В данной статье хотелось бы рассказать с новой стороны о всем знакомом средстве автоматизации — вибрационном сигнализаторе уровня жидкости, на примере датчика ЭЛМЕТРО-ВСПУ.
«Что за новая сторона и что можно не знать о вибровилках?» — спросите вы. Давайте разбираться… А чтобы разобраться разберем принцип действия вибрационных сигнализаторов.
Автор: Худяков Евгений Михайлович, Начальник отдела технической поддержки ООО «ЭлМетро-Инжиниринг».
"Разработанный на основе принципа камертона, прибор состоит из двухлучевой вилки, которая вибрирует со своей собственной частотой. Частота колебаний изменяется в зависимости от среды, в которую она погружена. В воздушной атмосфере вилка вибрирует с собственной частотой. Когда жидкость покрывает вилку, частота падает" .
Такое описание принципа действия именитых производителей с небольшими правками можно увидеть у каждого второго производителя вибрационных сигнализаторов. Опираясь на такое описание, можно сделать неверные выводы, например, что данный тип сигнализаторов ограничен функцией раздела сред воздух-жидкость.
Вибрационный Сигнализатор Плотности и Уровня (ВСПУ) — давая название своему сигнализатору на первое место мы ставим плотность, а не уровень, так как в основе принципа действия сенсора (чувствительного элемента) сигнализатора лежит чувствительность к плотности среды, а уровень — наиболее распространенное место применения. Да, действительно вибрация изменяется или прекращается при погружении в тот или иной продукт, но не обязательно «сравнивать» затухающую частоту колебаний с собственной частотой. Зная частоту колебаний «вилки» в той или иной среде можно, например, сигнализировать критичные значения осадка в жидкости и при этом защищать насос от сухого хода одним сигнализатором или детектировать раздел сред вода-нефть. Такие возможности дают сигнализаторы ЭЛМЕТРО-ВСПУ.
Выделим основные применения: сигнализация предельных уровней для автоматизации технологического процесса, аварийная защита от переполнения, аварийная защита от опустошения в том числе и как защита от «сухого» хода, раздел сред.
Сигнализация предельных уровней: достижение жидкостью с заданной плотностью минимального/ максимального/ промежуточного уровня в резервуаре. Далеко не всегда можно врезать сигнализатор в необходимое место. Например, в нефтехимической промышленности часто применяются емкости с рубашкой или змеевиком в которых нужен очень короткий сигнализатор. На подземных емкостях сигнализатор можно установить только в крышку емкости, а значит может потребоваться сигнализатор с большой длиной погружной части. В ЭЛМЕТРО-ВСПУ диапазон длин погружной части варьируется от 65 до 6000 мм.
Раздел сред: так как в основе задачи лежит анализ жидкостей с разными плотностями, то основными критериями будет диапазон плотностей сигнализируемых жидкостей, ЭЛМЕТРО-ВСПУ гарантирует работу от 400г/л до 2500г/л, что позволяет определять среды от СУГ до пульп. Высокая чувствительность к изменению плотности позволяет, например, отличить моторное масло от дизельного топлива или воду от нефти. Наиболее эффективно функция раздела сред реализуется в сигнализаторе при наличии 2 независимых дискретных выходов, в ЭЛМЕТРО-ВСПУ это обеспечивается парой транзисторных или релейных выходов на выбор. В таком варианте сигнализируется раздел двух рабочих сред от среды нормального состояния.
Защита от сухого хода: решается данная проблема сигнализацией минимального уровня в емкости или сигнализацией отсутствия жидкости в трубопроводе. Тут также важна длина, но скорее минимальная, так как при установке в трубопровод, ограничиваемся размерами непосредственно трубопровода. Как мы видим выше минимальная длина погружной части сигнализатора 65 мм (от поверхности уплотнения штуцерного присоединения к процессу) — это наименьшая длина среди подобных отечественных изделий и, по заказу, может быть еще меньше — при выборе, например, фланцевого присоединения. Защищая насос сигнализатор должен выдерживать создаваемое им давление, ЭЛМЕТРО-ВСПУ предназначен для давлений до 6,3 МПа, и соответствует в этой части требованиям ТР ТС 032−2011. Не менее важным параметром в данном техпроцессе является вязкость среды, тут у ВСПУ выдающееся значение в 10000 сСт. Исполнение сигнализатора с прямым включением в цепь управления электропитанием насоса (например, в цепь контактора переменного тока) позволяет защитить насос от «сухого» хода без использования дополнительного оборудования.
Мы уже затронули применение сигнализатора в аварийной защите. Поэтому необходимо упомянуть и о возможностях применения взрывозащищенных исполнений ЭЛМЕТРО-ВСПУ, соответствующих требованиям ТР ТС 012/2011. Их представлено 3 варианта с разной маркировкой взрывозащиты: 0 Ex ia IIC T6… T3 Ga X, 1 Ex d ia IIC T6… T3 Gb X и Ga/Gb Ex ia/d IIC T6… T3 X. Применение сигнализаторов с первой маркировкой (с дополнительным блоком искрозащиты или при наличии искробезопасных входов, например, у ПЛК) позволяет использовать сигнализатор во взрывоопасной зоне 0 (классы зон здесь и далее — по ГОСТ IEC 60079−10−1-2013), причем как со стороны чувствительного элемента, так и со стороны корпуса электроники —. Второй — взрывонепроницаемая оболочка d, по действующим нормам не позволяет работу в зоне 0 (работа в которой требует уровня взрывозащиты оборудования Ga), потому применение возможно только в 1 и 2 зоне. Третий же тип взрывозащиты обеспечивает работу на границе зон, требующих разных уровней взрывозащиты (согласно относительно недавно введенному в действие
Резюмируя, можно найти много новых применений для вибрационных сигнализаторов уровня, особенно если Вы используете ЭЛМЕТРО-ВСПУ.