PT Tirta Bumi Caso: Medição do nível do tanque de água e águas residuais com radar de 80 GHz

Três bacias de uma estação municipal de tratamento de água falharam de três maneiras diferentes, e todas as três falhas tiveram a mesma causa raiz.Este artigo investiga o problema da medição do nível em um tanque de água crua, um poço transparente e um poço úmido de elevação de estações de tratamento de águas residuais, onde os meios são água e águas residuais filtradas - líquidos de alta dieléctricidade que devem ser fáceis de medir.Os transmissores ultra-sônicos existentes falharam porque a condensação gotejou na face do transdutor, a espuma na superfície das águas residuais absorveu o pulso acústico e as alterações da temperatura do ar alteraram a correcção da velocidade do som.que é exatamente por isso que o substituto - um medidor de nível de radar FMCW de 80 GHz - funciona onde os ultrassônicos nãoO artigo abrange o diagnóstico, a selecção, a instalação e o que mudou para o controlo da bomba após a estação chuvosa.

Perfil do cliente: PT Tirta Bumi Water Treatment (Indonésia)

A PT Tirta Bumi Water Treatment é uma empresa municipal de água na Indonésia que opera instalações de admissão de água crua, poço limpo e estação de elevação de águas residuais.A sequência da bomba e a prevenção de transbordos nessas bacias dependem de sinais de nível que permanecem confiáveis em atmosferas úmidas, condensação e espuma - as condições exatas que derrotaram os instrumentos ultra-sônicos anteriores.

2O sítio: Três bacias, uma queixa recorrente

O registo de instrumentos da planta contava uma história consistente em três locais: um tanque de água crua que amortecia a entrada do rio, um poço transparente que armazenou água tratada,e uma estação de elevação de águas residuais de poço úmido que alimenta a plantaTodos os três usavam transmissores de nível ultrasónico, e todos os três apareceram no diário de manutenção pelas mesmas razões - leituras erráticas, comandos falsos da bomba, e visitas de limpeza.O poço molhado foi o pior caso.A investigação começou com uma pergunta simples: são estas três falhas separadas,ou uma falha repetida três vezes porque a tecnologia é errada para o ambiente?

3Modo de falha 1: condensação no transdutor

No tanque de água crua e no poço limpo, a atmosfera acima da água é úmida, e o transdutor - mais frio que o vapor - acumula condensação.Uma camada de gotículas de água em um transdutor de ultrassom não é um problema cosméticoA leitura desviou-se ou caiu, e o circuito de controlo reagiu a um sinal que já não representava a superfície da água.A resposta da manutenção era limpeza.Mas o horário tratou o sintoma, a causa foi que um sensor acústico foi solicitado a trabalhar através de um filme de água em sua própria face.e repete-se em cada tanque úmido.

4Modo de falha 2: espuma na superfície das águas residuais

No poço molhado, os surfactantes nas águas residuais e a turbulência do fluxo produziram uma camada de espuma.O transmissor então bloqueou qualquer eco que voltasse primeiro - às vezes o topo de espumaO resultado foi o ciclo da bomba em níveis falsamente elevados e a secagem em níveis falsamente baixos, e no tempo molhado o risco de transbordamento.A espuma não era uma condição temporária.É uma característica permanente das águas residuais. A medição tinha de ver através dela, e a medição acústica não pode.

5Modo de falha 3: A velocidade do som não é constante

A medição do nível ultrasônico converte o tempo de voo em distância usando a velocidade do som no ar - e essa velocidade muda com a temperatura, a umidade e a composição do gás.Os transmissores ultrasônicos transportam um sensor de temperatura e aplicam uma correção, mas a correcção assume que o ar ao longo de todo o percurso está na temperatura medida.Então a correção em si tornou-se uma fonte de erroO terceiro modo de falha é o mais sutil, porque não se anuncia com abandono; apenas degrada discretamente a medição.

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7A Tabela de Diagnóstico: Por que o Radar remove os três

Os três modos de falha mapeam um para um na física do radar:

Esta tabela é a lógica de seleção. Um radar FMCW de 80 GHz foi escolhido porque a alta frequência permite uma pequena antena leve que se monta facilmente sobre bacias abertas,O tratamento da FMCW proporciona um nível deO material da antena é PVDF ou PTFE, hidrofóbico por concepção. The same foam that blinds ultrasonic barely affects radar - the wave passes through and reflects from the water below - while a differential-pressure sensor would see through foam but drift with density and clog at the diaphragmA escolha da tecnologia é, portanto, uma decisão sobre qual modo de falha o local pode tolerar.

8Configuração para controlo da bomba

O radar foi configurado como uma fonte de nível para o PLC, não como um controlador autônomo.HART habilitado para alterações remotasO ponto de partida da bomba, o ponto de parada e os limiares de alarme permaneciam no PLC, de modo que o instrumento manteve-se uma fonte de nível simples e confiável.suficientemente curto para não mascarar um nível genuinamente elevadoA direcção de segurança foi a decisão interessante: no poço molhado, um eco perdido foi definido para conduzir a saída alta, de modo que as bombas funcionam em vez de transbordar.Essa escolha deve corresponder à filosofia de controlo do local.É uma decisão, não um incumprimento.

9Bracket, Cable, e o Poço Molhado

A instalação foi deliberadamente simples: sobre as bacias abertas, o radar foi colocado em um suporte rígido longe do fluxo de entrada, para que a água não passasse através do feixe;um suporte flexível moveria a antena e deslocaria a referência zeroNo poço molhado, uma caixa IP68 foi escolhida porque o poço pode inundar.em terra apenas em uma extremidade - uma terra de um único ponto evita o circuito de terra que, de outra forma, injetaria ruído no circuito de 4-20 mANa atmosfera das águas residuais, a entrada do cabo e a classificação do alojamento foram confirmadas em relação às considerações H2S do local - o instrumento não ultrapassa os requisitos de segurança do local.

10. Colocação em serviço: Configuração do sistema de segurança

O deslocamento de montagem e a profundidade da bacia foram inseridos para que a saída ler o nível verdadeiro.Escalas e tubulaçõesA supressão do falso eco foi aplicada. Os níveis de arranque e de parada da bomba foram verificados em relação a uma fita métrica.o limiar de eco foi definido para rastrear a superfície do líquido em vez da parte superior da espumaA direção de segurança foi testada desconectando o loop e observando o PLC responder como projetado.Todas as configurações e verificações foram para o arquivo da planta..

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12O teste da estação chuvosa

A estação chuvosa deu o veredicto, os fluxos subiram rapidamente e com frequência, os níveis dos poços molhados oscilaram por toda a faixa, a espuma era pesada, o radar rastreou a superfície líquida através de tudo, e a água que se desprendeu do poço, a água que se desprendeu do poço, a água que se desprendeu do poço, a água que se desprendeu do poço, a água que se desprendeu do poço, a água que se desprendeu do poço, a água que se desprendeu do poço, a água que se desprendeu do poço, a água que se desprendeu do poço, a água que se desprendeu do poço, a água que se desprendeuçou do poço, a água que se desprendeuçou do poço, a água que se desprendeuçou do poço.as bombas circularam em níveis reaisO tanque de água crua e o poço limpo permaneceram estáveis durante os meses úmidos sem queda de condensação.A limpeza recorrente do transdutor já não era necessáriaNão são fornecidas estatísticas de antes e de depois; o que a planta obteve é um sinal de nível que reflete a superfície líquida em vez da espuma e circuitos de controlo que se comportam em conformidade.

13Valor de engenharia e onde este diagnóstico se repete

O valor da alteração é melhor expresso como eventos evitados: não excesso devido a leituras de espuma cego, não desgaste da bomba devido a ciclos falsos, não exposição de manutenção no poço molhado.O método de diagnóstico - rastrear cada falha até a sua causa física e verificar a substituição contra essa causa - é a parte transferívelAplica-se a tomadas de água bruta, poços limpos, tanques de filtragem, tanques de lodo, bacias de águas pluviais e poços úmidos de estações de bombeamento em todos os lugares.O radar de ondas guiadas deve ser avaliado em paraleloPara os poços de esgoto com H2S, confirmar os materiais de abastecimento e seguir os requisitos de detecção de gás do local.Indicar a profundidade da bacia e o tipo de montagem (bocal ou suporte), se se prevê espuma ou inundação, a tensão de alimentação disponível e a interface do sistema de controlo (4-20 mA, HART ou Modbus).