SN61.XXAGHKNAX/VEGA: Một bể sản xuất ngăn chặn sự cố của máy đo mức siêu âm

I. Mục tiêu Thiết kế

• Yêu cầu cốt lõi: Giải quyết các vấn đề máy đo mực chất lỏng siêu âm dễ bị nhiễu và đo không chính xác trong điều kiện làm việc phức tạp thông qua tối ưu hóa cấu trúc và thiết kế bảo vệ.
• Bối cảnh áp dụng: Các quy trình trộn có yêu cầu cao về độ chính xác giám sát mực chất lỏng, chẳng hạn như chế biến thực phẩm và sản xuất hóa chất.

II. Các Mô-đun Thiết kế Chính

1. Thiết kế Cấu trúc Chống Nhiễu

• Thân bể nghiêng
  • Nguyên tắc thiết kế: Thành bên của bể tạo thành một góc 5°-10° so với mặt phẳng nằm ngang để giảm nhiễu của sự dao động chất lỏng lên tín hiệu siêu âm.
  • Thực hiện: Đáy bể áp dụng cấu trúc hình nón, kết hợp với ống dẫn hướng để kiểm soát độ sụt mực chất lỏng và tránh cuốn khí tạo bọt.
• Lắp đặt Ống Dẫn Sóng
  • Chức năng: Một ống dẫn sóng thẳng đứng (đường kính ≥ 50mm) được lắp đặt dưới đầu dò để hướng sóng siêu âm phát ra theo chiều dọc và giảm suy hao tín hiệu.
  • Lựa chọn vật liệu: Thép không gỉ 316L hoặc PVDF (polyvinylidene fluoride), có khả năng chống ăn mòn và có khả năng xuyên tín hiệu mạnh.
• Lắp đặt Kiểu Mặt Bích
  • Thông số kỹ thuật: Đầu dò được cố định theo chiều dọc trên đỉnh bể thông qua mặt bích, với độ lệch vuông góc so với bề mặt chất lỏng ≤ 1° và khoảng cách với thành bể ≥ 30cm.
  • Kiểm soát Vùng Chết: Một vùng chết ≥ 50cm được dành riêng theo phạm vi đo để ngăn đầu dò bị ngập trong chất lỏng.

2. Hệ thống Chống Tạo Bọt và Khử Bọt

• Lớp Kiểm Soát Nhiệt Độ Không Đổi
  • Cấu trúc: Thân bể áp dụng thiết kế hai lớp với các màng gia nhiệt điện và cảm biến nhiệt độ tích hợp để duy trì nhiệt độ chất lỏng ổn định (±1℃).
  • Nguyên tắc: Dao động nhiệt độ ≤ 2℃ có thể làm giảm sự di chuyển của các chất hoạt động bề mặt và sự hình thành bọt.
• Thiết bị Khử Bọt
  • Khử bọt cơ học: Một bộ khử bọt kiểu cánh quay được lắp đặt trên đỉnh bể, với tốc độ quay 50-100 vòng/phút, để phá vỡ bọt trên bề mặt chất lỏng.
  • Khử bọt hóa học: Một cổng phun chất khử bọt được dành riêng để hỗ trợ nhỏ giọt tự động (ví dụ: chất khử bọt gốc silicon, liều lượng 0,1-0,5ppm).
• Tối ưu hóa Tốc độ Dòng chảy
  • Thiết kế Ống Cấp: Cổng cấp tiếp tuyến được áp dụng để giảm tác động của chất lỏng; đường kính ống là DN25-DN50 và tốc độ dòng chảy ≤ 1,5m/s.
  • Kiểm soát Mực Chất Lỏng: Tốc độ dòng chảy được điều chỉnh bằng bơm biến tần để tránh dao động mạnh trong mực chất lỏng.

3. Hệ thống Bảo vệ và Hiệu chuẩn

• Thiết kế Bảo vệ
  • Vỏ bảo vệ: Vỏ chống thấm nước và chống bụi IP68 với chất hút ẩm tích hợp để ngăn chặn sự xâm nhập của hơi ẩm.
  • Che chắn điện từ: Bề mặt bên ngoài của bể được phun một lớp phủ dẫn điện để giảm nhiễu điện từ (ví dụ: từ bộ biến tần, động cơ, v.v.).
• Chức năng Hiệu chuẩn Tự động
  • Bù nhiệt độ: Cảm biến nhiệt độ tích hợp để hiệu chỉnh tốc độ âm thanh theo thời gian thực (tốc độ âm thanh = 331,5 + 0,6 × nhiệt độ).
  • Hiệu chuẩn Zero: Chất lỏng tiêu chuẩn (chẳng hạn như nước) được tự động bơm vào để hiệu chuẩn phạm vi trước khi sản xuất hàng ngày và báo động được kích hoạt nếu lỗi vượt quá 5%.
• Hệ thống Cảnh báo Sớm Lỗi
  • Thông số Giám sát: Cường độ tín hiệu, chất lượng tiếng vọng, nhiệt độ, đầu ra hiện tại.
  • Cơ chế Cảnh báo Sớm: Chuyển sang máy đo mực chất lỏng dự phòng khi dữ liệu bất thường và nhắc nhở bảo trì thông qua giao diện HMI.

III. Vật liệu và Thông số kỹ thuật Lắp đặt

• Lựa chọn Vật liệu
  • Bối cảnh chung: Thân bể được làm bằng thép không gỉ 304 và vòng đệm được làm bằng silicon.
  • Bối cảnh cấp hóa chất: Thân bể được lót bằng PTFE (polytetrafluoroethylene) và vật liệu đầu dò là PVDF.
• Thông số kỹ thuật Lắp đặt
  • Hiệu chuẩn Dọc: Sử dụng thước đo laser để đảm bảo đầu dò vuông góc với bề mặt chất lỏng.
  • Yêu cầu Tiếp đất: Điện trở tiếp đất của thân bể ≤ 4Ω để ngăn nhiễu tĩnh điện.
  • Bảo vệ Đường dây: Đường dây tín hiệu sử dụng cặp xoắn có vỏ bọc, được đặt trong các ống riêng biệt và tránh song song với đường dây điện.

IV. Hiệu quả Thực hiện

• Độ chính xác Đo lường: Lỗi mực chất lỏng ≤ ±5mm; hoạt động ổn định ngay cả khi độ che phủ bọt vượt quá 40%.
• Tỷ lệ Hỏng hóc: Thiết kế chống nhiễu làm giảm tỷ lệ hỏng hóc của máy đo mực chất lỏng hơn 80%.
• Chu kỳ Bảo trì: Thiết bị khử bọt được làm sạch 3 tháng một lần và máy đo mực chất lỏng được hiệu chuẩn 6 tháng một lần.

V. Các Trường hợp Ứng dụng

• Bể trộn xi-rô trong một nhà máy thực phẩm: Sau khi áp dụng thiết kế thân bể nghiêng + ống dẫn sóng, sai số đo do dao động mực chất lỏng đã giảm từ ±20mm xuống ±3mm.
• Bể trộn chất lỏng axit trong một nhà máy hóa chất: Với đầu dò PVDF và kiểm soát nhiệt độ không đổi, nó hoạt động liên tục trong 12 tháng trong môi trường ăn mòn cao.