PMP-201 magnetostrictive level sensor

Выбор конкретной системы телематики определяется лишь поддерживаемым ею терминалом. К примеру, система спутникового мониторинга Wialon (разработчик Gurtam, Беларусь) поддерживает большое количество терминалов (трекеров).

Устройства СИ СЕНС работают с трекерами Arnavi, GalileoSky, Omnicomm, Автограф, Смарт и другими. Информация о подключении устройств СЕНС и трекеров к программной платформе Wialon приведена в руководствах по интеграции.

Принцип работы

Измерение уровня жидкости основано на эффекте магнитострикции. Через звукопровод, расположенный внутри направляющей ПМП, пропускается импульс тока, который создает вокруг звукопровода по всей его длине магнитное поле. В месте расположения поплавка с постоянным магнитом, скользящего по направляющей вдоль звукопровода возникает импульс упругой деформации, который распространяется по звукопроводу с постоянной скоростью. В блоке обработки сигналов измеряются интервалы времени от момента формирования импульса тока в звукопроводе до момента приема импульса упругой деформации от поплавка. Расстояние до места пересечения звукопровода с магнитным полем магнита поплавка определяется как величина, пропорциональная интервалу времени распространения импульса упругой деформации.

Измерение уровня раздела сред аналогично измерению уровня жидкости с помощью дополнительного поплавка раздела сред. Поплавок подбирается исходя из плотности сред, уровень раздела которых нужно контролировать.

Измерение температуры - многоточечное, с применением интегральных датчиков температуры, равномерно распределенных по длине направляющей (до 8-ми точек). Для определения средней температуры жидкости используются показания датчиков температуры, находящихся под поверхностью жидкости, а для температуры паров - над поверхностью.

Объем жидкости определяется одним из двух способов:

1. по градуировочной таблице (наиболее точный способ) - ПМП рассчитывает объем для измеренного уровня по таблице соответствия между уровнем и объемом. Градуировочная таблица вводится в память ПМП при его изготовлении или при эксплуатации.
2. по математическим формулам (для определения объема жидкости в резервуарах с простыми геометрическими формами) - ПМП рассчитывает объем жидкости по формулам, соответствующим следующим типам резервуаров:
• вертикальные резервуары, то есть резервуары с неизменной по высоте площадью поперечного сечения (имеют линейную зависимость объёма жидкости от уровня жидкости);
• горизонтальные цилиндрические резервуары с плоскими или эллиптическими днищами.

Варианты исполнения ПМП с измерением уровня раздела сред, кроме общего объёма жидкости, определяют также объём основного продукта - объём жидкости, находящейся над разделом сред и под ним.

Измерение плотности осуществляется с помощью поплавка плотности, уровень погружения которого зависит от плотности жидкости. По взаиморасположению поплавков уровня и плотности определяется глубина погружения поплавка плотности и, соответственно, сама плотность.

Если комплектация поплавком плотности по каким-либо причинам не целесообразна, ПМП определяет плотность одним из двух способов:

1. Плотность произвольной жидкой среды рассчитывается для текущей средней температуры по заданным, введённым в память ПМП исходным данным: исходной плотности, температуре, соответствующей исходной плотности, и коэффициенту объемного расширения жидкости. Исходные данные для расчёта плотности могут вводиться при эксплуатации в соответствии с паспортными данными продукта или результатами контрольных измерений. Исходные данные могут быть взяты из справочной литературы.
2. Применяется для определения плотности СУГ (пропан - бутан). Плотность определяется в соответствии с ГОСТ 28656-90. ПМП рассчитывает плотность СУГ для текущей средней температуры по заданному компонентному составу - массовым долям пропана и бутана (%).

Измерение массы выполняется ПМП путем умножения объёма на среднюю плотность. Применительно к СУГ ПМП выдает также сумму масс жидкой и паровой фаз.

Измерение массы нефтепродуктов с применением ПМП проводится в соответствии с «Методикой измерений массы нефтепродуктов в резервуарах горизонтальных стальных с использованием системы измерительной «СЕНС», аттестованной на соответствие ГОСТ Р 8.595-2004.

Измерение массы СУГ с применением ПМП проводится в соответствии с «Методикой измерений массы СУГ в резервуарах горизонтальных стальных с использованием системы измерительной «СЕНС», аттестованной на соответствие ГОСТ Р 8.595-2004.

Область применения

Преобразователи магнитные поплавковые (ПМП) могут применяться для измерения и контроля уровня жидкости в системах коммерческого учета и автоматизации производственных объектов в топливной, химической, пищевой отраслях промышленности, на транспорте, в коммунальном хозяйстве, а также в других отраслях. ПМП могут применяться для оснащения резервуаров АЗС, АГЗС,ГНС, нефтебаз, месторождений нефти, танков морских и речных судов, контейнеров-цистерн, автоцистерн, топливных баков и других емкостей и резервуаров.

Виды ПМП

• датчики уровня (ПМП-022, -052, -053, -152, -165, -185) выдают сигнал о достижении одного или нескольких значений уровня. Датчики уровня ПМП-022, -052, -053, -152 имеют выход - ”сухие” контакты, ПМП-165, -185 - цифровой выходной сигнал
• сигнализаторы уровня (сигнализаторы МС-3-2Р-…, МС-П-…, МС-ПА-…, МС-1-НВМА в комплекте с датчиками уровня ПМП-066, -088, -095, -099, -112, -115, -117, -125, -135, -145) обеспечивают подачу светового, звукового сигналов и управление исполнительными механизмами
• датчики-индикаторы уровня (ПМП-111, -116, -119, -120) индицируют 11 значений уровня посредством встроенного или выносного светодиодного табло
• уровнемеры с аналоговым выходным сигналом (ПМП-062, -076) имеют линейно-изменяемый сигнал тока или напряжения, пропорциональный величине уровня жидкости. Могут иметь отдельные контакты, срабатывающие на нижнем и верхнем пределах измерения
• уровнемеры с цифровым выходным сигналом (преобразователи магнитные поплавковые ПМП-118, -128, -138, -201 в комплекте со вторичными приборами системы измерительной “СЕНС”) осуществляют измерение, контроль, отображение параметров среды: уровня, температуры, плотности жидкости (определяются прямым измерением в зависимости от типа ПМП), объема, массы жидкости, масса паровой фазы СУГ (получаются путем вычислений, которые осуществляет контроллер ПМП по заданной программе). С помощью адаптеров выходной сигнал ПМП может преобразовываться в сигналы других интерфейсов (RS-232, RS-485), а также в аналоговый токовый сигнал 4-20 мА

Контролируемые среды

Нефть. Мазут. Вода. Газовый конденсат. Светлые нефтепродукты: бензин, дизельное топливо и др. Сжиженные углеводородные газы (СУГ): пропан-бутан и др. Авиационное топливо. Амил. Гептил. Аммиак. Одорант. Двуокись углерода. Кислоты. Щелочи. Спирты. Пищевые среды: вода, молоко, растительное масло, этиловый спирт и др. Стойкость к агрессивным средам ограничена свойствами материалов, применяемых для изготовления элементов ПМП, контактирующих с контролируемой средой.

Применение в средах под давлением определяется соответствующим вариантом крепления (фланец, резьбовой штуцер) и типом поплавка.

Устройство и взрывозащита

ПМП состоят из корпуса с направляющей (трубой), по которой свободно перемещаются один или несколько поплавков с кольцевыми магнитами, и воздействуют на чувствительные элемент (герконы или стержень из манитострикционного сплава), расположенные внутри направляющей. Корпус ПМП имеет кабельный ввод, который может оснащаться устройствами крепления защитной оболочки кабеля. Для контроля и измерения межфазного уровня, например, уровня раздела сред “нефть-вода”, применяются утяжеленные поплавки. Для измерения плотности применяется комплект из двух поплавков: поплавка уровня и поплавка плотности, выполненного по аналогии с ареометром. Измерение температуры осуществляют интегральные датчики температуры, распределенные по длине направляющей.

Применение ПМП должно производиться в соответствии с маркировками взрывозащиты.

Варианты исполнения и примеры обозначения

Тип корпуса

Конструкция ПМП может предусматривать два типа корпуса: литой и сварной. Материал корпуса литого исполнения – алюминий АК7ч, анодно-окисное покрытие + лакокрасочное покрытие (рис. 1) . Материал корпуса сварного исполнения – сталь 09Г2С или сталь 20, покрытие - цинк + лакокрасочное покрытие (рис. 2), по заказу сварной корпус может изготавливаться из нержавеющей стали 12Х18Н10Т.

Материалы направляющей, контактирующей со средой

Стандартное исполнение (без дополнительного обозначения): - нержавеющая сталь 12Х18Н10Т (направляющая, ограничители), фторопласт-4 (деталь ограничителя). По заказу (исполнение Ф), для применения в агрессивных средах, направляющая и устройство крепления ПМП закрываются защитной оболочкой из ПВДФ, фторопласта -4, ограничители изготавливаются из фторопласта-4 (рис. 3). Поплавки изготавливаются из ПВДФ.

Длина направляющей

Длина направляющей – это расстояние от торцевой поверхности направляющей до уплотнительной поверхности фланца или резьбового штуцера в случае нерегулируемого устройства крепления L (рис. 4) или до торцевой поверхности корпуса в случае регулируемого устройства крепления Lн (рис. 5). Для исключения воздействия повышенной температуры на электронный блок в вариантах исполнения преобразователя с расширенным диапазоном температур среды, устройство крепления устанавливается на некотором расстоянии от корпуса. Для вариантов исполнения преобразователя с нерегулируемым устройством крепления это расстояние указывается в обозначении как ht (рис 6).

Типы, количество кабельных вводов, наличие устройства крепления защитной оболочки кабеля

Информация о типах кабельных вводов, применяемых в ПМП, приведена в разделе «Кабельные вводы». По умолчанию в заказе ПМП имеют кабельные вводы D12, позволяющие использовать кабели круглого сечения, диаметром 5…12 мм, без устройств крепления защитной оболочки кабеля (рис. 7). Данный тип крепления не указывается в обозначении ПМП. ПМП могут иметь дополнительный кабельный ввод (рис. 8), позволяющий осуществлять сквозное соединение ПМП одним кабелем (используется в системе измерительной «СЕНС») без применения дополнительных коммутационных коробок.

Для крепления различных типов защитных оболочек кабеля используются устройства крепления: УКМ (устройство крепления металлорукава), УКБК (устройство крепления бронекабеля), УКТ (устройство крепления трубы). Более подробно устройства крепления защитной оболочки кабеля описаны в разделе «Кабельные вводы».

Тип и материал устройства крепления

Устройства крепления делятся на: нерегулируемые и регулируемые (с возможностью регулирования высоты установки ПМП), фланцевые и резьбовые. Устройства крепления ПМП могут изготавливаться из стали 09Г2С и из нержавеющей стали 12Х18Н10Т для агрессивных и пищевых сред. На рис. 9 показан один из возможных типов крепления - фланец регулируемый. Информация о других типах крепления ПМП приведена в разделе “Типы крепления датчиков, уровнемеров”. Для резервуаров под давлением применяются фланцы и штуцеры,рекомендованные к применению соответствующими стандартами, например ГОСТ 12815-80.

Исполнение со втулкой ВТ60

Данное исполнение (рис.10) применяется для оснащения резервуаров, подверженных при эксплуатации ударам и вибрациям. Конструктивная втулка высотой 60 мм повышает ударо- и вибропрочность сварного соединения направляющей с фланцем.

Транспортный вариант исполнения

Конструкция некоторых ПМП предусматривает транспортный вариант исполнения. Данный вариант предназначен для установки на транспортные средства (автоцистерны) и выдерживает соответствующие механические воздействия: удары, вибрацию. Преобразователь транспортного варианта исполнения с длиной направляющей более 500 мм имеет конструктивную втулку ВТ60 (рис.10).

Положение на резервуаре

ПМП крепится на верхней стенке резервуара (кроме ПМП-053) - это обычное исполнение, без дополнительного обозначения ПМП (рис. 11 А). Инверсное исполнение (рис. 11 Б) - преобразователь крепится на нижней стенке резервуара корпусом вниз, изготавливается только с фланцевыми нерегулируемыми устройствами крепления. Преобразователь инверсного варианта исполнения (исполнение INV) с длиной направляющей более 500 мм име ет конструктивную втулку ВТ60, усиливающую сварное соединение направляющей с фланцем.

Исполнение в двух оболочках

Конструкция некоторых ПМП предусматривает исполнение в двух оболочках - исполнение W (рис. 12). Исполнение применяется для повышения уровня безопасности и возможности извлечения чувствительного элемента во внутренней оболочке (труба 016) из резервуара без разгерметизации резервуара - внешняя оболочка (труба 020) с поплавком остается в резервуаре. Может применяться для резервуаров, работающих под давлением, и резерву аров хранения ядовитых жидкостей (исполнение W).

Количество датчиков температуры

Уровнемеры ПМП из состава системы измерительной «СЕНС» оснащаются датчиками температуры (рис. 13) в количестве, оговоренном в РЭ, без дополнительного обозначения. При необходимости, количество датчиков температуры может быть увеличено, уменьшено или они могут быть не установлены вовсе. Требуемое количество датчиков температуры, если оно отличается от стандартной комплектации, указывается в обозначении.

Параметры контрольных уровней (относятся к датчикам уровня)

Контрольные уровни датчиков уровня ПМП характеризуются параметрами, указанными ниже. Эти параметры являются переменными данными и указываются в обозначении датчиков уровня.

Число контрольных уровней (табл.1) – диапазон возможных чисел контрольных уровней указан в описании датчиков уровня. Количество поплавков (Nп) в датчике уровня пропорционально числу контрольных уровней (Nу) (табл. 1).

Направление срабатывания (рис.14)

• Н – нижний (срабатывание выходных контактов происходит при понижении уровня жидкости)
• расположенные ниже: НА – нижний аварийный; А – аварийный
• В – верхний (… при повышении уровня жидкости)
• расположенные выше: ВА – верхний аварийный, А – аварийный

Контрольные уровни, расположенные за пределами аварийных уровней, обозначаются также как аварийные, например: ПМП-…- В…-ВА…-А…-А…

Значение (рис. 15), равное расстоянию от уровня жидкости, при котором должно происходить срабатывание контактов, до поверхности крепежного элемента датчика (плоскости фланца при фланцевом креплении или нижней плоскости  корпуса датчика при креплении резьбовым штуцером), указываются после обозначения направления срабатывания контактов, например: ПМП-152-…- Н1100-В525-ВА321-А242 (нижний - 1100 мм, верхний 525 мм и т.д.).

Нормальное состояние контактов (рис. 16) – это состояние выходных контактов, предшествующее их срабатыванию. Обозначается: НР - нормально-разомкнутые контакты, НЗ - нормально-замкнутые контакты. Переключающие контакты обознаются П. Схема соединений выходных контактов может быть «с общим проводом» (ПМП-052) или «с разделенными цепями» (ПМП-152).

Типы выхода (рис. 17, табл.2)

• W5 или W30 – контакты геркона (НР или НЗ). Не предназначены для коммутации индуктивной (реле) и емкостной (конденсаторов, ламп накаливания) нагрузок
• NAMUR – дискретный выход в соответствии со стандартом EN 60947-5-6 в виде дискретно изменяющегося сопротивления: разомкнут - 11 кОм, замкнут - 1 кОм (НР или НЗ). В схеме применены контакты W5
• DC24 – открытый коллектор транзистора (НР или НЗ). При использовании реле, в качестве нагрузки, катушку реле необходимо зашунтировать диодом
• АС24 или АС 220 – симистор (НР или НЗ). При закрытом симисторе в цепи нагрузки, при напряжении ~220В может протекать ток 1,9…2,6 мА (действующее значение). Это ограничивает применение маломощных реле в цепи нагрузки

Поплавки уровнемеров

По функциональному назначению поплавки  подразделяются на поплавки для контроля: - уровня,- уровня раздела сред, - плотности. Типы поплавков и технические параметры приведены в таблице 4. Поплавок выбирается исходя из параметров измеряемой среды: плотности, давления, температуры, химической стойкости. По умолчанию в заказе (без дополнительного обозначения), уровнемеры комплектуются стандартным поплавком D48х50х21 (материал - вспененный эбонит), подходящим для воды, светлых нефтепродуктов, СУГ (пропан-бутан) и других неагрессивных сред, давлением до 2,5 МПа. По заказу - поплавком из стали 12Х18Н10Т, титанового сплава, ПВДФ и др. Тип поплавка приводится в обозначении уровнемера или указывается отдельной строкой в заказе.
Материалы, из которых изготавливаются поплавки:

- вспененный эбонит (рис. 20А):  данными поплавками комплектуются ПМП по умолчанию в заказе. Применяются для светлых нефтепродуктов, пропана-бутана, воды и других сред с давлением до 2,5 МПа, температурой до 100°С .  Для повышения химической стойкости, износостойкости, уменьшения трения и адгезионных свойств поплавки покрываются фторэпоксидной композицией типа “ФЛК”. По заказу поплавки из вспененного эбонита с покрытием “ФЛК” могут изготавливаться на давление до 4 / 5  МПа. Поплавки, покрытые “ФЛК”, могут применяться для питьевой воды.

- сталь 12Х18Н10Т, титановый сплав ВТ-1-0 (рис. 20Б):  используется для поплавков уровня, уровня раздела сред, а также для поплавков плотности. Применяются для агрессивных, пищевых сред и других сред.

- ПВДФ (рис. 20В): поплавки из ПВДФ (PVDF, Фторопласт-2) применяются для агрессивных сред (кислоты, щелочи). Температура эксплуатации - до 100 °С.

- сферопластик ЭДС-7АП (20Г): поплавки из сферопластика могут изготавливаться  на давление до 10 МПа. 

Для измерения плотности (рис. 20Д) применяется комплект из двух поплавков.

Примечания:  1) В обозначении поплавка указаны габаритные размеры (наружный диаметр х высота х внутренний диаметр). 2) Уровнемеры ПМП-128  комплектуются специальными поплавками с двумя магнитами - см. графу “Индивидуальное применение”. 3) В обозначении поплавка раздела сред последнее число означает максимальное значение плотности среды, при превышении которого произойдет всплытие поплавка.

Назначение

Кабельные вводы являются элементом конструкции изделий, обеспечивают герметизацию их внутреннего объема и фиксацию кабеля круглого сечения с целью предотвращения растягивающих усилий, скручиваний, выдергивания. Устройства крепления, устанавливаемые в кабельные вводы, служат для надежной фиксации защитных оболочек кабелей (металлорукава, трубы, брони).

Кабельные вводы изготавливаются из сталей 09Г2С, 20 с покрытием Ц.6 хр., из латуни ЛС59-1 с покрытием Хим.Н6.тв, а также (в исполнении «-НЖ») из сталей 12Х18Н10Т, 14Х17Н2.

Детали кабельных вводов: 1 - кольцо уплотнительное; 2 - втулка нажимная; 3 - втулка резьбовая; 4 - заглушка; 5 - кольцо уплотнительное; 6 - втулки УКБК; 7 - втулка УКБКг; 8 - шайба УКБКг; 9 - кольцо уплотнительное УКБКг, 10 - втулка УКМ, 11 - ввертыш, 12 - уплотнитель металлорукава, 13 - гайка накидная.

Обесточьте линию питания-связи СИ СЕНС.

Выверните (ослабьте) винт, обеспечивающий дополнительное крепление крышки.

Отверните крышку.

Отсоедините провода линии питания-связи от клеммной колодки.

Отверните втулку резьбовую, выньте из кабельного ввода кабель линии питания-связи, втулку нажимную, кольцо уплотнительное.

Выверните два винта, фиксирующих чувствительный элемент в корпусе ПМП.

Извлеките винты и шайбы из корпуса ПМП.

Потяните за скобу чувствительный элемент вверх. Если элемент не поддаётся, поместите отвертку между корпусом и чувствительным элементом (продолжая тянуть за скобу) и немного поверните её, чтобы запустить воздух внутрь. Внутреннее давление сравняется с атмосферным – элемент извлечётся легче.

Извлеките чувствительный элемент из направляющей.

Сборка в обратном порядке.