ТЕХНИЧЕСКАЯ ЗАМЕТКА
ВОЛНОВОДНЫЕ РАДАРНЫЕ УРОВНЕМЕРЫ ROSEMOUNT
Замена буйковых уровнемеров на волноводные
радарные уровнемеры Rosemount
Ключевые моменты
• Волноводные радарные уровнемеры превосходно работают в условиях
вибрации, турбулентности и постоянных изменений плотности среды
• Жесткий одинарный зонд является предпочтительным типом
зонда для использования в камерах
• Длина зонда должна соответствовать высоте камеры
буйкового уровнемера
• Тип и форма монтажных фланцев могут отличаться в зависимости
от производителя буйкового уровнемера
ВВЕДЕНИЕ
Сравнение волноводных радарных уровнемеров Rosemount
с буйковыми уровнемерами
Буйковые уровнемеры используются для измерения уровня, уровня границы
раздела двух сред и плотности. В каждом из этих случаев принцип измерения
основывается на плавучести буйка в жидкости. Таким образом, плотность
жидкости – это ключевой фактор, от которого зависит размер буйка и
стабильность показаний уровнемера. Любое отклонение от начального
значения плотности среды (по которой подбирался буек) может влиять на
погрешность измерений.
Буйковые уровнемеры подвержены воздействию вибрации и турбулентности, а
также имеют подвижные части, требующие периодического обслуживания или
замены, которые могут изнашиваться в процессе работы, деформироваться,
загрязняться, что может привести к неверным показаниям переменных
процесса. Затраты на техническое обслуживание таких уровнемеров могут быть
достаточно высоки.
Волноводные радарные уровнемеры (в западной аббревиатуре Guided Wave Radar или GWR) не имеют подвижных частей и уже вследствие этого могут снизить
затраты на их обслуживание. Прямой метод измерений, обеспечиваемый
данным типом приборов, значительно уменьшает погрешность, увеличивает
стабильность и безопасность проводимых измерений. Волноводные радарные
уровнемеры не подвержены влиянию изменений плотности, механических
вибраций или сильной турбулентности. Для их монтажа могут использоваться
уже имеющиеся камеры. Таким образом, процесс замены может быть
значительно упрощен.
Для правильного монтажа на резервуаре или камере и корректной
последующей работы уровнемер должен быть поставлен с фланцем
подходящего/соответствующего типа и размера. В настоящее время
уровнемеры Rosemount серий 3300 и 5300 поставляются с различными типами
присоединений по стандартам ГОСТ, DIN, ANSI или с фланцами и уплотнениями
нестандартных размеров и форм.
Шаги по определению замены.
Rosemount 3300 или 5300?
1.Определите, какой тип измерений необходим: уровень, граница раздела
сред, плотность? Если необходимо измерять уровень, замена буйков
волноводными радарами выполняется достаточно просто, без особых
требований и условий. Для этого достаточно соблюсти лишь несколько
простых рекомендаций, которые будут описаны ниже.
Дополнительную информацию читайте на сайтах:
www.rosemount.com, www.metran.ru
© 2009 Rosemount Inc. Все права защищены
Волноводные радарные
уровнемеры: экономически
выгодная альтернатива
буйковым уровнемерам
Рис. 1. Тип/форма камеры буйкового
уровнемера.
Боковой
Боковой - нижний
Возможна замена
волноводным радаром
Верхний - нижний
Верхний - боковой
Замена непосредственно волноводным радаром невозможна.
Проконсультируйтесь
с вашим региональным представителем.
ТЕХНИЧЕСКАЯ ЗАМЕТКА
Для измерения уровня границы раздела сред волноводными радарами,
верхняя среда должна иметь диэлектрическую проницаемость (ДП) ниже,
чем у той жидкости, которая будет находиться внизу (для измерений уровня
границы раздела смотрите рекомендации ниже).
Для случаев измерений уровня границы раздела с наличием толстого
эмульсионного слоя, показания волноводного радарного уровнемера могут
быть непредсказуемыми. Для таких применений мы предлагаем рассмотреть
возможность использования буйковых уровнемеров Fisher от компании
Emerson. Также волноводные радарные уровнемеры не предназначены для
измерения плотности. Для процессов, где необходимо измерение плотности,
мы предлагаем рассмотреть возможность использования датчиков
гидростатического давления (ДГ или ДД) Rosemount серии 3051 или Метран
серии 150.
2.По рис.1 определите тип/форму выносной камеры.
3.Определите производителя, тип и размер ответных фланцев на выносной
камере (ГОСТ, DIN, ANSI или нестандартный/патентованный). Внешний
диаметр (ВнД) фланца камеры в верхней части может помочь определить
стандарт, по которому он выполнен или производителя:
a.
Fisher 249B и 259B: ВнД 229 мм
b.
Fisher 249C: ВнД 148 мм
c.
Fisher 249К: ВнД 254 мм
d.
Fisher 249N: ВнД 254 мм
e.
Masoneilan: ВнД 190 мм
f.
Все остальные: по спецификациям ANSI или DIN
Рис. 2. Определение типа буйкового
уровнемера.
Уровнемер
с торсионной
трубкой
Уровнемер
с торсионной
трубкой
Замените
Замените
верхнюю
верхнюю
часть
часть
Длина
Длина
зонда
зонда
Длина
Длина
буйка
буйка
Уровнемер
с подпружиненным
буйком
Уровнемер
с подпружиненным
буйком
Замените
верхнюю
Замените
верхнюю
часть
часть
4.По рисунку 2 определите тип буйкового уровнемера: с торсионной трубкой
или с подпружиненным буйком.
5.Определите длину зонда. Длина зонда определяется расстоянием от опорной
поверхности фланца до дна камеры (внутренняя полость камеры), как
показано на рис. 2 и в таблице 1. Зонд должен быть практически равен длине
камеры, но при этом не должен касаться ее дна. Между концом зонда и дном
камеры должен оставаться небольшой зазор (от 12 до 25 мм).
ТАБЛИЦА 1. Выносные камеры разных производителей и рекомендуемые длины зондов
Производитель камеры
Длина зонда*
Fisher (249B, 249C, 2449K, 249N, 259B)
Длина буйка + 229 мм
Masoneilan (уровнемеры с торсионной трубкой),
фланец производителя
Длина буйка + 203 мм
Прочие с торсионной трубкой **
Длина буйка + 203 мм*
Magnetrol (с подпружиненным буйком)***
Длина буйка + от 195 мм до 383 мм
Прочие с подпружиненным буйком **
Длина буйка + 500 мм
Длина
Длина
буйка
буйка
Длина
Длина
зонда
зонда
* Если используется промывочное кольцо, необходимо добавить 25 мм
** В случае с другими производителями могут быть небольшие отличия.
Данное значение является приблизительным. Проверьте фактическую длину зонда.
*** Длина зонда зависит от модели уровнемера, уточните параметры процесса
(давление, температуру, плотность среды), на которые рассчитан уровнемер.
ВПДВПД
Длина
Длина
буйка
буйка
НПД
НПД
00840-2200-4811, Версия BD
Верхняя
Верхняя
переходная
зона
переходная
зона
Длина
Длина
зонда
зонда
Нижняя
Нижняя
переходная
зона
переходная
зона
ТЕХНИЧЕСКАЯ ЗАМЕТКА
ИЗМЕРЕНИЕ УРОВНЯ ГРАНИЦЫ РАЗДЕЛА СРЕД
Уровнемеры Rosemount моделей 3301/5301 рекомендуются для
измерений уровня при наличии “воздушной подушки” между фланцем
и поверхностью верхней среды или уровня границы раздела сред при
полном погружении зонда
Многие буйковые уровнемеры, установленные на резервуаре, осуществляют
измерение только уровня границы раздела сред. Если для такого типа
измерений использовать волноводные радары Rosemount моделей 3301/5301,
то верхняя часть зонда должна быть полностью погружена в верхнюю
жидкость, и измеряться будет только уровень границы раздела двух жидкостей.
К таким условиям работы применяются те же рекомендации, касающиеся
диэлектрических свойств сред, что и при одновременном измерении уровня и
уровня границы раздела двух сред.
Рекомендации по измерению уровня границы раздела двух жидких сред
•
Жидкость с меньшей диэлектрической проницаемостью должна
находиться сверху.
•
Типичное применение (нефтепродукт/вода):
жидкость с низкой диэлектрической постоянной (<3) находится сверху,
жидкость с высокой диэлектрической постоянной (>20) – снизу.
•
Разность значений диэлектрических постоянных двух жидкостей
должна составлять не менее 6.
•
Значение диэлектрической постоянной верхней жидкости должно быть
известно (возможно определение на месте).
•
Толщина слоя верхней жидкости не должна составлять менее 10 см для
уровнемеров Rosemount серии 3300 (с жестким зондом) и не менее
13 см для уровнемеров Rosemount серии 5300 (для всех типов зондов,
за исключением коаксиальных исполнения HTHP).
•
Примеры значений диэлектрических постоянных: темные и светлые
нефтепродукты (нефть, бензин) обычно от 1,8 до 4. Для воды и водных
растворов кислот характерны высокие значения диэлектрической
постоянной (>50).
Примеры применений уровнемеров Rosemount разных моделей:
3301/5301 и 3302/5302
•
Волноводные радарные уровнемеры Rosemount моделей 3301 и 5301
могут использоваться как для измерения уровня, так и уровня границы
раздела сред. Для измерения уровня границы раздела сред зонды
уровнемеров должны быть полностью погружены в жидкость
(см. рис. 3). Рекомендуется использовать промывочные кольца для
устранения «воздушных подушек».
•
Rosemount моделей 3302 или 5302 могут использоваться для
одновременного измерения как уровня, так и уровня границы раздела
сред. Эти модели рекомендуется использовать при наличии большой
«воздушной подушки» в верхней части камеры.
Рис. 3. Измерение уровня границы раздела
сред с полностью погруженным зондом
Рис. 4. Типы зондов - одинарные зонды
доступны в стандартном исполнении
и исполнении высокая температура/
высокое давление (HTHP/HP)
РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ВЫБОРУ ТИПА ЗОНДА
В большинстве случаев для установки в выносные камеры рекомендуются
жесткие одностержневые зонды. Исключением являются измерения
сжиженных газов под высоким давлением (более 40 атм. / 4 МПа), в таких
случаях лучше использовать коаксиальные зонды. Одинарные зонды являются
предпочтительным выбором для грязных и вязких жидкостей, так как в случае
загрязнения, их очистка значительно легче, чем очистка других типов зондов.
Поскольку стенки успокоительных труб или выносных камер способствуют
усилению сигнала, одинарные зонды можно использовать как для измерений
уровня жидкостей с малым значением диэлектрической постоянной, так и для
измерений уровня границы раздела сред. При монтаже уровнемера в камере
или успокоительной трубе рекомендуется использовать центровочный диск.
00840-2200-4811, Версия BD
Рис. 5. Жесткий одностержневой зонд
с центровочным диском
ТЕХНИЧЕСКАЯ ЗАМЕТКА
Буйковые уровнемеры без камер
Буйковый уровнемер может быть смонтирован непосредственно на
резервуаре в успокоительном колодце (трубе). В подобных случаях длина буйка
определяется необходимым диапазоном измерений. Для замены рекомендуется
использовать жесткие зонды, но, если необходимо применение гибкого зонда,
то его нужно установить по центру трубы, чтобы он не касался ее стенок.
При использовании гибкого зонда минимальный рекомендуемый диаметр
успокоительной трубы составляет 10 см.
Для фланцев ANSI
Для камер 249 B, 249 C
и фланцев Masoneilan
Соединения с промывкой и продувкой
Достаточно часто при измерениях в выносных камерах требуется продувка
их верхней части. Это предотвращает образование «воздушной подушки»
при измерении уровня границы раздела с полностью погруженным зондом.
Продувка необходима, если нужно имитировать изменения уровня для
проверки выходного сигнала уровнемеров Rosemount серий 3300/5300 или для
дренирования камеры. Для выполнения этих задач доступны следующие опции:
•
Специальное промывочное кольцо для установки между фланцами
уровнемера и байпасной камеры, для Rosemount серий 3300 или 5300
с фланцами ANSI или DIN.
•
Фланцы со встроенной промывочной/продувочной системой,
для зондов с резьбовым присоединением 1 ½ “ NPT.
Условия процесса (давление и температура)
Стандартные исполнения зондов волноводных радаров Rosemount серий 3300
и 5300 подходят для применений при температурах до 150°C и давлении до 4
МПа. Для более высоких давлений и температур предусмотрены специальные
исполнения зондов для высокого давления и высокой температуры (HTHP) или
для высокого давления (HP). Дополнительная информация о диапазонах рабочих
давлений и температур приведена на рис. 7.
34,5
Высокая температура / давление
20,3
Давление, МПа
Волноводные радарные уровнемеры Rosemount серии
5300
обладают высокой
Высокое
давление
чувствительностью и рекомендуются практически для
всех применений
по
Стандартное
исполнение
измерению уровня сжиженных газов под давлением свыше 4 МПа. Исключение
составляют измерения уровня границы раздела сред с полностью погруженным
24,3
зондом.
34,5
4,0
Высокая температура / давление
Высокое давление
Стандартное исполнение
-0,1
20,3
-196 -40
Давление, МПа
24,3
Температура, °C
38
93
200
316
400
4,0
-0,1
Температура, °C
-196 -40
38
93
200
316
400
Рис. 7. Пределы рабочих температур и давлений для зондов следующих
исполнений: стандартного, HP и HTHP.
00840-2200-4811, Версия BD
Для фланцев ANSI
Для камер 249 B, 249 C
и фланцев Masoneilan
Рис. 6. Rosemount серий 3300/5300
с промывочным / продувочным соединением
ТЕХНИЧЕСКАЯ ЗАМЕТКА
Варианты НАСТРОЙКи ДИАПАЗОНА ИЗМЕРЕНИЙ
(Опорная
(Опорная
высотавысота
уровнемера)
уровнемера)
483 мм483 мм
Высота резервуара
(Опорная высота
уровнемера)
483 мм
Высота
Высота
резервуара
резервуара
ВПД 356 мм
ВПД 356
ВПД
мм356 мм
Длина буйка 356 мм
Установите опорную высоту как расстояние до точки, где уровень является
нулевым. В этом примере осевая линия нижней отводной трубы находится на
расстоянии 483 мм от опорной точки. Диапазон выходного сигнала будет равен
разнице высот осевых линий отводных труб относительно точки нулевого
уровня. НПД нужно установить на 0 мм, ВПД должен быть установлен на 356 мм.
Длина зонда должна быть установлена в соответствии с его реальной длиной.
ДлинаДлина
буйка буйка
356 мм356 мм
Вариант 1 – Установка НПД на уровень нижнего отбора (0 мм)
Длина зонда 584 мм
В случае с буйковыми уровнемерами диапазон измерений и пределов
выходного сигнала соответствует длине буйка. Нижний (НПД) и верхний (ВПД)
пределы диапазона измерений соответствуют низу и верху буйка. В выносных
камерах верхний и нижний пределы соответствуют высоте осевых линий
отводных труб.
ДлинаДлина
зонда зонда
584 мм584 мм
Выносные камеры устанавливаются на резервуар в соответствии с желаемым
типом и диапазоном измерений. Диапазон, измеряемый в камерах, часто
является небольшой частью полной высоты резервуара.
НПД
НПД 0 мм
0 мм НПД
0 мм
Рис. 8. Настройка диапазона измерений
Вариант 1
Вариант 2 – Соответствие выходному сигналу буйкового уровнемера
НПД
НПД
102 мм
102 мм
НПД
102 мм
уровнемера)
уровнемера)
584 мм584 мм
ДлинаДлина
зонда зонда
584 мм584 мм
ВПД
457 мм
Высота резервуара
(Опорная высота
уровнемера)
584 мм
ВысотаВысота
резервуара
резервуара
(Опорная
(Опорная
высота
высота
Длина
зонда
584 мм
Длина буйка 356 мм
ВПДВПД
457457
мм мм
ДлинаДлина
буйка буйка
356 мм356 мм
Опорная высота должна равняться длине зонда. НПД равняется расстоянию
от конца зонда до нижней отводной трубы. ВПД – это НПД плюс расстояние
до осевой линии верхней отводной трубы. В этом примере опорная высота
уровнемера равняется длине зонда (584 мм), НПД равняется 102 мм и ВПД
равняется 457 мм.
Рис. 9. Настройка диапазона измерений
Вариант 2
Вариант 3 – Соответствие общему уровню в резервуаре
Для того чтобы результат измерений соответствовал реальному уровню
жидкости в резервуаре, в настройки уровнемера необходимо ввести
корректную высоту резервуара. НПД равняется расстоянию от дна резервуара
(нижней опорной точки) до осевой линии нижней отводной трубы. ВПД равно
НПД плюс межцентровое расстояние между верхней и нижней отводными
трубами. Также необходимо ввести реальную длину зонда.
Пример: Замена буйка длиной 813 мм зондом длиной 1041 мм. Опорная высота
равняется расстоянию от монтажного фланца до дна резервуара. Длина зонда
в настройках уровнемера должна соответствовать его реальной длине. НПД
соответствует расстоянию от осевой линии нижней отводной трубы до дна
резервуара.
00840-2200-4811, Версия BD
ВПД 3,6 м
ВПД 3,6 м
Опорная высота
уровнемера
(равнаОпорная
высоте высота
уровнемера
от монтажного
фланцаОпорная
до днавысоте
(равна
высота
резервуара)
от
монтажного
уровнемера
фланцавысоте
до дна
3,8 м (равна
Длина буйка
0,8 м
ВПД
3,6буйка
м
Длина
0,8 м
НПД 2,8 м
Длина буйка
0,8 м2,8 м
НПД
НПД 2,8 м
Нижняя опорная точка
Нижняя опорная точка
резервуара)
от
монтажного
3,8
м до дна
фланца
резервуара)
3,8 м
Рис. 10. НастройкаНижняя
диапазона
измерений
опорная точка
Вариант 3
ТЕХНИЧЕСКАЯ ЗАМЕТКА
Логотип Emerson является торговой маркой и знаком компании Emerson Electric Co.
Rosemount и логотип Rosemount являются зарегистрированными торговыми марками компании Rosemount Inc.
PlantWeb является зарегистрированной торговой маркой группы компаний Emerson Process Management.
Все остальные марки являются собственностью соответствующих компаний.
Emerson Process Management
Россия, 115114, г. Москва
ул. Летниковская, д. 10, стр. 2, эт. 5
Телефон: +7 (495) 981-981-1
Факс: +7 (495) 981-981-0
e-mail: [email protected]
Промышленная группа «Метран»
Россия, 454138, г. Челябинск
Комсомольский проспект, 29, а/я 11608
Приемная, служба маркетинга:
Телефон +7 (351) 798-85-10
Факс +7 (351) 741-84-32
e-mail: [email protected]
Азербайджан, AZ-1065, г. Баку
ул. Джаббарлы, 40, эт. 9
«Каспийский Бизнес Центр»
Телефон: +994 (12) 498-2448
Факс: +994 (12) 498-2449
e-mail: [email protected]
Казахстан, 050057, г. Алматы
ул. Тимирязева, 42
ЦДС «Атакен», Павильон 17
Телефон: +7 (727) 250-09-03, 250-09-37
Факс: +7 (727) 250-09-36
e-mail: [email protected]
Центр поддержки Заказчиков:
Телефон +7 (351) 247-16-02, 247-1-555
Факс +7 (351) 247-16-67
Дополнительную информацию читайте на сайтах:
www.rosemount.com, www.metran.ru
00840-2200-4811, Версия BD
Украина, 01054, г. Киев
ул. Тургеневская, 15, оф. 33
Телефон: +38 (044) 4-929-929
Факс: +38 (044) 4-929-928
e-mail: [email protected]