Cảm biến đo mức Radar | Chọn loại phù hợp cho bồn, bể và silo

Cảm biến đo mức radar là một trong những giải pháp đo mức liên tục được sử dụng cho bồn, bể và silo khi cần độ ổn định cao, khoảng đo lớn hoặc điều kiện bên trong có hơi, bọt, bụi và nhiều yếu tố khiến các phương pháp đo khác khó áp dụng. Tùy ứng dụng, người dùng có thể lựa chọn cảm biến radar đo mức không tiếp xúc, radar 80GHz có góc phát hẹp hoặc radar dẫn sóng sử dụng que hay cáp đi xuống bên trong bồn.

Điểm quan trọng khi chọn cảm biến đo mức radar là không chỉ nhìn vào chiều cao danh nghĩa của bồn. Môi chất, khoảng đo thực tế từ mặt cảm biến đến MIN/MAX, đường kính bồn, vị trí nạp liệu, hơi, bọt, bụi, cánh khuấy, nhiệt độ, áp suất và tín hiệu cần đưa về hệ thống đều có thể làm thay đổi model phù hợp. Nếu chưa chắc radar có phải công nghệ phù hợp nhất, nên xem trước bài cảm biến đo mức liên tục để so sánh radar với siêu âm, thủy tĩnh và điện dung.

Cảm biến đo mức radar là gì?

Cảm biến đo mức radar là thiết bị sử dụng sóng điện từ để xác định khoảng cách từ vị trí lắp cảm biến đến bề mặt chất lỏng hoặc vật liệu cần đo. Tín hiệu radar được phát về phía bề mặt môi chất, phản xạ trở lại đầu thu và được bộ xử lý tính toán thành khoảng cách. Từ các thông số đã cấu hình, thiết bị quy đổi khoảng cách thành chiều cao mức, phần trăm mức hoặc tín hiệu đầu ra tương ứng.

Khác với cảm biến siêu âm sử dụng sóng âm truyền qua lớp không khí phía trên bề mặt, cảm biến radar đo mức sử dụng sóng điện từ. Vì vậy radar thường được đưa vào danh sách ưu tiên khi ứng dụng có sự thay đổi nhiệt độ không khí, hơi, bụi hoặc khoảng cách đo lớn.

Landing này tập trung vào việc chọn cảm biến đo mức radar và model phù hợp, không đi sâu vào cấu tạo hoặc xử lý tín hiệu radar. Nếu cần tìm hiểu chi tiết hơn, xem bài cảm biến radar là gì và nguyên lý hoạt động.

Có những loại cảm biến đo mức radar nào?

Trong các ứng dụng công nghiệp hiện nay, cảm biến đo mức radar có thể chia thành hai nhóm lớn là radar không tiếp xúc và radar dẫn sóng. Cả hai đều dùng radar để xác định mức nhưng cách truyền sóng, cách lắp và điều kiện ứng dụng khác nhau.

Radar không tiếp xúc

Radar không tiếp xúc được lắp phía trên bồn, bể hoặc silo. Anten phát sóng xuống bề mặt môi chất mà không cần que hay cáp tiếp xúc trực tiếp với vật liệu. Đây là kiểu cảm biến đo mức radar phù hợp khi muốn hạn chế tiếp xúc với hóa chất, chất bám dính, chất lỏng nóng hoặc khu vực khó bảo trì.

Radar không tiếp xúc cũng thuận lợi cho các bồn có cánh khuấy vì không có đầu dò dài nằm bên trong bồn. Tuy nhiên vị trí lắp vẫn phải tránh dòng nạp liệu, thành bồn và các kết cấu tạo phản xạ không mong muốn.

Những model có thể đánh giá gồm Flowline LR80, Flowline LR81, Flowline LR83, Flowline LR85, Dinel ARLM-54 và Dinel ARLM-70.

Radar dẫn sóng

Radar dẫn sóng hay Guided Wave Radar sử dụng que hoặc cáp để dẫn xung radar từ đầu cảm biến xuống bên trong bồn. Do đầu dò tiếp xúc trực tiếp với môi chất nên loại này có cấu trúc và cách lựa chọn khác radar không tiếp xúc.

Dinel GRLM-70 là dòng radar dẫn sóng có nhiều kiểu điện cực và đầu dò. Tùy cấu hình, thiết bị có thể sử dụng que hoặc cáp dài cho bồn và silo. Khi chọn cảm biến đo mức radar dạng dẫn sóng cần kiểm tra khả năng bám dính, dòng vật liệu, cánh khuấy và lực tác động lên đầu dò.

Cảm biến radar đo mức nước và chất lỏng

Cảm biến đo mức radar được sử dụng phổ biến để đo mức nước sạch, nước công nghiệp, nước thải, dầu, hóa chất và nhiều chất lỏng khác. Khả năng đo không tiếp xúc giúp radar đặc biệt đáng chú ý với bồn kín hoặc những môi chất không muốn đầu cảm biến tiếp xúc trực tiếp.

Cảm biến radar đo mực nước

Với bể nước hở đơn giản, ít bọt và khoảng đo vừa phải, siêu âm vẫn có thể là phương án kinh tế. Tuy nhiên khi bồn kín, xuất hiện hơi, bề mặt dao động hoặc cần khoảng đo lớn hơn, cảm biến radar đo mực nước thường được ưu tiên đánh giá.

Các ứng dụng nước nhỏ và trung bình có thể xem LR80, ARLM-54 hoặc ARLM-70. Khi range lớn hơn hoặc cần thêm màn hình, HART và Modbus, nhóm LR81, LR83 hoặc LR85 có thêm nhiều lựa chọn.

Cảm biến radar đo mức dầu

Cảm biến đo mức radar có thể sử dụng cho nhiều loại dầu, nhưng khả năng phản xạ radar phụ thuộc vào đặc tính môi chất và điều kiện bồn. Ngoài ra cần xem yêu cầu phòng nổ, nhiệt độ và áp suất nếu ứng dụng thuộc khu vực nguy hiểm.

Nếu nhu cầu chính là dầu diesel, dầu thủy lực, dầu bôi trơn hoặc bồn dầu công nghiệp, xem thêm bài cảm biến mức dầu để so sánh radar với thủy tĩnh, điện dung và các phương pháp khác.

Cảm biến đo mức chất lỏng bằng radar cho hóa chất

Đối với hóa chất, radar không tiếp xúc có lợi thế là anten không phải nhúng sâu vào môi chất. Tuy nhiên vẫn cần kiểm tra vật liệu anten, phần tiếp xúc process, gioăng, nhiệt độ và áp suất. Không nên lựa chọn cảm biến đo mức radar chỉ dựa vào tên chung như axit, bazơ hoặc dung môi.

Cảm biến đo mức radar cho silo và vật liệu rời

Silo xi măng, bột, hạt nhựa, cám, thức ăn chăn nuôi, gạo và ngũ cốc là nhóm ứng dụng có điều kiện đo khó hơn bồn chất lỏng. Vật liệu thường tạo bề mặt nghiêng, nhiều bụi và thay đổi hình dạng liên tục trong quá trình nạp hoặc xả. Đây là nhóm ứng dụng mà cảm biến đo mức radar 80GHz có góc phát hẹp thường được ưu tiên xem xét.

Khi đo silo, cần kiểm tra chiều cao, đường kính, vị trí nạp liệu, vật cản bên trong, góc nghỉ của vật liệu, lượng bụi và vùng bề mặt dự kiến mà radar sẽ chiếu tới. Một model có range đủ lớn chưa chắc hoạt động tốt nếu được đặt sai vị trí.

LR83 có beam hẹp hơn LR80/LR81 nên phù hợp với nhiều silo tầm trung. Với silo rất cao hoặc cần khoảng đo lớn, LR85 là model đáng đánh giá nhờ góc beam khoảng 4°. Trong một số ứng dụng phù hợp với đầu dò tiếp xúc, GRLM-70 cũng có thể là lựa chọn radar dẫn sóng.

Cách chọn cảm biến đo mức radar phù hợp

Trước khi chọn model cảm biến đo mức radar, nên thu thập đủ thông tin ứng dụng thay vì chỉ cung cấp chiều cao bồn. Bảng dưới đây là checklist cơ bản để đối chiếu model.

So sánh các cảm biến đo mức radar đang có

Bảng dưới đây giúp chọn nhanh nhóm cảm biến đo mức radar. Đây không phải bảng thông số kỹ thuật đầy đủ; sau khi xác định model phù hợp cần xem Product page tương ứng để kiểm tra nhiệt độ, áp suất, vật liệu, kết nối và mã đặt hàng.

Thông tin tham chiếu hãng: thông số chi tiết của từng cảm biến đo mức radar nên được đối chiếu thêm từ Flowline và Dinel trước khi chốt mã đặt hàng.

Radar 80GHz và radar dẫn sóng khác nhau thế nào?

Radar 80GHz và radar dẫn sóng đều thuộc nhóm cảm biến đo mức radar, nhưng một loại phát sóng tự do trong không gian còn một loại dẫn tín hiệu dọc theo que hoặc cáp. Vì vậy chúng không nên được xem như hai model thay thế trực tiếp cho nhau.

Cách lắp cảm biến đo mức radar

Vị trí lắp có ảnh hưởng rất lớn đến độ ổn định của cảm biến đo mức radar. Một radar có range đủ lớn nhưng đặt ngay dưới đường nạp hoặc quá sát thành bồn vẫn có thể tạo kết quả không ổn định.

Tránh dòng nạp liệu: không nên đặt cảm biến ngay dưới vị trí chất lỏng hoặc vật liệu rơi xuống. Dòng vật liệu có thể tạo nhiễu động, bụi và tín hiệu phản xạ không mong muốn.

Giữ khoảng cách với thành bồn: cần kiểm tra góc beam theo từng model để chùm radar không chiếu quá nhiều vào thành.

Tránh cánh khuấy và kết cấu kim loại: thang, thanh giằng, ống hoặc cánh khuấy có thể tạo echo. Nếu không thể tránh hoàn toàn, cần đánh giá vị trí và cấu hình loại bỏ echo giả.

Kiểm tra MIN/MAX thực tế: range của cảm biến đo mức radar phải được xác định theo khoảng từ mặt sensor đến mức thấp nhất cần đo. Range không nhất thiết bằng toàn bộ chiều cao hình học của bồn.

Với radar dẫn sóng: que hoặc cáp không nên chạm thành, cánh khuấy hoặc nằm ngay dưới dòng vật liệu nạp. Với silo vật liệu rời còn phải tính đến lực kéo tác động lên cáp.

Tín hiệu 4–20mA, HART và Modbus

Sau khi chọn đúng cảm biến đo mức radar, cần chọn chuẩn tín hiệu phù hợp với hệ thống nhận. Công nghệ radar và chuẩn truyền tín hiệu là hai vấn đề khác nhau.

4–20mA

4–20mA phù hợp khi chỉ cần truyền một giá trị mức liên tục về ngõ vào analog, bộ hiển thị hoặc thiết bị ghi dữ liệu. Đây là chuẩn đơn giản và phổ biến trong hệ thống đo lường công nghiệp.

4–20mA + HART

HART cho phép giữ tín hiệu analog 4–20mA đồng thời bổ sung khả năng cấu hình và đọc dữ liệu số. Nhiều cảm biến đo mức radar của Flowline và Dinel có phiên bản HART.

Modbus RS485

Modbus phù hợp khi cần truyền dữ liệu số hoặc kết nối nhiều thiết bị trên cùng đường truyền. Trước khi chọn cần kiểm tra hệ thống nhận có hỗ trợ Modbus RTU và cách triển khai mạng RS485 thực tế.

Nên chọn radar hay siêu âm đo mức?

Không phải mọi ứng dụng đều cần cảm biến đo mức radar. Với bể nước hở, ít bọt, ít hơi và khoảng đo vừa phải, siêu âm vẫn có thể là lựa chọn hợp lý và tiết kiệm.

Khi ứng dụng có nhiều hơi, biến động nhiệt độ không khí, bụi, khoảng đo lớn hoặc cần beam hẹp, radar thường có lợi thế hơn. Trong silo vật liệu rời, radar 80GHz đặc biệt đáng đánh giá do góc phát nhỏ hơn ở các model phù hợp.

Quyết định cuối cùng vẫn cần dựa trên điều kiện thực tế. Xem phân tích riêng tại bài radar hay siêu âm đo mức để tránh kéo quá nhiều intent so sánh vào Landing này.

Câu hỏi thường gặp về cảm biến đo mức radar

Cảm biến đo mức radar có đo được nước không?

Có. Cảm biến đo mức radar có thể được dùng để đo nước sạch, nước công nghiệp, nước thải, bồn kín và nhiều ứng dụng nước khác. Cần chọn range và vị trí lắp phù hợp.

Radar có đo được dầu và hóa chất không?

Có thể trong nhiều trường hợp. Với dầu cần xem đặc tính phản xạ và yêu cầu phòng nổ; với hóa chất phải kiểm tra thêm vật liệu, gioăng, nhiệt độ và áp suất.

Radar 80GHz khác radar dẫn sóng thế nào?

Radar 80GHz không tiếp xúc phát sóng trực tiếp từ anten xuống môi chất. Radar dẫn sóng sử dụng que hoặc cáp đi vào trong bồn. Vì vậy hai loại cảm biến đo mức radar có cách lắp và ứng dụng phù hợp khác nhau.

Cảm biến radar có bị ảnh hưởng bởi bọt và hơi không?

Radar thường ít phụ thuộc vào lớp không khí hơn siêu âm, nhưng bọt dày, ngưng tụ, khuấy mạnh và đặc tính môi chất vẫn có thể ảnh hưởng đến phép đo. Do đó không nên chọn chỉ dựa trên câu “radar không bị ảnh hưởng bởi hơi”.

Cảm biến radar có đo được silo xi măng không?

Có thể. Với silo xi măng và silo bột, cần ưu tiên đánh giá cảm biến đo mức radar có beam hẹp, đồng thời kiểm tra bụi, góc nghỉ vật liệu, khoảng đo, dòng nạp và vật cản.

Cảm biến radar có tín hiệu 4–20mA không?

Có. Nhiều model cung cấp 4–20mA và có thể bổ sung HART hoặc Modbus tùy phiên bản.

Cần cung cấp thông tin gì để chọn cảm biến radar?

Để chọn đúng cảm biến đo mức radar, nên cung cấp môi chất, bồn hay silo, chiều cao, khoảng cách từ sensor đến MIN/MAX, đường kính, nhiệt độ, áp suất, bọt/hơi/bụi, cánh khuấy, vật cản, vị trí nạp liệu và tín hiệu cần sử dụng.

Chịu trách nhiệm nội dung:

Lê Quân Đạt – Kỹ sư Tự động hóa

Phụ trách biên soạn và kiểm tra nội dung kỹ thuật về cảm biến đo lường, xử lý tín hiệu và truyền dữ liệu trong công nghiệp.

• Điện thoại: 0886 088 496
• Email: datle.huphaco@gmail.com
• Website: Chuyendoitinhieu.vn