水和環境部門的水位測量變化之風及實際應用

在世界范圍內，每天都有成千上萬的污水處理廠和數十億升的污水處理
無數的測量儀器監測和測量水或污水的水位，流量，壓力和水質，以及控制處理設施本身日益復雜的生物過程。
水位是較常見的測量方法之一 - 例如，在明渠，水槽和堰中流動，控制篩分系統，緊急溢流，洪水監測，沉淀池，污泥，固體處理和配料系統......以及無數其他任務。直到較近，水處理和監測行業的連續水平測量主要依賴于非接觸式超聲波液位傳感器，特別是在流出物上，由于大量固體物質，以及主要用于清潔器，供水側的潛水壓力變送器。
現在，一個相對較新的非接觸式水平選項正在使用雷達技術。它已經在許多過程工業中得到了很好的建立，但水務公司仍然擁有相對較少的經驗，部分原因是認為成本較高且感知復雜性，使其成為“專家”解決方案。現在，由于技術和成本的新發展，雷達可以被視為首選。

為什么選擇雷達液位計測量技術？
主要是由于工藝或環境的影響較小，水對雷達信號的優異反射率，固有的準確性和可重復性以及更穩健的測量技術。以與現有技術競爭的價格。

流程挑戰
Jürg是市場很好公司雷達和超聲波技術的產品經理。
根據經驗，他認為非接觸式雷達液位計測量技術是水，環境和污水處理領域的未來，主要是因為它在過程和天氣影響方面的穩健性。他具有冷凝，湍流，蒸汽，風，霧或雨水損害超聲波傳感器的直接經驗，以及太陽輻射對溫度的影響（太陽能增益）。
超聲波信號的速度變化與溫度變化有關（每10'開氏度為1.6％）。例如，在超聲波傳感器上，換能器內的溫度傳感器進行補償
“ 只要它是陰天，就能獲得可靠的價值 ” Skowaisa解釋說 “ 但是在較長時間的直射陽光下，傳感器上的溫度會升高，傳感器溫度會變得遠高于環境溫度，從而導致錯誤 ”
一種解決方案是太陽能屏蔽或附加溫度傳感器，但它并不總能減輕誤差，因為傳感器和液體表面之間的空氣溫度變化不能總是被測量和校正。環境機構在小橋上安裝了雷達和超聲波傳感器（配有溫度傳感器和太陽能防護罩），證明了這一點。數據顯示，在某些天氣條件下，超聲波傳感器仍會產生明顯的誤差或漂移，而雷達設備的輸出仍保持準確。
湍流，波浪或泡沫也會影響超聲波傳感器的性能，反射信號會散射，如果處于開放狀態，風可以完全消除信號。雷達微波信號不受影響 - 發射數百萬個脈沖，輸出每秒更新兩次 - 這意味著它們甚至可以測量波高。采用表面泡沫，較新的雷達傳感器還具有聚焦和動態靈敏度，可以進行工作和測量。
雷達可提供準確，可靠的液位數據，即使容器內有傳感器表面冷凝或蒸氣和氣體。用于能量產生和污泥處理設備的厭氧消化（AD）單元的增殖通常呈現用于水平控制的這些環境。此外，“密封”廢物處理廠的新設計 - 減少城市地區的氣味和促進能源生產的氣體收集 - 為將來出現這些問題提供了更大的潛力。

傳感器通常具有哪些功能？
緊湊型2線（4-20mA）環路供電“水”雷達通常具有2mm或5mm的精度（可提供散裝固體版本），封裝天線具有10°光束角（3°）選項），范圍從大約8到15米（變體高達120米），它們可以具有藍牙，Profibus，FF和HART通信，用于設置和/或數據傳輸，具有ATEX和IEC危險區域認證以及SIL 2一致性。
有些防水外殼采用防洪外殼（IP68至2 Bar）。基本設備可以處理高達3巴的工藝壓力，溫度高達80°C - 對于大多數水/環境部門來說通常是充足的（替代品可以達到400巴和400°C！）。全球水行業已經安裝了數以萬計的基于雷達的設備，并且采用率似乎將加速。
“ 該技術一般具有更高的精度，它非常易于使用，并且可以提供超聲波儀器的卓越性能替代品 ” Jürgen解釋道。

那么價格呢？
“ 超聲波和雷達測量技術之間的價格差異曾經非常高。今天，雷達技術的成本是相同的，甚至更低，這取決于應用，因此它實際上是一個更好的全方位解決方案 “。
這意味著客戶現在可以選擇純粹基于較佳技術，而不是價格。

面向應用
與任何面向行業的設備一樣，基于應用程序的設置有助于調試的質量和速度。
“ 該行業的用戶需要快速，方便地選擇泵站，污泥接收和處理罐，沼氣池，明渠中的流量測量以及該領域典型的其他類似應用。甚至流量曲線也可以編程到傳感器本身，以進行明渠流量測量。”
提供各種安裝和通信選項，使傳感器易于集成到現有基礎架構中。簡單，用戶友好的操作和處理，如藍牙應用程序和PC通信。提供快速簡單的設置和診斷。
Jürgen補充說： “測量數據可以直接傳輸到現有的控制單元或SCADA系統（4 ... 20 mA，Profibus PA甚至基金會現場總線），因此這使得該技術成為真正的全方位。”他總結道。
在批準以及危險區域認證方面，歐洲有一種用于露天使用的水平探測雷達（LPR）液位傳感器標準。設備必須符合此標準才能在室外使用。
要求苛刻的應用中的可靠數據：以下示例顯示了新傳感器在水部門日常使用中的優勢。
精確的明渠流量測量：在明渠中的流量測量中，精度是關鍵，因為指數流量計算可以放大小誤差。根據Jürgen的說法，許多用戶沒有意識到超聲波技術會產生不準確的結果。
“ 用戶只需相信手冊中所述的值是正確的，但實際上，這些僅適用于理想的測量條件。”
監管機構根據這些價值向企業收取污水排放量。雷達技術可以為所有相關方提供更好的測量數據。

MCERTS批準用于明渠流量測量的雷達液位測量
較近，第一個用于明渠流量測量的基于雷達的系統在MCERTS計劃下獲得批準 - 由英國環境局監督。對其性能，準確性和制造質量進行了評估。雷達技術是此應用的理想選擇，不受溫度變化的影響，在所有天氣條件下均可靠，即使傳感器表面有冷凝，也可提供精確的液位數據，以便計算流量。它現已通過該方案的此應用認證，并為多功能性，功能和流量測量精度提供了巨大的優勢。

風暴溢流室 - 雷達沒有阻塞距離，因此它在狹窄空間中的理想選擇，水平安裝45反射板增加了測量范圍
雨水溢出和下水道流動： SWO或CSO室通常位于地下，用戶可以從該技術中受益匪淺。
“ 由于雷達技術沒有阻擋距離，因此測量可以持續到非常高的水位，并且傳感器表面上的冷凝免疫也有助于減少誤讀或讀數丟失 ”。Jürgen提到 另一個優勢，“ 即使是洪水也不成問題，因為雷達傳感器具有IP68保護選項。在所有條件下毫米測量精度也可以更準確地監測“溢出”。”

化學品儲罐; 雷達可以完全安裝在塑料容器外面。它增加了安全性，易于安裝和操作，同時簡化了使用IBC時的更改
化學品的儲存：一些用于污水處理或水處理和清潔的化學品會釋放出煙霧，冷凝物和蒸汽。當在靠近水道和植物的地方使用時，它們需要安全，安全的處理和測量。雷達液位測量與存在的煙霧或蒸汽一起工作，并且具有以下優點：它可以安裝在塑料或GRP容器的上方/外部，俯視頂部，以提供可靠，準確的庫存監控。塑料移動式IBC容器的理想解決方案，無需配件。

水雷達（圖片左側）在深水泵軸上工作，集中在水位，忽略周圍的許多障礙物
泵站，濕井和井：雷達液位測量提供了優異的性能，泵軸通常很窄并且充滿了許多管道，固定裝置和配件，泵本身有時直接位于軸中，積聚的固體很普遍。聚焦光束和水對雷達信號的高反射率實現了可靠性。在非常深的軸上，在大型方案中可以看到，可以使用另一種傳感器，只有3度光束角，范圍可達120米。
開放水道洪水風險正在增加，這是由于某些地區的集中降雨量較多而其他地區的城市化程度較高。反過來，洪水水位監測，河流，水道和河口的測量也是如此。非接觸式雷達液位計具有抗太陽，風，雨，霧等功能，非常實用。它們可以安裝在任何地方，快速，輕松，“開放”，無需靜音井或發聲管，橋梁或橋下，并對現有裝置進行改造。

雷達水平測量技術安裝在河上的橋上，安裝簡單，有兩個固定裝置。沒有大風或溫度梯度的影響，也沒有導管或淤塞。12米范圍，由電池記錄器驅動，安裝在一個謹慎，堅固的管中。每15分鐘測量一次，使用相同的電池工作3年以上。用戶報告零維護，在所有條件下100％準確的數據。

展望
隨著稀缺和洪水的矛盾，水和洪水水位的監測，供應和污水處理將在未來繼續增長，并將始終對技術提出新的挑戰。
在不同的環境市場中滿足這些需求本身就是一個挑戰：在歐洲 - 現有工廠的升級，尋找較新技術自動化等，而在中國和巴西等國家，正在建造新的污水處理廠，較近的現場總線通信日常'。
新的雷達液位計測量技術設備具有更高的可靠性和性能，基于應用的設置，藍牙設置以及價格競爭力 - 為傳統傳感器提供了一種真正的替代方案，可以選擇基于技術的選擇，而不僅僅是價格。
“ 通過這種有能力的核心技術可以很快滿足未來的市場和環境要求” Skowaisa總結道，“ 我相信雷達儀器將在實現這一目標方面發揮重要作用。”