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Aplicación del Transmisor de Nivel Ultrasónico para la Medición de Nivel de la Lechada de Caliza

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A veces, el transmisor de nivel ultrasónico no puede funcionar normalmente dependiendo de dónde se instala el transmisor de nivel ultrasónico y cómo se instala. Para aclarar esta cuestión, tomamos la aplicación del transmisor de nivel ultrasónico para la piedra caliza.

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El transmisor de nivel ultrasónico es un medidor de nivel de líquido sin contacto con una estructura simple. Es fácil de instalar y mantener y puede ser usado para el monitoreo de nivel en tiempo real en el centro de control o en el sitio. Es ampliamente utilizado en la medición de nivel para varios líquidos. El transductor (sonda) del transmisor de nivel ultrasónico envía pulsos ultrasónicos de alta frecuencia. Cuando el pulso golpea la superficie del medio, es parcialmente reflejado y recibido por el transductor y convertido en una señal electrónica. El nivel medio o la distancia del transductor a la superficie del medio se calcula según la diferencia de tiempo entre el pulso de transmisión y el pulso de recepción y la velocidad de la onda sonora. En la práctica, a veces el transmisor de nivel ultrasónico no puede funcionar normalmente dependiendo de dónde se instala el transmisor de nivel ultrasónico y cómo se instala. Para aclarar esta cuestión, tomamos como ejemplo la aplicación del transmisor de nivel ultrasónico para la lechada de caliza.

1. Antecedentes de la aplicación:

Una gran empresa química estatal del norte de China compró un lote de Transmisor Ultrasónico de Nivel Jiwei Uson-11 para medir y monitorear el nivel de aguas residuales y lodo de piedra caliza en mayo del año pasado. La respuesta del cliente fue que el Uson-11 para aguas residuales ha estado funcionando de manera precisa y confiable como se especificó desde la instalación, pero dos Uson-11 para medir el nivel de la lechada de caliza no estaban funcionando bien y mostraban una medición de nivel inexacta. A veces los datos de medición variaban y se producía una falsa alarma de nivel de líquido.

Jiwei envió a su experimentado ingeniero inmediatamente para investigar la situación in situ y proporcionar apoyo técnico cuando se recibiera la respuesta del cliente. El ingeniero encontró que el problema ocurría repetidamente en el sitio. Después de investigar y analizar el problema, reconoció que no se debía a la calidad del producto sino a las condiciones de aplicación en el sitio.

2. Análisis del problema

A través de la investigación y el análisis in situ, el ingeniero de Jiwei encontró que el fallo del instrumento en la medición del nivel de la lechada de caliza tenía tres causas principales:

1) Había un dispositivo de mezcla en el recipiente.

Había un agitador o un mezclador en el recipiente en esta aplicación y la superficie del líquido era bastante fluctuante. Debido a que el nivel del líquido se agitaba dinámicamente con incertidumbre, la señal recibida por el transductor se veía alterada y la precisión de la medición del instrumento se veía afectada.

2) El Uson-11 se instaló muy cerca de la pared de la nave.

El ángulo del rayo del Uson-11 instalado es 8～12º. Si el instrumento se instala demasiado cerca de la pared del barco, habrá más señales de ecos falsos recibidas por el transductor debido al ángulo de transmisión del haz y a las múltiples reflexiones. Como resultado, la precisión de la medición se reducirá.

3) El Uson-11 con problemas se instaló sin un refugio.

Para un transmisor de nivel ultrasónico, el nivel del líquido se calcula mediante la fórmula S=C×T/2 que se basa en la relación entre la distancia S y la velocidad de transmisión de la onda sonora C y el tiempo de viaje de la onda T. La precisión de la velocidad de viaje de la onda ultrasónica C afectará en gran medida la precisión de la medición del nivel del instrumento. La velocidad de viaje de las ondas ultrasónicas C cambia con la temperatura y la relación entre C y la temperatura se expresa como: C＝（331.45＋0.61t/）, t es in℃and C está en m/s. El sensor de temperatura está dispuesto dentro de la sonda de Uson-11. Está protegido y empaquetado en la sonda con adhesivo de sellado. Por la fórmula anterior, sabemos que la temperatura es un factor principal que afecta a la velocidad de las ondas sonoras ultrasónicas. Si el instrumento se instala al aire libre bajo el sol sin protección, la temperatura de la carcasa electrónica y de la sonda aumentará continuamente mientras que la temperatura ambiente no cambie mucho. Por lo tanto, la temperatura medida es muy diferente con la temperatura ambiente y por lo tanto resulta una velocidad de viaje del sonido ultrasónico incorrecta y una medición de nivel inexacta. Eso es exactamente lo que estaba sucediendo en esta aplicación entonces.

En el norte de China, normalmente hace calor y es seco durante el verano y extremadamente frío en invierno. El transmisor de nivel ultrasónico instalado en el exterior es susceptible a los cambios de temperatura. Introducirá un error en la velocidad de desplazamiento del sonido ultrasónico y resultará en una medición de nivel inexacta. En esta situación, instalar una caja de protección adicional para el Uson-11 evitará grandes cambios de temperatura. Al mismo tiempo, sería mejor y necesario instalar un sensor de temperatura donde se refleje la temperatura del proceso y usar su lectura para calcular la velocidad de viaje de las ondas sonoras.

3. Soluciones para resolver el problema en esta aplicación:

A fin de resolver los problemas de la medición inexacta e inestable de los niveles en esta aplicación para la lechada de piedra caliza sobre la base del análisis anterior, se propusieron algunas sugerencias detalladas:

1) La posición de instalación de la Uson-11 debe estar a 60 cm. de la pared de la nave.

Debido a que el cliente de Uson-11 seleccionado tenía un rango de medición de 10m y un ángulo de emisión de 10º, ponemos todo esto en consideración, recomendamos al cliente instalar el Uson-11 a 60cm de la pared del recipiente.

2) Instalar una cubierta de protección.

Dado que el instrumento se instaló en el exterior, una cubierta de protección adicional podría proteger el instrumento del sol y la lluvia y evitar el error de cálculo de la velocidad del sonido introducido por la medición incorrecta de la temperatura para lograr una medición de nivel precisa.

3) Instalar un tubo de amortiguación

La instalación de un tubo amortiguador puede mantener el pulso ultrasónico emitido por el transductor del Uson-11 lejos del rango de agitación, de modo que los pulsos emitidos apunten a un área más pequeña en una superficie líquida relativamente quieta. Reduce la perturbación de la superficie del medio al nivel mínimo y asegura una medición precisa.

En la aplicación real, la instalación del instrumento puede ser de dos maneras diferentes, como se muestra en la Fig.2: instalarlo en un tubo de derivación en el exterior del recipiente o instalarlo en un tubo amortiguador en el interior del recipiente. El diámetro del tubo amortiguador será mayor de 100 mm.

Una vez que se siguieron todas las recomendaciones anteriores y se adoptaron las medidas apropiadas, los problemas de esta aplicación se resolvieron con éxito. Dos Uson-11 de Jiwei han funcionado bien desde que fueron reinstalados y los problemas que ocurrieron antes no han vuelto a ocurrir.

4. Características técnicas de Uson-11 de Jiwei

En comparación con los transmisores de nivel ultrasónicos comunes, el Jiwei Uson-11 tiene las siguientes ventajas basadas en su diseño innovador y sus modificaciones:

1) Con software y hardware actualizados.

La superficie media dramáticamente ondulada es muy común en las aplicaciones industriales. Jiwei actualizó el software y el hardware de Uson-11 para mejorar su robustez y estabilidad. Un algoritmo de promediación de tiempo extendido se añade al programa y mejora la adaptabilidad del instrumento para condiciones de trabajo complicadas. En el hardware, se añade un efectivo y riguroso circuito de filtro electrónico para filtrar la señal de onda secundaria o la señal de desorden.

2) Con función de compensación de temperatura, adaptable al proceso de trabajo con mayor diferencia de temperatura, fuerte adaptabilidad y alta precisión de medición.

3) El nivel de protección de entrada de Uson-11 llega a IP66/IP67.

4) Con interfaz RS-485.

5) Se utiliza un algoritmo especial de procesamiento de señales de eco, que puede evitar eficazmente las falsas ondas de eco.

El Transmisor Ultrasónico de Nivel Uson-11 desarrollado por Jiwei es un instrumento altamente fiable y preciso. Se utiliza ampliamente en varios procesos industriales, en la gestión inteligente de ciudades y en el tratamiento de aguas residuales. Es altamente evaluado por nuestros clientes.

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