SN61.XXAGHKNAX/VEGA: Um tanque de bateria que impede o mau funcionamento do medidor de nível ultrasônico

I. Objetivos de conceção

• Requisito fundamental: Resolver os problemas dos medidores de níveis ultrasónicos suscetíveis a interferências e medições imprecisas em condições de trabalho complexas através da otimização estrutural e da concepção de protecção.
• Cenários Aplicáveis: Processos de bateria com requisitos elevados de precisão do controlo do nível, como a transformação de alimentos e a produção química.

II. Módulos essenciais de conceção

1Projeto estrutural anti-interferência

• Corpo inclinado do tanque
  • Princípio de concepção: a parede lateral do reservatório forma um ângulo de 5°-10° com o plano horizontal para reduzir a interferência das flutuações do líquido nos sinais ultrasónicos.
  • Implementação: O fundo do tanque adota uma estrutura cônica, combinada com um tubo de guia para controlar a queda do nível do líquido e evitar o arrastamento de ar que forma espuma.
• Instalação de tubos de guia de ondas
  • Função: um tubo de guia de ondas vertical (diâmetro ≥ 50 mm) é instalado debaixo da sonda para orientar a emissão vertical de ondas ultrasónicas e reduzir a atenuação do sinal.
  • Seleção de material: aço inoxidável 316L ou PVDF (fluoreto de polivinilidina), resistente à corrosão e com forte penetração do sinal.
• Instalação de tipo flange
  • Especificação: A sonda é fixada verticalmente na parte superior do reservatório através de uma flange, com um desvio de perpendicularidade da superfície do líquido ≤ 1° e uma distância ≥ 30 cm da parede do reservatório.
  • Controle da zona cega: é reservada uma zona cega de ≥ 50 cm de acordo com a gama de medição para evitar que a sonda seja submersa em líquido.

2Sistema anti espuma e desespumante

• Camada de controlo de temperatura constante
  • Estrutura: O corpo do reservatório adota um projeto de jaqueta dupla com filmes de aquecimento elétricos e sensores de temperatura incorporados para manter a temperatura do líquido estável (± 1 °C).
  • Princípio: as flutuações de temperatura ≤ 2°C podem reduzir a migração de substâncias superficiais activas e a produção de espuma.
• Dispositivo de desinfecção
  • Desespumante mecânico: um desespumante de lâmina giratória é instalado na parte superior do tanque, com uma velocidade de rotação de 50-100 rpm, para quebrar a espuma na superfície do líquido.
  • Desespumante químico: Uma porta de injeção do desespumante é reservada para suportar o gotejamento automático (por exemplo, desespumantes à base de silicone, dose 0,1-0,5 ppm).
• Optimização da taxa de fluxo
  • Projeto do tubo de alimentação: é adotada uma porta de alimentação tangencial para reduzir o impacto do líquido; o diâmetro do tubo é DN25-DN50 e a taxa de fluxo é ≤ 1,5 m/s.
  • Controle do nível do líquido: a taxa de fluxo é ajustada por uma bomba de frequência variável para evitar fortes flutuações no nível do líquido.

3Sistema de protecção e calibração

• Projeto de protecção
  • Cobertura protetora: IP68, à prova de água e poeira, com dessecante incorporado para evitar a entrada de umidade.
  • Proteção eletromagnética: A superfície exterior do tanque é revestida com um revestimento condutor para reduzir as interferências eletromagnéticas (por exemplo, de conversores de frequência, motores, etc.).
• Função de calibração automática
  • Compensação de temperatura: um sensor de temperatura incorporado para corrigir a velocidade do som em tempo real (velocidade do som = 331,5 + 0,6 × temperatura).
  • Calibração zero: o líquido padrão (como a água) é injetado automaticamente para calibrar o intervalo antes da produção diária, e um alarme é acionado se o erro exceder 5%.
• Sistema de alerta precoce de falha
  • Parâmetros de monitorização: Força do sinal, qualidade do eco, temperatura, saída de corrente.
  • Mecanismo de alerta precoce: Mudar para um medidor de nível de reserva quando os dados são anormais e realizar manutenção rápida através da interface HMI.

III. Especificações de material e de instalação

• Seleção de material
  • Cenários gerais: O corpo do tanque é feito de aço inoxidável 304 e o anel de vedação é feito de silicone.
  • Scenários de qualidade química: o corpo do tanque é revestido com PTFE (politetrafluoroetileno) e o material da sonda é PVDF.
• Especificações de instalação
  • Calibração vertical: utilizar um nível de laser para garantir que a sonda seja perpendicular à superfície do líquido.
  • Requisitos de aterragem: a resistência de aterragem do corpo do reservatório ≤ 4Ω para evitar interferências eletrostáticas.
  • Proteção de linhas: As linhas de sinal usam pares torcidos protegidos, colocados em tubos separados e evitam ser paralelas às linhas de energia.

IV. Efeitos da aplicação

• Precisão de medição: Erro de nível do líquido ≤ ±5 mm; funcionamento estável mesmo quando a cobertura da espuma excede 40%.
• Taxa de falhas: O projeto anti-interferência reduz a taxa de avaria do medidor de nível em mais de 80%.
• Ciclo de manutenção: O dispositivo de desinfecção é limpo a cada 3 meses e o medidor de nível é calibrado a cada 6 meses.

V. Casos de recurso

• Um reservatório de enchimento de xarope numa fábrica de alimentos: após a adopção do projeto do reservatório inclinado + tubo de guia de ondas, o erro de medição causado por flutuações do nível do líquido foi reduzido de ± 20 mm para ± 3 mm.
• Um tanque de bateria de ácido líquido numa fábrica química: com sondas PVDF e controlo de temperatura constante, funcionou continuamente durante 12 meses num ambiente altamente corrosivo.