Análise de caso da aplicação de um medidor de nível por radar em uma empresa da indústria química do carvão na produção desse equipamento.

Neste artigo, aborda-se a necessidade frequente de medição de nível de líquidos na produção industrial. Muitos setores produtivos exigem o monitoramento e controle eficazes do nível de sólidos e líquidos em tempo real em recipientes, a fim de alcançar o controle e o cálculo necessários em todo o processo produtivo, desde matérias-primas e produtos intermediários até produtos acabados. Para atender a essa necessidade, foram desenvolvidos diversos tipos de equipamentos de medição de nível de materiais, cujos princípios de medição variam. Os tradicionais utilizam métodos intuitivos, como fitas de aço e tubos de vidro, que também se baseiam nos princípios da flutuabilidade ou da força magnética. Posteriormente, foram desenvolvidos métodos que utilizam ondas guiadas ultrassônicas, pressão diferencial, entre outros. Os equipamentos de medição de nível de materiais conhecidos podem ser divididos em dois tipos: os de flutuabilidade e os do tipo natural. indicador de nível , medidor de nível de pressão estática, medidor de nível capacitivo, medidor de nível de vidro, medidor de nível de eletrodo, medidor de nível de diapasão JiLeiDa medidor de nível de líquido Este artigo descreve um medidor de nível por radar baseado em ondas de radar, especialmente desenvolvido para medir o nível de líquidos em recipientes. O princípio de funcionamento do medidor de nível por radar consiste na emissão de micro-ondas através de uma antena para o meio a ser medido, que então refletem o tempo de emissão e reflexão das micro-ondas para medir o nível do líquido no recipiente. As características do medidor de nível por radar apresentam dois pontos principais: primeiro, utiliza deslocamento, componentes de transmissão, realiza medições sem contato e não é afetado por temperatura, pressão, vapor, aerossóis ou poeira, sendo aplicável a meios viscosos, tóxicos ou não tóxicos, e meios corrosivos [2]. Segundo, o medidor de nível por radar não possui zona cega de medição, apresentando alta precisão e resolução, com erro de medição de até 1 mm (em circunstâncias especiais, pode chegar a 0,1 mm). Portanto, trata-se de um instrumento de medição de precisão, podendo ser utilizado como medidor comercial [2]. A medição precisa do nível de líquidos em tanques, em processos industriais de produção em geral, tanques de armazenamento de produtos e tanques subterrâneos desempenha um papel fundamental na segurança operacional dos equipamentos. Este artigo, baseado no princípio básico de utilização do medidor de nível por radar no processo produtivo, detalha suas características e fatores de influência, e fornece orientações para a seleção, instalação e gestão do instrumento de medição de nível por radar em empresas químicas. A primeira fase da construção de uma fábrica incluiu um conjunto de fornos de coqueamento com capacidade de produção de 600.000 t/a, seguido pela reconstrução de outro conjunto de fornos de coqueamento com capacidade de 1,3 milhão de t/a. O processo de coqueificação gera uma grande quantidade de gases de combustão, cujo principal componente é o gás. Na segunda fase da construção, foram implementadas tecnologias de dessulfurização, amônia, benzeno e outras para o tratamento e purificação dos gases. A distribuição do produto em todo o processo, em diversos tanques de produção, tanques de armazenamento e reservatórios subterrâneos, exige que o nível do fluido em seu interior seja monitorado em tempo real para o controle dos parâmetros do processo. Portanto, a monitorização precisa e em tempo real do nível do fluido, garantindo uma operação confiável, torna-se um tópico crucial. Para uma compreensão clara e precisa do nível do fluido em cada recipiente na área de produção, bem como para a prevenção de vazamentos, é necessário monitorar as mudanças no nível do fluido nos equipamentos relacionados à reciclagem e purificação dos gases do forno de coque, monitorando a distribuição do fluido nos recipientes em tempo real. Algumas empresas utilizam medidores de nível por radar em seus contêineres. Através de equipamentos de comunicação em rede, as informações de monitoramento do nível de líquidos industriais são enviadas em tempo real para a central de controle. O monitoramento em tempo real das mudanças ambientais é essencial para a segurança da produção, e a precisão e a pontualidade dos dados de teste desempenham um papel crucial. A seguir, apresentamos em detalhes a estrutura e o princípio de funcionamento do medidor de nível por radar. 2.1 Visão geral do medidor de nível por radar: sistema de antena, componentes eletrônicos e microprocessadores. O sistema de antena tem a função de emitir e receber o eco do pulso de micro-ondas. Os componentes eletrônicos transformam o sinal temporal em sinal de nível do material, e o microprocessador distingue com precisão os ecos de nível, eliminando falsos positivos. O diagrama da estrutura do medidor de nível por radar é mostrado na Figura 1. 2.2 Princípio de medição do sistema de antena de radar: o emissor do indicador emite um pulso de micro-ondas estreito. O pulso, que se propaga na velocidade da luz no espaço, encontra a superfície do meio medido, refletindo parte de sua energia e sendo recebido pelo mesmo sistema de antena. O intervalo entre o pulso de emissão e o pulso de recepção, bem como a distância do sistema de antena até a superfície do meio medido, são proporcionais. A medição do nível do meio é realizada medindo-se a diferença de tempo entre a onda transmitida pela antena e a onda refletida, bem como a relação entre a velocidade da onda de micro-ondas e o nível do meio. Devido à alta velocidade de propagação das ondas eletromagnéticas, o pulso de emissão e o intervalo entre os pulsos são pequenos (na ordem de nanossegundos), o que dificulta a confirmação. Portanto, é necessário adotar uma tecnologia especial de demodulação por correlação, capaz de identificar com precisão o pulso transmitido e o intervalo entre os pulsos recebidos, calculando assim a distância da antena até a superfície do meio medido [3]. Existem dois tipos de medidores de nível por radar: um com frequência de transmissão fixa, que mede o tempo decorrido entre a onda transmitida e a onda refletida, transformando-o em um sinal de nível do material por meio de componentes eletrônicos; e outro com um método especial de extensão de tempo que garante a estabilidade e a precisão da medição em um período muito curto. Mesmo em casos mais complexos, como o falso eco, uma nova tecnologia de microprocessamento e um software de depuração podem analisar com precisão o nível de eco do material [4]. O tempo de operação e a distância de medição deste tipo de medidor de nível por radar são dados por t = 2 d/c, onde c é a velocidade de propagação da onda eletromagnética; D é a distância entre a medição do nível do meio e a sonda de medição; T é o tempo decorrido entre a emissão da onda eletromagnética e a recepção da reflexão da onda eletromagnética pela sonda, em segundos. Outro tipo de medidor mede a baixa frequência entre a onda transmitida e a onda refletida, e a diferença de frequência é convertida em um sinal elétrico proporcional à relação do nível do líquido medido. O medidor de nível de líquido não opera em uma frequência fixa, mas sim em uma frequência ajustável [5].

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