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Pour les réservoirs d'huile végétale comestible jusqu'à 30 m de hauteur, un transmetteur de niveau radar FMCW 80 GHz est la solution idéale. Le modèle SDRD82 de Silver Automation Instruments, doté d'une antenne à lentille PTFE affleurante, gère la condensation, les vapeurs d'huile et la formation de mousse sans dérive d'étalonnage. Il offre une sortie 4-20 mA/HART ou RS485 Modbus et est alimenté en 24 V CC.
Sur le papier, les réservoirs d'huile végétale semblent simples. Mais demandez à n'importe quel ingénieur en instrumentation qui a déjà eu affaire à des condensats d'huile de palme sous un dôme tropical non chauffé, ou à de la vapeur d'huile de tournesol qui embue la lentille d'un capteur pendant la nuit, et il vous dira que la lecture du niveau est le principal problème. Le fluide en lui-même n'est pas agressif, mais l'environnement qui l'entoure l'est.
Cet article explique comment sélectionner et configurer un émetteur de niveau radar 80 GHz pour le stockage d'huile végétale comestible, quel matériau d'antenne et quel type de connexion au processus spécifier, et où se produisent les erreurs courantes lors de l'installation.
La bande de fréquence 80 GHz offre un angle de faisceau plus étroit que les anciens modèles 26 GHz . Pour un réservoir de stockage vertical classique à dôme ou à toit conique, cela a une incidence significative. Un faisceau à demi-angle de 6 degrés, généré par un SDRD82 équipé d'une lentille DN50, reste bien à distance des parois jusqu'à environ 500 mm, même dans un réservoir de 3 mètres de diamètre. On observe ainsi moins d'interférences dues aux parois et moins d'échos parasites.
L'huile possède une constante diélectrique généralement comprise entre 2,8 et 3,2, ce qui est relativement faible. La réflexion radar est donc plus faible qu'avec l'eau. Cependant, le radar FMCW (onde continue modulée en fréquence) à 80 GHz est suffisamment sensible pour obtenir un signal fiable malgré ces faibles valeurs de constante diélectrique, même à travers des couches de vapeur d'eau modérées.
Le principe FMCW est ici parfaitement adapté. Il transmet un signal à balayage continu plutôt qu'une impulsion, ce qui améliore le rapport signal/bruit dans les milieux à faible constante diélectrique. Le SDRD82 utilise cette méthode et offre une résolution de niveau inférieure à 2 mm sur toute la plage de mesure.
Dans les réservoirs extérieurs non isolés, les variations de température provoquent de la condensation sur la face de l'antenne. Les vapeurs d'huile provenant de la surface du produit peuvent également déposer un film mince sur la lentille au fil du temps. Ces deux phénomènes réduisent le signal de retour.
Antenne à lentille PTFE affleurante du capteur de niveau radar
Une antenne à lentille PTFE affleurante résout la plupart de ces problèmes. La surface en PTFE est antiadhésive et autonettoyante : la condensation s'écoule au lieu de stagner. La formation d'un film d'huile est plus lente qu'avec une antenne en métal nu ou en polypropylène. Pour le SDRD82, l'antenne DQ ou EQ est composée d'un corps en acier inoxydable 316L avec une lentille en PTFE, et supporte une température de process de 200 °C et une pression de 2,5 MPa. Ces valeurs dépassent largement les besoins du stockage d'huile végétale, offrant ainsi une marge confortable en termes de température et de pression.
Dans les installations où la vapeur est abondante, le tronçon de tuyau de raccordement (buse) doit être court. La fiche technique du SDRD82 spécifie une hauteur de buse maximale de 150 mm pour une antenne DN50 et de 200 mm pour une DN80. Un dépassement de cette hauteur crée un effet de guide d'ondes susceptible de piéger les échos et de produire des lectures erronées à 0 % ou 100 %. Ce phénomène est assez fréquent lorsque des cuves ont été modifiées avec un long col de process initialement conçu pour un indicateur à flotteur.
Pour un réservoir de 5,7 mètres contenant de l'huile végétale comestible, le capteur SDRD82, en version DS ou DQ, est la solution standard recommandée. La version DS utilise une bride DN50 avec une lentille d'antenne en acier inoxydable 316L + PTFE ; la version DQ est identique, mais avec une extension d'antenne plus longue, conçue pour résister à 200 °C et adaptée aux applications à haute température. Les deux modèles offrent une précision de 2 mm sur une distance de 0 à 30 mètres.
| Paramètre | Spécifications SDRD82 DS/DQ |
| Plage de mesure | 0 à 30 m |
| Précision | ±2 mm |
| Connexion au processus | Bride DN50 / DN80 / DN100 (PN16) |
| Matériau d'antenne | Acier inoxydable 316L + lentille en PTFE |
| Température du procédé | Jusqu'à 150 °C (DS) / 200 °C (DQ) |
| Pression du procédé | -0,1 à 2,5 MPa |
| Signal de sortie | 4-20 mA / HART ou RS485 Modbus |
| Alimentation électrique | 2 fils 24 V CC ou 4 fils 10,8-26,4 V CC |
| Indice de protection | IP67 / IP66 |
| Fréquence | 77-81 GHz |
Pour les applications alimentaires exigeant une étanchéité hygiénique, la série SDRD83 KW/KQ avec raccord à bride sanitaire de 2" ou 3,5" constitue une alternative. En revanche, pour les réservoirs de stockage en vrac mesurés par un embout à bride, le SDRD82 est le choix le plus pratique et le plus couramment préconisé en Afrique de l'Ouest, en Asie du Sud-Est et au Moyen-Orient pour cette application précise.
Un dôme non isolé présente deux inconvénients. Premièrement, l'instrument est exposé aux variations de température ambiante. Le boîtier du SDRD82 est conçu pour des températures ambiantes de -40 °C à 80 °C, ce qui convient parfaitement à toute installation extérieure à Lagos ou dans des climats similaires. Deuxièmement, si le dôme est arqué, évitez de le monter au sommet. Une surface bombée provoque de multiples réflexions (le radar perçoit la surface du dôme comme une cible supplémentaire) et dégrade la précision. Installez-le en position décentrée, en conservant un dégagement d'au moins 200 mm par rapport à la paroi du navire.
Si le réservoir comporte des éléments internes tels qu'un tuyau d'aspiration ou un serpentin de chauffage, effectuez une séquence d'apprentissage par écho virtuel après l'installation. Cette séquence permet de localiser les cibles parasites fixes et de les éliminer de la mesure. Le SDRD82 réalise cette opération via le module d'affichage ViewPoint ou via un programmateur portable HART connecté aux bornes d'une résistance de 250 ohms sur la boucle.
L'entrée de câble nécessite un presse-étoupe M20x1,5. Pour une installation extérieure, prévoyez une boucle de drainage sous le presse-étoupe pour éviter les infiltrations d'eau. Le presse-étoupe doit être conforme à la norme IP66 ou supérieure. Le boîtier du SDRD82 est conforme à la norme IP67.
Câblage de l'émetteur de niveau radar 80G
La configuration à deux fils 4-20 mA / HART est la plus courante pour les parcs de stockage d'huile végétale. L'instrument est alimenté par la boucle en 24 V CC et renvoie le signal 4-20 mA sur la même paire de fils. La résistance totale de la boucle peut atteindre environ 1 000 ohms sous une tension d'alimentation de 24 V. La communication HART s'effectue par-dessus le signal 4-20 mA ; il est donc possible d'utiliser un communicateur HART ou de se connecter à un convertisseur COMWAY pour la configuration sur PC sans interrompre la boucle.
L'interface RS485 Modbus RTU est disponible en alternative si le site utilise un système PLC ou SCADA compatible avec les bus de terrain numériques. Dans ce cas, la configuration à 4 fils s'applique : alimentation (24 V CC) et signal RS485 séparés. Le débit en bauds et l'adresse esclave sont configurables via le module d'affichage.
Pour répondre aux exigences antidéflagrantes, le SDRD82 est conforme à la certification de sécurité intrinsèque (Ex ia IIC T6 Ga) avec une barrière de sécurité FBS-2. Les vapeurs d'huile végétale ne classent généralement pas la zone en zone 0, mais certains sites à proximité d'une station-service peuvent nécessiter une classification en zone 1. Veuillez vérifier la classification de la zone auprès du document relatif aux zones dangereuses du site avant de finaliser votre commande.
Les indicateurs à flotteur fonctionnent, mais ils comportent une pièce mobile en contact avec l'huile, ce qui nécessite un nettoyage périodique et peut entraîner un blocage si l'huile se solidifie par temps froid. Ils ne conviennent pas aux parcs de stockage de carburant isolés et automatisés.
Le radar à ondes guidées (GWR) est une alternative pour les milieux à faible constante diélectrique, mais sa sonde reste suspendue dans la cuve. Dans les grandes cuves de stockage (50 000 litres et plus), une sonde de 5 à 6 mètres est onéreuse et pose un problème d'accès pour la maintenance. Le GWR est également inutilisable si la cuve est équipée d'un agitateur interne.
Les capteurs de niveau à ultrasons sont sensibles à la vapeur et à la mousse. Lors du remplissage des réservoirs d'huile alimentaire, une fine couche de mousse se forme souvent, et le faisceau ultrasonique ne détecte plus temporairement la surface. Les fausses alarmes de niveau bas pendant le chargement sont un problème fréquemment rencontré par les opérateurs ayant initialement utilisé les capteurs à ultrasons.
Le radar FMCW 80 GHz résout ces trois problèmes. Sans pièces mobiles ni sonde, son signal traverse la mousse légère avec une fiabilité suffisante pour la plupart des applications de stockage.
| Spécification | Métrique | Impérial |
| Hauteur du réservoir (cette application) | 5,7 m | 18,7 pieds |
| Plage de mesure maximale (SDRD82) | 30 m | 98,4 pieds |
| Précision | ±2 mm | ±0,08 po |
| Angle de faisceau (lentille DN50) | 6° | 6° |
| Angle de faisceau (lentille DN80) | 3° | 3° |
| Plage de température de traitement | -40°C à 200°C | -40 °F à 392 °F |
| Plage de pression de process | -0,1 à 2,5 MPa | -14,5 à 362,6 psi |
| Alimentation (2 fils) | 24 V CC | 24 V CC |
| Sortir | 4-20 mA / HART / RS485 | 4-20 mA / HART / RS485 |
| Hauteur maximale de la buse (DN50) | 150 mm | 5,9 pouces |
| Dégagement minimal du mur | 200 mm | 7,9 pouces |
| Température ambiante | -40°C à 80°C | -40 °F à 176 °F |
| Poids (SDRD82) | Environ 8,0 kg | Environ 8 kg |
Silver Automation Instruments propose en stock l'émetteur de niveau radar SDRD82 80 GHz en configuration standard. Le délai de livraison pour les versions à bride avec antenne à lentille PTFE est généralement de 3 à 5 semaines pour 6 unités.
Pour établir un devis, veuillez envoyer les informations suivantes à sales@silverinstruments.com :
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