Система гидростатического измерения уровня

Система гидростатического измерения уровня предназначена для точного измерения уровня продуктов, находящихся в резервуарах различной конфигурации (рис. 20). Непосредственно на резервуарах располагаются два высокоточных преобразователя, датчик температуры,· интерфейсный блок преобразователя (ИБП).

Рис. 20. Общий вид системы СГИУ

Главным элементом системы является преобразователь давления «Сапфир-22МР». Используя возможности высокоточного измерения давления, система рассчитывает такие параметры, как масса, плотность, объем и уровень заполнения резервуара продуктом.

Таблица 2. Технические характеристики СГИУ

Интерфейсный блок преобразователя (ИБП) устанавливается непосредственно у резервуара, принимая сигналы от преобразователей давления; рассчитывает массу, плотность, объем и уровень с индикацией полученных значений на встроенном жидкокристаллическом индикаторе. При этом учитывается деформация оболочки резервуара, вызванная изменением окружающей температуры.

Программное обеспечение верхнего уровня позволяет производить:

• высокоточное измерение уровня, плотности, массы, объема;

• отображение результатов измерения и вычисления на мониторе компьютера у оператора;

• ведение накопительных данных (до 1 года) по получаемой информации;

• предотвращение перелива продукта при наполнении резервуара –путем выдачи управляющих сигналов на отключение насосов,

• включение (отключение) звуковой и световой сигнализации;

• распечатку результатов обработки текущей информации и архивных данных на принтере.

Технические характеристики датчиков давления Сапфир-22мр

Рисунок 21. Сапфир-22МР

По устойчивости к климатическим воздействиям преобразователи имеют следующие исполнения по ГОСТ 15150:

• УХЛ* категории размещения 3.1 (группа исполнеения В4 по ГОСТ 12997), но для работы при теммпературах от плюс 1 до плюс 50°С ;

• УХЛ** категории размещения 3.1 (группа исполнеения В4 по ГОСТ 12997), но для работы при теммпературах от минус 10 до плюс 80°С;

• У* категории размещения 2 (группа исполнения С4 по ГОСТ 12997), но для работы при температурах от минус 30 до плюс 50°С.

• У** категории размещения 2 (группа исполнения С4 по ГОСТ 12997), но для работы при температурах от минус 40 до плюс 80°С.

• Т* категории размещения 3, но для работы при температуре от плюс 1 до плюс 50°С.

• Т** категории размещения 3, но для работы при температуре от минус 10 до плюс 80°С.

Преобразователь по устойчивости к воздействию температуры и влажности окружающего воздуха соответствует группам исполнения В4 и С4 по ГОСТ 12997784.

Относительная влажность окружающего воздуха 95% при 35°С.

Измеряемый параметр, модели преобразователя, верхние пределы измерений, предельно допустимое рабочее избыточное давление и предел допускаемойосновной погрешности указаны в таблице 1.

Преобразователь является многопредельным иможет быть перенастроен на любой из пределов измерений, указанных в таблице 1 для конкретной модели.

При выпуске из производства, в соответствии с заказом, преобразователь настраивается на любой верхний предел измерений, не выходящий за крайние значения, предусмотренные для данной модели.

По требованию заказчика преобразователи могут выпускаться перенастраиваемыми на меньшее количество пределов измерений, а также быть изготовленными с пределами измерений в единицах давления кгс/м², кгс/см², бар и мбаp.

Таблица 1. Пределы измерений преобразователя САПФИР-22МР

Измеряемый параметр	Верхний предел измерений				Предел допускаемой основной погрешности ±γ, %
	кПа	МПа	кгс/см²	кгс/м²
Разность давлений	1,00			100	0,25
	1,60			160	0,25
	2,50			250	0,25
	4,00			400	0,25
	6,30			630	0,20; 0,25
	10,00			1000	0,20; 0,25
	4,00			400	0,25
	6,30			630	0,25
	10,00			1000	0,25
	16,00			1600	0,20; 0,25
	25,00			2500	0,15; 0,20; 0,25
	40,00			4000	0,15; 0,20; 0,25
	25,00		0,25		0,25
	40,00		0,40		0,25
	63,00		0,63		0,20; 0,25
	100,00		1,00		0,20; 0,25
	160,00		1,60		0,15; 0,20; 0,25
	250,00		2,50		0,15; 0,20; 0,25
Абсолютное (избыточное) давление	1,00	-	-	100	0,25
	1,60	-	-	160	0,25
	2,50	-	-	250	0,25
	4,00	-	-	400	0,25
	6,30	-	-	630	0,20; 0,25
	10,00	-	-	1000	0,20; 0,25
	4,00	-	-	400	0,25
	6,30	-	-	630	0,25
	10,00	-	-	1000	0,25
	16,00	-	-	1600	0,20; 0,25
	25,00	-	-	2500	0,15; 0,20; 0,25
	40,00	-	-	4000	0,15; 0,20; 0,25
	25,00	-	0,25	-	0,25
	40,00	-	0,40	-	0,25
	63,00	-	0,63	-	0,20; 0,25
	100,00	-	1,00	-	0,20; 0,25
	160,00	-	1,60	-	0,15; 0,20; 0,25
	250,00	-	2,50	-	0,15; 0,20; 0,25
	-	0,25	2,50	-	0,25
	-	0,40	4,00	-	0,25
	-	0,63	6,30	-	0,25
	-	1,00	10,00	-	0,25
	-	1,60	16,00	-	0,25
	-	2,50	25,00	-	0,25
	-	1,60	16,00	-	0,25
	-	2,50	25,00	-	0,25
	-	4,00	40,00	-	0,20; 0,25
	-	6,30	63,00	-	0,20; 0,25
	-	10,00	100,00	-	0,15; 0,20; 0,25
	-	16,00	160,00	-	0,15; 0,20; 0,25
	-	10,00	100,00	-	0,25
	-	16,00	160,00	-	0,25
	-	25,00	250,00	-	0,20; 0,25
	-	40,00	400,00	-	0,20; 0,25

Предел основной допускаемой погрешности, выраженный в процентах от верхнего предела или сумммы верхних пределов измерений, не превышает пределов |γ|, равных ±0,1; ±0,15; ±0,2; ±0,25; ±0,5 (см. таблицу 1).

Вариация выходного сигнала не превышает абсолютного значения допускаемой основной погрешности |γ|. Дополнительная погрешность преобразователей, вызванная изменением температуры окружающего воздуха в рабочем диапазоне температур, выраженная в процентах от диапазона изменения выходного сигнала, на каждые 10°С не превышает значений γ_t, определяемых формулой

где γ_t принимает значения:

±0,1%/10°C для преобразователя со значением γ, равным 0,1;

±0,15%/10°C для преобразователя со значением γ, равным 0,15;

±0,2%/10°C для преобразователя со значением γ, равным 0,2;

±0,25%/10°C для преобразователя со значением γ, равным 0,25;

±0,45%/10°C для преобразователя со значением γ, равным 0,5;

P'max максимальный верхний предел измерений (сумма максимальных верхних пределов) для данной модели.

Рmах действительное значение верхнего предела измерений (сумма действительных значений верхних пределов измерений).

Наибольшее отклонение действительной характеристики преобразования γм от установленной линейной зависимости вида в соответствии с ГОСТ 22520 – 85, не должно превышать 0,8 |γ|.

Параметры линии связи между преобразователем давления и блоком питания должны быть:

• омическое сопротивление не более 20 Ом;

• емкость не более 0,125 мкФ;

• индуктивность не более 0,5 мГн.

Преобразователи гидростатического давления выдерживают изменение температуры измеряемой среды у открытой мембраны в диапазоне температур от минус 50 до плюс 120°С.

 Преимущества датчиков давления Сапфир-22МР перед Сапфир-22Р:

• - класс точности до 0,1;

• - наличие программной перестройки диапазона измерения по стандартному ряду давлений;

• - программное задание параметров преобразователя и предоставления информации с помощью магнитного манипулятора через корпус электронного блока с отображением на индикаторе;

• - самодиагностика и идентификация;

• - наличие фильтра защиты от помех.

Датчики давления Сапфир 22МРполностью взаимозаменяемы с преобразователями аналогичного назначения комплекса Сапфир 22Р. Для удобства проектировщиков и потребителей в новом семействе микропроцессорных датчиков сохранены обозначения типов моделей, принятые для аналоговых преобразователей серии Сапфир 22Р. Взаимозаменяемость обеспечивается использованием измерительных блоков из ряда преобразователей Сапфир 22Р.Преобразователи Сапфир 22МР имеют универсальный микропроцессорный электронный блок.

Встроенный фильтр радиопомех, защита от импульсов высоких энергий, взрывозащищенное исполнение с видом взрывозащиты «искробезопасная электрическая цепь» и «взрывонепроницаемая оболочка» позволяют использовать преобразователи давления Сапфир 22МР в жестких условиях эксплуатации. Преобразователь состоит из измерительного и электронного блоков. Электронный блок имеет встроенный цифровой жидкокристаллический индикатор (ЖКИ).

Наличие ЖКИ позволяет наблюдать цифровое значение измеряемой величины и контролировать процесс изменения характеристик преобразователя с помощью встроенной клавиатуры. Электронный блок имеет встроенную клавиатуру, управляемую магнитным манипулятором, поставляемым в комплекте. Манипулятор позволяет управлять преобразователем с целью изменения его характеристик, а также является ключом, предотвращающим несанкционированный доступ к изменению характеристик.

При необходимости изменения характеристик преобразователя манипулятор вводится в отверстия корпуса электрического блока, находящиеся под откидной крышкой преобразователя, без нарушения взрывозащищенности.

Манипулятор позволяет выполнить следующие операции по установке и изменению характеристик преобразователя:

- проверка функционирования манипулятора;

- корректировка “нуля” (калибровка/смещение);

- калибровка верхнего предела измерения;

- перенастройка верхнего предела измерений;

- настройка на смещенный диапазон измерений;

- выбор вида номинальной статической характеристики (линейно-возрастающей, линейно-убывающей, типа “корень квадратный”);

- выбор постоянного времени установления выходного сигнала;

- выбор единицы измерения значения измеряемой величины, отображаемой на ЖКИ;

- выбор отображаемого на ЖКИ измеряемого параметра или температуры;

- самодиагностика с указанием кода ошибок.

Все указанные операции отображаются на ЖКИ преобразователя. Для удобства наблюдения конструкция преобразователя предусматривает возможность изменения ориентации электрического блока относительно измерительного в пределах ± 180°. Основная функция прибора - преобразование измеряемой величины в стандартный выходной сигнал с одновременным отображением значения измеряемой величины на экране ЖКИ.

Заключение

Измерение уровня воды в барабанах котлов гидростатическим методом с применением многопараметрического преобразователя давления САПФИР-22МР, является очень хорошим решением вопроса технологического контроля и полной автоматизации пусковых режимов барабанных котлов.

В период 2006 – 2008 гг. на ОАО «ТЕПЛОПРИБОР», г. Рязань, были проведены работы по созданию и изготовлению опытно промышленных образцов многопараметрического преобразователя САПФИР-22МР. В 2008 г. данное устройство успешно прошло опытно-промышленные испытания на котлах, станционные № 6 и 8, Игумновской ТЭЦ Дзержинского филиала ТГК-6.

К положительным результатам применения схемы измерения уровня в барабане энергетического котла гидростатическим методом с использованием многопараметрического преобразователя давления САПФИР-22 МР-К нужно отнести следующее:

• исключение человеческого фактора в контроле за уровнем в барабане котлоагрегата в переходных режимах (растопка);

• Обеспечение точного измерения уровня в переходных режимах (растопка), т.е выполнение требований п. 4.3.13. ПТЭ;

• возможность использования сигнала преобразователя для полной автоматизации растопки котла;

• простота лабораторной калибровки и применения, надежность и меньшая стоимость по сравнению с другими электронными вычислителями уровня.

Для модернизации существующих систем контроля, защиты и регулирования в барабане котлов достаточно просто реализовать замену существующих перепадомеров на датчик САПФИР-22МР–К соответствующей модификации без существенных изменений измерительной схемы.

Ряд энергетических организаций (ОАО «Инженерный центр ЕЭС» Филиал «Нижегородский Теплоэлектропроект», Департамент генеральной инспекции по эксплуатации электростанций) дали положительную оценку датчику САПФИР -22 МР-К с рекомендациями о возможности применения датчика на электростанциях.