Аж үйлдвэрийн болон хотын түвшний хэмжилтийн салбарт шингэн, хатуу бодис эсвэл лагийг үр ашигтай, аюулгүй, зардал багатайгаар хянах хэрэгцээ хамгийн чухал байдаг тул хэт авианы түвшний хэмжигч өргөн хэрэглэгддэг технологи болж гарч ирсэн. Өндөр давтамжийн дууны долгионы тархалт болон тусгалыг (хүний сонсголын хүрээнээс гадна, ихэвчлэн 20 кГц-ээс 200 кГц хүртэл) ашиглан эдгээр төхөөрөмжүүд нь механик эсвэл контакт дээр суурилсан мэдрэгчийн олон алдаанаас зайлсхийдэг холбоо барихгүй хэмжилтийн аргыг санал болгодог. Цахилгаан соронзон долгион ашигладаг радарын түвшний хэмжигч эсвэл шууд дүрэх шаардлагатай шумбах даралт дамжуулагчаас ялгаатай нь хэт авианы түвшний хэмжигч нь нарийвчлал, суурилуулалтын хялбар байдал, боломжийн үнийг тэнцвэржүүлдэг тул салбарын өргөн хүрээний хэрэглээнд тохиромжтой болгодог. Жижиг хэмжээний хүнсний боловсруулах үйлдвэрээс эхлээд томоохон хэмжээний бохир ус цэвэрлэх байгууламж хүртэл тэдгээрийн дасан зохицох чадвар, засвар үйлчилгээний бага шаардлага нь орчин үеийн түвшний хяналтын хэрэгцээнд хамгийн тохиромжтой шийдэл болох байр сууриа бататгасан. Доор тэдгээрийн ажиллах зарчим, гол давуу талууд, олон янзын хэрэглээ, оновчтой хэрэглээний талаарх дэлгэрэнгүй судалгааг оруулав.
I. Ажлын зарчим: Нарийвчлалтай хэмжилт хийхийн тулд дууны долгионыг ашиглах
Хэт авианы түвшин хэмжигчийн үйл ажиллагааны гол цөм нь дууны долгионы "нислэгийн хугацаа" зарчимд суурилсан энгийн боловч үр дүнтэй механизм юм. Ердийн төхөөрөмж нь гурван үндсэн бүрэлдэхүүн хэсгээс бүрдэнэ: дамжуулагч (хэт авианы долгионы дамжуулагч болон хүлээн авагчийн аль алиных нь үүрэг гүйцэтгэдэг), дохио боловсруулах нэгж, дэлгэц эсвэл гаралтын интерфэйс.
Энэ үйл явц нь дамжуулагч нь түвшинг хэмжих шаардлагатай орчны (шингэн, нунтаг, мөхлөгт хатуу бодис эсвэл зутан) гадаргуу руу хэт авианы долгионы фокустай цацраг цацруулснаар эхэлдэг. Эдгээр долгионууд нь орчны дээгүүрх агаар (эсвэл хий)-ээр дамжин өнгөрөхдөө орчны гадаргуутай тулгарч, цуурай дохио болон буцаж ойдог. Дараа нь дамжуулагч эдгээр туссан цуурайг илрүүлж, дохиог боловсруулах нэгж рүү илгээдэг. Боловсруулах нэгж нь анхны долгионы ялгарал болон цуурайг хүлээн авах хооронд өнгөрсөн хугацааг тооцоолдог бөгөөд энэ нь "нислэгийн хугацаа" юм.
Тухайн хий (жишээлбэл, агаар) дахь дууны хурд нь мэдэгдэж буй тогтмол (температур, даралт, чийгшил зэрэг хүчин зүйлээс хамааран тохируулж болно) тул боловсруулах төхөөрөмж нь дамжуулагчаас орчны гадаргуу хүртэлх зайг тодорхойлохын тулд зай = (дууны хурд × нислэгийн хугацаа) / 2 (долгион нь орчин руу болон буцаж явдаг тул 2-т хуваагддаг) томъёог ашигладаг. Энэхүү хэмжсэн зайг сав эсвэл савны урьдчилан тохируулсан нийт өндрөөс хасаж хэмжигч нь орчны яг түвшинг тооцоолно. Дараа нь энэ өгөгдлийг төхөөрөмжийн дэлгэц дээр харуулах эсвэл хяналтын систем, SCADA платформ эсвэл үүлэн технологид суурилсан хяналтын хэрэгслүүдтэй нэгтгэхийн тулд стандарт цахилгаан дохио (жишээлбэл, 4–20 мА, RS485, эсвэл Modbus) болгон дамжуулдаг. Энэхүү холбоо барихгүй үйл явц нь орчинтой физик харилцан үйлчлэлцэх хэрэгцээг арилгадаг бөгөөд энэ нь технологийн олон гол давуу талуудын үндэс суурь болдог онцлог юм.
II. Гол давуу талууд: Хэт авианы түвшин хэмжигч яагаад онцгой байдаг вэ?
1. Холбоо барихгүй дизайн нь аюулгүй байдал болон засвар үйлчилгээ бага шаарддаг
Хэт авианы түвшин хэмжигчдийн хамгийн чухал давуу талуудын нэг нь тэдгээрийн холбоо барихгүй хэмжих арга юм. Хүрээлэнд хүрэх ёстой холбоо барих мэдрэгчүүдээс (жишээлбэл, хөвөгч унтраалга, багтаамжийн датчик эсвэл шумбагч дамжуулагч) ялгаатай нь хэт авианы хэмжигчийг сав эсвэл савны дээд хэсэгт суурилуулж, дамжуулагчийг хэмжиж буй материалаас тусгаарладаг. Энэ нь химийн бодис (хүчил, уусгагч), газрын тосны бүтээгдэхүүн, хүнсний зориулалттай сироп зэрэг аюултай, идэмхий эсвэл наалдамхай орчинтой холбоотой хэрэглээнд онцгой ач холбогдолтой юм.
Жишээлбэл, төвлөрсөн хүхрийн хүчлийн түвшинг хэмждэг химийн үйлдвэрт контакт мэдрэгч нь зэврэлт эсвэл химийн гэмтлийн эрсдэлтэй тул байнга солих шаардлагатай болдог. Харин хэт авианы хэмжүүр нь шууд өртөхөөс зайлсхийж, засвар үйлчилгээний зардлыг бууруулж, гоожих эсвэл аюулгүй байдлын ослын эрсдэлийг бууруулдаг. Нэмж дурдахад, контактгүй загвар нь бохирдол (меласс гэх мэт наалдамхай бодисоос) эсвэл элэгдэл (элс гэх мэт мөхлөгт хатуу бодисоос) зэрэг асуудлыг арилгадаг бөгөөд энэ нь контакт мэдрэгчийн ажиллагааг муутгаж болзошгүй юм. Хэт авианы хэмжүүрийн тогтмол засвар үйлчилгээ нь ихэвчлэн дамжуулагчийг үе үе цэвэрлэх (тоос шороо, хог хаягдлыг зайлуулах) болон тохируулгын шалгалтыг багтаадаг бөгөөд энэ нь механик эсвэл контакт дээр суурилсан хувилбаруудад шаардлагатай засвар үйлчилгээнээс хамаагүй бага эрчимтэй байдаг.
2. Хөлөг онгоцны төрлүүдийн хооронд хялбар суурилуулалт болон уян хатан байдал
Хэт авианы түвшин хэмжигч нь суурилуулалтын энгийн байдгаараа алдартай бөгөөд шинэ төслүүд болон шинэчлэлтийн аль алинд нь илүүд үздэг сонголт болдог. Болгоомжтой тохируулга шаарддаг радарын хэмжигч эсвэл савны нэвтрэлт шаардлагатай даралтын дамжуулагчаас ялгаатай нь хэт авианы хэмжигчийг фланц, урсгалтай холболт эсвэл бүр соронзон суурийг (түр зуурын суурилуулалтад) ашиглан савны дээд талд суурилуулж болно. Эдгээр нь савны бүтцэд өөрчлөлт оруулах шаардлагагүй бөгөөд суурилуулах хугацаа, зардлыг бууруулдаг бөгөөд энэ нь зогсолтын цонх багатай байгууламжуудад чухал ач холбогдолтой юм.
Энэхүү уян хатан байдал нь янз бүрийн савны төрөл, хэмжээтэй нийцтэй байдалд хүртэл үргэлжилдэг. Хэт авианы хэмжигч нь задгай сав, хаалттай сав, силос, хутгагчтай сав, тэр ч байтугай жигд бус хэлбэртэй саванд үр дүнтэй ажилладаг. Дэвшилтэт загварууд нь тохируулж болох цацрагийн өнцгүүдтэй (нарийн 8°-аас өргөн 20° хүртэл) бөгөөд энэ нь хэрэглэгчдэд хэт авианы цацрагийг орчны гадаргуугийн тодорхой хэсэгт төвлөрүүлснээр савны доторх саад бэрхшээлээс (жишээлбэл, хоолой, холигч эсвэл хаалт) зайлсхийх боломжийг олгодог. Жишээлбэл, сүүн бүтээгдэхүүнийг холиход ашигладаг хүнсний боловсруулах үйлдвэрийн саванд (хутгагчаар тоноглогдсон) нарийн цацрагтай хэт авианы хэмжигчийг хутгагчийн ирийг тойрч гарахаар байрлуулж, хөндлөнгийн оролцоогүйгээр нарийвчлалтай уншилтыг баталгаажуулдаг. Энэхүү дасан зохицох чадвар нь хэт авианы хэмжигчийг эмийн үйлдвэрлэлээс (ариутгасан, саадгүй сав түгээмэл байдаг) эхлээд уул уурхай (том, тоостой силосууд нүүрс эсвэл хүдэр хадгалдаг газар) хүртэлх салбаруудад тохиромжтой болгодог.
3. Нарийвчлалыг алдагдуулахгүйгээр өртгийн үр ашиг
Радарын түвшний хэмжигч эсвэл цөмийн түвшний мэдрэгч зэрэг өндөр зэрэглэлийн технологиудтай харьцуулахад хэт авианы түвшний хэмжигч нь гүйцэтгэл болон өртгийн маш сайн тэнцвэрийг хангадаг. Эдгээр нь радарын хэмжигчээс хамаагүй хямд боловч ихэнх үйлдвэрийн болон хотын хэрэглээнд хангалттай нарийвчлалтай байдаг бөгөөд загвар болон хүрээлэн буй орчны нөхцөл байдлаас шалтгаалан хэмжилтийн хязгаарын ±0.25% -аас ±1% хооронд хэлбэлздэг. Энэ нь дээд зэргийн мэдрэгчийн төсөвгүй ч найдвартай түвшний хяналт шаарддаг жижиг, дунд үйлдвэрүүдэд (ЖДҮ) хүртээмжтэй болгодог.
Жишээлбэл, орон нутгийн бохир ус цэвэрлэх байгууламж (хотын үйлчилгээний нийтлэг жижиг дунд үйлдвэр) нь хэт авианы хэмжигч ашиглан цуглуулах сав эсвэл хадгалах цөөрөм дэх бохир усны түвшинг хэмжиж болно. Эдгээр хэмжигч нь радарын системийн өндөр өртөггүйгээр шахуургын ажиллагааг хянах (жишээлбэл, түвшин тодорхой босгод хүрэхэд насосыг идэвхжүүлэх) нарийвчлалтай өгөгдлийг өгдөг. Том байгууламжуудад ч гэсэн хэт авианы хэмжигчийг ихэвчлэн хоёрдогч хэмжилтийн цэгүүдэд (жишээлбэл, туслах савыг хянах) ашигладаг бөгөөд өндөр нарийвчлал нь чухал биш боловч зардлын үр ашиг нь багаж хэрэгслийн нийт төсвийг бууруулахад тусалдаг практик юм.
4. Цэвэр ба дамжуулагч бус орчинд тохиромжтой байдал
Радарын хэмжигч нь хүнд нөхцөлд (жишээлбэл, өндөр даралт, хэт температур) маш сайн ажилладаг бол хэт авианы хэмжигч нь цэвэр, дамжуулдаггүй орчинд маш сайн тохирдог бөгөөд эдгээр нь ихэвчлэн багтаамжийн датчик гэх мэт холбоо барих мэдрэгчээс (орчин үеийн дамжуулах чадвараас хамаардаг) илүү сайн ажилладаг. Жишээлбэл, ундааны үйлдвэрлэлд хэт авианы хэмжигчийг хадгалах саванд байгаа шар айраг, дарс, эсвэл ундаа зэрэг дамжуулдаггүй шингэний түвшинг хэмжихэд ашигладаг. Эдгээр шингэн нь цахилгаан дамжуулдаггүй тул багтаамжийн датчикууд найдвартай дохио үүсгэж чадахгүй ч хэт авианы долгион нь дамжуулах чадварт нөлөөлдөггүй тул тогтмол уншилтыг баталгаажуулдаг.
Үүнтэй адилаар, ариутгасан ус эсвэл цэвэршүүлсэн уусгагч (дамжуулагчгүй)-ийг шилэн эсвэл хуванцар саванд хадгалдаг эмийн үйлдвэрт хэт авианы хэмжигч нь орчныг бохирдуулах эрсдэлгүй инвазив бус хэмжилтийг хийдэг. Дамжуулагчгүй материалтай ажиллах чадвар нь дамжуулагч шингэнээс хамааралтай салбаруудаас (цахилгаан соронзон урсгал хэмжигч эсвэл багтаамжийн мэдрэгч давамгайлдаг) гадна ашиг тусыг нь өргөжүүлдэг бөгөөд энэ нь цэвэр байдлын хатуу шаардлага тавьдаг салбаруудад олон талын сонголт болдог.
III. Олон төрлийн хэрэглээ: Хотын үйлчилгээнээс эхлээд аж үйлдвэрийн үйлдвэрлэл хүртэл
1. Хотын бохир ус ба ус цэвэршүүлэх
Хэт авианы түвшин хэмжигч нь хотын бохир ус цэвэрлэх байгууламж (WWTP) болон усан хангамжийн системд гол хэрэгсэл болдог. WWTP-д тэд оролтын сав дахь түүхий бохир усны түвшинг хянаж, шахуургууд бохир усыг цэвэрлэх байгууламж руу тогтмол хурдаар дамжуулж, халихаас сэргийлдэг. Тэд мөн агааржуулалтын сав болон эцсийн хадгалах цөөрөм дэх цэвэршүүлсэн бохир усны түвшинг хэмжиж, операторуудад цэвэрлэх үйл явцыг оновчтой болгож, байгаль орчны дүрэм журмыг дагаж мөрдөхөд тусалдаг (жишээлбэл, бохир усны түвшин гадагшлуулах хязгаараас хэтрэхгүй байхыг баталгаажуулах).
Усан хангамжийн системд усан сан, өндөрлөг сав, түгээлтийн цамхагууд дахь усны түвшинг хянахын тулд хэт авианы хэмжигчийг ашигладаг. Жишээлбэл, хотын усны хангамжийн газар дээврийн усны саванд хэт авианы хэмжигч суурилуулж, усны түвшинг хянаж, түвшин тогтоосон цэгээс доош унасан үед дахин дүүргэлтийг эхлүүлж болно. Энэ нь оршин суугчдыг тогтмол усаар хангахын зэрэгцээ хэт дүүргэлт (усыг үрэлгэн болгодог) эсвэл дутуу дүүргэлт (үйлчилгээ тасалдахад хүргэдэг)-ээс урьдчилан сэргийлдэг.
2. Хүнс ба ундааны үйлдвэрлэл
Хүнс, ундааны үйлдвэрүүд нь цэвэр, зэврэлтгүй орчинтой харьцах, эрүүл ахуйн стандартыг (жишээлбэл, АНУ эсвэл Европын Холбооны хүнсний харьцах материалын FDA-ийн 10/2011 тоот журам) дагаж мөрдөх чадварынхаа хувьд хэт авианы түвшин хэмжигчийг ашигладаг. Шар айрагны үйлдвэрүүдэд тэд холих сав, исгэх саванд байгаа шар айрагны соёолжны хандны түвшинг хэмжиж, найрлагын нарийн тун, бүтээгдэхүүний чанарыг тогтвортой байлгахыг баталгаажуулдаг. Сүүний үйлдвэрүүдэд тэд хадгалах саванд байгаа сүү, цөцгий эсвэл тарагны түвшинг хянаж, харьцах мэдрэгчтэй холбоотой бохирдлын эрсдэлээс зайлсхийдэг.
Хүнсний зориулалтаар бүтээгдсэн олон хэт авианы хэмжүүрүүд нь зэвэрдэггүй ган гэртэй бөгөөд IP67/IP68 хамгаалалтын зэрэглэлтэй тул эрүүл ахуйг сахихад шаардлагатай угаалга (өндөр даралттай ус эсвэл цэвэрлэгээний химийн бодис ашиглах)-д тэсвэртэй болгодог. Энэхүү бат бөх чанар нь хэмжүүрүүд нь хүнсний боловсруулах үйлдвэрүүдийн хатуу цэвэрлэгээний хуваарийг тэсвэрлэх боломжийг олгодог.
3. Хими ба газрын тосны химийн үйлдвэр
Химийн үйлдвэрүүд ихэвчлэн зэврэлт ихтэй эсвэл өндөр температурт хэрэглэхэд радарын хэмжигч ашигладаг бол хэт авианы түвшин хэмжигчийг хадгалах саванд зэврэлтгүй уусгагч, угаалгын нунтаг эсвэл шингэн бордооны түвшинг хэмжих гэх мэт тийм ч онцгой бус нөхцөлд өргөн ашигладаг. Нефть химийн үйлдвэрүүдэд тэд газрын дээрх саванд байгаа дизель, бензин эсвэл тослох материалын түвшинг хянаж, бараа материалын менежментийн нарийвчлалтай өгөгдлийг гаргаж, асгаралтаас урьдчилан сэргийлдэг.
Тэсрэлтээс хамгаалах гэрчилгээтэй дэвшилтэт хэт авианы хэмжигчийг (жишээ нь, ATEX, IECEx) нефть химийн үйлдвэрүүдийн аюултай хэсэгт (жишээ нь, шатамхай шингэн хадгалах агуулахын ойролцоо) ашигладаг бөгөөд тэдгээрийн холбоо барихгүй загвар нь гал асаах эрсдлийг бууруулдаг. Эдгээр хэмжигч нь жижиг оч ч дэлбэрэлт үүсгэж болзошгүй орчинд аюулгүй, нийцтэй түвшний хяналтыг баталгаажуулдаг.
4. Уул уурхай болон их хэмжээний хатуу бодисын боловсруулалт
Уул уурхайн салбарт хэт авианы түвшний хэмжигчийг силос болон бункерт байгаа их хэмжээний хатуу бодисын (жишээлбэл, нүүрс, төмрийн хүдэр, шохойн чулуу) түвшинг хэмжихэд ашигладаг. Зүлгүүрийн хатуу бодистой харьцах үед гацах эсвэл эвдэрч болзошгүй механик мэдрэгчүүдээс (жишээлбэл, эргэлдэгч сэлүүр унтраалга) ялгаатай нь хэт авианы хэмжигч нь физик харилцан үйлчлэлээс зайлсхийж, урт хугацааны найдвартай байдлыг хангадаг. Тэд мөн уул уурхайн байгууламжид түгээмэл тохиолддог тоостой нөхцөл байдлыг зохицуулдаг - олон загвар нь агаарт байгаа тоосны хэсгүүдийн хөндлөнгийн оролцоог шүүдэг тоос тэсвэртэй хувиргагч болон дохио боловсруулах алгоритмуудтай байдаг.
Жишээлбэл, нүүрсний уурхай нь цахилгаан станц руу тээвэрлэхээс өмнө силос дахь нүүрсний түвшинг хянахын тулд хэт авианы хэмжигч ашиглаж болно. Хэмжигч нь силосоос конвейерийн тууз руу нүүрсний урсгалыг хянах бодит цагийн өгөгдлийг өгч, хэт ачаалал (тоног төхөөрөмжийг гэмтээдэг) эсвэл дутуу ачаалал (үр ашгийг бууруулдаг)-аас сэргийлдэг.
IV. Оновчтой хэрэглээнд анхаарах зүйлс
Хэт авианы түвшин хэмжигч нь олон давуу талтай боловч бүх хэрэглээнд тохиромжтой биш бөгөөд оновчтой ажиллагааг хангахын тулд зарим хүчин зүйлийг харгалзан үзэх шаардлагатай.
- Агаар мандлын нөхцөл байдал: Дууны хурд нь температур, чийгшил, даралтаас хамаардаг. Эдгээр хүчин зүйлсийн огцом хэлбэлзэл (жишээлбэл, цаасны үйлдвэрт өндөр чийгшил эсвэл хөргөгчинд хадгалсан агуулахад бага температур) нь нарийвчлалыг бууруулж болзошгүй. Орчин үеийн олон хэмжигч нь энэ асуудлыг багасгахын тулд суурилуулсан температурын нөхөн төлбөртэй байдаг боловч хэрэглэгчид хэмжигчийг хэрэглээнийхээ тодорхой орчны нөхцөлд тохируулан тохируулах хэрэгтэй.
- Хөөс ба уур: Шингэний гадаргуу дээрх зузаан хөөс (жишээлбэл, угаалгын нунтаг холих саванд) нь хэт авианы долгионыг шингээж эсвэл тарааж, хэмжигч нь тод цуурайг илрүүлэхээс сэргийлдэг. Үүнтэй адил өндөр уурын концентраци (жишээлбэл, бойлерийн өрөөнд) нь дууны долгионыг гажуудуулж болзошгүй. Ийм тохиолдолд хэрэглэгчид хөөс тэсвэртэй алгоритмтай тусгай хэт авианы хэмжигч сонгох эсвэл радар гэх мэт өөр технологийг авч үзэх шаардлагатай болж магадгүй юм.
- Савны саад тотгор: Савны дотоод эд ангиуд (жишээ нь, хутгагч, хоолой, шат) нь хэт авианы долгионыг тусгаж, буруу заалтад хүргэдэг хуурамч цуурай үүсгэдэг. Үүнээс зайлсхийхийн тулд хэрэглэгчид нарийн цацрагийн өнцөгтэй хэмжигчийг сонгож, саад тотгороос зайлсхийхийн тулд мэдрэгчийг байрлуулах эсвэл хуурамч дохиог шүүдэг цуурай дарах функцтэй загваруудыг ашиглах хэрэгтэй.
Дүгнэлт
Хэт авианы түвшин хэмжигч нь олон төрлийн салбарт түвшний хэмжилт хийх олон талын, зардал багатай, найдвартай шийдэл болж чадсан. Тэдгээрийн холбоо барихгүй загвар нь аюулгүй байдал, засвар үйлчилгээ багатай байдлыг хангадаг бол суурилуулахад хялбар, уян хатан байдал нь янз бүрийн хөлөг онгоцны төрөл, орчинд тохиромжтой болгодог. Хотын бохир ус цэвэрлэхээс эхлээд хүнсний боловсруулалт, химийн үйлдвэрлэлээс уул уурхай хүртэл эдгээр хэмжигч нь үйл ажиллагааг оновчтой болгох, дүрэм журмыг дагаж мөрдөх, зардлыг бууруулахад шаардлагатай нарийвчлал, бат бөх чанарыг хангадаг.
Хэт их агаар мандлын нөхцөлд эсвэл хөөс/уур ихтэй орчинд хязгаарлалттай байдаг ч температурын нөхөн олговор, хөөс тэсвэртэй алгоритм, дэлбэрэлтэд тэсвэртэй дизайн зэрэг технологийн дэвшил нь тэдгээрийн хэрэглээг өргөжүүлсээр байна. Дэлхий даяарх үйлдвэрүүд автоматжуулалт болон ухаалаг хяналтыг нэвтрүүлж байгаа тул хэт авианы түвшний хэмжигч нь орчин үеийн түвшний хэмжилтийн системийн гол бүрэлдэхүүн хэсэг хэвээр байх бөгөөд жижиг аж ахуйн нэгжүүд болон томоохон үйлдвэрлэлийн байгууламжуудын хэрэгцээг хангах гүйцэтгэл болон боломжийн бодит тэнцвэрийг санал болгоно. Хотын усан сан дахь усны түвшинг эсвэл уурхайн силос дахь нүүрсний түвшинг хэмжихээс үл хамааран хэт авианы түвшний хэмжигч нь үр дүнтэй түвшний хяналт нь нарийн төвөгтэй эсвэл үнэтэй технологи шаарддаггүй - зөвхөн хэрэглээний өвөрмөц шаардлагад тохирсон шийдэл гэдгийг нотолж байна.
Нийтэлсэн цаг: 2025 оны 9-р сарын 2