμα μακριά από το επάνω κέντρο της εγκατάστασης του αισθητήρα για ευκολότερη πρόσβαση.

Ο θερμαντήρας πρέπει να είναι μια αόρατη, αθόρυβη παρουσία στη δεξαμενή, μακριά από τα ηχητικά κύματα που είναι τα μάτια του ελέγχου στάθμης.

Ο θερμαντήρας τοποθετείται πλάγια ή οριζόντια
Ρηχές δεξαμενές (< 500 mm height) may not accommodate vertical heaters without them protruding from the liquid. A horizontally mounted heater inserted through a side port and running along the bottom is completely out of the field of sight of the ultrasonic sensor. However, care must be taken to avoid placing the heater immediately under the sensor – a horizontal heater just below can still cause a reflection if the sound wave penetrates through the liquid and hits its top surface. The recommended practice is to incorporate a horizontal heater at least 200 mm away from the vertical axis of the sensor.

Τι ΔΕΝ πρέπει να κάνετε: Κάθετη θερμάστρα στο κέντρο
Η χειρότερη δυνατή θέση για μια δεξαμενή με αισθητήρα στάθμης υπερήχων είναι το κέντρο, όπου ένας θερμαντήρας PTFE τοποθετείται σε κάθετη θέση. Ο θερμαντήρας είναι ένας μεγάλος κυλινδρικός στόχος που βρίσκεται ακριβώς στη διαδρομή της δέσμης. Ακόμη και με το λογισμικό του αισθητήρα που περιέχει τεχνικές μείωσης ηχούς, μια ισχυρή, σταθερή ψευδής ηχώ από μια κεντρική θερμάστρα συνήθως αναγνωρίζεται εσφαλμένα. Αυτό ακριβώς το σφάλμα σχεδιασμού έχει προκαλέσει αρκετές αστοχίες πεδίου του ελέγχου στάθμης υπερήχων σε θερμαινόμενες δεξαμενές.

Τεχνικά θέματα ολοκλήρωσης
Διαμόρφωση αισθητήρα υπερήχων
Οι ακόλουθες παράμετροι αισθητήρα πρέπει να καθοριστούν πριν από την επιλογή θερμαντικών σωμάτων:

Γωνία δέσμης (συνήθως 5-30 μοίρες). Αυτό καθορίζει τον κώνο ήχου. Η διάμετρος της δέσμης σε μια ορισμένη απόσταση από τον αισθητήρα μπορεί να εκτιμηθεί ως: διάμετρος δέσμης=2*απόσταση*μαυρίσματος(γωνία δέσμης/2)

Νεκρή ζώνη: Η περιοχή ακριβώς μπροστά από τον αισθητήρα (συνήθως 0,1-0,5 m) που δεν μπορεί να μετρηθεί. Κανένα μέρος του θερμαντήρα (συμπεριλαμβανομένων των βραχιόνων ή των κουτιών διακλάδωσης) δεν πρέπει να προεξέχει σε αυτή τη ζώνη.

Deadband: Ο χώρος πριν αρχίσει να λειτουργεί ο αισθητήρας. Ελάχιστη απόσταση ανίχνευσης.

Επαλήθευση θέσης θερμαντήρα
Αφού επιλέξετε έναν τύπο θερμαντήρα και μια θέση τοποθέτησης, θα πρέπει να γίνει μια γρήγορη δοκιμή χαρτογράφησης πριν από την πραγματική εγκατάσταση. Διαδικασία δοκιμής:

Συνδέστε τον αισθητήρα υπερήχων στην καθορισμένη θέση.

Τοποθετήστε τον θερμαντήρα PTFE (ή μια μακέτα-του ίδιου σχήματος και μεγέθους) στο προβλεπόμενο σημείο της δεξαμενής.

Γεμίστε τη δεξαμενή με νερό μέχρι ένα γνωστό ύψος.

Μετακινήστε τη θερμάστρα σε μικρή ποσότητα και παρατηρήστε την έξοδο του αισθητήρα. Οποιοδήποτε απότομο άλμα στο δηλωμένο επίπεδο είναι ψευδής ηχώ από τη θερμάστρα.

Αλλάξτε τη θέση ή τον προσανατολισμό του θερμαντήρα έτσι ώστε να μην υπάρχει ψευδής-ηχώ σε ολόκληρο το εύρος του επιπέδου εργασίας.

Αυτή η δοκιμή είναι ιδιαίτερα σημαντική για δεξαμενές με περίπλοκες εσωτερικές δομές (διαφράγματα, αναμικτήρες, πηνία) που μπορούν να προκαλέσουν πρόσθετες αντανακλάσεις.

Τοποθέτηση βραχίονα στήριξης & κουτιού διακλάδωσης
Πολλοί θερμαντήρες που τοποθετούνται στο επάνω μέρος ή στον πλευρικό τοίχο παρέχονται με μεταλλικούς βραχίονες στήριξης και ηλεκτρικά κουτιά διακλάδωσης. Αυτά πρέπει επίσης να διατηρούνται μακριά από τη δέσμη υπερήχων. Ακόμα κι αν η ίδια η θήκη PTFE είναι σωστά καλυμμένη, ένα μεταλλικό στήριγμα κοντά στον αισθητήρα μπορεί να προκαλέσει σημαντική ηχώ. Το κουτί διακλάδωσης πρέπει να βρίσκεται είτε κάτω από τη διαδρομή δέσμης του αισθητήρα είτε στην πλευρά της δεξαμενής του αισθητήρα. Εάν η δεξαμενή έχει επίπεδη κορυφή, τοποθετήστε τον αισθητήρα σε σημείο που δεν υπάρχουν άλλα εξαρτήματα διείσδυσης στο επάνω μέρος (π.χ. φλάντζες θερμαντήρα, θερμοπηγάδια ή σωλήνες εμβάπτισης) εντός του κώνου της δοκού.

Λίστα ελέγχου πρακτικής επιλογής
Για να επιλέξετε έναν θερμαντήρα PTFE για μια δεξαμενή με αισθητήρα στάθμης υπερήχων, θα χρησιμοποιηθεί η ακόλουθη λίστα ελέγχου:

Λάβετε δεδομένα αισθητήρα: γωνία δέσμης, απόσταση νεκρής ζώνης και θέση τοποθέτησης.

Προσδιορίστε το αποτύπωμα της δέσμης στο συνηθισμένο βάθος του υγρού.

Χωρίς θερμάστρα ή βραχίονα μέσα στον κώνο δοκού. Μην εγκαθιστάτε κεντρικά.

Επιλέξτε πλευρικά-τοποθετημένα θερμαντικά σώματα σχήματος L- ή υπό γωνία, τα οποία κρατούν το θερμαινόμενο τμήμα κοντά στο τοίχωμα της δεξαμενής.

Οριζόντια βάση για ρηχές δεξαμενές (βεβαιωθείτε ότι ο θερμαντήρας δεν βρίσκεται αμέσως κάτω από τον αισθητήρα)

Δοκιμή χαρτογράφησης με νερό πριν από τη χημική υπηρεσία.

Εισαγάγετε την τελική θέση στο σχέδιο εγκατάστασης.

Οι χειριστές αμαξοστοιχιών πρέπει να αναγνωρίσουν ότι μια γρήγορη αλλαγή στην ένδειξη της στάθμης μπορεί να οφείλεται σε κίνηση του θερμαντήρα (π.χ. λόγω κραδασμών) στη διαδρομή της δέσμης.

Συμπέρασμα: Θέρμανση που είναι ακουστικά αόρατη
Η επιλογή του σωστού θερμαντήρα PTFE για μια δεξαμενή με αισθητήρα στάθμης υπερήχων είναι ένα μάθημα ακουστικής τοποθέτησης. Διατηρεί σαφή και ακριβή ανάδραση ζωτικής σημασίας (η ηχώ του αισθητήρα) χωρίς ψευδείς αντανακλάσεις από το θερμαντικό στοιχείο. Ο βέλτιστος σχεδιασμός θέρμανσης είναι αυτός που δεν τυφλώνει τους άλλους αισθητήρες στη δεξαμενή. Η αξιόπιστη και ασφαλής διαχείριση της στάθμης της δεξαμενής μπορεί να επιτευχθεί επιλέγοντας μια πλευρική-τοποθετημένη θερμάστρα σε σχήμα L-και επικυρώνοντας τη θέση της με μια δοκιμή χαρτογράφησης και διασφαλίζοντας ότι όλες οι βάσεις και τα κουτιά σύνδεσης βρίσκονται εκτός της δέσμης υπερήχων. Αυτό το μικρό στοιχείο ενσωμάτωσης έχει οδηγήσει σε αναρίθμητες-αποτυχίες πυρκαγιάς και υπερχείλισης. Μερικά λεπτά ακουστικού σχεδιασμού κατά τη διάρκεια του σχεδιασμού μπορούν να εξοικονομήσουν μήνες από τον εντοπισμό σφαλμάτων στη γραμμή.