SN61.XXAGHKNAX/VEGA: 초음파 레벨 미터 고장 작동을 방지하는 배치 탱크

I. 설계 목표

• 핵심 요구 사항: 구조 최적화 및 보호 설계를 통해 복잡한 작업 조건에서 간섭에 취약하고 부정확한 측정을 하는 초음파 레벨 미터의 문제를 해결합니다.
• 적용 시나리오: 식품 가공 및 화학 생산과 같이 레벨 모니터링 정확도에 대한 요구 사항이 높은 배치 공정.

II. 주요 설계 모듈

1. 간섭 방지 구조 설계

• 경사 탱크 본체
  • 설계 원리: 탱크 측벽은 수평면과 5°~10° 각도를 이루어 액체 변동이 초음파 신호에 미치는 간섭을 줄입니다.
  • 구현: 탱크 바닥은 원추형 구조를 채택하고 가이드 파이프와 결합하여 액체 레벨 하강을 제어하고 거품을 형성하는 공기 유입을 방지합니다.
• 도파관 설치
  • 기능: 수직 도파관 (직경 ≥ 50mm)을 프로브 아래에 설치하여 초음파의 수직 방출을 유도하고 신호 감쇠를 줄입니다.
  • 재료 선택: 부식 방지 기능이 있고 강력한 신호 투과력을 가진 316L 스테인리스 스틸 또는 PVDF (폴리비닐리덴 플루오라이드).
• 플랜지형 설치
  • 사양: 프로브는 플랜지를 통해 탱크 상단에 수직으로 고정되며 액체 표면에 대한 수직 편차 ≤ 1°이고 탱크 벽에서 ≥ 30cm 거리에 있습니다.
  • 사각 지대 제어: 프로브가 액체에 잠기는 것을 방지하기 위해 측정 범위에 따라 ≥ 50cm의 사각 지대가 확보됩니다.

2. 거품 방지 및 소포 시스템

• 정온 제어층
  • 구조: 탱크 본체는 전기 가열 필름과 온도 센서가 내장된 이중 자켓 설계를 채택하여 안정적인 액체 온도 (±1℃)를 유지합니다.
  • 원리: 온도 변동 ≤ 2℃는 계면 활성 물질의 이동과 거품 발생을 줄일 수 있습니다.
• 소포 장치
  • 기계적 소포: 회전 블레이드형 소포기가 탱크 상단에 설치되어 액체 표면의 거품을 제거하기 위해 50-100rpm의 회전 속도로 작동합니다.
  • 화학적 소포: 자동 점적 (예: 실리콘 기반 소포제, 투여량 0.1-0.5ppm)을 지원하기 위해 소포제 주입 포트가 확보됩니다.
• 유량 최적화
  • 공급 파이프 설계: 액체 충격을 줄이기 위해 접선 공급 포트가 채택됩니다. 파이프 직경은 DN25-DN50이고 유량은 ≤ 1.5m/s입니다.
  • 액체 레벨 제어: 가변 주파수 펌프로 유량을 조절하여 액체 레벨의 심한 변동을 방지합니다.

3. 보호 및 보정 시스템

• 보호 설계
  • 보호 덮개: 습기 침투를 방지하기 위해 방수 및 방진 IP68 덮개와 내장형 건조제.
  • 전자기 차폐: 탱크 외부 표면에 전도성 코팅을 분사하여 전자기 간섭 (예: 주파수 변환기, 모터 등)을 줄입니다.
• 자동 보정 기능
  • 온도 보상: 내장형 온도 센서를 사용하여 음속을 실시간으로 보정합니다 (음속 = 331.5 + 0.6 × 온도).
  • 영점 보정: 표준 액체 (예: 물)를 자동으로 주입하여 일일 생산 전에 범위를 보정하고 오류가 5%를 초과하면 경보가 발생합니다.
• 고장 조기 경보 시스템
  • 모니터링 매개변수: 신호 강도, 에코 품질, 온도, 전류 출력.
  • 조기 경보 메커니즘: 데이터가 비정상적일 경우 백업 레벨 미터로 전환하고 HMI 인터페이스를 통해 유지 관리를 요청합니다.

III. 재료 및 설치 사양

• 재료 선택
  • 일반 시나리오: 탱크 본체는 304 스테인리스 스틸로 제작되고 밀봉 링은 실리콘으로 제작됩니다.
  • 화학 등급 시나리오: 탱크 본체는 PTFE (폴리테트라플루오로에틸렌)로 라이닝되고 프로브 재료는 PVDF입니다.
• 설치 사양
  • 수직 보정: 레이저 레벨을 사용하여 프로브가 액체 표면에 수직인지 확인합니다.
  • 접지 요구 사항: 정전기 간섭을 방지하기 위해 탱크 본체의 접지 저항 ≤ 4Ω.
  • 라인 보호: 신호선은 차폐된 꼬임 쌍을 사용하고 별도의 파이프에 배치하며 전원선과 평행하지 않도록 합니다.

IV. 구현 효과

• 측정 정확도: 액체 레벨 오차 ≤ ±5mm; 거품 덮개가 40%를 초과하는 경우에도 안정적인 작동.
• 고장률: 간섭 방지 설계는 레벨 미터의 오작동률을 80% 이상 줄입니다.
• 유지 보수 주기: 소포 장치는 3개월마다 청소하고 레벨 미터는 6개월마다 보정합니다.

V. 적용 사례

• 식품 공장의 시럽 배치 탱크: 경사 탱크 본체 + 도파관 설계를 채택한 후 액체 레벨 변동으로 인한 측정 오차가 ±20mm에서 ±3mm로 감소했습니다.
• 화학 공장의 산성 액체 배치 탱크: PVDF 프로브와 정온 제어를 통해 부식성이 강한 환경에서 12개월 연속 작동했습니다.