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Application d'un transmetteur de niveau à ultrasons pour la mesure du niveau de boue calcaire

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Parfois, le transmetteur de niveau à ultrasons ne peut pas fonctionner normalement, selon l'endroit où il est installé et la manière dont il est installé. Pour clarifier cette question, nous prenons l'application de l'émetteur de niveau à ultrasons pour le calcaire.

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Le transmetteur de niveau à ultrasons est un appareil de mesure du niveau de liquide sans contact, de structure simple. Il est facile à installer et à entretenir et peut être utilisé pour la surveillance du niveau en temps réel au centre de contrôle ou sur site. Il est largement utilisé pour la mesure du niveau de divers liquides. Le transducteur (sonde) du transmetteur de niveau à ultrasons envoie des impulsions ultrasonores à haute fréquence. Lorsque l'impulsion frappe la surface du milieu, elle est partiellement réfléchie et reçue par le transducteur, puis convertie en un signal électronique. Le niveau du milieu ou la distance entre le transducteur et la surface du milieu est calculé en fonction de la différence de temps entre l'impulsion d'émission et l'impulsion de réception et de la vitesse de l'onde sonore. Dans la pratique, il arrive que le transmetteur de niveau à ultrasons ne puisse pas fonctionner normalement selon l'endroit où il est installé et la manière dont il est installé. Pour clarifier cette question, nous prenons comme exemple l'application d'un émetteur de niveau à ultrasons pour les boues calcaires.

1. Contexte de la demande :

En mai dernier, une grande entreprise chimique publique du nord de la Chine a acheté un lot de transmetteur de niveau ultrasonique Jiwei Uson-11 pour mesurer et surveiller le niveau des eaux usées et des boues calcaires. Le client a indiqué que l'Uson-11 pour les eaux usées fonctionnait de manière précise et fiable depuis l'installation, mais que deux Uson-11 pour la mesure du niveau de boue calcaire ne fonctionnaient pas bien et montraient des mesures de niveau imprécises. Parfois, les données de mesure variaient et une fausse alarme de niveau de liquide se produisait.

Jiwei a immédiatement envoyé son ingénieur expérimenté pour enquêter sur la situation sur place et fournir une assistance technique dès réception des commentaires du client. L'ingénieur a constaté que le problème se reproduisait sur le site. Après avoir enquêté et analysé le problème, il a reconnu qu'il n'était pas dû à la qualité du produit mais aux conditions d'application sur site.

2. Analyse des problèmes

Grâce à une enquête et une analyse sur place, l'ingénieur de Jiwei a découvert que la défaillance de l'instrument de mesure du niveau de la boue calcaire avait trois causes principales :

1) Il y avait un dispositif de mélange dans le navire.

Dans cette application, il y avait un agitateur ou un mélangeur dans la cuve et la surface du liquide était très fluctuante. Comme le niveau du liquide ondulait de façon dynamique avec une incertitude, le signal reçu par le transducteur était perturbé et la précision de mesure de l'instrument était affectée.

2) L'Uson-11 a été installé très près de la paroi du navire.

L'angle du faisceau de l'Uson-11 installé est 8～12º. Si l'instrument est installé trop près de la paroi de la cuve, il y aura plus de signaux d'échos parasites reçus par le transducteur en raison de l'angle de transmission du faisceau et des réflexions multiples. La précision de la mesure s'en trouvera réduite.

3) L'Uson-11 à problèmes a été installé sans abri.

Pour un émetteur de niveau ultrasonique, le niveau de liquide est calculé par la formule S=C×T/2 qui est basée sur la relation entre la distance S et la vitesse d'émission de l'onde sonore C et le temps de parcours de l'onde T. D'après la formule, on peut voir qu'il faut trouver la vitesse de parcours de l'onde ultrasonique C dans l'air. La précision de la vitesse C de l'onde ultrasonore affectera grandement la précision de la mesure du niveau de l'instrument. La vitesse de déplacement de l'onde ultrasonore C varie avec la température et la relation entre C et la température s'exprime comme suit C＝（331.45＋0.61t/）, t est in℃and C est en m/s. Le capteur de température est disposé à l'intérieur de la sonde d'Uson-11. Elle est protégée et emballée dans la sonde avec un adhésif de scellage. D'après la formule ci-dessus, nous savons que la température est un facteur principal qui affecte la vitesse des ondes sonores ultrasoniques. Si l'instrument est installé à l'extérieur, sous le soleil et sans abri, la température du boîtier électronique et de la sonde augmentera continuellement alors que la température ambiante ne changera pas beaucoup. La température mesurée est donc très différente de la température ambiante et il en résulte une mesure incorrecte de la vitesse de déplacement du son ultrasonore et un niveau d'imprécision. C'est exactement ce qui se passait dans cette application à l'époque.

Dans le nord de la Chine, il fait généralement chaud et sec en été et extrêmement froid en hiver. L'émetteur de niveau ultrasonique installé à l'extérieur est sensible aux changements de température. Il introduit une erreur dans la vitesse de déplacement du son ultrasonore et entraîne une mesure inexacte du niveau. Dans cette situation, l'installation d'un boîtier d'abri supplémentaire pour l'Uson-11 permettra d'éviter les grands changements de température. En même temps, il serait préférable et nécessaire d'installer un capteur de température qui reflète la température du processus et d'utiliser sa lecture pour calculer la vitesse de déplacement des ondes sonores.

3. Solutions pour résoudre le problème dans cette application :

Afin de résoudre les problèmes de mesure imprécise et instable du niveau dans cette application pour les boues calcaires, sur la base de l'analyse ci-dessus, quelques suggestions détaillées ont été proposées :

1) La position d'installation de l'Uson-11 doit être distante de 60 cm de la paroi du vaisseau.

Comme le client de l'Uson-11 choisi avait une portée de 10 m et un angle d'émission de 10º, nous lui avons recommandé d'installer l'Uson-11 à 60 cm de la paroi du navire.

2) Installez une couverture de protection.

Comme l'instrument a été installé à l'extérieur, une couverture de protection supplémentaire pourrait protéger l'instrument du soleil et de la pluie et éviter l'erreur de calcul de la vitesse du son introduite par une mesure incorrecte de la température pour obtenir une mesure précise du niveau.

3) Installer un tube de tranquillisation

L'installation d'un tube de tranquillisation permet de maintenir l'impulsion ultrasonore émise par le transducteur de l'Uson-11 à l'écart de la plage d'agitation, de sorte que les impulsions émises visent une zone plus petite sur une surface liquide relativement immobile. Cela réduit la perturbation de la surface du milieu au niveau minimum et assure une mesure précise.

En application réelle, l'installation de l'instrument peut se faire de deux manières différentes, comme le montre la figure 2 : l'installer sur un tube de dérivation à l'extérieur de la cuve ou l'installer sur un tube de tranquillisation à l'intérieur de la cuve. Le diamètre du tube de tranquillisation doit être supérieur à 100 mm.

Après que toutes les recommandations ci-dessus aient été suivies et que les mesures appropriées aient été prises, les problèmes de cette application ont été résolus avec succès. Deux Uson-11 de Jiwei fonctionnent bien depuis qu'ils ont été réinstallés et les problèmes rencontrés auparavant ne se sont jamais reproduits.

4. Caractéristiques techniques de Uson-11 de Jiwei

Par rapport aux transmetteurs de niveau à ultrasons courants, le Jiwei Uson-11 présente les avantages suivants grâce à sa conception innovante et à ses modifications :

1) Avec des logiciels et du matériel mis à jour.

L'ondulation dramatique de la surface du support est très courante dans les applications industrielles. Jiwei a mis à jour le logiciel et le matériel pour Uson-11 afin d'améliorer sa robustesse et sa stabilité. Un algorithme de calcul de la moyenne dans le temps est ajouté au programme et améliore l'adaptabilité de l'instrument pour les conditions de travail complexes. Sur le plan matériel, un circuit de filtrage électronique efficace et rigoureux est ajouté pour filtrer le signal d'onde secondaire ou le signal d'encombrement.

2) Avec fonction de compensation de température, adaptable au processus de travail avec une plus grande différence de température, une forte adaptabilité et une grande précision de mesure.

3) Le niveau de protection contre l'intrusion d'Uson-11 atteint IP66/IP67.

4) Avec interface RS-485.

5) Un algorithme spécial de traitement des signaux d'écho est utilisé, il peut éviter efficacement les ondes d'écho fausses.

Le transmetteur de niveau ultrasonique Uson-11 développé par Jiwei est un instrument très fiable et précis. Il est largement utilisé dans divers processus industriels, la gestion intelligente des villes et le traitement des eaux usées. Il est hautement évalué par nos clients.

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