Máy đo mức siêu âm cho các dự án nhỏ: Chúng có thực sự đáng tiền không?

Một người quản lý nhà máy đã gửi cho tôi một bảng tính qua email vào mùa xuân năm ngoái so sánh báo giá của cảm biến đo mức cho một bình định lượng 2.000-lít. Giá dao động từ 80 USD đến 950 USD cho cùng một công việc: báo cho người vận hành biết khi nào cần đổ đầy. Sự lan truyền đó là lý do tại sao câu hỏi này tiếp tục xuất hiện. Đâu đó giữa công tắc phao giá rẻ và đầy đủ tính năngmáy phát radarngồimáy đo mức siêu âmvà đối với hầu hết các xe tăng nhỏ, đó là lựa chọn mà mọi người ít hối tiếc nhất - nhưng không phải lúc nào cũng vậy.

Đây không phải là một bài viết "mua cái này". Đó là hướng dẫn chi tiết về chi phí thực sự đi đến đâu, siêu âm tự chi trả nhanh chóng và nơi nào nó lặng lẽ trở thành lựa chọn sai lầm mặc dù nó trông rẻ nhất trên bảng báo giá.

Điều gì được coi là một "Dự án nhỏ" ở đây

Thuật ngữ này được sử dụng một cách lỏng lẻo, vì vậy nó đáng được ghi lại. Trong phần này, dự án nhỏ có nghĩa là:

Một bể hoặc một cụm nhỏ bể - nước, định lượng hóa chất, nhiên liệu hoặc chất lỏng xử lý - thường cao dưới 10–15 mét
Một xưởng sản xuất, một dây chuyền sản xuất đồ uống hoặc thực phẩm nhỏ, một trang trại hoặc một điểm giám sát từ xa không có ngân sách dành riêng cho thiết bị đo đạc
Một người nào đó trong nhóm bảo trì, không phải kỹ sư điều khiển, thực hiện việc cài đặt và thỉnh thoảng khắc phục sự cố

Lý do khiến điều này trở nên quan trọng: các thông số kỹ thuật được viết cho trang trại chứa xe tăng tại nhà máy lọc dầu không chuyển hoàn toàn sang bể chứa nước mưa phía sau nhà kho. Logic mua hàng sẽ khác khi không có-kỹ sư nội bộ để trông coi thiết bị.

Cảm biến thực sự hoạt động như thế nào, một cách dễ hiểu

Một máy phát siêu âm gắn phía trên chất lỏng và phát ra xung âm thanh hướng xuống dưới. Nó tính khoảng thời gian mà tiếng vang dội ra khỏi bề mặt và quay trở lại, sau đó chuyển đổi nó thành khoảng cách và mức đọc. Không có gì chạm vào chất lỏng, do đó không có gì để ăn mòn, bao phủ hoặc hoán đổi -, đó là lý do quan trọng tại sao công nghệ này xuất hiện thường xuyên trong xử lý nước, chế biến thực phẩm và xử lý hóa chất nhẹ.

Hầu hết các thiết bị-có mục đích chung được bán cho các bể nhỏ có phạm vi hoạt động lên đến khoảng 8–10 mét và các nhà sản xuất cung cấp các mô hình góc chùm tia- hẹp hơn dành riêng cho các tàu chật hẹp, cùng với các dải chết ngắn hơn giúp lấy lại chiều cao bể có thể sử dụng được. Chi tiết đó quan trọng hơn vẻ ngoài của nó - một cảm biến có chùm sáng rộng hoặc dải chết dài có thể vĩnh viễn không thể đọc được một đoạn có ý nghĩa của bình chứa nhỏ, điều này không ai để ý cho đến khi bình chứa tràn trong quá trình -tắt.

What is ultrasonic level sensor?

Thực tế bạn đang trả tiền cho cái gì

Phần cứng

Các đơn vị-cấp cơ bản dành cho thùng, trống và thùng có giá khởi điểm hàng trăm đô la, với các mẫu cơ bản được liệt kê từ khoảng $125 tùy thuộc vào phạm vi và loại đầu ra [2]. Nâng cấp lên rơ-le có thể lập trình, đầu ra 4-20 mA và vỏ chống hóa chất-như PVDF hoặc thép không gỉ và bạn thường có giá trong khoảng từ $300–$800. Phiên bản chống cháy nổ{10}}hoặc tầm xa sẽ cao hơn.

Để so sánh, radar không tiếp xúc-có mức giá cao hơn và thường là lựa chọn tốt hơn cho các xe tăng có bộ khuấy, cấu trúc bên trong hoặc ứng dụng mà độ chính xác thực sự quan trọng - nhưng chi phí cao hơn và mất nhiều thời gian hơn để điều chỉnh chính xác - các đơn vị radar nhỏ gọn có thể giữ độ chính xác trong khoảng ±2 mm đối với chất lỏng và chất lỏng, đây là một bước tiến có ý nghĩa so với siêu âm về độ chính xác, với mức giá tăng tương ứng [3].

Cài đặt

Đây là lúc siêu âm thường thắng hoàn toàn đối với các thiết lập nhỏ. Cảm biến nằm trên đỉnh bể - không cắt vào thành bình, không có giếng tĩnh lặng, không có giấy phép làm việc-nóng đối với khớp nối bị ướt. Kỹ thuật viên bảo trì thường có thể lắp đặt và đi dây một bộ phận cơ bản trong vòng chưa đầy một giờ, đặc biệt là trên các mẫu máy hoàn toàn bỏ qua phần mềm cấu hình bên ngoài.

Bảo trì liên tục

Vì chỉ có mặt đầu dò tiếp xúc với khoảng trống phía trên của bình chứ không tiếp xúc với chất lỏng nên cảm biến siêu âm tránh được sự bám bẩn và mài mòn cơ học mà cuối cùng sẽ làm chết công tắc phao và đồng hồ đo chuyển vị trong môi trường bẩn hoặc nhớt. Một số nhà sản xuất thiết bị cấp công nghiệp-tiếp thị dịch vụ kéo dài hàng thập kỷ mà không cần bảo trì theo lịch trình trong điều kiện bình thường - một số thiết bị công nghiệp-nặng có xếp hạng dịch vụ vượt quá mốc 20-năm [4]. Đối với hoạt động không có hợp đồng bảo trì, đó thường là con số thực sự quyết định việc mua hàng - không phải giá dán nhãn.

Tích hợp

Đầu ra analog tiêu chuẩn (4-20 mA hoặc 0-10V) cắm vào hầu hết mọi PLC hoặc bộ điều khiển cơ bản không cần phần mềm độc quyền. Điều đó khiến cho-chi phí tích hợp dự án nhỏ ở mức thấp vì không ai phải cấp phép cho một công cụ cấu hình hoặc cử ai đó đi đào tạo -, điều có thể xảy ra với các hệ thống radar hoặc sóng dẫn đường cao cấp hơn.

So sánh nhanh về thế giới-thực tế

Một hoạt động đóng chai nhỏ mà tôi đã thực hiện là chạy hai công tắc phao trên mỗi thùng - một cho mức cao, một cho mức thấp - trên một bộ bốn thùng chứa xi-rô. Các công tắc vẫn hoạt động cho đến khi không hoạt động: cặn dính từ xi-rô định kỳ làm kẹt cần phao và hai lần một năm ai đó phải rút công tắc ra và làm sạch nó, nghĩa là phải xả hết nước trong bể trước. Việc chuyển đổi sang một máy phát siêu âm duy nhất trên mỗi bể có đầu ra 4-20 mA được gắn vào PLC hiện có đã loại bỏ hoàn toàn chu trình xả nước và làm sạch. Chi phí ban đầu của phần cứng cao hơn so với một cặp phao, nhưng số lao động tiết kiệm được sau hai lần ngừng hoạt động trong một năm đã trả lại khoản chênh lệch đó trong vòng 12 tháng đầu tiên. Đó là mô hình xuất hiện lặp đi lặp lại trong các dự án nhỏ: phần thắng không nằm ở đơn giá mà nằm ở những gì bạn không còn phải làm sau đó.

Siêu âm là lựa chọn hiển nhiên ở đâu

Làm sạch-đến-vừa phải{2}}làm sạch chất lỏng trong bể hở hoặc thông hơi - nước, hóa chất định lượng nhẹ, nhiên liệu, kho chứa nước mưa
Trang bị thêm trong đó việc cắt vào một chiếc xe tăng hiện có không phải là một lựa chọn
Các địa điểm từ xa hoặc không có người trực, vì ít bộ phận chuyển động hơn đồng nghĩa với việc có ít lý do hơn để lái xe ra ngoài đó
Ngân sách-hạn chế các hoạt động nhỏ mà-đơn giản là không cần độ chính xác ở mức radar

Nó thiếu ở đâu - Ngay cả khi làm một công việc nhỏ

Bọt, hơi nặng hoặc bề mặt hỗn loạn

Phép đo phụ thuộc vào tiếng vang rõ ràng. Bọt, sự ngưng tụ hoặc hơi đậm đặc ở mặt cảm biến sẽ phân tán hoặc hấp thụ xung và tạo ra các kết quả đọc không đáng tin cậy và đây là một-điểm yếu được ghi nhận rõ ràng của công nghệ trong các bể chứa có vật cản bên trong hoặc bọt và hơi nặng [5]. Bể lên men và một số ứng dụng xử lý nước thải thường xuyên rơi vào bẫy này. Ở đó, máy phát áp suất thủy tĩnh hoặc thiết bị radar dẫn đường thường là sự lựa chọn lâu dài-tốt hơn, ngay cả khi ngân sách eo hẹp.

Vật cản bên trong

Thang, máy khuấy, cuộn dây gia nhiệt và vách ngăn tạo ra tiếng vang giả trở lại cảm biến. Radar chùm tia hẹp có khả năng loại bỏ vật cản tốt hơn thường đáng để chi thêm khi xe tăng có phần cứng bên trong trong đường dẫn tín hiệu.

Yêu cầu chính xác chặt chẽ

Máy đo siêu âm có độ chính xác khoảng 0,25–0,5% trên toàn phạm vi, đáp ứng hầu hết các công việc lưu trữ và định lượng một cách thoải mái. Nếu quy trình cần phân nhóm tỷ lệ hóa học chính xác ở mức -độ lặp lại ở mức milimet -, chẳng hạn như độ chính xác chặt chẽ hơn của radar - -, thì khoảng ±2 mm đối với chất lỏng và bùn - là mức chi tiêu hợp lý hơn [3].

Ba câu hỏi trước khi bạn mua

Bể có được thông hơi và có bề mặt khá yên tĩnh không?Nếu có, siêu âm vẫn hoạt động.
Có vật cản bên trong, bọt nặng hoặc hơi đặc không?Nếu có, thay vào đó hãy nhìn vào radar hoặc cảm biến thủy tĩnh.
Bạn có cần độ chính xác chặt chẽ hơn 0,5% không?Nếu có, mức tiết kiệm phần cứng siêu âm có thể không bù đắp được chi phí-hiệu chỉnh lại hoặc sai lệch quy trình về sau.

Nếu bể của bạn sạch sẽ, thông thoáng và không có vật cản bên trong - mô tả hầu hết các thiết lập công nghiệp nhẹ và thương mại-nhỏ thì siêu âm - rất có thể là tùy chọn hiệu quả nhất về chi phí-, kết hợp chi phí phần cứng thấp, nhân công lắp đặt tối thiểu và gần như{4}}không cần bảo trì trong suốt thời gian sử dụng.

Câu hỏi thường gặp

Máy đo mức siêu âm có đủ chính xác cho một bể nhỏ không?

Có đối với hầu hết các ứng dụng lưu trữ, định lượng và theo dõi hàng tồn kho. Độ chính xác 0,25–0,5% trên toàn phạm vi là quá đủ đối với xe tăng dưới 10–15 mét. Nó chỉ trở thành một hạn chế đối với các quy trình yêu cầu khả năng lặp lại ở cấp độ milimet{6}}, chẳng hạn như phân nhóm chính xác.

Cảm biến mức siêu âm thường kéo dài bao lâu?

Các thiết bị cấp công nghiệp-thường được xếp hạng có khả năng hoạt động liên tục trong nhiều thập kỷ mà không cần bảo trì theo lịch trình vì đầu dò không bao giờ tiếp xúc với chất lỏng. Tuổi thọ thực tế phụ thuộc nhiều vào các điều kiện xung quanh - hơi, bụi và sự thay đổi nhiệt độ ở mặt cảm biến đều làm tuổi thọ của nó bị rút ngắn.

Cảm biến siêu âm có thể được sử dụng với chất lỏng ăn mòn hoặc nhớt không?

Thông thường, đúng vậy, chính xác là do cảm biến không chạm vào môi trường. Yếu tố hạn chế không phải là bản thân chất lỏng mà là những gì đang xảy ra trên bề mặt bọt -, hơi nặng hoặc bắn tung tóe có thể gây nhiễu tín hiệu bất kể chất lỏng là gì.

Lý do chính khiến máy đo siêu âm cho kết quả không đáng tin cậy là gì?

Hầu như luôn luôn là một trong ba điều: bọt hoặc hơi ở mặt cảm biến, vật cản bên trong phản ánh tiếng vang giả hoặc dải chết quá dài so với chiều cao của bể. Kiểm tra ba điều này trước khi đổ lỗi cho cảm biến sẽ giải quyết được hầu hết các khiếu nại tại hiện trường.

Siêu âm hoặc radar có phải là lựa chọn tốt hơn cho-người mua lần đầu với ngân sách eo hẹp không?

Đối với một bể sạch, có lỗ thông hơi và không có cấu trúc bên trong, sóng siêu âm thường là điểm khởi đầu hiệu quả hơn về mặt chi phí. Radar kiếm được mức giá cao hơn khi bể có máy khuấy, thang hoặc các vật cản khác hoặc khi yêu cầu về độ chính xác chặt chẽ một cách bất thường.

Cảm biến mức siêu âm có cần hiệu chuẩn lại sau khi lắp đặt không?

Nhiều mô hình được-hiệu chỉnh trước hoặc tự{1}}định cấu hình bằng cách sử dụng chức năng hướng dẫn trống/đầy đủ trong quá trình thiết lập, do đó hiếm khi xảy ra việc hiệu chỉnh lại liên tục trong điều kiện hoạt động ổn định. Các bể có hình dạng bên trong thay đổi hoặc có thêm vật cản là ngoại lệ.

suy nghĩ cuối cùng

Hiệu quả-về chi phí đối với một dự án nhỏ hiếm khi phụ thuộc vào con số trên báo giá. Nó hiển thị sau - về thời gian cài đặt, liệu có cần thay thế gì sau một năm sử dụng hay không và liệu cảm biến có cắm vào những gì bạn đã có hay buộc bạn phải sử dụng phần mềm mới hay không. Máy đo mức siêu âm có xu hướng giành chiến thắng ở cả ba khía cạnh đối với bể sạch, có lỗ thông hơi, không có vật cản-. Họ thua ở đâu cũng có thể dự đoán được: bọt, hơi, phần cứng bên trong hoặc độ chính xác đòi hỏi công nghệ chưa bao giờ được chế tạo để đáp ứng.

Cách an toàn nhất để xác định thông số của một cảm biến vẫn là làm cho nó phù hợp với điều kiện thực tế của bể chứ không phải theo giá của chính nó. Một đơn vị trị giá 150 đô la cho kết quả kém trong bể chứa đầy bọt không phải là một món hời - đó là chi phí chưa hiển thị trên hóa đơn.

Nếu bạn đang cân nhắc các tùy chọn cho kích thước, phương tiện - bể cụ thể, liệu có bọt hay cấu trúc bên trong để tính đến -, hãy gửi thông tin chi tiết và chúng tôi có thể giúp thu hẹp loại cảm biến nào thực sự phù hợp chứ không chỉ loại cảm biến mà chúng tôi tình cờ bán. Hãy liên hệ với nhóm của chúng tôi để được tư vấn và báo giá nhanh chóng.

Liên hệ ngay