مقارنة أجهزة إرسال مستوى الرادار الموجهة بأجهزة إرسال مستوى الرادار غير التلامسية

مقارنة أجهزة إرسال مستوى الرادار الموجهة بأجهزة إرسال مستوى الرادار غير التلامسية

مقدمة:

في مجال تكنولوجيا قياس مستوى السوائل، اكتسبت أجهزة الإرسال الرادارية شعبية واسعة نظراً لدقتها وموثوقيتها العالية. ومن بين تقنيات قياس الرادار الشائعة، تقنية الرادار الموجي الموجه (GWR) وتقنية الرادار غير التلامسي (NCR). ولكلتا الطريقتين خصائص ومزايا تجعلهما مناسبتين لتطبيقات مختلفة. تقدم هذه المقالة مقارنة شاملة بين أجهزة إرسال مستوى السوائل بتقنية الرادار الموجي الموجه وأجهزة إرسال مستوى السوائل بتقنية الرادار غير التلامسي، مع تسليط الضوء على مبادئ عملها ومزاياها وقيودها.

1. مبادئ عمل شركتي GWR وNCR:

تعمل أجهزة إرسال مستوى الرادار الموجي الموجه وفق مبدأ قياس الانعكاس الزمني. حيث يتم توجيه نبضة ميكروية عبر مسبار أو قضيب، وعندما تصطدم بتغير في السماحية، كما هو الحال عند سطح فاصل بين سائل أو مادة صلبة، ينعكس جزء من النبضة عائدًا إلى جهاز الإرسال. ومن خلال قياس التأخير الزمني بين الإشارتين المرسلة والمستقبلة، يمكن تحديد مستوى السائل أو المادة الصلبة بدقة.

أما أجهزة إرسال مستوى الرادار غير التلامسية، فتعتمد على مبدأ رادار الموجة المستمرة المعدلة التردد (FMCW). يُصدر جهاز الإرسال إشارة ميكروويف مستمرة بتردد متغير. وعندما تواجه الإشارة تغيراً في ثابت العزل الكهربائي، كما هو الحال عند سطح سائل، ينعكس جزء من الطاقة عائداً إلى الهوائي. ومن خلال تحليل فرق التردد بين الإشارتين المرسلة والمستقبلة، يمكن قياس مستوى المادة بدقة.

2. نطاق القياس ودقته:

تُعدّ أجهزة إرسال الموجات الصوتية الأرضية (GWR) مناسبةً بشكلٍ خاص لقياس مستويات التماس في التطبيقات التي قد تؤثر فيها الرغوة أو الأبخرة أو الاضطرابات على دقة القياس. وهي ملائمةٌ لقياس السوائل والمواد الصلبة ذات ثابت العزل الكهربائي المتوسط ​​(عادةً ما بين 1.5 و100). ويمكن تصميم مجسات الموجات الصوتية الأرضية للوصول إلى أعماق تصل إلى 75 مترًا أو أكثر، مما يجعلها مثاليةً للخزانات أو الأوعية الطويلة.

من ناحية أخرى، توفر أجهزة إرسال NCR أداءً ممتازًا في التطبيقات التي تتطلب قياسًا بدون تلامس. فهي قادرة على قياس السوائل والمواد الصلبة بدقة عالية ضمن نطاق واسع من ثوابت العزل الكهربائي. وتتيح تقنية NCR قياس المسافات حتى 120 مترًا، مما يجعلها مناسبة لخزانات التخزين الكبيرة وغيرها من التطبيقات التي تتطلب دقة عالية.

3. موثوقية الإشارة والعوامل البيئية:

من حيث موثوقية الإشارة، لا تتأثر أجهزة إرسال الموجات الصوتية الأرضية (GWR) بتغيرات درجة الحرارة أو الضغط أو كثافة البخار. فهي تعمل بكفاءة حتى في الظروف القاسية كدرجات الحرارة المرتفعة، أو تطبيقات الفراغ، أو البيئات المسببة للتآكل. مع ذلك، قد تواجه تقنية GWR بعض القيود في التطبيقات التي قد يؤثر فيها وجود الرغوة، أو الأسطح المهتزة، أو المواد ذات الثوابت العازلة المنخفضة على دقة القياس.

تتفوق أجهزة إرسال NCR في التطبيقات التي تتضمن أسطحًا مضطربة أو أبخرة كثيفة أو اضطرابات، لأنها تقيس الصدى الأكثر أهمية، والذي يكون عادةً على سطح السائل أو المادة الصلبة. كما أنها لا تتأثر بالرغوة أو المواد ذات ثابت العزل الكهربائي المنخفض. مع ذلك، فإن وجود البخار أو الغبار أو التكثيف أو التراكم على الهوائي قد يتسبب في ضعف الإشارة ويؤثر على دقة القياس.

4. التركيب والصيانة:

تتطلب أجهزة إرسال الموجات الأرضية (GWR) اتصالاً مباشراً بالمادة المراد قياسها، مما يستلزم إدخال مسبار في الوعاء أو الخزان. قد يكون تركيبها أكثر تعقيداً، وقد يتطلب إيقاف تشغيلها لفترة طويلة. تشمل الصيانة تنظيف المسبار دورياً لضمان دقة القياسات. مع ذلك، فإن التصميم البسيط لأجهزة إرسال الموجات الأرضية يقلل الحاجة إلى الصيانة المتكررة.

يمكن تركيب أجهزة إرسال NCR بطريقة غير تدخلية، دون أي تلامس مع المادة المقاسة. وهذا يتيح سهولة تحديثها في الأوعية أو الخزانات القائمة دون تعطيل العمليات. عادةً ما تكون متطلبات الصيانة ضئيلة، ولكن قد يكون من الضروري إجراء فحص وتنظيف دوري للهوائي للحفاظ على دقة القياس.

5. اعتبارات التكلفة والتطبيق:

تتميز أجهزة إرسال الموجات الأرضية (GWR) عمومًا بتكاليف أولية أقل مقارنةً بأجهزة إرسال NCR. وتوفر قياسات موثوقة في نطاق واسع من ظروف التشغيل، مما يجعلها مناسبة لمختلف الصناعات مثل النفط والغاز، والصناعات الكيميائية، ومحطات معالجة المياه. مع ذلك، قد يؤدي تركيب المجسات بشكل دقيق والصيانة الدورية إلى تكاليف تشغيلية إضافية على المدى الطويل.

تتميز أجهزة إرسال NCR بتكاليف أولية أعلى، لكنها توفر إمكانيات قياس عن بُعد تجعلها مثالية لظروف التشغيل الصعبة، مثل درجات الحرارة المرتفعة، والبيئات المسببة للتآكل، أو الخزانات ذات الأسطح المتحركة. وهي شائعة الاستخدام في صناعات مثل مصافي النفط، ومصانع البتروكيماويات، والصناعات الدوائية، حيث تُعد الدقة والموثوقية من العوامل الحاسمة.

خاتمة:

توفر أجهزة قياس مستوى السوائل بالرادار الموجي الموجه وأجهزة قياس مستوى السوائل بالرادار غير التلامسي مزايا مختلفة حسب متطلبات التطبيق. يوفر الرادار الموجي الموجه قياسات موثوقة لمجموعة واسعة من السوائل والمواد الصلبة، بينما تتفوق تقنية الرادار غير التلامسي في التطبيقات غير التلامسية والبيئات الصعبة. يُعدّ مراعاة عوامل مثل نطاق القياس، والدقة، والموثوقية، ومدى تعقيد التركيب، ومتطلبات الصيانة أمرًا بالغ الأهمية لاختيار الحل الأمثل لأي تطبيق.