Aktuální vydání

celé číslo

02

2021

Systémy pro řízení vodárenských sítí a ČOV

Hladinoměry

celé číslo

Spolehlivá měřicí technika pro chemický a petrochemický průmysl

Společnost Level Instruments CZ – Level Expert je dodavatel kontaktních i bezkontaktních hladinoměrů, limitních spínačů, převodníků tlaku, průtokoměrů a další automatizační techniky pro měření v nejrůznějších průmyslových odvětvích. Článek představuje uplatnění těchto snímačů na konkrétních příkladech při provozním měření v chemickém a petrochemickém průmyslu.

Přístroje, které v České republice a na Slovensku dodává společnost Level Instruments CZ – Level Expert, poskytují spolehlivé údaje o množství, výšce hladiny, přesné poloze rozhraní dvou hladin a tlaku téměř jakéhokoliv měřeného média a vyhovují náročným požadavkům ve všech oblastech chemického a petrochemického průmyslu.

Podmínky v chemickém a petrochemickém průmyslu

V chemickém a petrochemickém průmyslu pracují měřicí systémy v mimořádně nepříznivých provozních podmínkách. Nutné jsou velká chemická odolnost, dlouhá životnost a velká spolehlivost. Porucha snímače může mít za následek odstavení výroby a s ním mohou být spojeny velké finanční ztráty.

Měření polohy hladiny čpavku

Čpavek je např. výchozím materiálem při výrobě průmyslových hnojiv, ale bývá také používán v mnoha jiných chemických procesech. Používá se i mimo chemický průmysl, např. pro čištění nebo jako chladivo. Měření poloh hladiny čpavku v zásobnících je tedy velmi častá úloha.

Typickou charakteristikou čpavku je jeho schopnost snadno pronikat většinou plastů. U ocelí způsobuje náchylnost ke koroznímu praskání. Na konstrukci hladinoměrů určených k měření polohy hladiny čpavku a čpavkové vody jsou proto kladeny vysoké požadavky.

Čpavek většinou bývá skladován v tlakových nádržích opatřených kontinuálním hladinoměrem a nezávislým bezpečnostním spínačem hladiny, nejlépe s úrovní funkční bezpečnosti SIL 2.

Ideálním hladinoměrem pro tuto úlohu je kontaktní reflektometrický (TDR) hladinoměr Vegaflex 66 (obr. 1) s měřicím rozsahem do 60 m, vyhovující specifikaci podle SIL 2. Vegaflex 66 je vybaven keramicko-grafitovým přechodovým členem, který zaručuje spolehlivé oddělení anténní části, jež je vystavena provozním podmínkám v zásobním tanku, od elektroniky. Také těsnění mechanického připojení hladinoměru musí být vyrobeno z materiálů, kterými čpavek nedifunduje.

Vegaflex 66 je dodáván s lanovou (průměr 4 mm), tyčovou (průměr 6 mm) nebo koaxiálním anténou. Anténa, která je u hladinoměrů TDR v kontaktu s měřeným médiem, musí být vyrobena z materiálu, jenž mu bez problémů odolává. U hladino­měru Vegaflex 66 je to korozivzdorná ocel s označením (podle AISI) 316L. Provozní teplota hladinoměru Vegaflex 66 je –200 až +400 °C, tlak do 40 MPa.

K detekci polohy hladiny čpavku je možné použít vibrační spínače Vegaswing 63 (obr. 2). Vzhledem k tomu, že celá část, jež je ve styku s měřeným médiem, je vyrobena z korozivzdorné oceli, nevzniká problém s šířením čpavku směrem k elektronice. Vegaswing je všeobecně nezávislý na změně provozních podmínek, jako jsou tlak, teplota a vlastnosti měřeného média. Tento detektor polohy hladiny je spolehlivý, bezproblémový a bezúdržbový.

Limitní vibrační spínače Vegaswing 63 jsou dodávány ve verzi s trubkovým prodloužením do délky až 6 m. Materiál v kontaktu s médiem je korozivzdorná ocel 316L, plasty ECTFE nebo PFA, slitina Hastelloy nebo smalt. Rozsah provozních teplot je –50 až +250 °C a provozní tlak –100 až +6 400 kPa. Úroveň funkční bezpečnosti je SIL 2.

Měření kvality petrochemických produktů

V sortimentu společnosti VEGA jsou rovněž speciální impedanční snímače a spínače pro měření kvality petrochemických produktů a dalších médií. Za zmínku stojí průtočná sonda TSS90 (obr. 3), která se instaluje do potrubí a kontinuálně vyhodnocuje předem nastavené parametry. Snímač se běžně používá např. ke sledování kvality dešťové nebo pitné vody, avšak použití najde i v petro­chemii, pro detekci přítomnosti vody v pohonných hmotách. Velmi zajímavou úlohou je např. měření obsahu vody v dehtu při výrobě energoplynu (produkt zplynování uhlí). Obsah vody v dehtu smí být jen velmi malý, jelikož by se jinak při jeho následném spalování vytvářel nežádoucí vodík.

Průtočná sonda TSS90 se uplatní také v energetice, bioplynových stanicích, hutnictví, ale rovněž ve farmacii. Smáčená část sondy je vyrobena z čistého, vysoce hladkého teflonu. Sonda obsahuje hlavici s integrovaným převodníkem, který je kabelem propojen s vyhodnocovací jednotkou. Parametry se nastavují a snímač s okolím komunikuje prostřednictvím vyhodnocovacích jednotek MAT, MIQ apod.

Měření polohy rozhraní hladiny kapalin

Produkty destilace jsou často promíseny s látkami různé hustoty a konzistence. V separační nádobě je oddělována např. voda od uhlovodíků. Je-li třeba znát přesné množství každé látky, je nutné použít hladinoměr pro měření polohy rozhraní. Dříve používané vážicí systémy mají několik nevýhod: mohou detekovat polohu rozhraní pouze tehdy, zůstává-li hustota produktů konstantní, a nemohou měřit celkovou výšku hladin, tj. polohu horní hladiny horního média.

Společnost Level Instruments CZ – Level Expert v současné době nabízí snímače pro měření polohy rozhraní hladin mezi kapalnými médii v separátorech a pro separaci médií při stáčení v petrochemických provozech pracující na dvou odlišných principech.

První je impedanční sonda STM. Ta je schopna spolehlivě a přesně stanovit, kde se v separátoru nachází rozhraní dvou kapalin, dokáže zajistit přesné a spolehlivé oddělení médií při stáčení a navíc i oddělit emulzi vzniklou při styku kapalin. Signál sondy lze přivést přímo do řídicího systému a tak provoz maximálně zautomatizovat.

Tyčová sonda STM se skládá z aktivní a neaktivní části. Aktivní část snímací sondy je potažena vysoce leštěným teflonem a opatřena referenční elektrodou. Sonda obsahuje hlavici s integrovaným převodníkem, který je kabelem propojen s vyhodnocovací jednotkou.

Standardně jsou tyčové sondy STM po­užívány k měření polohy rozhraní dvou látek v separátorech pro jejich následné oddělení a další zpracování. Při změně média se sonda jednoduše přenastaví pomocí vyhodnocovací jednotky. Ve vyhodnocovací jednotce je možné přednastavit až sedm druhů médií a podle provozních požadavků je libo­volně měnit.

Druhý snímač vhodný k měření rozhraní kapalin je reflektometrický radarový hladinoměr Vegaflex 67 (obr. 4). Jedinou podstatnou podmínkou použití reflektometrického radarového hladinoměru k měření polohy rozhraní je to, aby dielektrická konstanta měřených médií byla rozdílná. Klasickým příkladem je rozhraní voda a ropné produkty, kde je rozdíl dielektrických konstant zvláště velký, a měření je tudíž snadné a přesné. Hladinoměr Vegaflex 67 se k měření polohy rozhraní používá s vyhodnocovací jednotkou Vegamet 625. 

Závěr

Všechny dodávané přístroje vyhovují příslušným českým i evropským normám a jejich spolehlivost je ověřena dlouholetým provozem u nás i v zahraničí. Společnost Level Instruments CZ – Level Expert je připravena dodat měřicí techniku pro jakékoliv průmyslové odvětví, a to včetně bezplatného technického poradenství, vypracování návrhu řešení, zapůjčení snímačů a jejich vyzkoušení u zákazníka.

(Level Instruments CZ – Level Expert)

Obr. 1. Radarový hladinoměr s vedenou vlnou (TDR) Vegaflex 66

Obr. 2. Vibrační spínač Vegaswing 63

Obr. 3. Průtočná impedanční sonda TSS90

Obr. 4. Radarový hladinoměr s vedenou vlnou (TDR) Vegaflex 67