Aktuální vydání

celé číslo

12

2021

Automatizace v chemickém a petrochemickém průmyslu

Průtokoměry a regulační ventily

celé číslo

Měření hladiny sypkých materiálů snímači Dinel

Firma Dinel, s. r. o., je přední český výrobce elektronických snímačů pro měření hladiny a průtoku. Pro měření hladin sypkých látek nabízí snímače založené hned na několika měřicích principech (radarový s vedenou vlnou, kapacitní a ultrazvukový), z nichž je odvozeno celé spektrum konkrétních výrobků a které dobře pokrývají většinu úloh v běžné praxi.

 
Měření hladiny sypkých látek bývá zpravidla provázeno mnohem větší mírou nepředvídatelnosti, než je tomu u kapalin. Proto je zapotřebí pro tyto úlohy volit velmi robustní a spolehlivé snímače a pokud možno vždy konzultovat jejich použití s výrobcem nebo jeho autorizovaným zástupcem. Uveďme několik typických příkladů výrobků určených pro tyto úlohy.
 

Radarový hladinoměr s vedenou vlnou GRLM-70 „Miranda“

Ač je u radarových hladinoměrů s vedenou vlnou nutný kontakt s měřeným médiem, jsou v současnosti velmi oblíbenými a univerzálními snímači pro měření hladiny. Po jejich vlnovodu se šíří k hladině a zpět elektromagnetická vlna, přičemž z doby jejího šíření se vypočítá vzdálenost k hladině. Na rozdíl od ultrazvukových hladinoměrů není jejich měření ovlivněno změnami prostředí nad hladinou (změny teploty, tlaku apod.) a sklonem měřeného povrchu. Ve srovnání s kapacitními hladinoměry jsou navíc odolné i proti změnám samotného měřeného média. Mohou tedy bez potíží měřit kapalné i sypké látky, elektricky vodivé i nevodivé, nacházející se v nejrůzněji tvarovaných nádržích, jímkách, silech apod., a to i při velmi nepříznivých podmínkách (prach, pěna, vibrace, zvlnění hladiny apod.). GRLM-70 „Miranda“ (obr. 1) je první český a v Česku vyráběný radarový hladinoměr s vedenou vlnou. Je umístěn v rozměrově velmi malé hlavici shodné s ultrazvukovým hladinoměrem ULM-70 a díky pokročilé konstrukci elektroniky dosahuje ve srovnání s podobnými produkty na trhu stejných nebo lepších technických parametrů. V hlavici je zabudována kompletní měřicí elektronika, svorky pro připojení kabelu a zobrazovací modul s maticovým OLED-displejem s rozlišením 128 × 64 bodů. Hladinoměr dosahuje přesnosti měření ±2 mm. Výstupem je proudová smyčka 4 až 20 mA s možností obousměrné komunikace HART, která současně slouží k napájení snímače.
 

Kapacitní snímače hladiny DLS-27

Mezi osvědčené typy snímačů hladiny s limitním výstupem, tj. hladinových spínačů, patří i snímače řady DLS-27 (obr. 2), které lze použít pro velké množství různorodých průmyslových úloh měření hladiny kapalin i sypkých látek v nádržích, trubkách, zásobnících, silech, jímkách apod. Snímače jsou vyráběny se snímacími elektrodami v několika modifikacích (tyčové, prutové a lanové). Elektrody mohou být potaženy izolací, což má význam pro zabezpečení funkčnosti v případě použití pro měření ulpívajících, elektricky vodivých a agresivních médií. K dispozici jsou varianty pro vysoké teploty (do 200 °C), pro místa s výskytem hořlavých prachů a výbušných par a plynů. Citlivost a hystereze (rozdíl výšek hladiny při sepnutí a rozepnutí) spínacího výstupu se nastavují trimry umístěnými na zadní straně pouzdra pod šroubovými uzávěry. Na stejném místě je i indikační LED.
 

Kapacitní snímač hladiny CLS-53

Kapacitní snímač hladiny CLS-53 (obr. 3) je určen k limitnímu měření hladiny sypkých materiálů v zásobnících, kontejnerech, silech apod. Vyrábí se v slaboproudé verzi s výstupem PNP, jenž se typicky připojuje do řídicího systému, nebo lze zvolit verzi na síťové napětí 230 V AC, kterou lze připojit přímo do obvodu silnoproudého stykače nebo relé. Spínač CLS-53 je vhodný k přímému vyhodnocování přítomnosti peletek, k detekci dřevních štěpek, obilovin, granulátů apod. Jeho citlivost a výstupní režim (NO/NC) lze jednoduše nastavit přiložením magnetického pera na příslušnou citlivou plošku snímače. Nejsou tedy zapotřebí pohyblivé nastavovací prvky (spínače, trimry), což výrazně přispívá k celkové spolehlivosti snímače. V zadní části hlavice je indikační LED, která kromě stavu snímače indikuje i proces nastavení, popř. nesprávnou funkci (chybné nastavení).
 

Ultrazvukové hladinoměry ULM-70 a ULM-53

Ultrazvukové hladinoměry potřebují ke své funkci odraz od měřeného média, což bývá v případě sypkých látek často spojeno s obtížemi. Hladina nebývá rovná, tvoří se násypné a výsypné kužely, práškové látky silně pohlcují akustické vlny a prach ve vznosu rovněž komplikuje průchod akustické vlny k hladině. Řešením je natáčení elektroakustického měniče vzhledem ke hladině (částečně eliminuje vliv sypných kuželů), směrové trychtýře nebo kombinace obou opatření. Firma Dinel jde cestou optimalizovaných směrových trychtýřů. Ty jednak lépe koncentrují akustickou energii při zachování stejného vyzařovacího kužele (což je výhodnější než velmi úzké vyzařovací kužele), jednak zlepšují citlivost při příjmu odraženého echa. Takto lze s poměrně malými náklady úspěšně vyřešit mnohé úlohy měření hladiny sypkých látek. Hladinoměry řady ULM-70 (obr. 4) jsou navíc vybaveny systémem D-Logic, který zabezpečuje digitální filtraci a následné pokročilé matematické zpracování signálu. Tento systém umožňuje jednak eliminovat všechny falešné odrazy (od míchadel, žebříků, výztuh, nevhodně provedených svarů apod.), jednak sledovat hladinu materiálů s problematickou odrazivostí, což je případ mj. i sypkých látek. Plně digitální zpracování signálu rovněž dovoluje realizovat různá další pokročilá nastavení – tlumení, zónovou teplotní kompenzaci, volbu metrických a britských měřicích jednotek apod. Výhodou hladinoměru ULM-70 je dvouvodičové připojení k návaznému systému prostřednictvím proudového výstupu 4 až 20 mA s dálkovou komunikací pomocí protokolu HART. Při zpracovávání návrhu a vývoji hladinoměru bylo dbáno na to, aby jeho nastavení pomocí vyjímatelného modulu bylo co nejvíce intuitivní a nevyžadovalo zvláštní zaškolení obsluhy. Modul navíc umožňuje přenos (kopírování) konkrétního nastavení do dalších hladinoměrů stejného typu, čímž se zjednodušuje a zrychluje proces konfigurace hladinoměrů v podobných úlohách a dále se snižují náklady. Hladinoměry ULM mají vhodně odstupňované rozsahy měření od 2 do 20 m, závitové nebo přírubové připojení a jsou schváleny pro použití i v prostředích s nebezpečím výbuchu.
 
Obr. 1. Radarový hladinoměr s vedenou vlnou GRLM-70 „Miranda“
Obr. 2. Kapacitní snímač hladiny DLS-27
Obr. 3. Kapacitní snímač hladiny CLS-53
Obr. 4. Ultrazvukový hladinoměr ULM-70 s trychtýřem