Aktuální vydání

celé číslo

08

2019

MSV 2019 v Brně

celé číslo

Měření polohy hladiny kapalin s elektronickým měřením hydrostatického tlaku

Měření rozdílu tlaků nad hladinou a u dna nádrže je jedna z nejčastěji používaných metod měření polohy hladiny kapalin. Necitlivost na výskyt pěny, vlnění hladiny nebo pohyby míchadla poskytují této metodě velkou výhodu oproti bezkontaktním snímačům na principu radaru nebo ultrazvuku. Ale tradiční sestavy pro měření rozdílu tlaků s impulzním potrubím nebo kapilárami – diferenční tlakoměry – mají také své slabé stránky.

 
Systémy pro elektronické měření rozdílu tlaků Deltabar FMD71/FMD72 od společnosti Endress+Hauser jsou novým řešením používajícím ověřené komponenty. Měřicí systém se skládá ze dvou snímačů tlaku pro měření na odběru vysokého tlaku u dna nádrže a přetlaku v horní části nádoby. Signály jsou v digitální formě odesílány do převodníku, který vypočítává rozdíl tlaků a z něj, při známé hustotě kapaliny, úroveň hladiny. Nové využití snímačů tlaku Cerabar a stejně tak i elektroniky převodníků Deltabar umožnilo vytvořit elektronický systém pro měření rozdílu tlaků, který poskytuje mnoho výhod. Systém Deltabar FMD71 (obr. 1) používá snímače s keramickými senzory Ceraphire®, Deltabar FMD72 (obr. 2) snímače se senzory s kovovými membránami.
 
 
Tím, že celý systém pro elektronické měření rozdílu tlaků Deltabar FMD71/FMD72 je sestaven ze dvou samostatných snímačů tlaku, které jsou připojeny elektrickými kabely na oddělený převodník, je odstraněna nutnost použít impulzní potrubí nebo kapiláry, jež jsou nutné pro tradiční diferenční tlakoměry. Kapiláry a impulzní potrubí s sebou nesou známé problémy spojené s ucpáváním, zamrzáním, netěsnostmi spojů a odpařováním nebo naopak kondenzací kapaliny v impulzním potrubí na straně přetlaku. U kapilár se projevuje velký vliv změn okolní teploty na přesnost a stabilitu měření. Systém Deltabar FMD71/FMD72 je spolehlivou, bezpečnou a hospodárnou odpovědí na uvedené problémy.
 

Omezení vlivu teploty

U snímačů rozdílu tlaků s kapilárami způsobuje změna teploty okolí vlivem roztažnosti náplně kapiláry chybu měření. I přes omezený vnitřní objem kapilár vlivem zvětšení objemu plnicí kapaliny roste tlak nezávisle na změnách polohy hladiny v nádrži. Vliv teploty na přesnost snímačů s kapilárami je ještě větší, je-li velký rozdíl teplot mezi odběry tlaku. Systém Deltabar FMD71/FMD72 odstraňuje tuto chybu měření až z 95 %, protože signál měření je ze dvou samostatných snímačů do převodníku přenášen elektricky. Měření je proto necitlivé na změny teploty okolí i rozdíl teplot mezi místy odběru tlaků.
 

Odpadají problémy s impulzním potrubím

Okruh měření rozdílu tlaků s impulzním potrubím vyžaduje trvalou kontrolu: zda je těsný, zda nedošlo k ucpání nebo zamrznutí, zda je potrubí přetlaku suché či naplněné kapalinou. Nesprávná manipulace může být příčinou drahé odstávky. Elektronický systém měření rozdílu tlaků Deltabar FMD71/FMD72 se dvěma snímači impulzní potrubí nepoužívá, proto tyto problémy nemá a je minimálně desetkrát spolehlivější. Navíc, vzhledem k digitálnímu přenosu signálů ze snímačů tlaku do převodníku vyhodnocujícího rozdíl tlaků, nejsou potřebné odkalovače nebo kondenzační nádoby. Proto systém nevyžaduje
téměř žádnou údržbu a roste jeho spolehlivost a bezpečnost celé instalace.
 

Více měřených veličin pro řízení procesu

Díky možnosti zjišťovat jedním zařízením hodnoty dalších provozních veličin může uživatel zlepšit řízení procesu. Převodník systému FMD71/FMD72 kromě analogové hodnoty na proudovém výstupu umožňuje pomocí protokolu HART přenášet až čtyři měřené hodnoty, např. polohu hladiny, rozdíl tlaků, přetlak nad hladinou nebo teplotu. Provozovatel dostává cenné informace užitečné např. v systému pokročilé údržby nebo pro lepší přehled o procesu. Informace o přetlaku nad hladinou v nádobě může být použita pro zvýšení bezpečnosti. Víceparametrový převodník FMD71/FMD72 tak snižuje náklady potřebné na získání stejných informací samostatnými měřicími přístroji.
 

Konstrukční výhody systému Deltabar FMD71/FMD72

Ve srovnání s tradičními kapilárovými systémy nevyžaduje systém elektronického měření rozdílu tlaků žádné speciální montážní podmínky, dokonce ani při podtlaku v měřeném zařízení. Vzhledem ke struktuře systému, tj. dva samostatné snímače a jeden převodník propojené signálovým kabelem, je možné převodník namontovat na libovolném místě, kde bude chráněn proti mechanickému poškození a snadno a bezpečně přístupný obsluze. Tři samostatné části jsou i hospodárnější z pohledu náhradních dílů a údržby. Při poškození jednoho ze snímačů nebo kabelu stačí vyměnit jen vadný díl systému místo výměny celého přístroje, jak tomu je v případě snímačů rozdílu tlaků s kapilárami.
 

Snadná montáž, k níž stačí jeden technik

Jednoduchost systému FMD71/FMD72 umožňuje montáž celého okruhu elektronického měření rozdílu tlaků pouze jedním technikem. Správnému zapojení pomáhají z výroby předem nastavené snímače a převodník. Při montáži je navíc možné propojovací kabely podle situace na místě měření libovolně zkrátit. Svorky snímačů mají barevné označení odpovídající barvám propojovacích vodičů. Víčka hlavic snímačů jsou upevněna na pružném závěsu, který zabraňuje jejich ztrátě nebo pádu na osoby v okolí.
 

Shrnutí

Použití systému elektronického měření rozdílu tlaků Deltabar FMD71/FMD72 od společnosti Endress+Hauser je nové řešení pro měření polohy hladiny v tlakových a vakuových nádobách. Klasické snímače rozdílu tlaků, běžně používané v těchto úlohách, mají velkou vadu, která je v porovnání s FMD7x diskvalifikuje: je to zhoršení přesnosti měření způsobené změnami teploty okolí, které mají vliv na olej v kapilárách. Snímače s impulzním potrubím zase provází velké riziko chybného měření při ucpání, zamrznutí, netěsnosti nebo kondenzaci či odpařování kapaliny v potrubí přetlaku.
 
Deltabar FMD7x zvyšuje využitelnost a spolehlivost zařízení, snižuje ohrožení bezpečnosti procesu a minimalizuje celkové náklady na měření. Modulární sestava snímače Deltabar FMD7x umožňuje snadnou a rychlou montáž, bezobslužný provoz a jednodušší opravu po poruše. Změna měřicí techniky v provozu s sebou nenese žádné riziko, protože jsou nově využity již ověřené a spolehlivé snímače tlaku a elektronický převodník.
 

Přínosy pro uživatele

Systém pro elektronické měření rozdílu tlaků je spolehlivý, protože není vystaven nebezpečím spojeným s tradičními kapilárami nebo impulzním potrubím, což zajišťuje většší využitelnost procesu a jeho vyšší spolehlivost. Nová konstrukce systému také zvyšuje bezpečnost zařízení. Zkrácení doby montáže, jednodušší obsluha a omezení počtu a délky odstávek snižují provozní náklady na měřicí systém.
 
Obr. 1. Měřicí systém pro měření rozdílu tlaků FMD71
Obr. 2. Měřicí systém pro měření rozdílu tlaků FMD72