Контактные волноводные уровнемеры Аяганова. А. Ж. Узденбаева(04пс1), Л. А. Проходова (вкгту) кантактные волноводные уровнемеры
 Скачать 62.5 Kb.
|
|
УДК 681.5 А.Ж. Узденбаева(04-ПС-1), Л.А. Проходова (ВКГТУ) КАНТАКТНЫЕ ВОЛНОВОДНЫЕ УРОВНЕМЕРЫ Измерение уровня необходимо во многих технологических процессах современного производства. Острую потребность в измерителях уровня испытывают предприятия нефтегазового, нефтехимического и энергетического комплексов, где имеется большое количество резервуарных парков и осуществляются товарные операции (отгрузка, поставка, хранение). Приборы для измерения уровня жидких, вязких, пастообразных продуктов и сыпучих материалов – уровнемеры – основаны на различных физических явлениях. Все многообразие этих приборов реализует контактный либо бесконтактный метод измерения уровня. Контактные методы измерений уровня довольно популярны и повсеместно применимы. Представителями этого метода являются волноводные уровнемеры с технологии, позволяющий с высокой точностью и надежностью измерять не только уровень продукта, но и уровень раздела двух сред. Отличительной особенностью приборов является двухпроводный кабель питания и получения информации, отсутствие движущихся частей, удаленное конфигурирование и настройка, легкая интеграция и монтаж практически в любой резервуар и систему АСУТП. Принцип его действия основан на технологии рефлектометрии с временным разрешением (TDR = Time Domain Reflectometry) (см. рис.1). Микроволновые радиоимпульсы малой мощности направляются вниз по зонду, погруженному в технологическую среду, уровень которой нужно определить. Когда радиоимпульс достигает среды с другим коэффициентом диэлектрической проницаемости, из-за разности коэффициентов диэлектрической проницаемости воздуха и жидкости происходит отражение микроволнового сигнала в обратном направлении. Временной интервал между моментом передачи зондирующего импульса и моментом приема эхо-сигнала пропорционален расстоянию до уровня контролируемой среды. Аналогичным образом измеряется расстояние между датчиком и границей раздела двух жидких сред с различными коэффициентами диэлектрической проницаемости. Интенсивность отраженного сигнала зависит от диэлектрической проницаемости среды. Чем выше диэлектрическая проницаемость, тем выше интенсивность отраженного сигнала. Поскольку радиоимпульсы направляются зонду, эта технология измерения может с успех применяться для малых и узких резервуаров, а также, резервуаров с узкими горловинами. Волноводный уровнемер выпускаемый российской фирмой ГП «Метран» состоит из алюминиевого корпуса датчика, в котором находится электронный модуль, выполняющий обработку сигнала. Электронный модуль излучает электромагнитные импульсы, которые распространяются по зонду, выполняет обработку отраженного (принятого) сигнала и выдает информацию в виде аналогового или цифрового сигнала на встроенный жидкокристаллический индикатор или в систему измерения. Корпус датчика, состоящий из двух независимых отсеков (отсек электроники и клеммный отсек для подключения кабелей), может быть снят с зонда, при этом открывать резервуар не требуется. В клеммном отсеке имеются два отверстия для подвода кабеля и установки соответствующего кабельного уплотнения для обеспечения герметичности.  Рисунок 1 В зависимости от условий применения и специфических требований технологического процесса уровнемер может быть оборудован зондами различных типов. Коаксиальный зонд применяется для измерения уровня внешней поверхности и уровня раздела двух любых чистых жидкостей. Рекомендуется для измерения уровня жидкостей с низкой диэлектрической проницаемостью, а также для измерений в условиях турбулентности, в присутствии пены или потоков жидкости или пара вблизи зонда. Двухстержневой жесткий или двухпроводный гибкий зонды предназначены для измерения уровня жидкостей (нефтепродукты, растворители, водные растворы и т.п.). Возможно применение для измерения уровня раздела жидких сред. Могут применяться с более вязкими жидкостями, чем коаксиальный зонд. Одностержневой жесткий или однопроводный гибкий зонды менее восприимчивы к налипанию среды и образованию наростов. Одностержневой зонд (с жестким стержнем) рекомендуется для применения в малых резервуарах, высотой до 3 м, однопроводный гибкий в резервуарах до 20 м. Могут применяться для вязких жидкостей, взвесей, пива и алкогольных напитков, водных растворов, также может использоваться для санитарных целей - в пищевой и фармацевтической промышленности. Можно использовать для измерения уровня твердых частиц, гранул и порошков. Применяется для измерения уровня вязких жидкостей, например, сиропа, меда и т.п., а также водных растворов. Для вязких и налипающих жидкостей особое значение имеет правильный выбор зонда, иначе не правильный выбор может привести к ошибкам измерения. Для измерения уровня поверхности раздела двух сред можно использовать коаксиальный зонд (рекомендуется), жесткий двухстержневой или гибкий двухпроводный зонды. Для измерения уровня поверхности раздела жидкостей используется принцип, заключающийся в следующем: часть энергии зондирующего импульса проходит в верхнюю среду, затем частично отражается от поверхности раздела двух сред. Иными словами часть волны, которая не отразилась от верхнего продукта проходит через него и отражается от поверхности нижнего продукта, при этом скорость распространения волны в верхней среде зависит от диэлектрической проницаемости верхней среды. Конфигурирование датчика можно выполнить с помощью HART-коммуникатора либо с помощью персонального компьютера с программой настройки Radar Configuration Tools. Программа работает в системе при поддержке Windows и обеспечивает простой, ориентированный на пользователя интерфейс настройки прибора. Волноводные уровнемеры производства российской фирмы ГП «Метран» поддерживаются программным обеспечением AMS (Система обслуживания КИП и А), которое также можно использовать для конфигурирования прибора. Для подачи питания и выдачи выходного сигнала используется один и тот же двухпроводный кабель (питание по контуру). Данные измерений поступают на выход в виде аналогового сигнала 4-20 мА, на который наложен цифровой сигнал HART. При использовании модуля HART Tri-loop возможно преобразование сигнала HART в дополнительные аналоговые сигналы 4-20 мА (до трех сигналов). По протоколу HART возможно подключение г многоточечной схеме. В этом случае датчик выдает информацию только в цифровом виде. Аналоговый выходной сигнал всех датчиков, подключенных к многоточечной схеме, устанавливается на минимальном значение 4 мА. Для работы с уровнемером и его конфигурирования разработан специальный пакет программного обеспечения Radar Configuration Tool (RCT) - простой в применении инструмент для конфигурирования уровнемера. Программа настройки Radar Configuration Tools с помощником установки (Installation Wizard) обеспечиваем простоту настройки и обслуживания датчика. Подключение уровнемера может быть искробезопасным и неискробезопасным выходом. |