Radar Seviye Ölçüm Sensörü

Bu raporda Ticaret Bakanlığı İç Ticaret Genel Müdürlüğü Lisanslı Depoculuk Daire Başkanlığı’nın 32999 sayılı resmi gazetede yayımlanan “lisanslı depoculuk tesislerinde seviye ölçüm sistemi kurulması” maddesine istinaden detaylara yer verilecektir.

Genel konu başlıkları aşağıdaki gibidir.

  • Radar seviye ölçüm sensörü nedir? Çalışma prensibi nasıldır?
  • Lisanslı depolarda raporlama programları ile silo seviyelerinin okunması ve kaydedilmesi.
  • Radar seviye sensörü seçimi 
  • Radar seviye sensörlerinin otomasyon sistemleri ile birleştirilmesinin önemi
  • Raporlama ve otomasyon yazılımlarının lisanslı depo girişlerinde bulunan lidos vb. yazılımlar ile entegre çalışması

1.    Radar seviye ölçüm sensörü nedir? Çalışma prensibi nasıldır?

Radar seviye sensörü, endüstriyel uygulamalarda sıvı, katı veya toz gibi maddelerin seviye ölçümlerini yapmak için kullanılan etkili bir cihazdır. Yüksek frekanslı elektromanyetik dalgaların maddenin yüzeyine gönderilerek geri dönüş sinyalleriyle seviye bilgisini elde etme prensibine dayanır. Radar seviye sensörlerini iki alt kalemde inceleyebiliriz. Bunları isimlendirecek olursak fiyat performans ürünü diyebileceğimiz basic seriler ve profesyonel seriler. Basic seriler 30mt’ye kadar ölçüm yapabilme kabiliyetine sahip sensörlerdir. Profesyonel seriler ise 120mt’ye kadar ölçüm yapabilmektedir.

2.    Lisanslı depolarda raporlama programları ile silo seviyelerinin okunması ve kaydedilmesi.

Raporlama programları kısaca otomasyon sistemlerindeki tüm hareketleri kaydeden ve geriye dönük olarak izleme sağlayan programlardır. Otomasyon sistemindeki tüm hareketler, yapılan tüm işlemler SQL veri tabanı üzerinden programa otomatik olarak ham veri şeklinde aktarılır. Buraya gelen ham veriler program içerisinde işlenerek ilgili data registerlara işlenir ve bilgisayar ortamında kaydedilir. Kaydedilen bu veriler arayüz görüntüleme sisteminde kullanıcıya sunulur. Radar seviye bilgileri de hacim ve kütle olarak burada tutulur. Geçmişe dönük olarak tüm hareketler filtreleme yapılarak da izlenebilir.

3.    Radar seviye sensörü seçimi

Radar seviye sensörü seçimindeki ana kriterler şunlardır

  • a.    Elektromanyetik dalga gücü (frekans). Bu değer 80GHZ olmalıdır. Bu değer tozlu ve dış etkenlerin yoğun olduğu ortamlarda ölçüm yapabilmesi için çok önemlidir. Daha altında bir dalga gücü seçmek kirli ortamlarda ölçüm yapmayı imkânsız kılar.
  • b.    Ölçüm mesafesi. Ölçüm yapılacak silo yüksekliğine uygun sensör seçilmesi yeterlidir. 10-180mt aralığında ölçüm yapabilen sensör çeşitleri mevcuttur.
  • c.    Ölçüm hassasiyeti. Radar seviye sensörleri yapısı itibarı ile yüksek hassasiyette ve doğrulukta ölçüm yaptığı için (Çin menşei olmayan kaliteli markalar için geçerli. Endress+hauser, Siemens, vega)  ≤2mm yeterli bir hassasiyettir.
  • d.    Tarama açısı. Bu açı 4 derece ve altında bir sinyal dalgası göndererek bu açı içindeki en yüksek noktayı referans kabul eder ve o değerin mesafesini verir. Ancak tarama alanı
  • İçinde kalan irili ufaklı yığıntılardan kaynaklı bu açının ölçüm kalitesine çok bir etkisi yoktur.
  • e.    Parazit ve yankı dalga sinyallerini bastırma parametresi. Bu ayarlar bazı markaların basic serilerinde varken bazılarında bulunmamaktadır.

Biz hem profesyonel serileri hem de basic serileri denemiş ve test etmiş bulunmaktayız. Öncelikle burada şunu belirtmek isterim ki radar seviye sensörleri ne kütle ne de hacim bilgisi vermez. Sadece mesafe (yükseklik bilgisi verir). Radar seviye sensörlerini karşılaştırırken tozlu ortamda kararlı ve yüksek hassasiyette veri vermesi bizim için sensörün görevini yerine getirdiği anlamına gelir. Hacim ve kütle hesaplamaları tamamen sektöre dair tecrübe ve mühendislik işidir. 

Denemeler 3 marka üzerinde yapılmıştır. Endress+hauser, Siemens, Vega. Denemeler Temmuz 2020 yılında başlamış günümüze kadar ara ara devam etmiştir. 
Bu 3 markanın profesyonel seri denemelerinde 3 markada başarıyla yüksek hassasiyette ve doğrulukta ölçümü yapmıştır. Bu sensörlerle 1 yıl deneme yapılmıştır. Ancak o gün koşullarında yatırım maliyetleri yüksek olduğu için proje beklemeye alınmıştır.
Basic serilerde denemeler ise 3 ay önce başlamıştır ve halen devam etmektedir. Burada Siemens ve Endress+hauser denenmektedir. (basic serilerde vega, siemense üretim yaptığı için Siemens aynı zamanda Vega olarak değerlendirilmiştir. Vega yetkilileri bu bilgiyi kendileri vermiştir.) Yapılan denemelerde hem Siemens hem de Endress+hauser yeterli hassasiyette ve doğrulukta ölçümleri yapmıştır. Ancak Siemens’te az da olsa dalgalanmalar ve siloda bir işlem yokken hareketlilik saptanmıştır. Bu sebeple tercihimiz endress+hauser’den yana olmuştur. Zira Siemens (vega) seçecek olsaydık muhtemelen profesyonel serisini tercih etmek zorunda kalabilirdik. Bu da sensör başına iki katı ekstra maliyet demek oluyor.

Yukarıdaki şekillerde art arda 2 haftanın grafiklerini görebilirsiniz. Silo 22 den silo 20 ye aktarım yapılıyor. Grafikten de görüleceği üzere Siemens silo boşken ve hareketli anlarda dalgalı sinyaller verirken Endress+hauser’de herhangi bir oynama ve dalgalanma olmuyor.

Sonuç olarak radar seviye sensörü seçiminde sensörün frekans değeri, ölçüm hassasiyeti, parazit ve yankı sinyallerinin bastırılabiliyor olması (endress+hauser’de bu özelliğin olmasından kaynaklı ölçüm kalitesini ne kadar etkilediğini grafiklerden görüyoruz) çok önemli iki maddedir. Diğer detaylar doğrudan ölçüm kalitesine önemli etken olmayıp iyileştirici etken olarak değerlendirilebilir.

4.    Radar seviye sensörlerinin otomasyon sistemleri ile birleştirilmesinin önemi

Radar seviye sensörleri otomasyon sistemleri ile birleştirilmesi tesisteki ürünün emniyeti, kantardaki (girişteki yazılım) verilerle karşılaştırılması, giriş çıkış kontrollerini sağlamak ve doğru kapasite hesaplamaları için çok önemlidir. 

Daha önce de belirttiğim gibi radardan alınan bilgi sadece seviye bilgisidir. Tonaj hesaplayabilmek için ortalama hektolitre (mümkünse silo bazlı, mümkün değilse ISIN bazlı) kantardan otomatik olarak çekilir. Kapasite hesaplamasında sadece bu değer yeterli değildir. Ürüne göre sıkışma katsayısı, silo seviye bilgisi, silonun dolumda mı-boşaltımda mı olduğunun bilgisi, tesisin coğrafi konumu, gibi birçok bilgi birleştirilip tonaj bilgisine ulaşılır. Ayrıca otomasyon sisteminin hareketlerine göre tespitler yapılmalı. Örneğin; boşaltımda ise aşağı yönlü, dolumda ise yukarı yönlü hareket tespiti sağlanmalı ve bu hareketi zamana göre min. ve maks. Hareket hızı tespit edilmeli, tesiste bir hareket yokken radarda ki hareketlilik takip edilmeli. Bunun gibi olasılıkların hepsi değerlendirilip tesisin durum tespiti yapılır ve olası hırsızlık veya hataların önüne geçilmiş olur. Yine daha önce belirttiğim gibi bunlar sektörel tecrübe ve mühendislik gerektirmektedir. Radarın ayrı bir sistemle okunup otomasyon ve kantardaki verilerle karşılaştırılmaması bu yatırımı amacına ulaştırmaz.

5.    Raporlama ve otomasyon yazılımlarının lisanslı depo girişlerinde bulunan lidos vb. yazılımlar ile entegre çalışması

Sahadaki bütün yazılımlar birbiri ile entegre çalışmalıdır. Sistemin kendi içinde veri alışverişi; hırsızlıklar, silolara yanlış ürün gönderme, hatalı işlem yapma gibi işlemlerin önüne geçer.

Aynı zamanda yazılımları ayrı ayrı kontrol ederek güvenilir ve doğru bilginin teyitine imkân tanır. Daha sonrası için ticaret bakanlığının planladığı merkezi kayıt ve kontrol sistemine veri transferinin altyapısının hazırlığı yapılmış olur.