Aktuální vydání

celé číslo

11

2021

Monitorování stavu zařízení, diagnostika, řízení údržby

Snímače a systémy řízení polohy a pohybu (motion control)

celé číslo

Prostředky pro měření a evidenci obsahu nádrží

číslo 3/2005

Prostředky pro měření a evidenci obsahu nádrží

Měření a evidence obsahu skladovacích nádrží, samostatných i jejich soustav na úložištích kapalných produktů, představuje speciální obor měřicí techniky, jehož cílem je především poskytnout zákazníkovi obchodně závazné údaje o objemu či hmotnosti produktu v nádrži. Nejde přitom jen o samotné měření polohy hladiny produktu. Mezi dalšími veličinami, jejichž hodnoty je třeba znát, jsou veličiny přímo měřené i nepřímo měřené (odvozené), a to zejména:

Obr. 1.

Obr. 1. Servomechanický hladinoměr Proservo s okénkem pro nastavení nuly

  • teplota v nádrži místní a průměrná (par i kapaliny),
  • poloha rozhraní mezi skladovaným produktem a vodou v nádrži,
  • tlak par nad hladinou,
  • hustota a hmotnost produktu,
  • objem produktu: hrubý, čistý a čistý přepočítaný na standardní podmínky.

Systém pro měření a evidenci obsahu nádrží se obvykle skládá ze snímačů hodnot měřených veličin a komunikačního systému přenášejícího naměřené údaje do velínu a do systému pro správu úložiště a pro evidenci obsahu nádrží, který vykonává potřebné výpočty a slouží jako operátorské rozhraní.

Jedním z významných dodavatelů přístrojů a systémů pro měření a evidenci obsahu nádrží pro skladování kapalných produktů je společnost Endress+Hauser (E+H). Dodává pro tyto účely do celého světa zejména mechanické, servomechanické a radarové hladinoměry, distribuované jednotky I/O a software Fuels Manager (tab. 1.). V příspěvku jsou dále stručně charakterizovány hlavní nabízené prostředky.

Tab. 1. Přibližné počty dosavadních instalací hlavních prostředků pro měření a evidenci obsahu v nádržích od E+H

Přístroje a software

Počet instalací (ks)

mechanické hladinoměry

500 000

servomechanické hladinoměry

30 000

radarové hladinoměry

40 000

distribuované jednotky I/O

1 500

řídicí software Fuels Manager

2 000

Mechanické plovákové hladinoměry

S dodávkami mechanických plovákových hladinoměrů započala společnost E+H ve třicátých letech minulého století. Celkem jich byly instalovány statisíce a mnohé jsou dosud v provozu. Princip zůstává stále stejný. Na děrované pásce napínané spirálovou pružinou a vedené přes kladku s hroty, odpovídajícími otvorům v pásce, je zavěšen plovák, který spočívá na hladině produktu v nádrži. Při pohybu hladiny (plováku a pásky) se kladka pootáčí a její pohyby zaznamenává počitadlo impulsů. Jde o tradiční řešení, levné, spolehlivé a nevyžadující dodávku energie. Údaje mechanického převodníku hladiny mohou být předávány do velínu, popř. lze převodník spojit s dalšími přístroji, např. snímači teploty.

Tab. 2. Základní vlastnosti servomechanického hladinoměru Proservo

Přesnost měření polohy hladiny

±0,7 mm

Přesnost měření polohy rozhraní kapalin

±2,7 mm, až tři úrovně

Přesnost měření hustoty

±5 kg/m3

Měření hustoty

16bodový profil, průměr

Měřicí rozsah

0 až 28 m

Schválení stanoveného měřidla vydáno

PTB, NMi

Komunikační protokoly

HART, Trackbus, V1

Bezpečnostní certifikáty

Cenelec, FM, CSA

Servomechanické hladinoměry

Vnější pohled na servomechanický hladinoměr z produkce E+H je na obr. 1. Jeho základní vlastnosti jsou uvedeny v tab. 2.

Konstrukční uspořádání a způsob činnosti jsou patrné z obr. 4. Vlastním citlivým prvkem přístroje je nevelké výtlačné těleso zavěšené na laně, které je dostatečně přesně udržováno v dané poloze v kapalině prostřednictvím servomotoru. Měronosnou veličinou je natočení navíjecího bubnu.

Obr. 2. Obr. 6.

Obr. 2. Radarové měření polohy hladiny v nádrži s plovoucí střechou
Obr. 6. Úplný systém pro sledování a správu sady nádrží

Servomechanický hladinoměr měří velmi přesně polohu hladiny i rozhraní nemísících se kapalin spolu s hustotním profilem obsahu nádrže po výšce.

Radarové hladinoměry

Radarové hladinoměry měří polohu hladiny při použití odrazu mikrovlnného záření. Společnost E+H je nabízí pod typovým označením Micropilot.

Model Micropilot S je jediný jiskrově bezpečný přístroj svého druhu (ve spojení s jednotkou NRF 590 – viz dále). Jeho součástí je vestavěný displej zobrazující jak aktuální polohu hladiny, tak i odrazový diagram, takže předávající či servisní technik vidí přesně to, co „vidí“ radar.

Obr. 3.

Obr. 3. Integrační a monitorovací jednotka NRF 590

Hladinoměry Micropilot mohou být podle potřeby dodány s tyčovou, kuželovou nebo parabolickou anténou. Přístroje jsou před dodáním kalibrovány v akreditované kalibrační laboratoři E+H při použití laserového interferometru jako etalonu. Jejich základní přesnost je lepší než ±1 mm.

Hlavními přednostmi radarových hladinoměrů jsou:

  • levná údržba,
  • žádné pohyblivé části,
  • velká přesnost měření,
  • neinvazivní měření.

Tank Side Monitor NRF 590

Integraci radarových hladinoměrů řad Micropilot M a Micropilot S a dalších snímačů a přístrojů komunikujících protokolem HART, které jsou instalovány na nádržích za účelem bilančního měření jejich obsahu, v jeden ucelený systém výrazně usnadňuje jednotka s názvem Tank Side Monitor NRF 590 (obr. 3).

Obr. 4.

Obr. 4. Principiální uspořádání mechanického hladinoměru

Jednotka, uzpůsobená k použití v prostředí s nebezpečím výbuchu, se umísťuje poblíž nádrže a slouží k zobrazení naměřených údajů, ke konfigurování připojených zařízení a k jejich jiskrově bezpečnému napájení. Díky svým schopnostem komunikovat navenek prostřednictvím nejrůznějších komunikačních protokolů běžných při měření a evidenci obsahu nádrží podporuje NRF 590 začlenění připojených zařízení do otevřených architektur skladovacích systémů. K zajímavým vlastnostem jednotky patří zejména:

  • možnost dvoudrátově a jiskrově bezpečně připojit až šest zařízení s protokolem HART, a to včetně jednotky NMT 535 pro měření průměrné teploty a snímačů tlaku řad Cerabar nebo Deltabar pro úlohy vyžadující měření hmotnosti,

  • zobrazení dat grafickým podsvětleným LCD,

  • ovládání třemi klávesami s optickým (infračerveným) snímáním,

  • konfigurování připojených zařízení prostřednictvím vestavěných menu nebo na dálku,

  • rozhraní pro připojení k softwaru pro řízení úložišť Fuels Manager,

  • možnost komunikovat s rozmanitými programovatelnými automaty (PLC), distribuovanými řídicími systémy (DCS) a systémy SCADA,

  • střídavé i stejnosměrné napájení, provozní teplota –40 až +70 °C.

Obr. 5.

Obr. 5. Nádrž s měřicím systémem a zabezpečením proti přeplnění

Systémy pro správu úložišť

S použitím uvedených a dalších přístrojů od E+H lze realizovat rozmanité komplexní systémy pro měření a evidenci obsahu jednotlivých nádrží i nádrží na úložištích kapalných produktů. Blokové schéma kompletního systému pro měření polohy hladiny, hydrostatického tlaku a teploty skladovaného média doplněného bezpečnostním okruhem zabraňujícím přeplnění nádrže je na obr. 5. Na obr. 6 je potom jedno z možných uspořádání úplného systému pro sledování a správu dvou i více nádrží, s indikátorem údaje servomechanického hladinoměru (Promonitor NRF 560) umístěným u paty nádrže.

Závěr

V článku jsou stručně popsány přístroje a ukázány příklady řešení systémů, které dodává společnost Endress+Hauser pro měření a evidenci obsahu v nádržích na skladových úložištích kapalných produktů. Další informace lze získat na http://www.endress.com nebo u společnosti Endress+Hauser Czech, s. r. o..

Endress+Hauser

Endress+Hauser s. r. o.
Olbrachtova 2006/9
140 00 Praha 4
tel.: 241 080 450
fax: 241 080 460
e-mail: info@cz.endress.com
http://www.endress.com