تطبيق مقياس مستوى الرادار في خزان تخزين النفط

في الوقت الحاضر، يتزايد الطلب على احتياطيات النفط الخام، وتتزايد كمية النفط الخام باستمرار، كما يتم وضع متطلبات أعلى لأداء خزانات تخزين النفط.

عند قياس مستوى السائل، يجب أن تكون نتيجة القياس النهائية عالية الدقة للغاية، وهناك العديد من العيوب في طريقة القياس اليدوي السابقة.

1- مبدأ القياس وتصنيف مقياس مستوى الرادار

مبدأ العمل الفعلي لـ مقاييس مستوى الرادار المغناطيسي كما يلي: يستخدم مقياس مستوى الرادار الهوائي الداخلي لإرسال الموجات الكهرومغناطيسية، وسيعكس الجسم المقاس الموجات الكهرومغناطيسية على سطحه، ثم سيعكس الهوائي الداخلي الموجات الكهرومغناطيسية مرة أخرى.

يتم استقبال الموجة المغناطيسية، ويتناسب الزمن المستغرق من إرسال الموجة الكهرومغناطيسية إلى استقبالها في مقياس مستوى الرادار طرديًا مع المسافة بين الهوائي ومستوى السائل، ومن ثم يتم حساب ارتفاع مستوى السائل. ويمكن تبسيط مبدأ العمل إلى: إرسال ← انعكاس ← استقبال. ويمكن تقسيم مقاييس مستوى الرادار إلى نوعين وفقًا لاختلاف أشكال عمل الموجات الكهرومغناطيسية: مقاييس مستوى الموجة المستمرة المعدلة التردد، ومقاييس مستوى الموجات الميكروية النبضية.

1.1 مقياس مستوى الموجة المستمرة FM

مقياس مستوى السائل ذو الموجة المستمرة FM، وتتمثل عملية العمل في أن الهوائي يرسل الإشارة، ثم يتم طي المستوى المقاس للخلف، ويستقبل الهوائي الصدى على الفور، وتكون الإشارة المرسلة في هذه اللحظة إشارة ميكروية.

الموجة عبارة عن موجة مستمرة متغيرة التردد. يتم استقبال صدى الموجة بواسطة الهوائي، حيث يتم تعديل تردد الموجات الميكروية وتغييره. يتم تحويل إشارة فرق التردد بسرعة إلى فرق طيفي، ومن ثم يتم حساب مسافة القياس.

1.2 مقياس مستوى وضع الميكروويف النبضي

نظام قياس زمن انتقال الإشارة الذي اختاره مقياس مستوى السائل من نوع الميكروويف النبضي هو من النوع "النظري". يستخدم هذا النظام هوائيًا لإرسال نبضات ميكروويف بتردد ثابت، ويعكسها سطح المادة.

بعد ذلك، يستقبل نظام القياس الإشارة فورًا. تستقبل الهوائي نبضة الميكروويف المنعكسة ثم تُرسلها إلى الدائرة الإلكترونية. بعد معالجة الإشارة بواسطة المعالج الدقيق، يتم تحديد نبضة الميكروويف والصدى المنعكس من سطح المادة لحساب مستوى السائل.

2 ميزات قياس مستوى الرادار

يتميز مقياس مستوى الرادار بالخصائص القياسية التالية:① تتميز نتائج القياس بدقة عالية. وبما أن مقياس مستوى الرادار لا يتأثر بسهولة بالعوامل الخارجية أثناء القياس الفعلي، فإن نتائج قياس البيانات تتميز بدقة عالية وموثوقية عالية؛② تُعدّ طريقة القياس هذه أكثر منطقية. ولأن مقياس مستوى الرادار لا يتطلب التلامس، فإن مكوناته ومعداته أكثر استقراراً مقارنةً بطريقة القياس اليدوية السابقة التي تتطلب التلامس، مما يجعل نتائج القياس أكثر موثوقية.

3- استخدام مقياس مستوى الرادار في خزان تخزين النفط

3.1 تركيب مقياس مستوى الرادار

يجب استيفاء الشروط التالية عند تركيب مقياس مستوى الرادار: ① لا يجوز وضع مقياس مستوى الرادار في منتصف خزان تخزين الزيت لتجنب تشويش الإشارة؛ ② لا يجوز وضع مقياس مستوى الرادار في الاتجاه الصحيح لمدخل السائل.③ بالنسبة لبعض خزانات تخزين النفط الدائرية ذات القطر الصغير، يجب ألا تقل المسافة بين موضع وضع مقياس مستوى الرادار وجدار الخزان عن 35 سم. وعمومًا، تُضبط المسافة بين جدار الخزان ومقياس مستوى الرادار بحيث يتراوح قطر الخزان بين 1/6 و 1/4 بوصة.

3.2 العوامل المؤثرة على قياس مستوى الرادار

يُعد خزان تخزين النفط جزءًا بالغ الأهمية في نظام قياس مستوى النفط بالرادار. أثناء عملية القياس الفعلية، تتأثر نتائج القياس ببعض المواد الموجودة داخل الخزان، مما يؤدي إلى انخفاض دقة القياس. تشمل هذه العوامل: تكثف البخار أو النفط والغاز داخل الخزان، مما يُسبب اضطرابًا في مرحلة الانعكاس، وتغيرات مفاجئة في المعاوقة عند موضع توصيل الهوائي. تحدث تغيرات مفاجئة في المعاوقة داخل الأنبوب القصير، وتتداخل العوائق مع مرحلة الانعكاس، وتتراكم المواد اللاصقة على رأس التردد العالي، وغيرها. عند تركيب أنبوب الخزان، يجب التأكد من استواء سطحه الداخلي والخارجي. إذ يتأثر انتقال الموجة الكهرومغناطيسية داخل أنبوب الخزان بأي تغيير طفيف في قطره الداخلي.

3.3 المشاكل الشائعة أثناء القياس

نظراً للمزايا العديدة لجهاز قياس مستوى الزيت بالرادار، يُمكن استخدامه على نطاق واسع في خزانات تخزين النفط، إلا أنه لا تزال هناك بعض المشاكل في عملية القياس الفعلية. فالموجة، أي الصدى، ضعيفة للغاية. والسبب الرئيسي لهذه المشكلة هو عدم الحفاظ على استقامة مستوى الزيت واتجاه هوائي جهاز قياس مستوى الزيت بالرادار. مقياس مستوى السائل المغناطيسي في حال وجود اضطراب أو عوامل مؤثرة، من الضروري فحص هوائي مقياس مستوى الرادار للتأكد من عدم وجود أي التصاقات أو تكثف. نظّف الهوائي واضبط اتجاهه إلى الوضع الصحيح.