Ultralydsniveaumålere til små projekter: Er de virkelig pengene værd?

En fabriksleder mailede mig et regneark sidste forår, hvor han sammenlignede fire niveausensortilbud for en enkelt 2.000-liters doseringstank. Priserne varierede fra $80 til $950 for stort set det samme job: Fortæl operatøren, hvornår den skal genopfyldes. Den spredning er grunden til, at dette spørgsmål bliver ved med at dukke op. Et sted mellem den billige svømmerafbryder og den fuldt udstyrederadar sendersidder denultralyds niveaumåler, og for de fleste små tanks er det den mulighed, folk ender med at fortryde mindst -, men ikke altid.

Dette er ikke en "køb denne" artikel. Det er en gennemgang af, hvor omkostningerne rent faktisk går hen, hvor ultralyd hurtigt betaler sig selv, og hvor det stille og roligt bliver det forkerte valg, selvom det så billigst ud på tilbudsarket.

Hvad tæller som et "lille projekt" her

Udtrykket bliver smidt løst rundt, så det er værd at fastholde. I dette stykke betyder lille projekt:

En tank eller en lille klynge af tanke - vand, doseringskemikalier, brændstof eller en procesvæske - generelt under 10-15 meter høj
Et værksted, en lille drikkevare- eller fødevarelinje, en gård eller et fjernovervågningspunkt uden dedikeret instrumenteringsbudget
Nogen på vedligeholdelsesteamet, ikke en kontroltekniker, der udfører installationen og lejlighedsvis fejlfinding

Grunden til, at dette er vigtigt: Specifikationer skrevet for en tankfarm på et raffinaderi overføres ikke rent til en regnvandscisterne bag et lager. Købslogikken er anderledes, når der ikke er nogen intern-ingeniør til at passe udstyret.

Sådan fungerer sensoren rent faktisk

En ultralydssender monteres over væsken og affyrer en lydimpuls nedad. Det gange, hvor lang tid det tager for ekkoet at hoppe fra overfladen og komme tilbage, og derefter konvertere det til en afstand og en niveauaflæsning. Intet rører væsken, så der er intet at korrodere, belægge eller udskifte -, hvilket er en stor del af, hvorfor denne teknologi dukker op så ofte i vandbehandling, fødevareforarbejdning og let kemisk håndtering.

De fleste generelle-enheder, der sælges til små tanke, dækker intervaller på op til ca. 8-10 meter, og producenterne tilbyder smallere stråle-vinklemodeller specifikt til snævre fartøjer, sammen med kortere døde bånd, der genvinder brugbar tankhøjde - har adskillige leverandører, der nu er bygget specifikt til installationer med begrænset plads-. Den detalje betyder mere, end den ser ud - en sensor med en bred stråle eller et langt dødt bånd kan efterlade en meningsfuld del af en lille tank permanent ulæselig, hvilket ingen bemærker, før tanken flyder over under en top-af.

What is ultrasonic level sensor?

Hvad du faktisk betaler for

Hardware

Indgangsenheder på-niveau til tanke, tromler og beholdere starter i de lave hundredevis af dollars, med basismodeller opført fra omkring $125 afhængigt af rækkevidde og outputtype [2]. Gå op til programmerbare relæer, 4-20 mA-udgang og kemikalie--resistente huse som PVDF eller rustfrit stål, og du er typisk i intervallet $300-$800. Eksplosionssikre-eller langdistanceversioner går højere.

Til sammenligning ligger ikke-kontaktradar et niveau over prisen og er generelt det bedste valg for tanke med omrørere, indvendig struktur eller applikationer, hvor nøjagtighed virkelig betyder noget -, men det koster mere og tager længere tid at tune korrekt - kompakte radarenheder kan holde nøjagtigheden inden for ca. ±2 mm, hvilket er et meningsfuldt trin op på væsker og slam stige i pris [3].

Installation

Det er her, ultralyd normalt vinder direkte for små opsætninger. Sensoren sidder på toppen af tanken - ingen skæring i karvæggen, ingen stillebrønd, ingen varm-arbejdstilladelse for en fugtet armatur. En vedligeholdelsestekniker kan generelt få en grundlæggende enhed monteret og tilsluttet på godt under en time, især på modeller, der springer ekstern konfigurationssoftware helt over.

Løbende vedligeholdelse

Fordi det kun er transducerens overflade, der er udsat for tankens headspace, og ikke væsken, undgår ultralydssensorer den tilsmudsning og det mekaniske slid, der i sidste ende dræber svømmerafbrydere og displacermålere i snavsede eller tyktflydende medier. Adskillige producenter af industrielle-enheder markedsfører årtiers service uden planlagt vedligeholdelse under normale forhold - nogle tunge-industrienheder har serviceklassificeringer efter 20-årsmærket [4]. For en operation uden vedligeholdelseskontrakt er det ofte det antal, der faktisk afgør købet - ikke mærkatprisen.

Integration

Standard analog udgang (4-20 mA eller 0-10V) tilsluttes næsten enhver PLC eller basiscontroller uden proprietær software. Det holder en lille-projektintegrationsregning lav, da ingen skal licensere et konfigurationsværktøj eller sende nogen til træning -, hvilket kan ske med avancerede radar- eller guidede bølgesystemer.

En hurtig virkelig-verdenssammenligning

En lille aftapningsoperation, jeg arbejdede med, var at køre to svømmerafbrydere pr. tank - en for høj, en for lav - på et sæt med fire sirupstanke. Kontakterne virkede, indtil de ikke gjorde det: klæbrige rester fra siruppen satte sig med jævne mellemrum fast i flydearmen, og to gange om året måtte nogen trække en kontakt ud og rense den, hvilket betød, at tanken skulle tømmes først. Udskiftning til en enkelt ultralydstransmitter pr. tank med en 4-20 mA output bundet til den eksisterende PLC eliminerede drænings- og rengøringscyklussen fuldstændigt. Hardwaren kostede mere på forhånd end et par flydere, men det arbejde, der blev sparet på to nedlukninger om året, betalte denne forskel tilbage inden for de første tolv måneder. Det er det mønster, der viser sig igen og igen på små projekter: Gevinsten er ikke i enhedsprisen, det er i det, du stopper med at skulle gøre bagefter.

Hvor ultralyd er det indlysende valg

Rengør-for-moderat-væsker i åbne eller udluftede tanke - vand, milde doseringskemikalier, brændstof, regnvandsopbevaring
Eftermontering, hvor skæring i en eksisterende tank ikke er en mulighed
Fjerntliggende eller ubemandede steder, da færre bevægelige dele betyder færre grunde til at køre derud
Budget-begrænsede små operationer, hvor radar-nøjagtighed simpelthen ikke er nødvendig

Hvor det kommer til kort - selv på et lille job

Skum, tung damp eller en turbulent overflade

Målingen afhænger af et rent ekko. Skum, kondens eller tæt damp ved sensorfladen spreder eller absorberer pulsen og producerer upålidelige aflæsninger, og dette er et vel-dokumenteret svagt punkt ved teknologien i tanke med indvendige forhindringer eller kraftigt skum og damp [5]. Fermenteringstanke og nogle spildevandsanvendelser falder regelmæssigt i denne fælde. En hydrostatisk tryktransmitter eller en guidet radarenhed er normalt det bedste langsigtede-bud der, selv på et stramt budget.

Interne forhindringer

Stiger, omrørere, varmespiraler og bafler sender falske ekkoer tilbage til sensoren. En smal-stråleradar med bedre blokeringsafvisning er ofte det ekstra værd, når en tank har intern hardware i signalvejen.

Strenge krav til nøjagtighed

Ultralydsmålere lander omkring 0,25-0,5 % af fuld rækkevidde nøjagtighed, hvilket dækker de fleste opbevarings- og doseringsjob komfortabelt. Hvis processen har brug for millimeter--niveau repeterbarhed - præcis kemisk ratio batching, for eksempel - radarens strammere nøjagtighed - igen, er ca. ±2 mm på væsker og slam - det mere forsvarlige forbrug [3].

Tre spørgsmål før du køber

Er tanken udluftet, med en nogenlunde rolig overflade?Hvis ja, forbliver ultralyd i spil.
Er der interne forhindringer, kraftigt skum eller tæt damp?Hvis ja, så se på radar eller en hydrostatisk sensor i stedet.
Har du brug for en nøjagtighed på mere end 0,5 %?Hvis ja, opvejer besparelserne i ultralydshardware sandsynligvis ikke omkostningerne ved re-kalibrering eller procesvariationer længere nede.

Hvis din tank er ren, udluftet og fri for interne forhindringer, -, som beskriver de fleste små kommercielle og lette-industrielle opsætninger, er - ultralyd højst sandsynligt den mest omkostningseffektive-mulighed på bordet, der kombinerer lave hardwareomkostninger, minimalt installationsarbejde og næsten-nul vedligeholdelse i løbet af dens levetid.

FAQ

Er en ultralydsniveaumåler nøjagtig nok til en lille tank?

Til de fleste opbevarings-, doserings- og lagersporingsapplikationer, ja. En nøjagtighed på 0,25-0,5 % af fuld rækkevidde er mere end tilstrækkelig for tanke under 10-15 meter. Det bliver kun en begrænsning for processer, der kræver repeterbarhed på millimeter-niveau, såsom præcis batchning.

Hvor længe holder en ultralydsniveausensor typisk?

Industrielle-enheder er almindeligvis vurderet til årtiers kontinuerlig service uden planlagt vedligeholdelse, da transduceren aldrig kommer i kontakt med væsken. Den faktiske levetid afhænger i høj grad af de omgivende forhold - damp, støv og temperaturudsving ved sensorfladen forkorter den.

Kan ultralydssensorer bruges sammen med ætsende eller tyktflydende væsker?

Ofte, ja, netop fordi sensoren ikke rører mediet. Den begrænsende faktor er ikke selve væsken, men hvad der sker ved overfladen - skum, kraftig damp eller sprøjt kan forstyrre signalet, uanset hvad væsken er.

Hvad er hovedårsagen til, at en ultralydsmåler giver upålidelige aflæsninger?

Næsten altid én af tre ting: skum eller damp ved sensorfladen, en intern forhindring, der afspejler et falsk ekko, eller et dødt bånd, der er for langt til tankens højde. At kontrollere disse tre, før du giver sensoren skylden, løser de fleste feltklager.

Er ultralyd eller radar det bedre valg for en første-køber med et stramt budget?

For en ren, ventileret tank uden indvendig struktur er ultralyd normalt det mere omkostningseffektive udgangspunkt. Radar tjener sin højere pris, når tanken har omrørere, stiger eller andre forhindringer, eller når nøjagtighedskravene er usædvanligt stramme.

Skal ultralydsniveausensorer kalibreres efter installation?

Mange modeller er præ-kalibrerede eller selv-konfigurerede ved hjælp af en tom/fuld lærefunktion under opsætningen, så løbende genkalibrering er sjælden under stabile driftsforhold. Tanke med skiftende indre geometri eller tilføjede forhindringer er undtagelsen.

Afsluttende tanker

Omkostnings-effektivitet på et lille projekt kommer sjældent ned til tallet på tilbuddet. Det viser sig senere -, hvor lang tid installationen tager, om noget skal udskiftes efter et års brug, og om sensoren tilsluttes det, du allerede har, eller tvinger dig til ny software. Ultralydsniveaumålere har en tendens til at vinde på alle tre punkter for rene, ventilerede, blokeringsfrie- tanke. Hvor de taber er også forudsigeligt: skum, damp, intern hardware eller nøjagtighedskrav, som teknologien aldrig blev bygget til.

Den sikreste måde at specificere en sensor på er stadig at matche den til tankens faktiske forhold, ikke prisskiltet i sig selv. En enhed på 150 USD, der giver dårlige aflæsninger i en skumfyldt tank, er ikke et kup - det er en omkostning, der bare ikke er vist på fakturaen endnu.

Hvis du vejer muligheder for en specifik tank - dimensioner, medier, uanset om der er skum eller indvendig struktur til at tage højde for -, send detaljerne, og vi kan hjælpe med at indsnævre, hvilken sensortype der rent faktisk passer, ikke kun hvilken vi tilfældigvis sælger. Kontakt vores team for en hurtig anbefaling og et tilbud.

Kontakt nu