Aktuální vydání

celé číslo

10

2021

Automatizace v elektrárnách a teplárnách, obnovitelné zdroje, distribuce elektřiny a tepla

Bezdotykové měření teploty, měření spotřeby elektřiny a tepla

celé číslo

Provozní měřicí technika v podání Fuji Electric

V minulém čísle časopisu Automa byl zveřejněn přehled měničů frekvence Fuji. Fuji Electric je však gigant s velmi širokou nabídkou, která je na evropském trhu reprezentována minimálně ještě přístroji pro měření průtoků, polohy hladiny, tlaku a analyzátory plynů. K tomu jsou v nabídce i autonomní regulátory a zapisovače. V tomto krátkém článku budou z celého sortimentu zdůrazněny přístroje, které jsou v nějakém ohledu jedinečné či zajímavé.

 

Úvod

Měřicí přístroje a analyzátory Fuji Electric v Evropě zastřešuje francouzská pobočka, tedy Fuji Electric France (www.fujielectric.fr/en). V České republice je za odbyt zodpovědná, stejně jako u jiných průmyslových přístrojů Fuji Electric, společnost Amtek, známý distributor etablovaný v průmyslu dodávkami elektronických součástek, snímačů, elektromechanických prvků, konstrukčních prvků z hliníkových profilů, přístrojů pro automatizaci a bezpečnostních zařízení.
 
Měřicí technika Fuji Electric zahrnuje přístroje pro měření absolutního a relativního tlaku a měření rozdílu tlaků a pro měření průtoku kapalin a plynů. Analyzátory plynů jsou k dispozici jak typu in-situ, tak extraktivní. Ve všech těchto třech produktových skupinách jsou přístroje, které se vymykají běžnému standardu a stávají se pro zákazníky jedinečnou volbou.
 

Měření tlaku

Na celém světě je instalováno více než milion snímačů tlaku FCX Fuji Electric s mikrokapacitním křemíkovým senzorem (obr. 1). Na základě požadavků zákazníků byla vyvinuta nová generace přístrojů s označením FCX-AII, v níž jsou doplněny především nové funkce vyhodnocovací elektroniky a výrazně rozšířena nabídka mechanických připojení oddělovacích adaptérů. Základní princip, založený na „plovoucím“ křemíkovém čipu, na nějž se tlak média přenáší přes kapiláry naplněné silikonovým olejem, zůstává zachován a poskytuje přesnost měření statického tlaku, odolnost proti přetlaku a teplotní stabilitu. Stejně tak zůstává zachován princip oddělovacích adaptérů se třemi membránami – dvěma pracovními na straně nízkého a vysokého tlaku a jednou pro ochranu proti přetlaku (obr. 2).
 
Vzhledem k uvedenému principu přístroj zvládá rozsahy měření od 0 až 100 Pa do 0 až 20 MPa v diferenciálním provedení, popř. 0 až 50 MPa v provedení pro měření relativního tlaku. V provedení pro měření absolutního tlaku je dosahováno rozsahů od 0 až 160 Pa do 0 až 10 MPa. Standardní přesnost je 0,065 % (na kalibrovaném rozsahu 0,04 %) a dlouhodobá stabilita ±0,1 % z měřicího rozsahu po dobu deseti let. Části, které jsou v kontaktu s médiem, jsou standardně vyrobeny z korozivzdorné oceli AISI 316, volitelně z materiálů Hastelloy C, Monel, tantal a dalších. Standardní provedení odolává statickému tlaku do 16 MPa, na vyžádání jsou snímače zkoušeny do 103,5 MPa.
 
Pro různé obory i pro konkrétní zákazníky jsou v nabídce typizované i zákazníkem specifikované příruby, vzdálené připojovací adaptéry a kapilární trubičky plněné silikonovým olejem nebo i jiným médiem podle potřeb zákazníka a požadavků dané úlohy. Typické použití vzdálených připojovacích adaptérů je v energetice, těžké chemii a petrochemii; specifické provozní adaptéry své použití nacházejí především v potravinářství, lehké chemii a farmacii.
 
Snímače tlaku mají na výstupu tradiční proudovou smyčku 4 až 20 mA, protokol HART a univerzální Fuji-protokol, jenž je proprietární obdobou protokolu HART.
 

Měření průtoku

Hlavní předností ultrazvukových průtokoměrů Fuji Electric je neinvazivní metoda měření. Potrubí se pouze zvenku opatří dvěma senzory, tudíž nevzniká tlaková ztráta, nehrozí nebezpečí úniku média či koroze senzorů. Metoda je založena na měření doby průchodu ultrazvukového signálu nebo variantně na měření pomocí Dopplerova jevu. U metody měření doby průchodu signálu se používá velmi pokročilý algoritmus k potlačení vlivu bublin v kapalině a nepřetržité měření rychlosti šíření ultrazvuku pro kompenzaci vlivu tlaku a teploty média. V nabídce nechybí ani kompaktní snímač k měření průtoku vzduchu.
 
Pro jednorázová měření je určen přenosný přístroj Portaflow-C. Pro pevná měřicí místa je k dispozici řada Time Delta-C (obr. 3) v jednokanálové nebo dvoukanálové verzi, která umožňuje přímo ve snímači vypočítat např. energetickou bilanci v topných systémech. Pro cenově úsporné měření je navržen jednoduchý jednokanálový systém M-Flow PW s přesností měření 1,5 % až do minimálního průtoku 1 % z měřicího rozsahu.
 
K vyhodnocovacím elektronickým jednotkám jsou vždy zapotřebí senzorové sondy. Pro různé průměry potrubí jsou vyvinuta různá mechanická provedení úchytů pro montáž vysílačů a přijímačů. K měření v rozsahu teplot +120 až +200 °C jsou určeny speciální vysílače a přijímače s tepelně odizolovanou elektronikou. Trasa průchodu signálu médiem může být tvaru V (dvojí průchod s odrazem od stěny potrubí, senzory na jedné straně potrubí) nebo ve tvaru Z (jeden průchod, senzory montované šikmo na protilehlé strany potrubí).
 

Analyzátory plynů a spalin

Vývoj metod a přístrojů pro analýzu plynů má ve Fuji Electric tradici přes šedesát let. Na domácím japonském trhu Fuji přispěla i k tvorbě souvisejících průmyslových a environmentálních norem. Pro evropský trh jsou zajímavé přístroje pro extraktivní analýzu plynů v průmyslu a pro měření in-situ (typicky obsah plynů ve spalinách měřený přímo v komíně).
 
Extraktivní snímač koncentrace několika plynů umožňuje v jednom přístroji analyzovat až pět plynů (obr. 4). Plyny CO, CO2, NOx, SO2, CH4 a N2O jsou měřeny metodou nedisperzní infračervené spektrometrie NDIR (Nondispersive Infrared) v jednopaprskovém či dvoupaprskovém provedení. Obsah O2 lze měřit jednou ze tří metod – s paramagnetickým článkem, se zirkoniovým senzorem a elektrochemickou metodou. Přístroje jsou vybaveny automatickou kalibrací a autodiagnostikou a na základě dlouholetých zkušeností s měřicími metodami se podařilo navrhnout je tak, aby měly velkou přesnost a dlouhodobou stabilitu. Servisní interval na výměnu sond je přibližně pět let. K řízení spalovacího procesu se používají tzv. analyzátory in-situ. V nabídce Fuji Electric jsou analyzátory obsahu O2 a CO současně, a to laserovou metodou – přístroj ZSS (obr. 5). Hlavní předností zaručující nízké počáteční náklady, ale také nízké náklady na údržbu a malou spotřebu energie je možnost realizovat v jednom přístroji dvě měření jen jednou dvojicí sond. Není ani třeba žádné vzorkování referenčních plynů. Alternativou pro měření obsahu O2 je analyzátor se zirkoniovou sondou – ZFK, určený stejně jako předchozí analyzátor k instalaci přímo do komína. Zkušenosti z vývoje těchto sond se zúročují v mechanickém provedení, snadné výměně senzorů, automatické kalibraci apod.
 

Závěr

Předností nabídky Fuji Electric v oblasti provozního přístrojového vybavení a měřicí techniky jsou především vynikající parametry ve vybrané části sortimentu, tedy v sortimentu snímačů tlaku a průtoku a analyzátorů plynů a spalin.
 
Pro měření tlaku je díky pružnosti výroby ve francouzském výrobním závodě k dispozici množství zákaznických provedení oddělovacích adaptérů, možnost rozsáhlých provozních zkoušek a spolupráce se zákazníkem při navrhování řešení pro danou úlohu.
 
Neinvazivní měření průtoku až do velkých průměrů potrubí je pro zákazníky vhodným doplňkem k současné měřicí technice i tehdy, používají-li standardně techniku jiného dodavatele. Přitom je možné jednorázové měření přenosným přístrojem i instalace sond do pevného měřicího místa.
 
Analyzátory Fuji Electric jsou svou cenou i parametry vhodnou volbou jak pro dovybavení komínů technikou k měření nežádoucích složek spalin, tak pro průmyslové analýzy plynů.
 
Ing. Petr Boček,
Obr. 1. Snímač pro měření rozdílu tlaků se vzdálenými adaptéry
Obr. 2. Princip snímače tlaku s kapacitním senzorem
Obr. 3. Převodník ultrazvukového průtokoměru Time Delta-C
Obr. 4. Extraktivní analyzátor k měření koncentrace až pěti plynů
Obr. 5. Laserový snímač k měření obsahu plynů in-situ pro řízení spalování