Хантер Вегас, для InTech
Для того, щоб знайти правильну технологію для конкретного додатка, потрібно чітко визначити наступне:
1. Як працює цей тип технології? Чи можна наперед визначити, чи буде даний тип технології працювати в конкретному додатку, якщо ви не розумієте, як працює пристрій?
2. В яких умовах буде працювати пристрій? Є цілком зрозумілі умови, такі як температура, тиск і вміст резервуара, але, є і менш очевидні, такі як:
a. Які мінімальні / максимальні температура і тиск, з якими може зіткнутися пристрій, і як вони змінюються з плином часу?
b. Чи є якісь особливі умови, наприклад, вимоги щодо стерильності, або спеціальні процедури очищення із застосуванням хімічних реактивів, які можуть вплинути на пристрій?
c. Чи присутні пил, дим, випари? Чи може бути присутнім піна або чи може відбуватися зайва вібрація резервуара, наприклад, при перемішуванні?
e. Яка речовина зберігається в резервуарі, і як воно змінюється з часом?
f. Чи можливі зміни в щільності, електричних властивостях речовини і т.д.?
g. Властиві чи вмісту резервуара налипання, опади і т.д.?
h. Чи може пристрій стати джерелом забруднення або зараження вмісту (наприклад, через протікання діафграми або бактерій, що мешкають в тріщинах на корпусі)?
3. Які необхідна точність і повторюваність результату при вимірах рівня?
4. Чи може резервуар виводитися з експлуатації для технічного обслуговування? Чи є спосіб незалежної перевірки калібрування?
5. Які особливості резервуара?
Геометрія резервуара і розташування трубних з'єднань всередині нього часто впливають на вибір пристрою вимірювання рівня:
a. Чи є будь-які вхідні отвори? Або це новий резервуар, і можна зробити нові вхідні отвори з необхідним розташуванням і розміром, для того, щоб відповідати вимогам конкретного рівнеміра?
b. Якщо вхідний отвір існує, необхідно чітко знати його розмір, глибину, відстань від стіни резервуара, а також, можливі перешкоди під ним.
c. Як виглядають нутрощі резервуара? Чи є всередині щось, що може створити перешкоду для вимірювання рівня вмісту, або зробити установку вертикального зонда неможливою?
d. Де знаходяться впускні і випускні отвори? Чи можуть вони вплинути на вимірювання рівня?
e. Чи може бути встановлений зовнішній або внутрішній бачок для поплавкового індикатора? Якого розміру? Чи буде він адекватно вказувати рівень рідини в резервуарі?
Без відповіді на всі ці питання, інженеру буде важко вибрати правильний інструмент, так як саме ці відповіді визначають, які рівнеміри працюватимуть, а які ні. Давайте ще раз розглянемо ці питання і побачимо, як швидко вони допомагають відсівати невідповідні варіанти:
Питання 1 і 2: Існує багато «червоних прапорців», з легкістю усувають можливість застосування тієї чи іншої технології. Ось деякі з них:
Ємнісні - якщо електрична провідність невисока або непостійна, ємнісні типи рівнемірів будуть показувати неточні дані.
Ультразвукові - якщо вміст утворює піну, густі пари або пил; якщо температура або тиск змінюються - ультразвуковий рівнемір буде давати неточні дані, або не працюватиме взагалі.
Радарні - якщо електрична постійна занадто низька, радар працювати не буде. Крім того, деякі геометрії резервуарів також не дозволяють використовувати радарні пристрою.
Диференціальні - якщо відносна щільність вмісту змінюється, то більшість вимірів диференціальних рівнемірів будуть неточними (компенсація неточностей можлива - з додатковими витратами на рівнемір). Якщо речовина схильне до утворення засмічень - це також не дозволяє використовувати диференціальні рівнеміри.
Питання 3: Необхідна точність (і повторюваність) вимірювань може істотно вплинути на вибір рівнеміра. Наприклад, якщо рівнемір використовується в автоматичних системах перекачування нафти споживачам, тоді точність повинна бути максимальною. У більшості інших випадків точність в розмірі 1-2% цілком прийнятна. Деякі технології самі по собі забезпечують високу точність, іншим для цього потрібно використовувати додаткові кошти. Перед початком процесу вибору рівнеміра необхідно визначити, наскільки точними повинні бути вимірювання.
Питання 4: Можливість тимчасово вивести пристрій з використання сильно впливає на його вибір. Якщо на рівнемір негативно впливають налипання, опади вмісту резервуарів, то його треба періодично вилучати для чергової очищення, що забезпечує нормальне функціонування. Якщо пристрій не можна прибрати, то потрібно розглянути варіант з використанням іншої технології.
Також важливо знати, чи можуть вимірювання пристрою бути незалежно перевірені. Рівень повноти безпеки (SIL), присвоєний пристрою, як правило, означає, що йому потрібно калібрування для документального підтвердження правильного функціонування. Деякі рівнеміри, такі як диференціальні, дуже легко калібрувати, інші - такі як ємнісні, калібрувати складніше. Третім - радарних або ультразвуковим - калібрування не потрібна взагалі. Їх легше налаштовувати перед початком експлуатації, але є й зворотний бік медалі - складно перевірити, чи добре вони працюють, якщо немає альтернативного способу перевірки рівня в резервуарі.
Питання 5: Геометрія резервуара також може перешкоджати використанню деяких технологій. Лопаті перемешівателі можуть перешкодити виміру рівня за допомогою ряду технологій, якщо тільки не може бути використаний будь-якої бачок. Може не бути вхідних отворів для установки перетворювача диференціального рівнеміра, або вони можуть бути, наприклад, недостатньо великими для установки радарного рівнеміра.
Цілком очевидно, що ці п'ять питань, а, вірніше, відповіді на них, нададуть кардинальний вплив на процес вибору рівнеміра - так що знайдіть час, для того, щоб повністю зрозуміти сценарій вимірювання рівня в резервуарі ДО того, як приступити до вибору технології вимірювання рівня .
Огляд технологій вимірювання рівня
В даному розділі дається загальний огляд типових проблем і слабкостей, що характеризують найбільш поширені технології вимірювання рівня. Ця інформація, разом з відповідями на вищенаведені питання, допоможе інженеру вибрати найкращий інструмент виміру рівня для конкретного додатка. Наведено, також, відносні оцінки вартості.
Поплавкові пристрої, як правило, вимагають щодо незабруднених умов використання, інакше пристрій не зможе легко рухатися вгору і вниз. Буйки менш вимогливі до чистоти. У будь-якому випадку, обидва пристрої залежать від щільності матеріалу. Поплавок може піднятися вище або нижче, якщо щільність речовини змінюється, або може не спливти взагалі, якщо відносна щільність занадто мала. Буйки калибруются для конкретної щільності, і результати вимірювання будуть неправильними, якщо щільність зміниться.
Вартість: $$ - $$$. Поплавкові рівнеміри, як правило, дешевше буйкових.
Диференціальні рівнеміри бульбашкового типу:
Бульбашкові рівнеміри - це досить проста технологія, яка може добре працювати в самих різних додатках. Однак, вплив безперервного потоку пара на навколишнє середовище може стати перешкодою на шляху їх використання. Ефективність бульбашкового рівнеміра може піддаватися впливу закупорки бульбашкових каналів, падіння тиску в каналах, протікання, а також, мінливості відносної щільності рідини.
Вартість: $$. Установка і вартість ротаметрів роблять цей варіант дорожче диференціальних рівнемірів трубчастого типу.
Диференціальні рівнеміри мембранного типу:
Диференціальні рівнеміри мембранного типу - дуже поширений тип пристроїв на сьогоднішній день. Їх використання передбачає, що щільність речовини не змінюється (а якщо змінюється, тоді у пристрої є спеціальні компенсуючі засоби). Безліч чинників впливають на ефективність таких рівнемірів: вакуум, низькі або високі температури можуть стати перешкодою для роботи діафрагми, або надзвичайно її сповільнити. Крім того, що варіюються температури процесів або випарів також можуть вплинути на точність вимірювань.
Вартість: $$ - $$$. Великі діафрагми дороги, і, якщо потрібна ізоляція знизу, ціна буде ще вище.
Диференціальні рівнеміри трубчастого типу:
Диференціальні рівнеміри, що використовують трубки статичного тиску, також дуже поширені. Основні проблеми - засмічення трубок, а також, залежність пристрою від щільності матеріалу в ємності і в статичних лініях. Також, можливі проблеми в нижній частині імпульсних ліній. Накопичився конденсат або постійна конденсація газу можуть зрушити нуль.
Вартість: $. Одна з найдешевших опцій.
Ультразвукові рівнеміри залежать від наявності випарів в резервуарі. Показники рівня можуть змінюватися через зміну характеристик пара в силу зміни тиску, температури або складу. На сигнал також будуть впливати перемішування, піна, дим, пил. Присутність або можливість присутності будь-якого з цих умов є перешкодою для використання ультразвукового рівнеміра. Також потрібно розуміти, що якщо рівень речовини підніметься занадто високо, і наблизиться до рівнемірів, його показники можуть моментально змінитися з дуже високих до відсутніх.
На відміну від ультразвукових рівнемірів, на радарні рівнеміри, як правило, не впливає склад випарів, за умови, що немає серйозних перепадів тиску або температури. Радарних рівнемірів потрібна мінімальна електрична постійна речовини, рівень якого вимірюється, а також, вони можуть бути чутливі до геометрії резервуара. Неконтактний радар може зазнавати труднощів через похилих стінок або зайвого хвилювання на поверхні. Мабуть, основна проблема - ненадійні свідчення при дуже низьких рівнях. Точні виміри в порожніх або майже порожніх резервуарах можуть бути проблемою. Є маса варіантів радарних рівнемірів - частотні, антенні, керовані і т.д. - кожен зі своїми перевагами і недоліками. У такій ситуації, швидше за все, краще проконсультуватися з фахівцями вендора і дозволити їм вибрати кращий варіант для вашого застосування. Обов'язково надайте їм точні креслення резервуара і поясніть суть процесу. Зверніть увагу на вхідні отвори, тому що надходить вміст може вплинути на показання радара.
Вартість: $$ - $$$. В останні роки радарні рівнеміри стали значно доступнішими.
Ядерні рівнеміри, як правило, дороги, і вимагають спеціальних дозволів. Однак вони можуть працювати там, де інші не приносять користі. Здатність бачити "крізь" стінки судини робить їх незамінними для екстремальних умов роботи (тиск, температура і т.д.). Радіаційне випромінювання може бути проблемою, якщо в резервуари може входити обслуговуючий персонал.
Вартість: $$$ - $$$$. Сильно залежить від конфігурації.
Гідростатичні рівнеміри - відмінні пристрої, оскільки на них не впливає хімічний склад. Однак, пристрій вимірює вагу, а не рівень речовини - тому, якщо щільність речовини змінюється, зміняться і показники рівнеміра. Чи не в кожну ємність можна помістити гідростатичний рівнемір і його правильна установка - критичний фактор успіху.
Вартість: $$ - $$$$. Сильно залежить від конфігурації резервуара.
Правильний вибір пристрою для вимірювання рівня повністю залежить від розуміння особливостей програми, а також сильних і слабких сторін доступних технологій вимірювання рівня. Витратьте час на попередні дослідження, і це дозволить вам уникнути незадоволених дзвінків з операційного підрозділу :)