80 GHz FMCW radar provides reliable level measurement in agitated mixing tanks. Learn how narrow-beam technology, false-echo mapping, and high update rates improve measurement in turbulent, foaming processes.

การวัดระดับด้วยเรดาร์ในถังผสมที่มี Agitator

ทำไมการวัดระดับในถังผสมจึงเป็นเรื่องยาก?

ถังผสม (Mixing Tank หรือ Agitated Vessel) เป็นอุปกรณ์สำคัญในอุตสาหกรรมเคมี อาหาร เครื่องดื่ม ยา เยื่อกระดาษ และกระบวนการผลิตอีกหลายประเภท เนื่องจากของเหลวภายในถังไม่ได้อยู่นิ่ง แต่มีการกวนตลอดเวลา ส่งผลให้การวัดระดับมีความซับซ้อนกว่าถังเก็บทั่วไป

ในระหว่างการทำงาน เครื่องมือวัดระดับต้องรับมือกับหลายปัจจัยพร้อมกัน ได้แก่

• เพลาและใบพัดของ Agitator ที่หมุนอยู่ตลอดเวลา
• พื้นผิวของเหลวที่เกิดคลื่น การหมุนวน (Vortex) และความปั่นป่วน (Turbulence)
• ฟองอากาศจากกระบวนการผสมหรือการเติมสารลดแรงตึงผิว
• พื้นที่ติดตั้งบนหลังคาถังที่มีข้อจำกัดจากอุปกรณ์ Process ต่าง ๆ

ปัจจัยเหล่านี้ทำให้เครื่องวัดระดับหลายประเภทให้ค่าที่ไม่เสถียร หรือเกิดการแจ้งเตือนผิดพลาด (False Alarm)

ปัญหาที่พบบ่อยในการวัดระดับ

1. เพลา Agitator สะท้อนสัญญาณเรดาร์

เมื่อเพลาและใบพัดอยู่ในแนวลำแสงของเครื่องวัด สัญญาณสะท้อนจากโลหะอาจแรงกว่าสัญญาณจากผิวของเหลว ทำให้เครื่องอ่านค่าจากเพลาแทนระดับจริง

2. พื้นผิวของเหลวไม่เรียบ

ของเหลวที่ถูกกวนตลอดเวลาจะเกิดคลื่นและการหมุนวน ทำให้สัญญาณสะท้อนกลับมีการเปลี่ยนแปลงอย่างต่อเนื่อง หากเครื่องมือประมวลผลได้ไม่เร็วพอ ค่าแสดงผลอาจเกิดการแกว่งหรือหน่วงเวลา

3. ฟองอากาศ

ในกระบวนการผลิตที่มีการเติมสารลดแรงตึงผิว หรือมีการเติมอากาศเข้าไปในของเหลว จะเกิดชั้นฟองบนผิวของเหลว

Ultrasonic Sensor มักได้รับผลกระทบจากฟองอากาศ ขณะที่เซนเซอร์แบบสัมผัสอาจเกิดการเกาะของผลิตภัณฑ์ ส่งผลต่อความแม่นยำในการวัด

4. พื้นที่ติดตั้งจำกัด

หลายโรงงานมีช่องติดตั้ง (Nozzle) เพียงไม่กี่ตำแหน่ง ทำให้ไม่สามารถติดตั้งเครื่องวัดระดับในตำแหน่งที่เหมาะสมได้เสมอ โดยเฉพาะเมื่อมีเพลากวนอยู่ตรงกลางถัง

ทำไมเครื่องมือแบบเดิมจึงมีข้อจำกัด

เครื่องวัดระดับแต่ละประเภทมีข้อจำกัดแตกต่างกัน

Ultrasonic Level Sensor

• ประสิทธิภาพลดลงเมื่อมีฟองอากาศ
• ได้รับผลกระทบจากไอน้ำและอุณหภูมิ
• การตอบสนองช้าบนพื้นผิวที่ปั่นป่วน

Capacitance Probe

• ผลิตภัณฑ์เกาะที่หัววัด
• ต้องสัมผัสของเหลวโดยตรง
• ต้องบำรุงรักษาเป็นประจำ

Radar รุ่นลำแสงกว้าง

• สัญญาณสะท้อนจากเพลากวน
• เกิด False Echo ได้ง่าย
• ความแม่นยำลดลงเมื่อ Agitator หมุนด้วยความเร็วสูง

ทำไมเรดาร์ 80 GHz จึงเหมาะกับถังผสม

เทคโนโลยี 80 GHz FMCW Radar ได้รับการออกแบบมาเพื่อลดผลกระทบจากสิ่งกีดขวางภายในถัง

ลำแสงแคบ (Narrow Beam)

ด้วยมุมลำแสงเพียงประมาณ 3–4 องศา สามารถติดตั้งเครื่องให้หลบแนวเพลากวนได้ง่าย ลดโอกาสที่ลำแสงจะสะท้อนจากใบพัดหรือเพลา

False Echo Mapping

ระหว่างการติดตั้ง ระบบสามารถเรียนรู้ตำแหน่งของสิ่งกีดขวาง เช่น เพลา ใบพัด หรือโครงสร้างภายในถัง แล้วกรองสัญญาณสะท้อนเหล่านั้นออก ทำให้เครื่องติดตามเฉพาะระดับของเหลวจริง

High-Speed Signal Processing

ระบบประมวลผลความเร็วสูงช่วยให้เครื่องสามารถติดตามพื้นผิวของเหลวที่เปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็ว ลดการหน่วงเวลาและเพิ่มความเสถียรของสัญญาณ

การทำงานในสภาวะที่มีฟอง

สำหรับกระบวนการที่เกิดฟองในระดับปานกลาง เช่น อาหาร เครื่องดื่ม หรือสารเคมีทั่วไป เรดาร์ 80 GHz สามารถทะลุผ่านชั้นฟองและตรวจจับระดับของเหลวด้านล่างได้ดีกว่า Ultrasonic ในหลายกรณี

ผลลัพธ์ที่ผู้ใช้งานได้รับ

การเลือกใช้เรดาร์ 80 GHz ที่เหมาะสมสามารถช่วยให้โรงงานได้รับประโยชน์หลายด้าน เช่น

• วัดระดับได้ต่อเนื่องแม้มี Agitator ทำงาน
• ลดการแจ้งเตือนผิดพลาดจาก False Echo
• ควบคุมปริมาตรในกระบวนการ Batch ได้แม่นยำขึ้น
• ลดการหยุดกระบวนการเพื่อทำความสะอาดหรือปรับตั้งเครื่องมือ
• เพิ่มความน่าเชื่อถือของระบบควบคุมกระบวนการผลิต

สิ่งที่ควรพิจารณา

แม้เรดาร์ 80 GHz จะรองรับงานที่มีความปั่นป่วนได้ดี แต่ในบางกระบวนการที่มีชั้นฟองหนามาก เช่น ถังหมัก (Fermentation Tank) หรือกระบวนการที่ใช้สารลดแรงตึงผิวในปริมาณสูง ควรประเมินความหนาของชั้นฟองและสภาพการใช้งานจริงก่อนเลือกอุปกรณ์ เพื่อให้ได้ประสิทธิภาพสูงสุด

การติดตั้งที่แนะนำ

การวัดระดับในถังผสมเป็นหนึ่งในงานที่ท้าทายที่สุดของระบบวัดระดับ เนื่องจากต้องรับมือกับทั้งการกวน ฟองอากาศ และพื้นที่ติดตั้งที่จำกัด เทคโนโลยี 80 GHz FMCW Radar ช่วยแก้ปัญหาเหล่านี้ได้ด้วยลำแสงที่แคบ ระบบ False Echo Mapping และการประมวลผลสัญญาณความเร็วสูง ทำให้สามารถวัดระดับได้อย่างต่อเนื่องและเชื่อถือได้ แม้ในสภาวะที่กระบวนการผลิตมีความซับซ้อน

หากคุณกำลังออกแบบระบบใหม่ หรือประสบปัญหาการวัดระดับในถังผสม ทีมงานของสามารถให้คำแนะนำในการเลือกอุปกรณ์ การกำหนดตำแหน่งติดตั้ง และการตั้งค่าเครื่องมือให้เหมาะกับลักษณะกระบวนการของแต่ละโรงงาน เพื่อให้ได้ผลการวัดที่แม่นยำและมีเสถียรภาพในระยะยาว