Aktuální vydání

celé číslo

08

2021

Digitální transformace a konvergence provozních, informačních a inženýrských systémů

Výzkum, vývoj a vzdělávání v automatizaci

celé číslo

Ohlédnutí za výstavou Pragoregula 2000 – novinky v měřicí technice firmy Krohne

Automa 4/2000

Ing. Lubomír Duda,
Krohne CZ, spol. s r. o.

Ohlédnutí za výstavou Pragoregula 2000 – novinky v měřicí technice firmy Krohne

Obr. 1.

Německá firma Krohne je známý výrobce přístrojů pro průmyslové měření průtoků kapalných a plynných látek a měření hladin kapalných látek, prášků a granulátů. Téměř osmdesátiletá tradice ve vývoji a výrobě přivedla tuto firmu mezi přední světové výrobce průmyslové měřicí techniky. Firma Krohne prostřednictvím dceřiné společnosti Krohne CZ pravidelně prezentuje své výrobky i na výstavě Pragoregula. V následujím textu představujeme novinky, které byly poprvé uvedeny na letošní výstavě. Ve všech případech jde o přístroje s dvojvodičovým připojením, přičemž každý tvoří jedno světové prvenství.

Instalací těchto přístrojů  se uspoří náklady na kabelové rozvody a kabelové trasy (nejsou nutné samostatně jištěné napájecí vývody a případné přepěťové ochrany), neboť přístroje jsou většinou napájeny přímo z karty analogových vstupů řídicího systému. Také se zjednodušuje a tím rovněž zlevňuje projektování.

Indukční průtokoměr Altoflux 2W IFM 4042 K, první indukční průtokoměr ve světě s hybridním napájením
Jak již trochu napovídá název přístroje, jde o magnetickoindukční průtokoměr s napájením z proudové smyčky. Jinými slovy, průtokoměr může být elektricky připojen pouze jedním dvojvodičovým kabelem. Takovýto přístroj je možné velmi výhodně použít zejména v prostorách s nebezpečím výbuchu. Tímto přístrojem lze snadno nahradit dosavadní a dosluhující turbínové průtokoměry nebo měřicí clony (lze využít stávající kabely).

Převodník průtokoměru je vybaven mikroprocesorem, který optimalizuje spotřebu elektrické energie. V případě obtížných aplikací, které vyžadují větší odstup signálu od šumu, je možné k elektronice připojit druhý, jiskrově bezpečný napájecí zdroj. Buzení magnetického pole v průtokoměru pak nezávisí na energii v proudové smyčce. Přístroj je prvním indukčním průtokoměrem s hybridním napájením ve světě. Elektronika přístroje je dále vybavena vnitřní sběrnicí Krohne ImoCom, která umožňuje snadné rozšíření o výstupní sběrnice (např. Profibus). Variabilita průtokoměru dovoluje přizpůsobit proces měření každé provozní situaci bez nutnosti přístroj přestavět nebo vyměnit za jiný typ.

Takto navržený přístroj je možné použít téměř ve všech oblastech hospodářství od vodního, přes chemický a farmaceutický průmysl až po technologické procesy ve výrobních závodech.

Průtokoměr se dodává ve světlostech DN 10 až DN 150. Standardně je vybaven výstelkou z teflonu a snímacími elektrodami z materiálu Hastelloy C4 (jiné materiály na přání). Přístroj lze použít pro média s teplotou do 140 °C a tlakem do 4 MPa. Přesnost měření je lepší než 0,5 % z okamžité měřené hodnoty.

Radarový hladinoměr BM 702 – Grand prix Pragoregula 2000, první radar FMCW s dvojvodičovým připojením ve světě
V současné době je na našem trhu nabídka radarových kontaktních i bezkontaktních hladinoměrů velmi široká. Bezkontaktní radary je možné rozdělit do dvou skupin. První jsou impulsní radary, jež pracují na principu měření doby mezi vyslaným a od hladiny odraženým impulsem. Druhou skupinu tvoří přístroje, které využívají frekvenčně modulovaný signál (FMCW). Rozdíl mezi impulsním radarem a radarem FMCW je zásadní. Zatímco výrobu prvního z nich zvládlo již mnoho výrobců, radary FMCW vyrábí pouze několik firem. Hlavní výhody oproti impulsnímu radaru jsou:

  • výkonnější filtrace přijatého signálu a větší schopnost určit správnou hladinu,
  • vyšší opakovatelnost a větší přesnost měření,
  • automatická kalibrace při instalaci (výška tanku, spektrum tanku),
  • možnost měřit hladinu kapalin s nižší dielektrickou konstantou, jako jsou organická rozpouštědla, benzen, toluen a ostatní uhlovodíky.

BM 702 (obr. 1) je radarový hladinoměr s dvojvodičovým připojením, určený ke spojitému měření výšky hladiny kapalin, past, kalů, granulátů a zkapalněných plynů ve všech typech zásobníků, a to i v extrémních podmínkách. Pracuje s lineárním frekvenčně modulovaným signálem v pásmu 10 GHz, frekvenční zdvih je 1 GHz. Přijímaný odražený signál, který je vůči vysílanému signálu zpožděn o dobu potřebnou k průchodu vlnění po dráze od antény k měřené hladině a zpět, se porovnává se signálem právě vysílaným. Frekvence získaného mezifrekvenčního signálu (typicky řádu kilohertzů) je přímo úměrná vzdálenosti měřené hladiny od antény. Tento mezifrekvenční signál je analyzován pomocí Fourierovy transformace a dále číslicově zpracováván.

Další výhodou hladinoměru je to, že přístrojem je možné jednoduše nahradit všechny dosavadní kapacitní, tlakové nebo plovákové snímače bez požadavku na doplnění kabelových rozvodů. Přístroj je vybaven jednoduchým displejem. Konfigurace a případné změny parametrů se uskutečňují pomocí PC a uživatelsky velmi příjemného komunikačního softwaru firmy Krohne s názvem PC-CAT. Tento program je používán i pro komunikaci s ostatními radary typu BM 70, BM 70A, BM 70P a BM 700. Neposlední výhodou je nízká cena, která je srovnatelná s cenou ultrazvukových hladinoměrů při nepoměrně lepších užitných vlastnostech radarových hladinoměrů.

Za vysoké technické parametry a velmi dobrý poměr výkonu k ceně byla tomuto hladinoměru na letošní výstavě Pragoregula udělena cena Grand prix.

Reflexní radarový hladinoměr BM 102, první reflexní radar s dovouvodičovým připojením ve světě
Reflexní radarový hladinoměr BM 102 rozšiřuje řadu již vyráběných hladinoměrů typu BM 100, BM 100A a BM 100L o další typ s tzv. dvojvodičovou technologií.

Tento typ hladinoměrů je založen na principu TDR (time domain reflectometry). Mikrovlnné impulsy jsou vysílány po vlnovodu (tyčovém, lanovém, koaxiálním) a po odrazu od hladiny se část vyslané energie vrací zpět k vysílači. Ze změřené doby mezi vysláním impulsu a návratem odražené vlny při známé rychlosti šíření se vypočítá výška hladiny v nádrži.

Výhodou tohoto způsobu měření je nezávislost na teplotě, na parách nebo pěně nad hladinou a téměř absence vícenásobných odrazů, které ztěžují, někdy i znemožňují měření pomocí bezkontaktních hladinoměrů. Výhodou je i schopnost měřit hladinu kapalin, prášků i granulátů.

Přístroj umožňuje měřit hladiny s lanovým vlnovodem až do 24 m, s tyčovým vlnovodem do 3 m s přesností ±10 mm (prášky ±20 mm).

Reflexní radar BM 102 může být dodán s tyčovým vlnovodem z různých materiálů (korozivzdorná ocel, Hastelloy, titan, tantal), popř. může být dodán vlnovod z povlakované korozivzdorné oceli. Lanový vlnovod z korozivzdorné oceli může být rovněž povlakován teflonem FEP.

Teplota měřeného média může dosahovat až 200 °C, na připojovací přírubě by neměla přesahovat 90 °C.

Parametry přístroje je možné nastavovat pomocí komunikačního programu PC-star, který navíc poskytuje možnost sledovat a zaznamenávat spektrum odražených signálů, sledovat a zaznamenávat trendy, a tedy vyhodnocovat měření a jeho kvalitu či zjišťovat případné problémy.

To vše umožňuje použít tento přístroj k měření i velmi agresivních médií a značně rozšiřuje jeho možnosti. Hladinoměr může rovněž sloužit jako jednoduchá, levná a přitom vysoce jakostní náhrada dosluhujících plovákových, kapacitních nebo ultrazvukových hladinoměrů.

Závěr
Z uvedeného přehledu novinek je patrný světový trend ve vývoji a výrobě přístrojů pro měření neelektrických veličin, který směřuje k co nejjednodušší, a tedy i nejlevnější instalaci, bezúdržbovému provedení a co nejjednoduššímu programování provozních parametrů přístrojů pomocí komunikačního programového vybavení, dodávaného na přání s přístroji. S těmito světovými trendy firma Krohne nejen drží krok, ale některé pomáhá i vytvářet.

Tab. 1. Základní technické údaje radarového hladinoměru BM 702

Rozsah měření 0 až 20 m
Maximální tlak 40 MPa
Teplota –60 až +250 °C
Přesnost měření ±1 cm nebo ±0,2 % z okamžité hodnoty
Připojení přírubové podle DIN, ANSI nebo bezpřírubové
Krytí IP67, nemá 4×
Kryt převodníku hliníkový odlitek
Napájení 20 až 30 V DC, 4 až 20 mA
Komunikace HART, PROFIBUS PA se připravuje
Anténa trychtýřová, wave-stick
EEx provedení IIC/IIB T1 až T6 pro zónu 0, 1, 2
Nároky na údržbu žádné
Komunikační software PC-CAT

Firmu Krohne na českém trhu zastupuje společnost Krohne CZ, spol. s r. o. Ta je stoprocentní dceřinou společností firmy Krohne Meßtechnik GmbH & Co. KG se sídlem v Duisburgu. Sídlo firmy Krohne CZ, spol. s r. o., je v Brně, další kanceláře jsou v Praze a Ostravě.

Krohne CZ, spol. s r. o.
e-mail: praha@krohne.cz
http://www.krohne.cz