Referat

Traductoare de nivel

Student : Ocoleanu Marius Grupa : 11306 MEProfesor : Bratu CristianFacultatea de Electrotehnica din Craiova

Universitatea din Craiova Mai 2008

1

Cuprins Pagina

1. Traductoarele de nivel ---introducere 3 2.Traductoare de nivel de tip EchoTREK n cele 80 de silozuri ale unei firme productoare de furaje din Japonia.................................................... 33.Ultrasonic cu doua iesiri - EchoTREK SE 54.Ultrasonic compact - EchoTREK ST 65.Radar fr contact PiloTREK .. 76.Radar cu antena horn - MICROTREK 8 7.Ultrasonic Integrat - EasyTREK 108.Capacitiv NIVOCAP . 11 9.Magnetostrictiv NIVOTRACK. 1210.Hidrostatic - NIVOPRESS D. 1311.Hidrostatic - NIVOPRESS N 1412.Controler cu mai multe intrari MultiCONT....... 1513.Traductorul de nivel cu ultrasuneteBM 90.17

2

TRADUCTOARELE DE NIVEL

variante cu filet sau submersibile

clase de precizie: 1%; 0,5%; 0,25% ; 0,1%

domenii de masura: 0/0,4 ... 0/ 600 m H2O

Traductoarele de nivel se remarca in deosebi prin structura lor, avand o structura complexa si o varietate de procedee si de procese de masura si de a calcula diverse moduri de operare. Una dintre cele mai mari si printre putinele firme din lume care se ocupa de producerea traductoarelor este Nivelco.- Traductoare de nivel de tip EchoTREK n cele 80 de silozuri ale unei firme productoare de furaje din Japonia Msurarea nivelului la cereale, mcini de cereale, produse chimice i furaje depozitate n silozuri cu diametru foarte redus cu ajutorul traductoarelor ultrasonice i cu sistemul HART multidrop a constituit o adevrat provocare. Totui acesta este povestea de succes a traductoarelor de tip EchoTREK fabricate de Nivelco i un exemplu demn de urmat de strns colaborare cu partenerii japonezi.n cteva sptmni a sosit n Japonia Multi-CONT-ul i protocolul de comunicaie trimis ca i model. Software-ul de comunicaie care are rolul de interfa a fost dezvoltat de ctre o societate de proiect din Japonia fr a pune nici o ntrebare specialitilor Nivelco. Cele 80 de buci de EchoTREK i 10 buc. MultiCONT au fost livrate n Japonia n 2004, i au fost montate la nceputul anului 2005. Punerea de funciune final a avut loc n aprilie 2005. Acest proiect catalogat de dimensiune medie n Japonia, din punctul de vedere al

3

Deoarece trendul folosirii traductoarelor cu microunde (RADAR) i-a atins apogeul a sosit momentul de a gsii noi soluii mai raionale n competiia ntre echipamentele ultrasonice i cele cu microunde, avnd n vedere parti-cularitile fiecrei aplicaii n parte. Nivelco poate fi inclus n categoria nu prea numeroas a productorilor care au obinut rezultate semnificative n aplicaii dificile privind msurarea nivelului la materiale solide. Totodat firma a i-a dat seama imediat de importana acestei noi tehnici i astzi traductoarele de nivel tip RADAR se regsesc n sortimentele de produse fabricate de Nivelco.Astfel distribuitorului local din Japonia (Towa Seiden) la aceast aplicaie Nivelco a recomandat folosirea traductorului MicroTREK de tip ATDR (Time Domain Radar), care poate fi montat i pus n funciune foarte uor. Surpiza a fost c distribuitorul nu a acceptat acest ofert i a preferat varianta mai ieftin cu traductoare de nivel ultrasonice cu msurare econo-mic fr contact. Traductorul de nivel ultrasonic compact de tip EchoTREK STD folosit la msurarea nivelului la materiale solide (datorit unghi-

Problema de msurtoare descris mai sus s-a ivit la o aplicaie din Japonia. La unul dintre punctele de lucru a firmei Minami Nihon Kumiai Feed Co. se depoziteaz cereale, mcini de cereale, produse chimice i granulate de o granulaie ntre 2 i 5 mm n silozuri cu diametru foarte redus (cu nlime de14,5m i diametru de 2,3 m).Problema de rezolvat la aceast aplicaie a fost transmiterea rezultatelor msurtorilor cu ajutorul unui sistem de comunicaie digital. Experiena neplcut n cazuri similare din trecut este c distribuitorii locali Nivelco nu ntotdeauna sunt dispui s investeasc timpul i energia necesar pentru a obine configurarea optim a echipamentelor la aplicaiile dificile.ului conului de emisie foarte mic este ideal pentru msurtori n rezervoare cu diametrul mic) i-a demonstrat eficiena n sute de aplicaii similare. Aadar Nivelco a trimis n Japonia o nou ofert de pre pentru traductoarele ultrasonice, asumndu-i toat responsabilitatea pentru buna funcionare a acestora n cadrul acestei aplicaii, chiar dac tia c traductoarele sale vor nlocui echipamentele unui alt productor renumit, care nu funcionau cores-punztor.n doar cteva zile au primit comanda pentru 80 de traductoare EchoTREK, respectiv pentru 10 controllere MultiCONT, dezvoltate recent de ctre Nivelco, care servesc la transmiterea rezultatelor msurtorilor (centralizate cu sistemul HART) cu ajutorul protocolului RS-485 ctre softwerul central de urmrire i vizualizare a proceselor industriale.

4

furnizorului (Nivelco) a fost tratat i urmrit cu o atenie sporit. A fost o surpriz plcut c dup ce ne-am interesat la distribuitorul local, am primit un rspuns scurt: "Montajul i punerea n funciune a decurs relativ simplu". Towa Seiden a fost un distribuitor mulumit: Nivelco a furnizat echipamente de calitate, ei au contribuit cu lucrri de montaj i punere n funciune executat impecabil de specialiti, iar societatea de proiect a dezvoltat un software excelent, deci totul a decurs normal. Lund n considerare acest rezultat mulumitor pentru toi cei implicai, aceast firm relativ mic din Japonia, productoare de furaje dorete n cele ce urmeaz nlocuirea echipa-mentelor ultrasonice (care nu funcioneaz corespunztor) de pe cele 200 de rezervoare ale sale.Acest aplicaie cu traductorul EchoTREK produs de Nivelco credem c poate fi implementat cu succes i de alte sute firme cu acelai profil.

:: Ultrasonic cu doua iesiri - EchoTREK SE

CARACTERISTICI ::

Transmitor compact cu dou canale Emitor PP, PVDF, PTFE pentru fluide Fascicol ingust (5) Carcas exterioar din aluminiu respectiv din plastic Afiaj local Cu programare local i cu transmitere, (programare) de la distan cu

PC Protecie antiexploziv

APLICAII ::

5

Msurarea fluidelor obinuite i pt. fluide explozibile. Msurarea hidrocarburilor , solveniilor, chimicalelor Msurarea materialelor corozive

SPECIFICAII ::

Surs de alimentare: 12-36 V DC Temperatura de agent: -30C .. +90C Presiune de agent: 0,3 .. 3 bar Nivel de msurare: 0,2 .. 15 m Ieire analogic: 4-20 mA, releu, HART Clas de protecie: IP 67, ATEX II 1 G EEx ia IIB T6

:: Ultrasonic compact - EchoTREK ST

CARACTERISTICI ::

Msurare economic fr contact Fascicol ingust (5) Electronic compenzat la temperatur Procesare de semnal cu software QUEST+TM Msurarea fluidelor cu emitori PP, PVDF, PTFE, 1.4571 Msurarea materialelor solide i vrac cu celul inchis poliuretanic Indicator (afior) incorporat Carcas (pt. partea de electronic) din aluminiu sau din plastic Comunicaii (transmitere ) HART Protecie antiexploziv

6

APLICAII ::

Msurarea de nivel a fluidelor ,solidelor, diferitelor emulsii Calcularea volum i mas, cu indicator Msurarea materialelor corozive Msurarea de scurgere de canal deschis Msurare precis i in condiii grele industriale

SPECIFICAII ::

Surs de alimentare: 85-255 V AC / 120-255 V DC / 11,4-40 V DC / 11,4-28V AC / 11,4-36 V DC

Temperatura de agent: -30C .. +100C Presiune de agent: 0,3 .. 3 bar Nivel de msurare: 0,2 .. 25 m In cazul materialelor solide: 0,6 .. 60 m Ieire: 4-20 mA, receptor, RS485, HART Clas de protecie: IP 67, ATEX II 1/2 D IP65 T130C

:: Radar fr contact PiloTREK

CARACTERISTICI ::

Cu 2 sau 4 conductori i cu sistem (mod) de msurare FMCW Regim de funcionare (utilizare) TBF cu coeficient dielelectric mic Cu indicator local Cu precizie de msurare inalt (mare) de: +/- 1mm Utilizabil la presiuni inalte 0 .. 64 bar

7

Utilizabil la temperaturi inalte Band (zon) de insensibilitate mic Execuie antiexploziv

APLICAII ::

Msurare de nivel, distan i volum Pentru lichide, solide (prafuri), granulaii la un grad de Er>1.5 Pentru materiale turbulente sau cu aburi Se poate aplica pentru diferite, forme (tipuri) de rezervoare Aplicaii industriale multiple

SPECIFICAII ::

Surs de alimentare: 24 V DC, 24 V AC, 100-120V AC, 220-240 V AC

Temperatur la flan: -60 C .. +250 C Presiune: 0 .. 64 bar Nivel de msurare: 0 .. 40m (100m) Ieire analogic: 4-20 mA (activ sau pasiv) Comunicaii: HART, Profibus PA, FF, Modbus (RS485) Clas de protecie: IP 66/67 Clas de protecie pentru medii explosive: ATEX

II 1/2 G EEx de IIC T6...T1II 2 G EEx de IIC T6...T1II 1/2 G EEx de [ia] IIC T6...T1

I (1)2 G EEx de [ia] IIC T6...T1/ II 1/2 G EEx ia IIC T6

:: Radar cu antena horn - MICROTREK

8

CARACTERISTICI ::

2 conductori, cu mod de msurare TDR comunicaie HART cu indicator local cu precizie :de +/- 3mm sau +/- 15mm utilizabil la presiune inalt utilizabil la temperatur inalt gam larg de sonde Execuie antiexploziv

APLICAII ::

Msurare de nivel, de distan i volum Pentru lichide, solide (prafuri), granule la un grad de Er>1.4 Materiale turbulente, spumante, gazogene Se poate aplica pentru diferite, forme (tipuri) de rezervoare Aplicaii industriale foarte larg

SPECIFICAII ::

Surs de alimentare: 24 V DC Temperatur: -30 C .. +200 C Presiune de agent: max. 40 bar Nivel de msurare: 0 .. 24m Ieire analogic: 4-20 mA (activ sau pasiv) Comunicaii: HART, Profibus, FF, Modbus Clas de protecie: IP 65

9

Clas de protecie explosiv: ATEX II 1 G EEx ia IIC T6...T3ATEX II 1 G EEx ia IIB T6...T3ATEX II 1/2 D T100C

:: Ultrasonic Integrat - EasyTREK

CARACTERISTICI ::

Pre redus Msurare fr contact Electronic compenzat la temperatur Fascicol ingust (5) Procesare de semnal cu software QUEST+TM Programare cu magnet Comunicaii (transmitere ) HART Se poate instala sub nivelul de evacuare

APLICAII ::

Msurarea lichidelor antiexplozibile Ap rezidual ,soluii apoase, Descrcarea i incrcarea rezezvoarelor Protecia pompelor submersibile Afirea nivelelor superiore i inferiore de alarm

SPECIFICAII ::

10

Surs de alimentare: 11.4 .. 40 V DC, 3,6 W 11.4 .. 28 V AC 4 VA Temperatura de agent: -30C .. +60C Presiune de agent: 0.3 .. 3 bar Nivel de msurare: 0,25 - 10m Ieire: 4 20 mA, releu, HART Clas de protecie: IP65, IP 68, ATEX II 1 G EEx ia IIB T6, ATEX

II 1 D IP65 T130C

:: Capacitiv NIVOCAP

CARACTERISTICI ::

Emitor compact cu 2 conductori Se fabric cu bar sau cu cablu de sond max. pn la 20 m Cu indicator local Cu sond izolat sau neizolat Protecie supratensiune (tensiune) secundar Montaj mecanic cu diferite posibiliti Execuie antiexploziv Comunicaii HART Carcas din aluminiu sau din plastic

APLICAII ::

Pt. materiale neizolatoare sau izolatoare (electic)

11

Condiia de aplicare: constanta relativ dielectric E > 1,5 Msurarea lichidelor, soluiilor amorfe, praf, granulaii Msurarea (nivelelor) de presiune nalt, temperatur nalt

SPECIFICAII ::

Surs de alimentare: 12 .. 36V DC Temperatura de agent: -30 C .. +200 C Presiune de agent: max. 40 bar Nivel de msurare: 0,25 - 10m Ieire: 4 - 20 mA, HART Montaj mecanic, cu flan de 1'' Clas de protecie: IP 67, ATEX II 1/2 G EEx ia II B T6

:: Magnetostrictiv - NIVOTRACK

CARACTERISTICI ::

Emitor compact cu 2 conductori Mod de msurare unic Reproductibil pn la 0.4 mm Precizie: 1 mm Cu indicator local Sond din inox, respectiv sond din plastic i plutitor Segmentul de msurare max. 10 m

12

Cu tub rigid i flexibil Execuie antiexploziv Model plutitor dublu

APLICAII ::

Pentru lichide cu densitate min. 0,5 kg/dm3 Lichide normale i uor inflamabile Pt. msurarea (nivelelor) hidrocarburilor, solvenilor respectiv

chimicalelor Senzori pt. urmrire stoc de rezervoare Msurare (nivelelor) de nmol

SPECIFICAII ::

Surs de alimentare: 12,5 .. 36V DC Temperatura de agent: -40C .. +130 C Presiune de agent: max. 25 bar Ieire: 4 - 20 mA, HART Montaj mecanic, cu flan de 1'', 2'' Clas de protecie: IP 67, ATEX

II 1 G EEx ia IIB T6...T4 II 1 G EEx ia IIA T6...T4 II 1/2 G EEx d ia IIA T6...T4II 1/2 G EEx d ia IIB T6...T4II 2 G EEx d IIB T6...T4

:: Hidrostatic - NIVOPRESS D

CARACTERISTICI :: -Emitor compact, programabil cu 2 conductori

13

- Membran frontal 1.4571 - Domeniu de msurare: 0,1-400 bar, -1 bar - Ieire analogic reglabil - Protecie supratensiune (sarcin) secundar - Precizie de 0.25% - Cu indicator local - Segment larg de temperatur - Comunicaii HART - Execuie antiexploziv

APLICAII ::

Msurarea fliudelor,pastelor, aluatelor Pt. msurarea (nivelelor) hidrocarburilor, solvenilor i chimicalelor Lichide spumante Pt. materiale cu viscozitate ridicate sau pt. materiale foarte uor

corozive

SPECIFICAII ::

Surs de alimentare: 10...36V DC Temperatura de agent: -25C .. +125 C Presiune de agent: 0,1-400 bar, -1 bar Ieire: 4...20 mA, HART Montaj mecanic, cu flan de 1'', 1 1/2'' sau in indistrie alimentar Clas de protecie: IP 65

ATEX II 1 G EEx ia IIC T6...T4

:: Hidrostatic - NIVOPRESS N

14

CARACTERISTICI ::

Emitor cu 2 conductori scufundat in lichide Carcas din inox Domeniu de msurare pn la 200 m Protecie de scurtcircuit i polaritate Precizie de msurare 0,5% Ieire de semnal 4 .. 20 mA Izolaie cablu n funcie de neceiti (PVC, PUR, FEP)

APLICAII ::

Pt. msurarea de nivel a fntnelor, rezervoarelor i piscinelor Pt. ap curat sau ap poluat Pt. acizi slabi i baze slabe

SPECIFICAII ::

Surs de alimentare: 9 .. 30V DC Temperatura de agent: -10C .. +60C Ieire: 4 .. 20 mA sau 0-10 V Clas de protecie: IP 68

ATEX II 1 G EEx ia IIC T6

:: Controler cu mai multe intrari - MultiCONT

CARACTERISTICI ::

15

Programarea senzorilor , afiarea rezultatelor , reglarea proceselor cu ajutorul protocolului HART

Indicator matriceal cu iluminare interioare Afiarea valorilor msurate Metod de programare uoar cu 6 butoane Fabricat cu 1-15 canale (intrri) Verificarea funcionalibitii senzorilor Execuie antiexploziv

APLICAII ::

Afiarea valorilor msurate la emitoare cu transmitere HART Programarea transmitoarelor Separarea galvanic a transmitoarelor Transmiterea datelor prin linie serie RS 485

SPECIFICAII ::

Surs de alimentare: 11,4-40 V DC, 11,4-28 V AC, 85-255 V AC Temperatura de agent: -30 C .. +50 C Intrare transmitori: HART Ieire la aparat de baz:

max. 2 buci 4-20 mAmax. 4 buci receptorimax. 2 buci RS 485

Ieire prin extensie:max. 16 buci 4-20 mAmax. 64 buci receptorimax. 2 buci RS 485

Clas de protecie: IP65 Clas de protecie antiexploziv: ATEX II (1) G [EEx ia] IIB

Traductorul de nivel cu ultrasuneteBM 90

La baza masuratorii nivelului/distantei pana la o suprafata, sta fenomenul de ecou al undei ultrasonice la intalnirea unei suprafete de

16

reflectie. Unda sonica generata de sonda se propaga prin aer cu viteza sunetului `c`, este reflectata de suprafata fluidului de masurat si se intoarce la sonda dup o perioada de timp `t`. Distanta `d` dintre suprafata produsului si sonda se determina cu relatia: d = c x t/2

Timpul parcurs intre emisia si receptia undei ultrasonice este direct proporional cu distanta dintre produs si sonda, si direct proportional cu viteza de propagare in mediul respectiv.

Pentru canalele deschise, traductorul de nivel are memorate sub forma tabelara date cu caracteristici pentru 10 canale PARSHALL.

Pentru canale cu profile neregulate, sau a caror caracteristica nu este memorata, prin intermediul functiei de liniarizare n 16 puncte se poate introduce curba limnimetrica. Programul calculeaza valoarea reala a volumului sau a debitului in baza datelor determinate experimental (debitul in functie de nivel) introduse n memorie.

Traductorul de nivel BM 90 este compus din doua elemente separate:

- sonda ultrasonica tip RVZ, care se monteaza cu fata spre suprafata de masurat;

- convertorul de semnal care are sistem de montare mural - pe perete, la distana de maxim 3m (cablul de la sonda ultrasonica impune aceasta distanta).

Principalele caracteristici tehnice si de functionare ale traductorului de nivel BM 90 sunt urmatoarele:

Principiul de masurare : emisie-receptie unde ultrasonice (masurare non contact cu fluidul)

Interval de masurat : 0,3...10m

17

Precizia : 0,25% din distanta masurata

Rezolutia : 0,1% sau 2 mm

Alimentare : 220V / 50Hz sau 24 V c.c.

Temperatura de functionare:

-400C...+900C - pentru unda ultrasonica

-20oC...+50oC - pentru convertorul de semnal

Semnale de iesire n curent: 4...20mA sau 20... 4mA - la cerere

Relee de contact: 5 relee cu functii multiple, max 5 A / 230 (alarme, comanda pornire/oprire pompe)

Stare de functionare relee: normal nchis sau normal deschis

Afisaj local: local, LCD-4 caractere, indicatie si unitatea de masurat corespunzatoare.

Loc de montaj: BM 90 poate fi montat in camp deschis.

Conform datelor tehnice se impune protejarea convertorului de semnal la temperaturi mai mici de -20oC si impotriva intemperiilor.

18

19