Wskaźnik magnetyczny czy ultradźwięk zewnętrzny? Poradnik doboru

W systemach kontroli procesów przemysłowych, magazynowania i transportu substancji chemicznych oraz systemach automatyzacji magazynów, pomiary poziomu stanowią kluczowe narzędzia do monitorowania poziomu i pojemności cieczy – są one niezbędne dla bezpieczeństwa w produkcji oraz kontroli aktywów. Magnetyczne pomiary poziomu oraz zewnętrzne pomiary poziomu typu ultrasonicznego/sonarowe reprezentują dwa powszechnie stosowane podejścia techniczne: intrusive mechaniczne wskazanie za pomocą magnetycznego sprzężenia oraz nieintrusywna metoda odmeszczania sonarowego lub ultrasonicznej.

– Niniejszy artykuł zawiera szczegółową analizę zasad technicznych, charakterystyk strukturalnych, porównania kluczowych parametrów, wymogów instalacji na miejscu oraz procedur rozwiązywania problemów, stanowiąc obiektywny wsparcie dla selekcji dla integratorów systemów, wykonawców inżynieryjnych (EPC) oraz klientów przemysłowych.

I. Główne parametry techniczne i porównanie wyboru:

Wymiar porównawczy:	Magnetyczny przyrząd pomiaru poziomu:	Zewnętrzny sonarowy przyrząd pomiaru poziomu:
Zasada pomiarowa:	Zasada pojazdu komunikacyjnego, zasada powierzchni wypływu.i sprzęganie magnetyczne	zasadę pomiaru odległości za pomocą sonaru oraz technologię analizy mikrowibracji
metoda pomiarowa	pomiar intruzyjny – wymaga kontaktu z medium oraz otworów naczynia w celu montażu	pomiar nieintruzyjny – montowany z zewnątrz na ścianie naczynia, bez kontaktu z medium
lokalny wyświetlacz	wyświetlacz magnetyczny z dwiema kolorami – czerwony i biały – typu „flap"Intuicyjny i bez widzialnej strefy ciemnej – wyjście cyfrowego ekranu	bez mechanicznego wizualnego wskazania
Średnia dostosowalność –	odpowiednie do większości cieczy; ekstremalnie wiskozne lub silnie krystalizujące medii mogą powodować blokadę floata –	odpowiednie do przewodzących, nieprzewodzących, plynących, silnie korozyjnych oraz wiskoznych medii –
wymagania dotyczące naczynia –	wymaga otworów na flansie; wokół ciała czujnika należy unikać materiałów magnetycznych –	nie wymaga otworu w naczyniu; Specyficzne wymagania dotyczą grubości ściany statku oraz materiału:
– Instalacja i konserwacja;	– Musi być zainstalowany pionowo; Zależność z osadami i tworzeniem skal wewnątrz komory wymaga okresowego czyszczenia;	Zewnętrzna instalacja i uruchomienie bez przerwania produkcji ani wierceń naczynia – praktycznie bez konieczności konserwacji;
Rozszerzenie funkcjonalne;	Mogą być integrowane odległe wysyłacze sygnału (4-20 mA/HART) oraz przełączniki alarmowe;	Wbudowany cyfrowy wyjście sygnału ułatwia mierzenie w wielu punktach oraz konwersję objętości;

II. Detalista analiza zasad działania

1. Magnetyczny pomiar poziomu: zasady systemu połączenia komunikacyjnego i sprzężenia magnetycznego

Magnetyczny pomiar poziomu tworzy system połączenia komunikacyjnego z naczyniem magazynującym za pomocą połączeń z flanżami.

Silnik z sprzęganiem magnetycznym: w miarę wzrostu lub spadku poziomu cieczy w naczyniu, magnetyczny pływak znajdujący się w głównej komorze porusza się odpowiednio w górę lub w dół. Stały magnes wewnątrz pływaka napędza czerwone i białe magnetyczne klapki na zewnętrznej paneli indykatorowej, tak że rotują o 180° za pomocą sprzęgania magnetycznego.
Panel wyświetlania Intuicyjny: przy wzroście poziomu cieczy klapki zmienia kolor z białego na czerwony; przy spadku poziomu cieczy zmieniają się z czerwonego na biały. Granica między czerwonym a białym obszarem wskazuje rzeczywisty poziom cieczy wewnątrz naczynia.
Dostępny przesył sygnału zdalnego: do konwersji mechanicznego przemieszczenia na sygnał wyjściowy typu 4-20 mA, HART lub Modbus można dodać zdalny przetwornik z przełącznikiem reedowym lub czujnik magnetostruktrowy.

2. Zewnętrzny przyrząd pomiaru poziomu: pomiar odległości za pomocą sonaru oraz analiza mikro-vibracji – model

Zewnętrzny przyrząd pomiaru poziomu działa na podstawie zasady pomiaru odległości za pomocą sonaru i umożliwia pełną izolację pomiaru z zewnątrz pojazdu.

Przeniesienie i odbiór sygnału: ultrasonowa sonda zainstalowana na zewnętrznej stronie dna pojazdu przesyła sygnały ultrasonowe o wysokiej częstotliwości w stronę ściany zbiornika. Sygnał przechodzi przez dno zbiornika oraz ciekły medium, dociera do granicy faz gaz–ciekły i jest odbijany z powrotem do sondy.
Inteligentna przetwarzanie sygnału: system wykorzystuje technologię „analizy mikro-vibracji" do filtrowania pozostałych wibracji z ściany zbiornika oraz hałasu akustycznego. Precyzyjnie oblicza czas przesłania się sygnału ultrasonowego wzdłuż medium w drodze do i z powrotem i konwertuje go na odpowiadający poziom cieczy.

III. Ważne warunki eksploatacji oraz wymagania dotyczące montażu na miejscu –

1. Wymagania inżynieryjne do magnetycznych mierników poziomu

Wymagane scenariusze zastosowania: konwencjonalne zbiorniki magazynowe stosowane w aplikacjach związanych z wysoką temperaturą, wysokim ciśnieniem, o charakterze zapobiegania wybuchom, odpornością na korozję, a także w sektorze żywności i napojów –
Wymagania dotyczące montażu i konstrukcji: miernik należyzamontowaćować w sposób ścisły i pionowy. W promieniu 30 cm wokół ciała pomiarowego nie powinno być obecnych silnych materiałów ferromagnetycznych – na przykład ferromagnetycznych ram lub wysokowatnościowego sprzętu elektromagnetycznego – aby zapobiec nieprawidłowemu ruchowi zaworów lub zablokowaniu systemu pływania z powodu zakłóceń magnetycznych. Na dnie głównej komory należy zainstalować zawór odprowadzania w celu okresowego usuwania osadów.

2. Wymagania inżynieryjne do zewnętrznych przyrządów pomiarowych poziomu

Stosuje się do sytuacji obejmujących substancje o wysokiej toksyczności, silnie korozyjne, pod naciskiem, zapalne lub eksplozywne – takie jak ciekły amoniak lub ciekły gaz naftowy – oraz do specjalnych naczyni pod naciskiem, w których nie dozwolone jest otwieranie otworów w naczyniu.
Wymagania dotyczące montażu i budowy: Zewnętrzna powierzchnia dna naczynia w miejscu montażu sondy musi być wygładzana, z usunięciem farby oraz żelaza; należy również nanieć specjalny środek akustycznego połączenia. Wymagania dotyczące materiału naczynia są stosunkowo rygorystyczne. Ta technologia jest odpowiednia do stosowania w przypadku materiałów gęstych, takich jak stal węglowa, stal nierdzewna oraz naczynia z sztywnych materiałów plastycznych; nie jest jednak odpowiednia do naczyni porowatych lub naczyni z silnie rozłagodzonymi wewnętrznymi powłokami.

IV. METRAVON – Zalety integracji i kompatybilności systemowej: urządzenia typu

Oraz METRAVON są optymalnie dostosowane do wymagań integracji systemów automatyzacji przemysłowej i oferują wysoką kompatybilność oraz skalowalność:

– Standardowa komunikacja przemysłowa: wewnętrzna obsługa standardów 4-20 mA + HART oraz RS485 (Modbus RTU), z opcjonalną rozszerzalnością do protokołu Profibus-PA oraz Foundation Fieldbus.
– integracja DCS/SCADA: Kompletny zestaw plików sterujących DTM/EDD jest dostępny do bezpośredniej integracji z powszechnymi platformami DCS od Honeywell, Yokogawa, Schneider, Siemens oraz platformami monitorowania zbiorników producentów trzecich stron.
– ochrona o wysokiej stabilności: urządzenia METRAVON wykorzystują rozwiązania z całkowicie izolowanymi obwodami oraz ochronę przed szczytowymi napięciami o przemysłowej klasy, zapewniając stabilną pracę w środowiskach charakteryzujących się silnymi zakłóceniami elektromagnetycznymi.

Często zadawane pytania

Q1 – Czy zewnętrzny miernik poziomu nie wymaga żadnych modyfikacji naczynia?

– Tak. Proba wysyłająca zewnętrznego miernika poziomu jest montowana bezpośrednio na zewnętrznej stronie dno naczynia magazynowego za pomocą silnego połączenia magnetycznego lub ramki montażowej. Nie wpływa na integralność szczelności naczynia oraz nie wymaga przerwania produkcji, czyszczenia zbiornika, prac ciepłych ani wierceń, co czyni go szczególnie odpowiednim do projektów modernizacji i aktualizacji związanych z zbiornikami do magazynowania niebezpiecznych substancji chemicznych.

Q2: Jak poprawić zjawisko „Flap Jumping" lub niewłaściwą kolorystykę płatka w magnetycznym mierniku poziomu?

Problem ten wynika zazwyczaj z zakłóceń spowodowanych zewnętrznym, silnym polem magnetycznym, nadmiernie szybkim ruchem magnetycznego elementu pływającego lub zgromadzeniem zanieczyszczeń magnetycznych wewnątrz panelu wskaźnikowego. Magnetyk stały można przesuwać od góry do dołu wzdłuż panelu wskaźnikowego, aby przywrócić i dopasować pozycję magnetycznych klap. W przypadku częstego występowania problemu sprawdź, czy w okolicach nie znajdują się ferromagnetyczne przedmioty metalowe ani silne źródła elektromagnetyczne.

Q3: W jaki sposób media o wysokiej wiskozności lub media krystalizujące wpływają na magnetyczny wolumetriczny måierzek?

Środki krystaliczne lub o wysokiej wiskozności mogą przykleίć się do wewnętrznej ściany głównej komory, co może prowadzić do załamania magnetycznego pływaka, zmiany jego pływacznego właściwości lub powodować znaczące błędy pomiarowe. W takich warunkach pracy można dodać układ ogrzewania elektrycznego lub układ ogrzewania parowym, lub zamiast nich wykorzystać zewnętrzny przyrząd pomiaru poziomu bezkontaktowego.

Q4: Jakie ograniczenia charakteryzują zewnętrzne przyrządy pomiaru poziomu w odniesieniu do grubości ściany zbiornika oraz rodzaju środka znajdującego się wewnątrz zbiornika?

Dla zewnętrznych mierników poziomu ścianka naczynia musi być wykonana z gęstego materiału – takiego jak stal, stal nierdzewna lub sztywny plastik – a grubość ścianki musi być ograniczona do zakresu maksymalnej zdolności akustycznej przenikania przyrządu. Media znajdujące się wewnątrz zbiornika nie powinny zawierać dużych ilości burz lub substancji stałych zawieszonych, ponieważ te elementy mogą prowadzić do silnego osłabienia sygnału ultrasonowego.

Q5: Jakie funkcje diagnostyczne oferują przyrządy pomiarowe poziomu METRAVON w kontekście integracji automatyzacji?

– inteligentne przyrządy pomiarowe poziomu METRAVON wyposażone są w wbudowane algoritmy samo-diagnostyki i mogą w czasie rzeczywistym raportować stan czujnika, osłabienie sygnału, nieprawidłowe warunki zasilania oraz alarmy nadoporności za pomocą protokołów HART lub Modbus, co znacząco ułatwia konserwację na miejscu.

Q6: Jak należy wybrać oba typy przyrządów pomiarowych poziomu w obszarach niebezpiecznych, takich jak Zona 1 lub Zona 0?

– oba typy przyrządów pomiarowych poziomu mogą być stosowane w obszarach niebezpiecznych przy wybraniu odpowiedniej, zcertowanej konfiguracji. Przyrządy pomiarowe poziomu magnetyczne mogą być wyposażone w odległe nadawcze o charakterze ochrony przed płomieniem (Ex d) lub o charakterze bezpieczności wewnętrznej (Ex ia). Zewnętrzne pomery poziomu posiadają sondę umieszczoną poza zbiornikiem; w połączeniu z wewnętrznie bezpiecznym, odpornym na wybuch konstrukcją mogą zapewnić wysoką stopę redundancji bezpieczeństwa w specjalnych aplikacjach z wysokim ryzykiem.

Podsumowanie

W nowoczesnych projektach automatyzacji procesów przemysłowych oraz zarządzania stacjami zbiornikowymi pomery poziomu magnetyczne i zewnętrzne pomery poziomu posiadają różne cechy techniczne. Magnetyczne przyrządy pomiaru poziomu zapewniają intuicyjne lokalne wskazanie mechaniczne, dojrzałą konstrukcję oraz doskonałą efektywność kosztową, co czyni je powszechnym wyborem do stosowania w konwencjonalnych zbiornikach magazynowych. Zewnętrzne przyrządy pomiaru poziomu umożliwiają nieinwazyjne pomiarowanie bez konieczności otwierania naczynia, bezpośredniego kontaktu z medium lub przerwania produkcji, oferując znaczące zalety w zakresie bezpieczeństwa i instalacji w przypadku zbiorników magazynowych do przechowywania substancji chemicznych niebezpiecznych oraz specjalnych naczyni pod ciśnieniem.

Jako profesjonalny dostawca urządzeń pomiarowych w dziedzinie automatyzacji procesów przemysłowych, firma METRAVON jest zaangażowana w dostarczanie globalnym integratorom systemów oraz podwykonawcom inżynieryjnym stabilnych, kompatybilnych i łatwo skalowalnych rozwiązań do pomiaru poziomu.

– Wybór projektu i wsparcie techniczne

Potrzebujecie szczegółowego podręcznika do wyboru przyrządów pomiarowych typu METRAVON, rysunków instalacyjnych w systemie CAD lub indywidualnego oferty dostosowanej do Twoich specyficznych warunków eksploatacyjnych? W przypadku potrzeby zgłoszenia zapytania o

Skontaktuj się z naszym zespołem inżynieryjnym – zapewnimy Państwu profesjonalną, indywidualną pomoc przy wyborze produktu!