Выбор современного сигнализатора уровня
Е. М. ХУДЯКОВ – начальник отдела технической поддержки ООО «ЭлМетро-Инжиниринг»
Группа компаний «ЭлМетро» – одно из ведущих российских приборостроительных предприятий, работающее в сфере разработки и производства интеллектуального электронного контрольно-измерительного оборудования и комплексных метрологических и проектных решений.
В данной статье хотелось бы рассказать с новой стороны о всем знакомом средстве автоматизации – вибрационном сигнализаторе уровня жидкости, на примере датчика ЭЛМЕТРО-ВСПУ.
«Что за новая сторона и что можно не знать о вибровилках?» – спросите вы. Давайте разбираться… А чтобы разобраться разберем принцип действия вибрационных сигнализаторов.
«Разработанный на основе принципа камертона, прибор состоит из двухлучевой вилки, которая вибрирует со своей собственной частотой. Частота колебаний изменяется в зависимости от среды, в которую она погружена. В воздушной атмосфере вилка вибрирует с собственной частотой. Когда жидкость покрывает вилку, частота падает» или «Принцип работы основан на использовании электронной цепи, возбуждающей вилочный зонд и вызывающей его вибрацию. После достижения или покрытия вилочного зонда рабочей средой его вибрация изменяется или прекращается. Вибрация вилочного зонда возобновляется после его освобождения рабочей средой».
Такое описание принципа действия именитых производителей с небольшими правками можно увидеть у каждого второго производителя вибрационных сигнализаторов. Опираясь на такое описание, можно сделать неверные выводы, например, что данный тип сигнализаторов ограничен функцией раздела сред воздух-жидкость.
Вибрационный Сигнализатор Плотности и Уровня (ВСПУ) – давая название своему сигнализатору на первое место мы ставим плотность, а не уровень, так как в основе принципа действия сенсора (чувствительного элемента) сигнализатора лежит чувствительность к плотности среды, а уровень – наиболее распространенное место применения. Да, действительно вибрация изменяется или прекращается при погружении в тот или иной продукт, но не обязательно «сравнивать» затухающую частоту колебаний с собственной частотой. Зная частоту колебаний «вилки» в той или иной среде можно, например, сигнализировать критичные значения осадка в жидкости и при этом защищать насос от сухого хода одним сигнализатором или детектировать раздел сред вода-нефть. Такие возможности дают сигнализаторы ЭЛМЕТРО-ВСПУ.
Разобравшись с принципом действия, проанализируем, куда можно применить такие сигнализаторы и какие параметры следует учитывать при их выборе.
Выделим основные применения: сигнализация предельных уровней для автоматизации технологического процесса, аварийная защита от переполнения, аварийная защита от опустошения в том числе и как защита от «сухого» хода, раздел сред.
Сигнализация предельных уровней: достижение жидкостью с заданной плотностью минимального/максимального/промежуточного уровня в резервуаре. Далеко не всегда можно врезать сигнализатор в необходимое место. Например, в нефтехимической промышленности часто применяются емкости с рубашкой или змеевиком в которых нужен очень короткий сигнализатор. На подземных емкостях сигнализатор можно установить только в крышку емкости, а значит может потребоваться сигнализатор с большой длиной погружной части. В ЭЛМЕТРО-ВСПУ диапазон длин погружной части варьируется от 65 до 6000 мм, таким диапазоном длин похвастается не каждый производитель, а учитывая, что основная часть рынка вибрационных сигнализаторов принадлежит зарубежным производителям, то доставка столь длинных сигнализаторов накладывает определенный отпечаток. Кроме того, в списке опций для ЭЛМЕТРО-ВСПУ доступна т.н. «скользящая муфта» – передвижной штуцер зажимного типа, позволяющий осуществлять юстировку высоты расположения чувствительного элемента в резервуаре, а следовательно – подстройку необходимого уровня срабатывания.
Раздел сред: так как в основе задачи лежит анализ жидкостей с разными плотностями, то основными критериями будет диапазон плотностей сигнализируемых жидкостей, ЭЛМЕТРО-ВСПУ гарантирует работу от 400 г/л до 2500 г/л, что позволяет определять среды от СУГ до пульп. Высокая чувствительность к изменению плотности позволяет, например, отличить моторное масло от дизельного топлива или воду от нефти. Наиболее эффективно функция раздела сред реализуется в сигнализаторе при наличии 2 независимых дискретных выходов, в ЭЛМЕТРО-ВСПУ это обеспечивается парой транзисторных или релейных выходов на выбор. В таком варианте сигнализируется раздел двух рабочих сред от среды нормального состояния.
Защита от сухого хода: решается данная проблема сигнализацией минимального уровня в емкости или сигнализацией отсутствия жидкости в трубопроводе. Тут также важна длина, но скорее минимальная, так как при установке в трубопровод, ограничиваемся размерами непосредственно трубопровода. Как мы видим выше минимальная длина погружной части сигнализатора 65 мм (от поверхности уплотнения штуцерного присоединения к процессу) – это наименьшая длина среди подобных отечественных изделий и, по заказу, может быть еще меньше – при выборе, например, фланцевого присоединения.
Защищая насос сигнализатор должен выдерживать создаваемое им давление, ЭЛМЕТРО-ВСПУ предназначен для давлений до 6,3 МПа (в скором времени будут исполнения и до 10 МПа), и соответствует в этой части требованиям ТР ТС 032-2011. Не менее важным параметром в данном техпроцессе является вязкость среды, тут у ВСПУ выдающееся значение в 10000 сСт. Исполнение сигнализатора с прямым включением в цепь управления электропитанием насоса (например, в цепь контактора переменного тока) позволяет защитить насос от «сухого» хода без использования дополнительного оборудования.
Мы уже затронули применение сигнализатора в аварийной защите. Поэтому необходимо упомянуть и о возможностях применения взрывозащищенных исполнений ЭЛМЕТРО-ВСПУ, соответствующих требованиям ТР ТС 012/2011. Их представлено 3 варианта с разной маркировкой взрывозащиты: 0 Ex ia IIC T6…T3 Ga X, 1 Ex d ia IIC T6…T3 Gb X и Ga/Gb Ex ia/d IIC T6…T3 X.
Применение сигнализаторов с первой маркировкой (с дополнительным блоком искрозащиты или при наличии искробезопасных входов, например, у ПЛК) позволяет использовать сигнализатор во взрывоопасной зоне 0 (классы зон здесь и далее – по ГОСТ IEC 60079-10-1-2013), причем как со стороны чувствительного элемента, так и со стороны корпуса электроники. Второй – взрывонепроницаемая оболочка d, по действующим нормам не позволяет работу в зоне 0 (работа в которой требует уровня взрывозащиты оборудования Ga), потому применение возможно только в 1 и 2 зоне. Третий же тип взрывозащиты обеспечивает работу на границе зон, требующих разных уровней взрывозащиты (согласно относительно недавно введенному в действие ГОСТ 31610.26-2012), т.е. можно использовать сигнализатор, например, на стенке резервуара, при этом погружная (чувствительная) часть сигнализатора будет расположена в зоне 0, а, корпус сигнализатора при этом может располагаться в зоне 1, при этом на выходе с датчика нет необходимости использовать блок искрозащиты, а допустимо сразу применять коммутирующий сигнал типа электромеханического реле (при условии присоединения сигнализатора бронированным кабелем или кабелем в металлорукаве). Широкий диапазон допускаемых температурных классов взрывоопасных смесей позволяет безопасно применять сигнализаторы в полном диапазоне рабочих температур процесса. Не многие отечественные производители официально могут подтвердить такие возможности.
Продолжая тему безопасного применения сигнализаторов ЭЛМЕТРО-ВСПУ в техпроцессах, где требования к безопасности оборудования особенно важны, нельзя не отметить особенность конструкции сигнализаторов всех взрывозащищенных исполнений: объемы корпуса и погружной его части герметично разделены, а электрические цепи к чувствительному элементу внутри погружной части – искробезопасные (что отражено в маркировке взрывозащиты). Таким образом, гарантируется безопасность использования сигнализатора даже при механическом повреждении погружной части с ее разгерметизацией или даже при полном ее разрушении. Применительно к функциональной безопасности, сигнализаторы соответствуют требованиям нормативных документов для уровня полноты безопасности 2 (SIL2).
Резюмируя, можно найти много новых применений для вибрационных сигнализаторов уровня, особенно если Вы используете ЭЛМЕТРО-ВСПУ.
Статья в формате pdf →
-
454014, Челябинск,Комсомольский пр., д. 60Б
- ☎ 8 800 222-14-19
- info@elmetro.ru
- elmetro.ru
