분진, 증기 및 결로가 발생하는 탱크와 사일로에 적합한 혼, 렌즈, 드롭 및 에어퍼지 레이더 안테나 비교 — WELK에서 적합한 레이더 안테나를 선택하십시오.
레이더 레벨 트랜스미터의 안테나는 레벨 트랜스미터가 제품 표면까지의 거리를 측정하는 데 사용하는 마이크로파 신호를 발사하고 수신하는 물리적 개구부입니다. 최신 80GHz FMCW(주파수 변조 연속파) 레이더 레벨 미터에서 안테나는 빔이 얼마나 집중되는지, 얼마나 많은 에너지가 표적에 도달하는지, 그리고 기기가 먼지, 증기, 결로 및 부착물에 어떻게 대처하는지를 결정합니다. 이것이 동일한 전자 장치가 한 설치에서는 ±2mm 정확도와 최대 120m의 측정 범위를 제공하면서 다른 설치에서는 실패할 수 있는 이유입니다. 안테나는 액세서리가 아닙니다. 측정 루프에서 가장 영향력 있는 단일 구성 요소입니다. 이 가이드는 산업용 레이더 레벨 트랜스미터에 사용되는 네 가지 안테나 제품군(혼, 렌즈, 드롭/로드 및 에어 퍼지 변형)을 비교하고 화학, 시멘트, 물 및 식품 공장의 탱크와 사일로에 적합한 안테나를 선택하는 방법을 설명합니다. 최신 80GHz 기기가 실제로 무엇을 측정할 수 있는지 자세히 알아보려면 당사 엔지니어가 정확도에 대한 이야기를 자세히 설명합니다. 80GHz 레이더 레벨 미터의 정확도.
동일한 전자 장치와 동일한 소프트웨어를 가진 두 개의 트랜스미터는 안테나가 다르면 완전히 다르게 측정합니다. 안테나는 레벨 판독값이 안정적이고 반복 가능하며 신뢰할 수 있는지 여부를 결정하는 세 가지를 제어합니다.
신호 집중. 레이더 에너지는 안테나를 떠나면서 퍼지며, 이 퍼짐의 각도(빔 각도)는 파장에 대한 개구부 크기에 의해 거의 전적으로 설정됩니다. 80GHz에서 파장은 3.75mm에 불과하므로 작은 안테나도 이전 6GHz 및 26GHz 레이더가 훨씬 더 큰 혼이 필요했던 빔을 좁게 만들 수 있습니다. 집중된 빔은 에너지를 제품 표면에 유지하여 탱크 벽, 내부 구조물, 맨홀 또는 사다리에서 반사되는 것을 방지하며, 이는 소프트웨어가 거부해야 하는 거짓 에코를 생성합니다.
빔 각도. 일반적으로 안테나 스타일에 따라 3~8°인 좁은 빔은 세 가지 상황에서 가장 중요합니다. 벽이 빔에 가까운 높고 좁은 사일로; 교반기, 열교환기 또는 배플이 있어 기생 반사를 일으킬 수 있는 탱크; 안테나가 제한된 개구부를 통과해야 하며 빔이 노즐 벽을 절단하지 않아야 하는 작은 노즐. 노즐을 절단하는 빔은 에너지를 잃고 노즐 자체에서 강한 에코를 생성합니다. 80GHz에서 3° 빔 각도는 대부분의 에너지를 10m 거리에서 약 0.5m 너비의 지점에 집중시키는 반면, 넓은 빔의 저주파 기기는 수 미터에 걸쳐 퍼집니다.
결로, 먼지 및 부착물에 대한 저항성. 모든 안테나는 결국 표면에 결로, 먼지 또는 제품이 쌓입니다. 이 층이 측정을 얼마나 저하시키는지는 안테나의 기하학적 구조와 재료에 따라 다릅니다. 플러시 또는 완만한 경사 표면은 액체를 흘려보내고; 깊은 캐비티는 액체를 가두며; 퍼지 연결부는 적극적으로 제거합니다. 안테나 표면의 코팅은 신호를 감쇠시키거나 산란시키거나 측정 거리를 약간 이동시킬 수 있습니다. 따라서 습하거나 먼지가 많은 서비스에서 표면을 흘려보내거나 적극적으로 청소하는 안테나는 적당한 가격 차이보다 훨씬 더 가치가 있습니다.
실질적인 결과: 안테나 선택은 플랜지가 용접된 후가 아니라 탱크 도면에 노즐 크기가 고정되기 전에 이루어져야 합니다. 지정하는 노즐 직경, 프로세스 연결 및 프로세스 조건은 물리적으로 가능한 안테나 스타일을 결정하며, 이 결정은 기기 수명 동안 정확도, 신뢰성 및 유지보수 비용에 영향을 미칩니다.
혼은 일반적인 용도의 레이더 레벨 측정을 위한 기본 안테나이며, 그 이유는 견고하고, 단순하며, 저렴하고, 다양한 크기와 재질로 제공되기 때문입니다. 혼은 전자 장치에서 용기로 마이크로파 에너지를 안내하는 중공 금속 원뿔 또는 포물선입니다. 두 가지 주요 형상이 있습니다.
원뿔형(콘) 혼. 전형적인 직선 측면 원뿔은 대부분의 레이더 레벨 트랜스미터에 표준 장착됩니다. 빔 각도, 크기 및 비용의 좋은 균형을 제공하며, 혼 길이와 직경에 따라 일반적인 빔 각도는 8°에서 약 4°까지입니다. 원뿔형 혼은 노즐이 충분히 커서 수용할 수 있는 대부분의 저장 탱크, 공정 용기 및 중간 레벨 응용 분야에 적합합니다. 다양한 프로세스 연결로 제공되며, 가장 일반적으로 DN80/DN100 플랜지 및 3인치 또는 4인치 나사산 마운트가 있으며, 화학 서비스를 위해 PTFE 라이닝 또는 전체 금속 버전으로 공급될 수 있습니다.
포물선형 혼. 포물선(접시 모양) 혼은 곡면 반사 표면을 사용하여 동일한 직경의 원뿔형 혼보다 훨씬 좁은 빔을 생성하며, 종종 3–4°까지 좁힐 수 있습니다. 더 좁은 빔은 장거리에서 더 높은 신호 강도를 제공하고 내부 장애물에 대한 더 나은 면역성을 제공합니다. 트레이드오프는 크기와 비용입니다: 포물선형 혼은 더 크고, 무겁고, 더 비싸며, 일반적으로 더 큰 노즐이 필요합니다. 대형 탱크나 사일로에서 최대 범위가 필요하거나 내부 구조로 인해 빔을 벽에서 멀리 유지해야 할 때 포물선형 혼을 사용하십시오. 주요 80 GHz 레이더 레벨 미터 WELK의 범위에는 원뿔형 및 포물선형 혼 옵션이 모두 포함되어 있어 동일한 전자 장치를 각 탱크에 맞는 올바른 개구부에 맞출 수 있습니다.
혼이 잘못된 선택일 때. 혼에는 두 가지 약점이 있습니다. 첫째, 용기 안으로 돌출되므로 짧은 노즐이나 낮은 지붕이 있는 탱크에서는 긴 혼이 맞지 않을 수 있습니다. 둘째, 열린 콘 내부는 특히 용기가 가압되고 증기가 있을 때 응결 또는 제품이 축적될 수 있습니다. 노즐이 작거나, 지붕 간격이 좁거나, 프로세스가 습한 경우 아래의 안테나 제품군 중 하나가 일반적으로 더 잘 작동합니다.
렌즈 안테나는 특정 모순을 해결하기 위해 개발되었습니다: 프로세스 엔지니어는 좁고 잘 집중된 빔을 원했지만, 현대 80 GHz 레이더는 충분히 작아서 사용자들이 점점 더 작은 노즐을 요구하며, 기존 혼은 40mm 또는 50mm 노즐을 통해 좁은 빔을 생성할 수 없습니다.
렌즈 안테나는 일반적으로 PTFE로 만들어진 유전체 렌즈를 안테나 전면에 성형하여 광학 렌즈가 빛을 집속하는 것처럼 빔을 집속합니다. 렌즈가 노즐 개구부를 완전히 채우기 때문에 안테나는 매끄럽고 밀봉된 표면을 가지며 청소가 쉽고, 집속 효과 덕분에 작은 직경의 안테나로도 빔 각도를 3–4°로 달성할 수 있습니다. 또한 렌즈는 안테나 내부를 프로세스로부터 물리적으로 분리하여 전자 장치를 결로와 부식으로부터 보호합니다.
렌즈 안테나는 다음 경우에 가장 적합합니다.
주요 제한 사항은 화학적 및 기계적 견고성입니다. PTFE 렌즈는 대부분의 화학 물질에 내성이 있지만 연마성 슬러리나 물리적 충격에 의해 손상될 수 있으며, 온도 등급은 전체 금속 혼보다 낮습니다. 그러나 대부분의 탱크 및 사일로 응용 분야에서 렌즈 안테나는 작은 설치 면적, 좁은 빔 및 청소 용이성의 최상의 조합을 제공하므로 최신 80GHz 기기의 표준 선택입니다.
드롭 안테나는 로드 또는 스터브 안테나라고도 하며, 용기 안으로 몇 센티미터만 연장되는 짧고 가는 안테나 요소입니다. 이는 혼이나 렌즈가 맞지 않는 설치, 즉 매우 작은 노즐, 매우 제한된 지붕 여유 공간, 또는 안테나가 짧아야 하는 플라스틱 및 라이닝 탱크를 위한 절충안입니다.
로드 안테나는 빔 집속을 희생하여 컴팩트함을 얻습니다. 빔 각도는 동일한 공칭 크기의 렌즈나 혼보다 넓으므로, 제품 위에 충분한 자유 공간이 있고 내부 장애물이 거의 없는 탱크에 가장 적합합니다. 이러한 조건이 충족되면 드롭 안테나는 표준 레벨 측정에 완전히 적합하며, 낮은 프로파일 덕분에 안테나 표면에 결로가 쌓이는 것을 거의 방지합니다.
드롭 안테나는 일반적으로 다음에 사용됩니다.
선택 규칙은 간단합니다. 혼 안테나를 설치할 공간이 있으면 혼을 사용하고, 작은 노즐만 있다면 렌즈를 선호하며, 공간도 노즐도 없다면 드롭 안테나가 실용적인 해답입니다. 모든 안테나와 마찬가지로 빔 각도를 탱크 형상과 대조해야 합니다. 좁은 용기에서 넓은 빔은 벽면 에코를 생성하여 트랜스미터가 필터링해야 하기 때문입니다.
에어 퍼지 안테나는 퍼지 연결부가 장착된 혼 또는 렌즈 안테나로, 건조 가스(일반적으로 계기용 공기 또는 질소)의 연속 또는 간헐적 흐름이 안테나 표면을 가로질러 불어집니다. 가스는 결로 형성을 방지하고, 제품이 표면에 침착되는 것을 막으며, 일부 설계에서는 안테나 캐비티에 증기가 들어가지 않도록 양압 장벽을 만듭니다.
압력 및 유량 요구 사항. 퍼지 시스템은 간단하지만 안정적인 공급이 필요합니다. 퍼지 입구의 일반적인 작동 압력은 1–3 bar (15–45 psi)이며, 유량은 안테나 크기와 공정 조건의 가혹도에 따라 분당 2–10 표준 리터 범위입니다. 심한 증기 조건에서는 범위의 상한에서 연속 퍼지가 가장 안정적인 결과를 제공합니다. 가벼운 결로에서는 작은 연속 흐름이나 주기적인 고유량 블로우로 충분합니다. 따라서 플랜트는 퍼지 장착 트랜스미터마다 계기용 공기 또는 질소 라인을 예산에 포함해야 합니다. 이는 매주 코팅된 안테나를 청소하는 다운타임에 비해 작은 비용입니다. WELK의 통합 에어 퍼지 기능이 있는 80 GHz 레이더 레벨 미터 는 퍼지 연결부를 계기에 통합하여 연결을 쉽게 합니다.
퍼지가 필수적인 경우. 에어 퍼지는 사치품이 아닙니다. 종종 작동하는 측정과 작동하지 않는 측정의 차이를 만듭니다. 다음의 표준 솔루션입니다:
특히 고온 공정의 경우, 퍼지(purge)는 열 차단 설계와 결합되어야 합니다. 공정이 수백 도에 이르더라도 전자 장치가 차갑게 유지되어야 하기 때문입니다. 고온 레이더 레벨계 WELK의 는 증기, 열 및 퍼지 서비스의 이러한 조합을 위해 정확히 설계되었습니다.
증기는 종종 레이더 킬러로 오진됩니다. 실제로 건조 증기는 유전 상수가 매우 낮고 마이크로파 신호를 약하게만 감쇠시키므로, 안테나 자체가 깨끗하면 레이더는 일반적으로 증기 층을 통해 볼 수 있습니다. 실제 문제는 응축과 안개입니다.
따뜻한 증기가 차가운 안테나 표면에 닿으면 물이 물방울로 응축됩니다. 액체 물의 유전 상수는 약 80으로, 일반적인 물질 중 가장 높은 수준이므로 안테나 표면의 물막은 전송 에너지의 상당 부분을 흡수하고 산란시킵니다. 그 결과 약하고 노이즈가 많은 에코가 발생하거나 최악의 경우 에코가 전혀 발생하지 않습니다. 물방울은 또한 신호를 무작위 방향으로 산란시켜 유지보수 팀이 레이더 탓으로 돌리는 "거짓 안개 에코"를 생성하지만, 실제 원인은 젖은 렌즈입니다.
세 가지 안테나 수준의 대응 조치가 이를 해결합니다:
온도도 중요합니다. 용기 내부가 뜨거운데 안테나가 차가워지면 안테나 스타일과 관계없이 결로가 발생할 수밖에 없습니다. 고온 서비스에서는 단열 섹션이나 연장 마운트를 사용하면 안테나 면이 공정 온도에 더 가깝게 유지되며, 이것이 바로 고온용 레이더 트랜스미터가 단순한 플랜지 대신 열 차단 장치로 제작되는 이유입니다.
분진은 건조하기 때문에 증기와 다르게 작용합니다. 안테나 면에 가볍게 쌓인 먼지는 신호에 거의 영향을 미치지 않습니다. 건조한 분말은 유전율이 낮아 에너지의 일부만 산란시키기 때문입니다. 문제는 먼지가 젖거나, 두꺼운 껍질로 축적되거나, 안테나 입구를 가로질러 다리처럼 연결될 때 발생합니다.
시멘트, 플라이애시, 밀가루, 플라스틱 분말 및 유사 재료에서 실제적인 적은 공기 중 분진 자체보다는 부착물입니다. 사일로 내 공기 중 분진은 레이더 신호를 다소 감쇠시키지만, 최신 80GHz 레이더는 짧은 파장과 높은 출력으로 강한 에코 마진을 제공하므로 매우 분진이 많은 환경에서도 문제없이 작동합니다. 이러한 이유로 레이더는 이제 사일로 레벨 측정의 표준 기술이 되었으며, WELK의 장거리 사일로 레이더 는 높은 시멘트 및 골재 사일로에 필요한 전체 120m 측정 범위를 제공합니다.
분진 서비스에는 세 가지 규칙이 적용됩니다:
시멘트 및 분말 공장의 경우, 안테나는 매끄럽고 자체 세척되는 프로파일을 가진 것을 선택해야 하며, 크러스트가 발생하는 것으로 알려진 경우 통합 퍼지 연결부가 있는 것을 선택해야 합니다. 전용 시멘트 사일로 레이더 WELK의 제품은 정확히 이러한 용도에 맞게 제작되었습니다.
| 안테나 유형 | 일반적인 빔 각도 | 최적의 용도 | 주요 제한 사항 | 일반적인 프로세스 연결 |
|---|---|---|---|---|
| 원추형 혼 | 4–8° | 일반 저장 탱크; 프로세스 용기; 장거리 | 더 큰 노즐 필요; 개방형 콘은 응축수를 모을 수 있음 | DN80/DN100 플랜지; 3–4" 나사 |
| 파라볼릭 혼 | 3–4° | 매우 긴 측정 범위; 장애물이 있는 탱크 | 대형; 중량; 고가; 대형 노즐 필요 | DN100+ 플랜지 |
| 렌즈 | 3–4° | 소형 노즐; 고압; 위생 식품/물 서비스 | PTFE 면이 연마재에 의해 손상될 수 있음; 낮은 온도 제한 | 1.5"–DN80 노즐 |
| 드롭 / 로드 | 8–15° | 소형 탱크; 좁은 공간; 개방 용기 | 넓은 빔; 좁거나 장애물이 있는 탱크에서 성능 저하 | 1–1.5" 나사; 소형 플랜지 |
| 에어 퍼지 혼/렌즈 | 3–8° | 증기; 결로; 점착성 또는 코팅 제품 | 계기용 공기/질소 공급 필요 | 모든; 퍼지 연결부 추가 |
이 질문들을 순서대로 검토하면 열 번 중 아홉 번은 올바른 안테나 제품군에 도달할 수 있습니다.
증기가 레이더 레벨 신호를 차단합니까? 건조 증기는 신호를 약하게만 감쇠시키며, 레이더는 일반적으로 이를 통해 측정할 수 있습니다. 실제 문제는 안테나 표면에 형성되는 결로로, 이는 신호를 흡수하고 산란시킵니다. 에어 퍼지 또는 경사지고 밀봉된 안테나 표면은 결로를 방지하고 측정을 안정적으로 유지합니다.
좁은 사일로에 필요한 빔 각도는 얼마입니까? 빔은 최저 제품 레벨에서 벽에 닿지 않아야 합니다. 높고 좁은 사일로의 경우 안테나 제품군이 허용하는 가장 좁은 빔을 선택하십시오 — 일반적으로 80GHz에서 렌즈 또는 파라볼릭 혼으로 3–4° — 그리고 구매 전에 계산된 빔 확산을 사일로 직경과 비교하십시오.
작은 2인치 노즐에 레이더를 사용할 수 있습니까? 예. 렌즈 안테나는 약 1.5인치(DN40) 이상의 노즐용으로 설계되었으며 작은 직경에도 불구하고 80GHz에서 3–4°의 좁은 빔을 제공합니다. 노즐이 더 작다면 드롭 안테나가 맞을 수 있지만 빔은 더 넓어집니다.
에어 퍼지 안테나에 필요한 공기 압력은 얼마입니까? 일반적으로 퍼지 입구에서 1–3 bar(15–45 psi)이며, 안테나 크기와 공정 심각도에 따라 유량은 약 2–10 표준 리터/분입니다. 심한 증기 서비스에서는 일반적으로 범위의 높은 쪽에서 연속 퍼지가 필요합니다.
안테나의 먼지가 정확도에 영향을 줍니까? 얇은 건조 먼지 층은 분말의 유전율이 낮기 때문에 거의 영향을 미치지 않습니다. 두꺼운 크러스트, 젖은 물질 또는 안테나 입구를 가로지르는 먼지 브리지는 신호를 감쇠시키므로, 크러스트가 생기기 쉬운 서비스에는 매끄러운 자체 세척 면과 필요한 경우 에어 퍼지가 필요합니다.
안테나 선택은 노즐 크기, 빔 각도, 측정 범위 및 공정 조건 간의 절충이며, 잘못된 선택은 안테나 자체보다 다운타임 비용이 훨씬 더 많이 드는 불안정한 측정값으로 나타납니다. 탱크 직경, 노즐 크기, 제품, 온도, 압력 및 알려진 먼지나 증기 문제를 WELK 엔지니어링 팀에 보내면 공정에 맞는 무료 안테나 추천을 받을 수 있습니다. 80GHz 시리즈의 혼, 렌즈, 드롭 및 에어 퍼지 구성을 포함한 66개 이상의 레이더 레벨 미터 모델과 계측기를 제작하는 사람들의 공장 직송 지원을 통해 첫 번째에 올바른 제품을 얻을 수 있으며, 제조업체 수준의 품질 관리 및 애프터 서비스가 뒷받침됩니다.
Configurable 80 GHz FMCW radar level meter for storage tanks, process vessels and selected solids with narrow-beam non-contact measurement.
80 GHz radar package with purge connection for dusty silos and applications where antenna buildup can weaken the echo.
Radar level meter configured with protected antenna, spacer or cooling extension for elevated-temperature process vessels.
Send drawings, dimensions, material, environment or operating conditions, and we will help confirm the right specification.
Uploaded reference files are included with the inquiry. For larger CAD packages, reply to the confirmation email or send them here:
Our team typically replies within 24시간.
