Aktuální vydání

celé číslo

03

2021

Digitální transformace, chytrá výroba, digitální dvojčata

Komunikační sítě, IIoT, kybernetická bezpečnost

celé číslo

Kompletní řešení měření polohy hladiny pro úpravny vod a čistírny odpadních vod

Společnost Level Instruments CZ – Level Expert, s. r. o., nabízí široký sortiment kon­taktních i bezkontaktních hladinoměrů, li­mitních hladinových spínačů a snímačů tlaku pro měření v různých oborech: v chemickém a petrochemickém průmyslu, ve stavebnictví, ve farmaceutickém průmyslu, energetice, hut­nictví, papírenství i ve vodním hospodářství. Přístroje vyhovují také požadavkům potravi­nářského průmyslu, kde poskytují spolehlivé údaje o množství, výšce hladiny a tlaku téměř jakéhokoliv měřeného média.

 
Tento článek je zaměřen na vodní hos­podářství. Přístroje jsou používány v zásob­ních nádržích, přepadech a žlabech, jímkách a silech, při řízení stavidel, česlí a odkališ­tě. Mezi často měřená média patří splašky, kaly, chemické látky a čistá i odpadní voda. Zákazníkům jsou k dispozici mimo jiné ul­trazvukové a radarové hladinoměry pro mě­ření výšky hladiny s jednotkami pro ovládání čerpadel. Dlouholeté zkušenosti umožňují po­rozumět specifickým požadavkům tohoto od­větví a správně na ně reagovat. Protože spo­lečnost Level Instruments nenabízí produkty pouze jediného výrobce, má možnost svým zákazníkům nabídnout optimální řešení vý­běrem vhodného principu měření.
 

Hydrostatický snímač tlaku Vegawell 52

Nová generace ponorných snímačů tla­ku Vegawell 52 (obr. 1) je určena pro vodní hospodářství, např. k hydrostatickému měře­ní výšky hladiny v nádržích a jímkách, nebo také k měření výšky hladiny v hlubokých studnách a vrtech. Převodník lze připevnit upínací závěsnou svorkou nebo použitím zá­vitového připojení G 1" A.
 
Snímač Vegawell 52 je vybaven kapacit­ní měřicí buňkou Certec® s robustní keramic­kou membránou. Čelní provedení membrány zabraňuje tvorbě nánosů na snímači, a proto je tento přístroj vhodný k měření médií s ob­sahem nečistot. Vzhledem k úzkému tvaru sondy (průměr je podle provedení 22 nebo 32 mm) ji lze použít např. v úzkém potrubí hydrogeologického vrtu.
 
Přístroje jsou dodávány s měřicími roz­sahy 0,01 až 1 MPa (tj. do 100 m vodního sloupce). Teplotní rozsah snímače je –20 až +80 °C. Výstupní signál je 4 až 20 mA při na­pájení 9,6 až 36 V DC. K dispozici je rovněž digitální výstupní signál HART. Po něm lze přenášet také výstup ze zabudovaného sníma­če teploty Pt100. Snímač je možné kalibrovat prostřednictvím PC a programu PACTware nebo s využitím běžného ručního operátor­ského panelu s rozhraním HART. Nově je možné jej nastavovat i pomocí zobrazovací a nastavovací jednotky Vegadis 82. Sníma­če Vegawell 52 jsou vybaveny integrovanou přepěťovou ochranou a sondy snímače jsou schváleny pro použití v prostředí s nebezpe­čím výbuchu podle ATEX II 1G, 2G Ex ia IIC T6. Samonosný kabel sondy se vyrábí z ma­teriálů PE, PUR nebo FEP.
 
Jádrem snímačů Vegawell 52 je keramic­ká kapacitní tlakoměrná buňka, která má ob­chodní označení Certec® a je určena k měření relativního nebo absolutního tlaku. Podle po­žadovaného měřicího rozsahu je zvolena jed­na ze sedmi tlouštěk keramické membrány od 0,21 do 1,8 mm. Speciální safírový materiál s drsností povrchu 0,5 μm má výrobce, firma Vega, patento­vě chráněný. Keramický sen­zor propůjčuje snímačům cenné vlastnosti: mechanickou robust­nost, chemickou odolnost a vel­kou přetížitelnost (až 150krát). Keramická membrána je umís­těna na samém čele snímače (provedení front-flush), což za­braňuje tvorbě usazenin.
 

Radarový hladinoměr Vegapuls WL 61

Také radarový hladinoměr Vegapuls WL 61 (obr. 2) byl vyvinut pro vodní hospodářství. Lze jej však použít i pro nená­ročná měření v mnoha dalších úlohách v nejrůznějších odvět­vích průmyslu.
 
V porovnání s dříve použí­vanými ultrazvukovými sníma­či nabízejí radarové hladinomě­ry ve vodním hospodářství a při zpracování odpadních vod značné výhody. Technické parametry těchto hladinoměrů jsou pro vo­dohospodářství více než dostačující a cena je v současné době totožná s cenou ultrazvu­kových snímačů.
 
Cílem vývoje hladinoměru Vegapuls WL 61 bylo nabídnout kvalitní, cenově zajímavý radarový hladinoměr pro všestranné použití v běžných provozních podmínkách. Speciální pouzdro i celá konstrukce nového hladinomě­ru Vegapuls WL 61 jsou přizpůsobeny pod­mínkám vodního hospodářství. Tento hla­dinoměr může být díky konstrukci pouzdra s krytím IP68 (odolnost do 0,2 MPa) a vý­stupu kabelem s utěsněnou průchodkou zce­la zaplaven. Kompletní anténní systém je pře­vzat z radarového hladinoměru Vegapuls 61, prověřeného dlouholetým provozem v praxi. Anténa o průměru 80 mm výborně směruje měřicí signál a umožňuje bez problémů měřit i v oblasti malých měřicích rozsahů. Anténa hladinoměru je v tvrzeném plastovém pouz­dře s krytkou z polypropylenu.
 
Výhodou tohoto hladinoměru význam­nou ve vodním hospodářství je to, že měření není ovlivňováno povětrnostními vlivy, např. teplotou, větrem, mlhou nebo deštěm. Díky mnohem vyšší citlivosti elektronické jednot­ky ve srovnání ultrazvukovými snímači je možné měřit dokonce i médium se slabou vrstvou pěny. Zejména při měření průtoku na otevřených žlabech je radarový hladino­měr mnohonásobně přesnější než hladino­měr ultrazvukový.
 
Výstupem hladinoměrů Vegapuls 61 je analogový signál 4 až 20 mA s protokolem HART nebo digitální rozhraní pro Profibus-PA nebo Foundation Fieldbus. Radarový hla­dinoměr Vegapuls WL 61 může být jednodu­še propojen s již existujícími vyhodnocova­cími jednotkami od společnosti Vega, např. Vegamet 391.
 

Příklad použití

Podstatnou součástí každé lakovny karo­serií je čistírna odpadních vod a jinak tomu není ani u britského výrobce sportovních automobilů Aston Martin. Každá odchyl­ka v procesu čištění může mít přímý vliv na kvalitu laku. Je tomu tak proto, že pro snížení dopadu na životní prostředí je kom­pletně veškerá odpadní voda recyklována v uzavřeném okruhu.
 
Jednou z nejdůležitějších součástí čistírny odpadních vod je usazovací nádrž, v níž sedi­mentují pevné nečistoty. V této čistírně je po­užívána usazovací nádrž dortmundského typu, která je plněna dvěma výkonnými čerpadly, jež současně tlačí odpadní vodu přívodním válcem ke dnu nádrže. Pro zvýšení intenzity separačního procesu je obsah usazovací ná­drže silně provzdušňován. Pevné částice sedi­mentují na dně nádrže a vyčištěná, provzduš­něná voda je přepadem odváděna do dalších stupňů čistírny a nakonec zpět do lakovny. Sedimentované kaly jsou ze dna nádrže pra­videlně odčerpávány a dále zpracovávány.
 
Úlohou je měřit polohu hladiny odpadní vody z lakovny s množstvím pevných částic v betonové nádrži o půdorysu 5 × 8 m a výš­ce plnění do 3,5 m. Rychlost plnění může být až 140 000 l/min. Odpadní voda silně pění a snadno tvoří úsady. Hladina je velmi ne­klidná a občas se na ní tvoří silná vrstva lepi­vé pěny. Měří se při venkovní teplotě. Rozsah měření je přibližně 3,5 m; zvláštní požadavky jsou kladeny na rychlou dobu odezvy, která zaručí spolehlivou ochranu před přetečením.
 
Pro měření byl vybrán radarový hladino­měr Vegapuls WL 61 s anténní sondou v plas­tovém krytu (obr. 3). Vzhledem ke stupni kry­tí IP68 je tento hladinoměr vhodný do nároč­ných podmínek, které se při měření v tomto případě vyskytují. Na přesnost měření nema­jí vliv hustota média, obsah suspendovaných pevných částic ani pěna na hladině. Snímač detekuje úroveň naplnění nádrže s milimet­rovou přesností. Vzhledem k velké přesnos­ti se hladinoměr používá i k regulaci přítoku čisté vody, kterou se kompenzují ztráty od­parem. Výhodou je také to, že snímač nevy­žaduje manuální čištění, které by znamenalo přerušení procesu měření.
 

Kontinuální měření výšky hladiny ultrazvukovými hladinoměry

Mezi běžně používané hladinoměry ve vo­dohospodářství i přes popsané výhody rada­rových hladinoměrů patří hladinoměry ul­trazvukové. Společnost Vega nabízí ultra­zvukové hladinoměry Vegason 61 a Vegason 62. Tyto snímače vynikají svou kompaktností a rozsahem měření 0,25 až 5 m a 0,4 až 8 m. Provozní teplota je do +80 °C.
 

Vyhodnocovací jednotky Vegamet 391 a Vegadis 82

Vyhodnocovací jednotka Vegamet 391 (obr. 4) je vybavena šesti reléovými výstupy a má veškeré nezbytné vlastnosti pro řízení čerpadel a měření průtoku. Je vybavena inte­grovaným čítačem pro měření celkově prote­čeného množství. Uživatel může zobrazit mě­řenou hodnotu v jednotkách, které mu vyho­vují. Možnost zobrazit okamžitý průtok nebo celkové protečené množství je ideální pro většinu úloh v oblasti vodního hospodářství. Jednotka má rozhraní Ethernet nebo RS-232 pro propojení s PC nebo jinými řídicími jed­notkami. K dispozici je také verze s certifi­kátem funkční bezpečnosti na úrovni SIL 2. Měřené hodnoty jsou podle požadavku zob­razovány na displeji LCD, na externím dis­pleji nebo v nadřazeném systému. Jednotka rovněž umožňuje zaznamenávat a zobrazo­vat měřené hodnoty v dlouhém časovém in­tervalu (trendy).
 
Nově je pro zobrazení a nastavení mě­řených hodnot k dispozici vyhodnocovací jednotka Vegadis 82 (obr. 5), pomocí níž je možné nastavovat parametry snímače a která může zároveň sloužit jako zobrazovač. Tato jednotka je vybavena zobrazovacím a nasta­vovacím modulem Plicscom. Jednotku Vega­dis 82 je možné upevnit na stěnu na lištu DIN nebo úchyty na zábradlí. K dispozici je také verze do panelu.
 

Závěr

Ponorné hydrostatické sondy Vegawell 52, radarové hladinoměry Vegapuls WL 61 a další produkty ze sortimentu německé spo­lečnosti Vega Grieshaber KG dodává na čes­ký a slovenský trh její výhradní zástupce pro Českou republiku a Slovensko, společnost Level Instruments CZ – Level Expert, s. r. o.
 
Všechny dodávané přístroje vyhovují pří­slušným českým i evropským normám a je­jich spolehlivost je ověřena dlouholetým pro­vozem u nás i v zahraničí. Zkušení pracovníci společnosti rozumějí specifickým požadav­kům daných odvětví.
 
Společnost Level Instruments CZ – Level Expert je připravena dodat měřicí techniku pro jakékoliv průmyslové odvětví, a to včet­ně bezplatného technického poradenství, vy­pracování návrhu řešení, zapůjčení snímačů a jejich vyzkoušení u zákazníka.
 
Obr. 1. Ponorný hydrostatický hladinoměr Vegawell 52
Obr. 2. Radarový hladinoměr Vegapuls WL 61 s anténní sondou v plastovém krytu
Obr. 3. Vegapuls WL 61 měří hladinu odpadní vody v usa­zovací nádrži průmyslové ČOV
Obr. 4. Vyhodnocovací jednotka Vegamet 391
Obr. 5. Vyhodnocovací jednotka Vegadis 82