2.1.2 Выбор используемых датчиков
Для надежной и качественной работы насосной станции очень важно подобрать датчики, обеспечивающие надежность измерения, длительные сроки их эксплуатации без замены. Ниже описаны выбранные датчики и их преимущества.
Уровнемеры и сигнализаторы уровня
Уровнемер - это устройство, измеряющее уровень жидкости в емкостях. В данном проекте выбраны уровнемеры с направленными микроволнами для непрерывного измерения уровня VEGAFLEX 61 [4] фирмы VEGA Grieshaber KG (см. рисунок 10).
Рисунок 10 - Изображение уровнемера VEGAFLEX 61
Эти уровнемеры имеют следующие преимущества:
- пуск в эксплуатацию без настройки;
- независимость от свойств продукта;
- нечувствительность к пыли, парам, налипанию и конденсатам;
- не изнашивается и не требует обслуживания;
- высокая точность измерения;
- квалификация SIL SIL представляет собой аспект, касающийся безопасности продукта - возможности осуществлять свою функцию безопасности при необходимости..
Уровнемер оборудован зондом, который необходим для измерения: высокочастотные микроволновые импульсы направляются вдоль зонда в виде троса или стержня и отражаются от поверхности воды. Время от передачи до приема сигнала пропорционально уровню продукта в емкости.
Диапазон измерения у уровнемеров с тросом возможен до 32 м, со стерж- нем - до 4 м. Точность измерения уровнемеров VEGAFLEX 61 составляет .
Уровнемеры расположены в каждом из резервуаров - резервуаре УТМУ и дренажном приямке. Длина троса для уровнемера в первой емкости составляет , для второй - .
Сигнализаторы уровня необходимы для дополнительного контроля уровня воды в насосной станции. В данном проекте выбраны емкостные сигнализаторы предельного уровня со стержневым зондом VEGACAP 63 [5] фирмы VEGA Grieshaber KG (см. рисунок 11).
Рисунок 11 - Изображение сигнализатора уровня VEGACAP 63
Принцип действия прибора заключается в следующем. Датчик и резервуар образуют два электрода конденсатора. При изменении уровня воды изменяется электроемкость конденсатора. Это изменения преобразуется электроникой датчика в сигнал переключения. Диапазон измерения - до 6 м, но не менее 0,5 м. Преимущества выбранных сигнализаторов указаны ниже:
- прочность и эксплуатация без обслуживания;
- высокая функциональная надежность;
- простота монтажа и начальной установки.
В данном проекте необходимо использовать 4 сигнализатора уровня. Один из них устанавливается в резервуар УТМУ для сигнализации о достижении водой аварийного уровня . Длина стержня сигнализатора составляет .
В дренажном приямке устанавливается сигнализатор с длиной стержня 500 мм. Этот сигнализатор будет выдавать сигнал о полном затоплении приямка, то есть при достижении водой в нем уровня .
В машинном зале устанавливаются два сигнализатора, выставленных на уровнях и . При достижении водой этих уровней должны отключаться соответствующие насосы. Длины стержней этих сигнализаторов также составляют 500 мм.
Датчики давления
В данном проекте используются два типа датчиков давления. Датчики первого типа - датчики, показывающие величину давления непосредственно по месту установки. В данном проекте выбраны показывающие манометры МПЗ-У [6] (см. рисунок 12) фирмы МЕТРАН. Диапазон измерения этих датчиков составляет 0..0,6 МПа.
В данном проекте используется 7 показывающих манометров, устанавливаемых в напорных патрубках насосов (по одному датчику на каждый насос) и в напорном коллекторе насосов I группы.
Рисунок 12 - Изображение манометра МП3-У
В тех же местах устанавливаются и датчики с информационным электрическим выходом (2 тип датчиков давления). В данном проекте выбраны датчики избыточного давления VEGABAR 14 [7] (см. рисунок 13) фирмы VEGA Grieshaber KG.
Рисунок 13 - Изображение датчика давления VEGABAR 14
Погрешность измерения этих датчиков менее 0,3%. Основные преимущества VEGABAR 14:
- двухпроводная система 4..20 мА;
- малая погрешность измерения;
- малые, компактные размеры;
- керамическая измерительная ячейка с высокой стойкостью к перегрузке;
- присоединение из нержавеющей стали или pvdf2 Поливинилденфторид (PVDF) является термопластичным фторированным полимером и характеризуется высокой химической стойкостью в широком диапазоне температур.
Диапазон измерения этих датчиков, так же как и датчиков первого типа (показывающих манометров) составляет 0 .. 0,6 МПа.
Принцип действия датчика заключается в следующем. Чувствительным элементом является измерительная ячейка CERTEC® с прочной керамической мембраной. Под действием давления процесса на керамическую мембрану изменяется емкость измерительной ячейки. Это изменение преобразуется в соответствующий выходной сигнал и выдается как измеренное значение.
Датчики температуры
В данной системе необходимо постоянно контролировать температуру в подшипниках насосов I группы. Датчики, предназначенные для этого поставляются вместе с оборудованием. В насосных агрегатах I группы установлены датчики температуры PT100. Диапазон измерения таких датчиков от 0 до 200 °С.
Помимо температуры в подшипниках, необходимо измерять и температуру воды, поступающую из насосной станции в блок водоподготовки. Поэтому необходимо установить два датчика температуры в напорный трубопровод насосов I группы. Один из этих датчиков - показывающий, а второй - с информационным выходом.
Для определения температуры воды около места измерения используем биметаллический показывающий термометр ТБ-1 [8] (см. рисунок 14). Диапазон измерения этого датчика от 0 до 100 °С.
В качестве датчика с информационным электрическим выходом выбран термопреобразователь с унифицированным выходным сигналом 4..20 мА ТСМУ Метран-274 [9]. Этот датчик состоит из первичного преобразователя температуры (термопреобразователя сопротивления) и программируемого нормирующего преобразователя.
Изменение температуры осуществляется путем преобразования сигнала первичного преобразователя температуры в унифицированный выходной сигнал постоянного тока программируемым нормирующим преобразователем, который вмонтирован непосредственно в корпусе соединительной головки первичного преобразователя.
Диапазон измерения такого датчика от -50 до +180 °С.
Рисунок 14 - Изображение термометра ТБ-1
Расходомер
Помимо всех выше перечисленных параметров, в системе необходимо контролировать расход воды. Его необходимо измерять в напорном трубопроводе I группы.
При измерении расхода электропроводящих жидкостей наибольшее распространение получили электромагнитные расходомеры, как обладающие наилучшим отношением цена/качество, точностью и стабильностью измерений. Расходомеры MAGFLO [10] предназначены для измерения объемного расхода электропроводящих жидкостей. Область их применения необычайно широка:
- питьевая вода;
- сточные воды;
- пищевые жидкости (молоко, пиво, вино и т.д.);
- химические жидкости (кислоты, щелочи, растворы солей и т.д.);
- измерение расхода во взрывоопасных зонах.
Тип среды - любая проводящая жидкость (проводимость более 5 мкСм/см). Наличие блока очистки позволяет использовать MAGFLO для измерения расхода жидкостей, образующих отложения на электродах.
Для измерения расхода был выбран магнитно-индуктивный преобразователь расхода SITRANS F M MAGFLO MAG 5100 W (см. рисунок 15).
Принцип измерения электромагнитных датчиков расхода основан на законе Фарадея об электромагнитной индукции, а именно: в проводнике, который перемещается в электромагнитном поле, возникает электродвижущая сила (ЭДС). Эта ЭДС пропорциональная скорости перемещения проводника. Ток, вызванный ЭДС, называется индукционным током. Протекающая по трубопроводу проводящая жидкость является, в данном случае, проводником. В электромагнитном расходомере также имеются: источник электромагнитного поля (катушки) и электроды, передающие возникающий индукционный ток в блок электроники. По величине тока судится о величине расхода проводящей жидкости. Тип измеряемой среды - любая проводящая жидкость (проводимость более 5 мкСм/см).
Основными преимуществами выбранного расходомера являются:
- гарантия точности на всем диапазоне температур и давления благодаря обшивке из жесткого эластомера;
- высокая износостойкость благодаря мягкой обшивке, поэтому уплотнения не требуются;
- высококачественные встроенные электроды заземления измерительные электроды;
- увеличенная точность при небольшом расходе для определения утечек благодаря конической конструкции обшивки.
Рисунок 15 - Изображение расходомера MAGFLO 5100 W
Диапазон измерения этого расходомера: до 4500 м3/ч; диапазон температуры рабочей жидкости: -5 … +90 °С. Расходомер имеет унифицированный выходной сигнал 4..20 мА.
Перечень всех элементов, указанных на схеме автоматизации приведен в приложении А.