4.3 Радарный уровнемер rtg 3940 rex

Уровнемер RTG 3940 REX используется для установки на резервуары с плавающей крышей в направляющей трубе с любыми продуктами, хранимыми в таких резервуарах.

Уровнемер использует режим распространения луча радара с низкими потерями, который фактически ликвидирует влияние условий состояния направляющей трубы. Измерения проводятся с высокой точностью, даже если труба старая, грязная, покрытая отложениями.

Уровнемер RTG 3940 REX устанавливается на трубы 6”, 8”, 10”, и 12”. Он может устанавливаться на уже имеющиеся трубы и при его установке нет необходимости выводить резервуар из эксплуатации.

Радарный уровнемер излучает микроволновой сигнал по направление продукта. Он не имеет движущихся частей и контакта с жидкостью. Радарный сигнал отражается от поверхности жидкости и возвращается на антенну. Излучение представляет сигнал с непрерывно изменяющейся частотой. При распространении сигнала по направление к поверхности жидкости и обратно от поверхности жидкости к антенне он смешивается с сигналом, излучаемым в данный момент. Т.к сигнал, отраженный от поверхности, и сигнал излучаемый к поверхности, имеет различную частоту, то в результате наложения получается разностный сигнал с низкой частотой. Разница в частоте между излучаемым и отраженным сигналом пропорциональна расстоянию до поверхности жидкости [7].

Этот метод называется методом частотно-модулированной непрерывной волны FMCW, график показан на рисунке 4.1.

Для обеспечения точности измерений радарный уровнемер снабжен цифровым эталоном и термостабилизацией электронного блока. Когда измерения выполняются в особо трудных условиях, программное обеспечение уровнемера использует цифровую фильтрацию сигнала и FFT-вычисления по всей высоте резервуара, чтобы исключить паразитные отражения и обеспечить точность измерений.

Рисунок 4.1 - Метод непрерывной волны FMCW

Для проведения измерений в трубах используется уникальный метод специального циркулярного режима радарной волны с низкими потерями, который практически исключает ошибки измерений, обуславливаемые отложениями ржавчины и продукта на внутренней поверхности труб.

Радарные уровнемеры RTG работают на частоте 10 ГГц, которая оптимальная при балансировании между величиной угла излучения и чувствительностью к конденсату. При снижении частоты увеличивается угол излучения и, следовательно, требуемый объем свободного пространства. А при повышении частоты увеличивается отрицательное влияние конденсата продукта и загрязнения на антенне.

Высокая точность требует высокой чувствительности. Чувствительность характеризует возможность измерения расстояний с антеннами различной площади в различных условиях состояния поверхности жидкости. В условия состояния поверхности жидкости входят: сорт жидкости, до поверхности, рябь на поверхности. Энергия сигнала, отраженного от гладкой поверхности, пропорциональна диэлектрической постоянной жидкости. Радарные уровнемеры SAAB могут измерять уровень всех жидкостей в любых условиях (рисунок 4.2).

1 - волновод; 2 - волновое соединение; 3 - защитный кожух; 4 - основной блок; 5 - стояк; 6 - конус; 7 - уплотнение

Рисунок 4.2 – Общий вид уровнемера RTG 3940 REX

4.4 Надежностное обоснование замены поплавкового уровнемера на

радарный уровнемер

4.4.1 Основные показатели надёжности.

Надежность датчиков является одним из основных показателей качества. Датчики относятся к невосстанавливаемым устройствам, поэтому их надежность характеризуют вероятностью невыхода из строя за время хранения и выполнения задания. Требования к надежности датчиков довольно высоки - 0,99 - 0,9999.

Основные характеристики надежности для невосстанавливаемых изделий:

вероятность безотказной работы за время t P(t);

вероятность отказа за время t Q(t);

интенсивность отказов λ(t), которая указывает среднее число отказов, возникающее за единицу времени эксплуатации изделия;

среднее время наработки изделия до отказа Т.

Так как все расчеты выполняются для нормальной эксплуатации приборов, то вероятность безотказной работы за время t выглядит так:

. (4.1)

Для невосстанавливаемого изделия, которое работает до отказа, надежность характеризуют средним временем наработки до отказа Т [8].

Рассмотрим методику расчета надежности невосстанавливаемых изделий. Условия расчета надежности:

расчет производится для этапа нормальной эксплуатации изделия, поэтому считают λ(t) = const;

создают надежностную схему изделия, причем считают, что отказ элемента (группы элементов), включенных в надежностную схему, приводит к отказу всего изделия;

каждый элемент, включаемый в надежностную схему, характеризуется интенсивностью отказов λi и вероятностью безотказной работы Pi(t);

считают, что отказы отдельных элементов независимы между собой (хотя бы в первом приближении), поэтому вероятность безотказной работы изделия Ризд(t) (по теории вероятностей) находится по формуле:

, (4.2)

Интенсивность отказов изделия λизд будет равна:

, (4.3)

Среднее время наработки на отказ найдется как:

. (4.4)