Aktuální vydání

celé číslo

08

2021

Digitální transformace a konvergence provozních, informačních a inženýrských systémů

Výzkum, vývoj a vzdělávání v automatizaci

celé číslo

Obtokové stavoznaky Kobold NBK: jednoduché a spolehlivé měření výšky hladiny

Obtokové hladinoměry – stavoznaky – patří k velmi jednoduchým a velmi spolehlivým snímačům polohy hladiny. Uplatní se v široké škále oborů a úloh v průmyslu, energetice i dopravě. K jejich osvědčeným výrobcům s mnohaletými zkušenostmi patří německá firma KOBOLD Messring.

Obtokové stavoznaky NBK od firmy Kobold se používají k nepřetržitému měření, zobrazování a monitorování polohy hladiny kapalin. Jejich funkce je založena na velmi jednoduchém principu spojených nádob. Na bok nádoby se připevní obtoková trubice. Hladina v ní je stejná jako hladina v nádobě. Na hladině v obtokové trubici plave plovák se zabudovaným prstencovým magnetem. Magnetickou vazbou se údaj o poloze plováku přenáší na indikátor, popř. snímač polohy.

Indikátory

Asi nejznámější a nejčastěji používaný je indikátor s magnetickými válečky. Plovák, který se pohybuje podél indikátoru, v něm prostřednictvím magnetu otáčí válečky o 180°. Protože válečky jsou z jedné strany červené a z druhé strany bílé, obsluha jasně vidí polohu hladiny ve sledované nádobě. Hlavní výhodou tohoto indikátoru je jeho jednoduchost. Indikátor funguje i bez napájení, údaj je dobře vidět i na velkou vzdálenost.

Indikátor s válečky je viditelný jen zepředu. Je-li třeba, aby byl údaj čitelný z více stran, mohou se místo válečků použít kuličky. Varianta s kuličkami má také větší teplotní odolnost a pro zlepšení odolnosti proti vibracím může být trubice indikátoru navíc naplněna silikonovým olejem.

Snímače a převodníky

Je-li třeba údaj o poloze hladiny přenášet na dálku, lze vedle obtokové trubice namontovat vhodný snímač polohy: řadu jazýčkových kontaktů nebo magnetostrikční snímač. Snímač měří polohu plováku a převádí ji na standardní signál 4 až 20 mA. Ten je možné zpracovat přímo v libovolné zobrazovací jednotce a zobrazit číselnou hodnotu nebo sloupcový graf a nebo může fungovat jako vstup do regulátoru. Volitelná jsou rozhraní HART, Profibus PA nebo Foundation Fieldbus. Rozlišení určení polohy hladiny je u snímače s řadou jazýčkových kontaktů 10 mm, magnetostrikční snímač má přesnost ±1 mm.

Vhodnou zobrazovací jednotkou je indikace ADI, která se montuje přímo k obtokové trubici, zpracovává signál 4 až 20 mA a zobra­zuje hodnotu výšky hladiny.

V případě, že je zapotřebí sledovat limitní polohy hladiny a chránit tím nádobu před přeplněním a přetečením nebo čerpadlo před chodem naprázdno, je možné k obtokové trubici namontovat nezávislé dvoustavové limitní kontakty.

Technické parametry a pracovní podmínky

Maximální měřená výška hladiny je u stavoznaků NBK 5 500 mm. Když to nestačí, je možné snímač poskládat ze dvou nebo více částí.

Obtokové stavoznaky se vyznačují velkou odolností proti extrémním teplotám média. Ve standardním provedení je to –20 až +120 °C, ale když se místo běžných plastových válečků (POM) v trubici z PMMA použijí válečky keramické a trubice z borosilikátového skla, je rozsah teplot –40 až +400 °C, stavoznak s kuličkami z vysokoteplotního PA, trubicí z PC a náplní silikonového oleje pracuje v rozsahu –104 až +120 °C a vysokotlaká varianta stavoznaku má rozsah pracovních teplot média –60 až +120 °C. Tlak média je podle provedení až PN 320 (32 MPa).

Omezením stavoznaků je viskozita média, která musí být do 200 mm2/s (pouze u provedení NBK-03 s plovákem z korozivzdorné oceli do 460 mm2/s). Kdyby se v obtokové trubici viskozita média vlivem ochlazení snižovala, je možné trubici vybavit otopným pláštěm.

Minimální hustota média je podle provedení plováku od 0,54 do 1,0 kg/m3. Plováky jsou z titanu nebo korozivzdorné oceli.

Obtoková trubice má přírubové připojení podle DIN (DN 15 až DN 50) nebo ANSI (1/2" až 2"), závitové připojení (R, NPT) nebo navařovací nátrubek. Obtoková trubice je standardně z korozivzdorné oceli (DIN 1.4571, tj. AISI 316Ti) a má průměr (podle provedení) 60,3, 71 nebo 76,1 mm.

Verze do prostředí s nebezpečím výbuchu a s dalšími certifikáty

V nabídce jsou také verze se schválením ATEX vhodné do prostředí s nebezpečím výbuchu. Se schválením ATEX jsou k dispozici jak indikace polohy hladiny, tak jazýčkové limitní kontakty a snímač polohy s jazýčkovými kontakty. Jiné elektrické komponenty musí mít své vlastní schválení. Obtokové stavoznaky je možné použít v prostředí s nebezpečím výbuchu plynů, par i prachu v zónách 0, 1, 2, 20, 21 a 22.

Volitelně lze dodat obtokové stavoznaky s protokolem o nedestruktivních zkouškách, tlakových zkouškách, s certifikáty materiálů, certifikáty podle EN 10204 apod.

Cenově výhodná verze

Zvolit lze také cenově výhodnou verzi obtokových stavoznaků s označením NBK-M (mini). Využívá stejný princip plováku s prstencovým magnetem, zachovány jsou všechny možnosti montáže indikátorů nebo limitních kontaktů. Odlehčená konstrukce omezuje pracovní podmínky: tyto stavoznaky je možné použít tam, kde není třeba počítat s extrémními teplotami média (–20 až +200 °C) ani vysokým tlakem (do PN 40). Průměr obtokové trubice je jen 40 mm a maximální měřená výška hladiny 3 m. NBK-M je k dispozici s válečkovým indikátorem s válečky z plastu nebo keramiky.

Příslušenství

Jako příslušenství lze k hladinoměrům řady NBK dodat odvzdušňovací a vypouštěcí zátky i příruby a ventily, stupnice polohy hladiny, tepelné odstínění nebo topný plášť obtokové trubice. Je rovněž možné dodat provedení bez olejů a tuků.

Použití

Obtokové stavoznaky se často používají v zásobních nádržích, přepravních cisternách, míchaných reaktorech nebo vodojemech ve všech oborech průmyslové výroby, v energetice, vodárenství, námořní dopravě apod. Měřeným médiem může být voda, vodné roztoky, oleje, paliva, nápoje, potravinářské suroviny atd. Hladinoměry se vyznačují velkou spolehlivostí a odolávají značně nepříznivým okolním podmínkám.

[Materiály KOBOLD Messring GmbH: Bypass Level Indicators NBK (2020), Bypass Level Indicators NBK with ATEX Approval (2020), Economical Bypass Level Indicator NBK-M (2021).]

(Bk)

 

Obr. 1. Obtokové stavoznaky Kobold NBK