Aktuální vydání

celé číslo

04

2024

Průmyslové roboty a automatizace výrobních a montážních linek

celé číslo

Spolehlivé kontinuální hladinoměry pro sypké materiály a kapaliny

Společnost Level Instruments CZ – Level Expert se specializuje na dodávky měřicí a regulační techniky pro průmyslové provozy, zejména techniky určené pro kontinuální a limitní měření výšky hladiny kapalin, sypkých materiálů či stanovení polohy rozhraní mezi nemísícími se kapalinami. Společnost mimo jiné nabízí snímače vyhovující náročným specifickým požadavkům chemického a petrochemického průmyslu, ale také potravinářských a farmaceutických provozů, energetiky, vodního hospodářství, strojírenství apod. Přístroje poskytují uživatelům spolehlivé údaje o poloze hladiny měřeného produktu, tj. jeho množství, a to bez ohledu na druh měřeného média.

 
Článek je věnován úloze sledování odběru popílku radarovým hladinoměrem a popisu inovovaného magnetostrikčního plovákového hladinoměru pro velmi přesné spojité měření polohy hladiny kapalin.
 

Tepelné zpracování odpadu – sledování odběru popílku radarovým hladinoměrem

Technikou tepelného zpracování se domácí i průmyslový odpad mění na dále použitelné produkty. Jednou z velmi účinných metod je kombinace pyrolýzy a zplyňování. Pyrolýza probíhá bez přítomnosti vzduchu při teplotách až 500 °C. Meziproduktem pyrolýzy je dřevěné uhlí, které je následně zplyňováno přidáním vzduchu. Výslednými produkty jsou velmi kvalitní plyn pro pohon generátorů a popílek jako aditivum používané k výrobě stavebních hmot.
 

Charakteristika úlohy

K zajištění spolehlivého a nepřerušovaného chodu uvedeného kombinovaného procesu je nutné přesně sledovat postup odebírání popílku. Zásobník s odebíraným popílkem musí být vyprazdňován podle potřeby tak, aby nedošlo k zahlcení výsypky. Základní provozní podmínky jsou přitom následující:
  • médium: horký popílek,
  • zásobník z korozivzdorné oceli, s výsypkou,
  • měřicí rozsah polohy hladiny asi 2,5 m,
  • provozní teplota 40 až 200 °C.
 
Z důvodu nepříznivých vlastností popílku z hlediska měření a velmi úzkého prostoru pro měření v násypce představuje daná úloha měření polohy hladiny opravdovou výzvu.
 

Způsob řešení

Ideálním měřicím zařízením je v daném případě radarový hladinoměr Vegapuls 69, který díky svému malému vyzařovacímu úhlu měří polohu hladiny i v prostoru úzké výsypky s velkou přesností (obr. 1). Použitá měřicí metoda s velkým dynamickým rozsahem 120 dB umožňuje přístroji poskytovat spolehlivé údaje o poloze hladiny i přes špatné odrazové vlastnosti popílku.
 
Dynamický rozsah radarového hladinoměru určuje, kde může být daný typ přístroje úspěšně použit. Jde o číslo udávající poměr mezi nejsilnějším a nejslabším signálem, který hladinoměr dokáže zpracovat. Bezkontaktní způsob měření rovněž umožňuje provozovat celé zařízení s minimálními požadavky na údržbu.
 
Radarový hladinoměr Vegapuls 69 v této úloze s předstihem zabraňuje zahlcení zásobníku a zajišťuje jeho včasné vyprázdnění. Tím je garantován spolehlivý a nepřerušovaný chod procesu tepelného zpracování odpadu.
 

Přínosy pro uživatele

Přínosy radarového hladinoměru Vegapuls 69 v dané úloze z pohledu uživatele jsou zejména:
  • spolehlivá detekce zaplnění výsypky, zajišťující bezpečný a nepřerušovaný chod technologického procesu,
  • časově optimální vyprazdňování, přinášející optimální využití celého pracovního objemu zásobníku,
  • snadné přizpůsobení stávajícího instalačního místa,
  • malé požadavky na údržbu díky bezkontaktnímu způsobu měření.
 

Magnetostrikční plovákové hladinoměry Torrix s přesností ±0,5 mm

Inovovaný magnetostrikční plovákový hladinoměr Torrix je velmi přesný plovákový snímač použitelný ke spojitému měření polohy hladiny nejrůznějších kapalin v zařízeních, kde je zajištěn volný pohyb plováku a kde médium neulpívá na vodicí tyči.
 

Princip činnosti

Měřicí systém hladinoměru Torrix je založen na využití tzv. magnetostrikčního jevu, spočívajícího v tom, že zmagnetováním feromagnetického materiálu se změní jeho mechanické vlastnosti a dojde k jeho podélné nebo příčné kontrakci. Přístroj je uspořádán tak, že vodič vyrobený z feromagnetického materiálu s výraznými magnetostrikčními vlastnostmi je uložen v ose svislé vodicí trubky z nemagnetické korozivzdorné oceli, po které se pohybuje plovák nesoucí permanentní magnet (obr. 2).
 
Poloha plováku kopíruje polohu hladiny kapaliny v nádobě. Prostřednictvím elektroniky řízené mikropočítačem jsou do vodiče vysílány impulzy, které vytvářejí kruhové magnetické pole. Superpozicí dvou magnetických polí, pole vodiče a pole permanentního magnetu v plováku, se vytvoří impulz krouticího momentu, který se šíří podél vodiče ke snímací hlavě, v níž je umístěn indukční snímač torzního napětí. Zaznamenává se doba mezi vysláním proudového impulzu do vodiče a detekováním napěťového impulzu ve snímači torzního napětí. Protože rychlost šíření impulzu krouticího momentu v materiálu je známa (asi 3 000 m/s), lze ve vyhodnocovací elektronice z této doby vypočítat polohu plováku. Údaj o poloze plováku, a tudíž hladiny, je na výstupu z hladinoměru k dispozici v podobě unifikovaného proudového signálu 4 až 20 mA/HART.
 

Vlastnosti přístroje

Magnetostrikční princip umožňuje hladinoměru dosáhnout velké přesnosti měření, která je u standardního provedení přístroje lepší než ±0,5 mm, a u provedení se zvýšenou přesností dokonce ±0,3 mm. Lze dosáhnout i jemného rozlišení, menšího než 0,1 mm. Samozřejmostí je certifikát potvrzující použitelnost přístroje v prostředí s nebezpečím výbuchu podle směrnice ATEX.
 
Přípustná provozní teplota je v základním provedení od –40 do +125 °C, popř. ve vysokoteplotním provedení od –40 až do +450 °C, a provozní tlak je až 12 MPa. Vodicí tyč plováku, jejíž délka může být od 200 do 6 000 mm, je standardně zhotovena z korozivzdorné oceli.
 
Pro hladinoměr Torrix je k dispozici široká nabídka mechanických připojovacích prvků (závitových i přírubových) i plováků nejrůznějších tvarů, průměrů a z nejrůznějších materiálů, jako např. z korozivzdorné oceli, materiálu Hasteloy C276 nebo titanu.
 
K dispozici je také hladinoměr verze Torrix bypass (obr. 3), určený k montáži z vnější strany obtokového stavoznaku, který pro svou funkci využívá magnetické pole permanentního magnetu stávajícího plováku pohybujícího se uvnitř obtokové komory. Dále je nabízena verze Torrix 90 (obr. 4) s hlavicí elektroniky situovanou kolmo k měřicí sondě. Tato verze je obzvlášť vhodná v případě, kdy nad nádrží není dostatek místa pro instalaci snímače s přímou vodicí tyčí. Hladinoměr Torrix je také nabízen ve speciálním provedení k použití na benzinových čerpacích stanicích a v průmyslových provozech zpracovávajících ropu. V tomto provedení hladinoměr disponuje ještě druhým plovákem pro měření polohy hladiny vody u dna nádrže a je také vybaven snímačem teploty za účelem případné automatické korekce výsledného údaje polohy hladiny, resp. objemu média v nádrži, na vliv teploty (přepočtem na standardní teplotu 15 °C).
 

Nastavování

Hladinoměry Torrix se nastavují velmi jednoduše pohybem plováku po vodicí tyči a použitím dvou tlačítek, jednoho s označením „4 mA“ k nastavení dolní a druhého, s označením „20 mA“, k nastavení horní meze měřicího rozsahu. Samotné nastavení lze provést jednoduše na stole. Nově je možné s použitím nastavovacího softwaru nastavit kalibrační tabulku, zajišťující lineární převodní charakteristiku, přímo v přístroji.
 
Hladinoměr Torrix je ideálním přístrojem k měření polohy hladiny většiny kapalných produktů v nejrůznějších typech zásobníků, ať už jde o více či méně objemné skladovací i provozní nádrže, nadzemní i podzemní, nebo dokonce i o malé desetilitrové barely.
 

Závěr

Všechny přístroje dodávané společností Level Instruments CZ – Level Expert vyhovují příslušným českým i evropským normám a jejich spolehlivost je ověřena dlouholetým provozem v tuzemsku i v zahraničí. Mnoho let zkušeností umožňuje pracovníkům společnosti porozumět specifickým požadavkům daného odvětví a správně na ně reagovat. Společnost Level Instruments CZ – Level Expert je připravena dodat měřicí techniku pro jakékoliv průmyslové odvětví, a to včetně bezplatného technického poradenství, vypracování návrhu měřicího řetězce, zapůjčení snímačů a jejich vyzkoušení u zákazníka.
 
Obr. 1. Radarový hladinoměr Vegapuls 69 je dodáván samostatně i v kombinaci s různým příslušenstvím (na obrázku vlevo např. opatřený výkyvnou montážní přírubou)
Obr. 2. Magnetostrikční plovákový hladinoměr Torrix v základním provedení
Obr. 3. Hladinoměr Torrix v provedení Torrix bypass (montuje se příchytnými pásky na povrch obtokového stavoznaku)
Obr. 4. Hladinoměr Torrix v provedení Torrix 90 s elektronikou situovanou kolmo k sondě (vhodný např. pro stísněné prostory)