Měření množství kapalin ve skladech i při řízení procesů
Firma Mero ČR, a. s., vsadila při měření množství kapalin uloženého v nádržích na špičkové servomechanické hladinoměry nizozemské firmy Enraf, kterou v ČR zastupuje společnost Level Instruments. Centrální tankoviště ropy (s nádržemi o objemu až 100 000 m3 – obr. 1) firmy Mero v Nelahozevsi, určené ke skladování a distribuci kapalných ropných produktů, patří mezi nejmodernější a nejlépe zabezpečená zařízení tohoto druhu v Evropě. Společnost Level Instruments zde nainstalovala dvanáct velmi přesných servomechanických hladinoměrů Enraf 854 s funkcí HIMS (tj. s doplňkovým měřením hustoty a teploty). Při výběru zařízení byla důležitá skutečnost, že servosystém Enraf 854 je po celém světě osvědčené, velmi kvalitní měřicí zařízení a že firma Enraf patří mezi přední světové firmy mající zkušenosti se sklady ropných produktů.
Jinou významnou referencí hovořící ve prospěch hladinoměrů od firmy Enraf, a to radarových, jsou sklady 2-etylexonolu, n-butanolu, i-butanolu a tzv. lehkých a těžkých oxo podílů, vesměs hořlavých kapalin II. a III. třídy. Společnost Chemopetrol a. s. zvolila pro osm zásobníků systémy pro kontinuální měření hladiny. Jsou jimi radarové hladinoměry Enraf 973 a Siemens Sitrans LR300. Jako ochranu nádrží před přeplněním vybrala vibrační detektory hladiny typu Pointek v různých délkách.
Skladování
Skladování kapalných produktů je významným článkem mezi výrobou a spotřebou. Na příslušná skladovací zařízení (nádrže, tankoviště) jsou kladeny nemalé požadavky stran maximální bezpečnosti, spolehlivosti a ohleduplnosti k životnímu prostředí (ekologičnost).
Důležité místo zde má technika pro měření množství skladovaných látek.
Jedním z významných a přitom mezních případů skladů kapalných látek jsou sklady ropy a ropných produktů. Ve světě existuje jen několik špičkových firem, schopných dodávat snímače výšky hladiny pro tyto náročné aplikace. Jednou z nich je již zmíněná nizozemská společnost Enraf.
Měření množství skladovaného produktu
Při měření množství skladovaného produktu se zjišťuje výška hladiny produktu v nádrži, která se na základě znalosti rozměrů dané nádrže přepočítává na objem produktu.
Vzhledem k tomu, že zpravidla jde o nádrže velkých rozměrů (o průměru až 100 m a výšce do 30 m), je nutné měřit výšku hladiny co největší přesností a opakovatelností. Vesměs je u aplikací z oblasti skladování kladen největší důraz právě na přesnost měření.
Protože ve skladech dochází k míchání produktů od různých výrobců, je nutné měřit i hustotu produktu, a to také velmi přesně. Měřit hustotu je v tomto případě možné:
laboratorně při použití odebraných vzorků, což je velmi nepřesné (odběr vzorku pouze z jednoho místa v nádrži) a navíc časově náročné (nelze sledovat okamžité změny),
přímo servomechanickým hladinoměrem (s tzv. servoplovákem, přesnost je lepší než 5 kg/m3),
s použitím metody HIMS, tj. kombinace měření hydrostatického tlaku, výšky hladiny a teploty média (přesnost bývá lepší než 0,5 kg/m3).
Dále bývá třeba měřit výšku hladiny spodní vody, která kondenzuje u dna nádrže. Toto měření může obstarávat samotný hladinoměr (v případě servoplováku) nebo se používají nezávislé snímače, většinou kapacitní. V sortimentu společnosti Level Instruments je pro tyto případy k použití široká nabídka kapacitních hladinoměrů nejrůznějších měřicích rozsahů pro teploty měření až 400 °C.
Jak již bylo zmíněno, z důvodu ochrany životního prostředí musí být součástí systému měření výšky hladiny nezávislé spínače zabraňující přeplnění nádrže. Součástí těch nejlepších hladinoměrů jsou tzv. hard kontakty. Tyto prvky nezávisle na celém měřicím systému hlídají maximální, resp. havarijní úroveň hladiny a v případě selhání hladinoměru zajistí signalizaci tohoto stavu s cílem zabránit přeplnění nádrže a popř. úniku produktu.
Hladinoměry Enraf
Firma Enraf ve svých hladinoměrech využívá dva základní principy měření výšky hladiny.
Prvním je servomechanický princip (silového vyrovnání), označovaný jako kontaktní servosystém. Základem hladinoměru v tomto případě je servomechanický vážicí systém, kontinuálně zjišťující výtlačnou sílu, kterou je nadlehčováno ponorné těleso (nejedná se o plovák) upoutané na tenkém pevném lanku a částečně ponořené v kapalině. Každá změna výšky hladiny se okamžitě projeví změnou výtlačné síly, která je servomotorem ovládajícím délku lanka okamžitě vyvážena na svou původní hodnotu. Pohyb servomotoru je převáděn na digitální a podle potřeby i analogový výstupní signál. Servomechanické hladinoměry Enraf jsou mikroprocesorové systémy pro měření výšky hladiny kapalných látek v nádržích s přesností lepší než 0,5 mm. Měří výšku hladiny kapalin a mohou být naprogramovány pro měření dvou dalších rozhraní hladin.
Druhým využívaným principem je princip radaru. Radarový systém bezkontaktního měření výšky hladiny firmy Enraf je založen na digitální planární technice. Je použitelný pro jakoukoliv aplikaci měření hladin kapalin. Jeho výhodami jsou snadná instalace, malá hmotnost, rychlé uvedení do provozu, kompaktnost, robustnost a velká spolehlivost.
Z přístrojů nabízených firmou Enraf pracují na servomechanickém principu hladinoměry typové řady 854, na radarovém principu hladinoměry typu Smart RadarTM.
Servohladinoměr 854 ATG/XTG
K přednostem servomechanických hladinoměrů řady 854 (obr. 2) patří možnost využití dvou vestavěných hardwarových elektrických kontaktů jako schválené ochrany nádrže před přeplněním. Přístroj je současně vybaven obvody umožňujícími na dálku ověřit funkceschopnost jeho měřicí části. Vzhledem k uspořádání a malé hmotnosti přístroje nejsou jeho instalace ani uvedení do provozu nijak složité. Hodnoty většiny parametrů přístroje jsou nastaveny přímo ve výrobním závodě a nevyžadují další seřizování. Zbývající parametry se nastavují programově přenosným terminálem PET nebo z PC v řídicím systému ve velínu při použití softwaru ENTIS+. Díky vestavěné kompenzaci víření a hydrostatické deformace lze servosystémy instalovat bez uklidňovací trubky.
Servomechanický hladinoměr typu 854 ATG/XTG je schválen ČMI jako měřidlo stanovené a fakturační pod číslem TCM 141/97-2670. Současně je schválen k použití v prostorech s nebezpečím výbuchu podle směrnice ATEX.
Řada 854 ATG/XTG prokázala velkou spolehlivost, pružnost a přesnost při automatickém měření v nádrži při minimu pohyblivých částí. Skutečným důkazem kvality těchto výrobků je mj. malý počet jejich záručních oprav. I po více než 45 letech je firma Enraf stále na předním místě ve vývoji servomechanických systémů. Přístroje 854 ATG/XTG se s více než 50 000 instalacemi po celém světě staly v podstatě průmyslovým standardem.
Radarový hladinoměr Smart Radar LT 973
Unikátní radarový hladinoměr Smart Radar LT 973 (obr. 3) je první mikroprocesorový radarový přístroj pro měření výšky hladiny využívající kombinaci plně digitálního zpracování signálu s použitím DSP (Digital Signal Processor) a moderní ploché antény (Planar Antenna Technology – PAT; nejmodernější radarová technika používaná v letectví a kosmonautice a ve zbraňových systémech NATO). Systém je použitelný pro jakoukoliv úlohu měření výšky hladiny vyžadující velkou přesnost a spolehlivost měření. V provedení pro instalaci do volného prostoru lze anténu upevnit na nádrž s vnitřním přetlakem 700 kPa do již existujícího otvoru bez vodicí trubky. Technika PAT se vyznačuje mnohonásobným zdrojem vyzařování, lepším vedením mikrovlnného paprsku, větší přesností, spolehlivostí, univerzálností a širší použitelností. Z ploché antény jsou vyzařovány jednotlivé paprsky signálů, které spolu tvoří plošný signál. Po odrazu takto sdruženého signálu se získá ostřejší zobrazení rozhraní, umožňující přesněji rozlišit měřenou hladinu. Technika PAT dovoluje bez problémů měřit výšku hladiny produktu i u stěny nádrže.
Vážicí systém InLine – ILWT/ILWS
Vedle přístrojů pro měření výšky hladiny nabízí firma Level Instruments systém InLine. Je to jedinečný statický vážicí systém, který uspokojuje stále rostoucí požadavky na přesnost a zároveň i jednoduchost vážení kapalných médií v nejrůznějších průmyslových aplikacích. Hlavní výhodou systému InLine je, že se váží pouhé médium, a nikoliv celá nádrž. Jednoduché připojení závitem G1" nebo přírubou DN 50 až DN 150 předčí jakékoliv jiné instalace tradičních vážicích systémů.
Patentovaný systém InLine je výsledkem spojení moderní tenzometrické jednotky a principu Archimédova zákona.
Systém InLine se dodává ve dvou variantách. Typ ILWS má tenzometrický výstup, který lze připojit k většině vyhodnocovacích jednotek tenzometrických vah. Typ ILWT má připojený ukazatel hmotnosti, vestavěnou linearizací profilu nádoby a výstup 4 až 20 mA. Může být kalibrován a nastavován místně nebo na dálku prostřednictvím protokolu HART. Jde o zařízení zajímavá nejen variabilitou provedení, ale i technickými parametry a cenou.
Mezi významné uživatele ILWT v ČR patří společnost Středočeská plynárenská, a. s., se sídlem v Praze (StP), která jím vybavila své kompresorové stanice provozované po celém Středočeském kraji.
V každé takové kompresorové stanici (předávací stanice mezi společností Transgas a StP) je při přechodu z vysokotlakého rozvodu na středotlaký přidáván do zemního plynu tzv. odorant, který zajišťuje, že při úniku plynu je cítit charakteristický zápach. Jedná se o velmi koncentrovanou látku, resp. kapalný plyn (tetrahydrothiofen), uchovávanou v nádrži o objemu do 2 m3.
Odorant se dávkuje dávkovacími čerpadly. Při maximálním průtoku zemního plynu (v zimě) se ho denně spotřebuje asi 20 kg. Protože jde o velmi drahou látku, je třeba velmi přesně sledovat současně její spotřebu i zbývající množství.
Firma Středočeská plynárenská se proto rozhodla pro velmi přesný a svým způsobem jedinečný systém ILWT. Společnost Level Instruments nainstalovala patnáct systémů ILWT v provedení do prostředí s nebezpečím výbuchu, umístěných různě po celém Středočeském kraji.
Výhody jsou, v porovnání s jinými způsoby měření, jednoznačné: velká přesnost (lze sledovat spotřebu s rozlišením po 0,5 kg) a opakovatelnost měření, jeho nezávislost na okolní teplotě (rozdíl mezi zimou a létem činí až 60 °C), přímé měření hmotnosti a v neposlední řadě velká spolehlivost přístroje.
Závěr
Společnost Level Instruments je připravena kompletně dodat měřicí techniku pro oblast skladování kapalných produktů, včetně bezplatného technického poradenství, vypracování návrhu řešení, zapůjčení snímačů a jejich vyzkoušení u zákazníka. Nabízí přitom široký sortiment hladinoměrů, od velmi přesných po méně přesné. Zákazníci mohou volit z úplné řady radarových, ultrazvukových i elektromechanických hladinoměrů.
Všechny dodávané přístroje odpovídají příslušným českým i evropským normám.
(Level Instruments)
LEVEL INSTRUMENTS spol. s r. o.
Přemyslovců 43
709 00 Ostrava-Mariánské Hory
tel.: 596 622 884, 596 622 618
fax: 596 620 618
hot-line: 602 533 433
e-mail: info@levelin.cz
http://www.levelin.cz |