Техническое обслуживание и ремонт уровнемера VEGAPULS 61

Техническое обслуживание и ремонт уровнемера VEGAPULS 61

Департамент образования Кировской области

Кировское областное государственное образовательное

бюджетное учреждение

среднего профессионального образования

«ВЯТСКИЙ АВТОМОБИЛЬНО-ПРОМЫШЛЕННЫЙ КОЛЛЕДЖ»

(КОГОБУ СПО «ВАПК»)

ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ И РЕМОНТ

УРОВНЕМЕРА VEGAPULS 61

Письменная экзаменационная работа

Пояснительная записка

Профессия: 02.18

Слесарь по контрольно-измерительным приборам и автоматике

ПЭР. 02.18.6991.13.ПЗ

Кирово-Чепецк 2013

Содержание

Введение

. Описание работы изделия

.1 Назначение

1.2 Технические характеристики

1.3 Принцип действия изделия

1.4 Достоинства и недостатки изделия

2. Монтаж и подготовка изделия к включению в работу

.1 Общие указания по монтажу

2.2 Монтаж и установка датчиков

3. Техническое обслуживании и ремонт изделия в ходе эксплуатации

3.1 Техническое обслуживание изделия

3.2 Проверка технического состояния изделия

3.3 Основные неисправности и способы их устранения

4. Расчетная часть

5. Охрана труда и техника безопасности при эксплуатации,

техническом обслуживании и ремонте изделия

5.1 Опасные и вредные производственные факторы

5.2 Меры безопасности при эксплуатации и ремонте прибора

Заключение

Библиографический список

Приложение А (справочное) Схема функциональная измерения уровня датчиком VEGAFLEX 61

Введение

Автоматизация является одним из важнейших факторов роста производительности труда в промышленном производстве. Непрерывным условием ускорения темпов роста автоматизации является развития технических средств автоматизации. К техническим средствам автоматизации относятся все устройства, входящие в систему управления и предназначенные для получения информации, ее передачи, хранения и преобразования, а также для осуществления управляющих и регулирующих воздействий на технологический объект управления.

Развития технологических средств автоматизации является сложным процессом, в основе которого лежат интересы автоматизируемых производств-потребителей, с одной стороны и экономические возможности предприятий - изготовителей средств с другой.

Первичным стимулом развития является повышение эффективности работы производств - потребителей, за счет внедрения новой техники могут быть целесообразными только при условии быстрой окупаемости затрат. Поэтому критерием всех решений по разработкам и внедрению новых средств, должен быть суммарный экономический эффект, с учетом всех затрат на разработку, производство и внедрение. Соответственно к разработке, изготовлению следует принимать прежде всего те варианты технических средств, которые обеспечиваю максимум суммарного эффекта.

В промышленном производстве в настоящее время существует разнообразный ряд технических средств, решающих задачу измерения и контроля уровня. Средства измерения уровня реализуют разнообразные методы, основанные на различных физических принципах. К наиболее распространённым методам измерения уровня, которые позволяют преобразовать значение уровня в электрическую величину и передавать её значение в системы АСУ ТП <#"700779.files/image001.gif">

Рис. 1 Данные для входной величины

Базовая плоскость 2 Измеряемая величина, макс. диапазон измерения 3 Длина антенны 4 Полный диапазон измерения

Стандартная электроника.

Макс. диапазон измерения 35 метров.

Рекомендуемый диапазон измерения:

Герметизированная антенная система до 10 метров;

Пластиковая рупорная антенна до 20 метров.

Электроника с повышенной чувствительностью.

Макс. диапазон измерения 35 метров.

Рекомендуемый диапазон измерения:

Герметизированная антенная система до 10 метров;

Пластиковая рупорная антенна до 20 метров.

Выходная величина:

         Выходной сигнал 4 … 20 mA/HART;

         Исполненная спецификация HART 7.0;

         Разрешающая способность сигнала 0,3 µA;

-        Сигнал неисправности (токовый выход, устанавливаемый) -значение mA не изменяется, 20,5 mA, 22 mA < 3,6 mA;

Макс. выходной ток 22 mA;

Разрешающая способность измерения (цифровая) < 1 мм.

Характеристики измерения и рабочие характеристики.

Частота - диапазон K (технология 26 ГГц).

Время измерительного цикла:

Стандартная электроника прибл. - 450 ms;

Электроника с повышенной чувствительностью прибл. - 700 ms.

Ширина диаграммы направленности:

Герметизированная антенная система - 22°;

Пластиковая рупорная антенна 10°.

Условия окружающей среды: температура окружающей среды, хранения и транспортировки -40 … +80 °C.

Модуль индикации и настройки:

         Индикатор - жидкокристаллический точечно-матричный дисплей;

         Элементы настройки - 4 клавиши.

Встроенные часы:

-        Формат даты: День. Месяц. Год;

         Формат времени: 12 h/24 h;

         Часовой пояс (заводская установка) CET.

Питание.

Рабочее напряжение:

Устройство без взрывозащиты 9,6 … 36 V DC;

Устройство Ex-ia 9,6 … 30 V DC;

Устройство Ex-d-ia 14 … 36 V DC.

Рабочее напряжение при подсветке модуля индикации и настройки:

Устройство без взрывозащиты 16 … 36 V DC;

Устройство Ex-ia 16 … 30 V DC;

Устройство Ex-d-ia 20 … 36 V DC.

Защита от включения с неправильной полярностью имеется.

1.3     Принцип действия изделия

Антенная система излучает микроволновые импульсы и принимает их в виде эхосигналов, отраженных от поверхности продукта (Рис.2). Микроволновый импульс распространяется со скоростью света (V = 3*105 м/сек). Время от излучения до приема сигнала пропорционально уровню продукта в емкости. Определенный таким образом уровень преобразуется в соответствующий выходной сигнал и выдается в виде измеренного.

Надёжность и точность измерения обеспечивается благодаря уникальному алгоритму обработки сигналов ECHOFOX®. Для настройки приборов не требуется заполнения/опорожнения ёмкости.

Рис. 2

Радиосигнальные импульсы посылаются антенной системой в виде импульсного пакета длительностью 1 нс и паузами между импульсами 278 нс (Рис. 3), что соответствует частоте посылки пакетов импульсов 3,6 мГц.

Во время пауз между импульсами антенная система работает как приемник. Это значит, необходимо обработать время прохождения сигнала за менее, чем миллиардную долю секунды и оценить картину эхосигнала за доли секунды.

Рис. 3 Последовательность импульсов

Радиосигналы ведут себя физически подобно видимому свету. В соответствии с квантовой теорией пронизывают они также безвоздушное пространство. Таким образом, они не привязаны, как например звук, к проводящей среде (воздух) и распространяются, как свет, со скоростью света.

Радиосигналы реагируют на две электрические основные физические величины:

электрическая проводимость материала;

- диэлектрическая постоянная материала.

Зависимость отражённого эхосигнала от диэлектрической проницаемости измеряемого материала показана на Рис. 4.

Все среды, которые проводят электрический ток, отражают радиосигналы очень хорошо. Даже материалы с очень слабой проводимостью гарантируют достаточно большое отражение сигнала для надёжного измерения.

Рис. 4

Точно также все среды с диэлектрической проницаемостью er больше 2,0 отражают радиосигналы достаточно хорошо (примечание: у воздуха диэлектрическая проницаемость er равна 1).

Отражение сигнала растёт, таким образом, с проводимостью или с диэлектрической проницаемостью заполняемого материала. Таким образом, почти все материалы измеряемы.

.4 Достоинства и недостатки изделия

Достоинства.

.        Датчики серии VEGAPULS 61 являются новым поколением компактных, малогабаритных радиосигнальных (радарных) датчиков с высокой разрешающей способностью измерения и точностью.

.        Датчики характеризуются особыми свойствами фокусирования для проведения измерений в тесном пространстве. Занимая маленькое пространство, они разработаны для измерения расстояний в 0...10/20 м и используются, как и в стандартных резервуарах для хранения различных технологических жидкостей (включая агрессивные и особо агрессивные), складских резервуарах и буферных ёмкостях, также и являются отличным выбором для измерения уровня в технологических ёмкостях.

.        Из-за маленьких размеров корпуса и крепления компактные датчики являются, прежде всего, чрезвычайно выгодными по цене наблюдателями уровня заполнения. Со встроенной индикацией, они делают возможным высокоточное измерение уровня заполнения и открывают преимущества радарного измерения уровня в тех случаях, в котором прежде из-за цены вынуждены были отказаться от преимуществ бесконтактного измерения.

.        Радарные датчики VEGAPULS 61 прекрасно работают по двухпроводной схеме. Питающее напряжение и выходной сигнал передаются через двухжильный провод. В качестве выходного или измерительного сигнала они выдают аналоговый выходной сигнал 4...20 мА и цифровой по формату HART - протокола.

Недостатки.

.        Наличие ложного эхо-сигнала.

2. Монтаж и подготовка изделия к включению в работу

.1 Общие указания по монтажу

.1.1 Диапазон измерения

Базовой плоскостью датчиков является нижняя сторона фланца или уступ уплотнителя резьбы датчика VEGAPULS 61.

При измерениях в волноводе и отводной трубе (трубчатая антенна) max. диапазон измерения сокращается (Рис. 5). Необходимо обратить внимание на то, что при измерениях, при которых заполняемый материал достигает фланца датчика, могут образоваться долговременные отложения на антенне, которые позже могут вызвать ошибки измерений.

Рис. 5 Диапазон измерения (рабочий диапазон) и max. измеряемое расстояние.

2.1.2 Ложные отражения.

Плоские встроенные конструкции и опоры резервуаров вызывают сильные ложные отражения. Они отражают сигналы локатора с большой энергетической плотностью.

Если не возможно обойти плоские встроенные конструкции в области радиосигнала, рекомендуется отражать ложные сигналы с помощью рассеивающего экрана. Благодаря этому рассеиванию ложные сигналы будут малы по амплитуде, так что они легко могут отфильтровываться датчиком.

Место установки радарного датчика должно быть выбрано так, чтобы с радиосигналом не пересекались встроенные конструкции или втекающие заполняемые материалы.

Следующие примеры и указания показывают наиболее частые проблемы измерения и помогут их избежать.

Рис. 6 Плоские выступы резервуаров.

Формы резервуаров с плоскими выступами могут сильно затруднять измерения из-за сильного ложного эхо-сигнала. Экраны над этими плоскими выступами рассеивают ложный эхо-сигнал и гарантируют надежное измерение.

Закруглённые плоскости рассеивают радиосигналы диффузионно в пространство и вызывают этим ложные отражения меньшей энергетической плотности. Они поэтому менее критичны, чем отражения от плоских поверхностей.

Встроенные конструкции резервуаров, например лестница, часто являются причиной ложного эхо-сигнала. Необходимо обращать внимание при проектировании мест измерения на беспрепятственный доступ радиосигнала к заполняемому материалу.

Рис. 7 Встроенные конструкции резервуара

Распорки резервуаров могут так же, как и другие встроенные конструкции резервуаров, быть причиной сильных ложных эхо-сигналов, накладывающийся на полезное эхо.

Маленькие экраны действенно предотвращают прямое отражение ложных эхо-сигналов. Ложные эхо-сигналы диффузно рассеиваются в пространстве и затем отфильтровываются измерительной электроникой как “эхо-шумы”.

Рис. 8 Распорки резервуара

Если радиолокационный датчик монтируется слишком близко к стенке резервуара, то отложения и налипания заполняемого материала на стенки резервуара вызывают ложный эхо-сигнал.

Необходимо размещать радарный датчик на достаточном расстоянии от стенки резервуара.

Рис. 9 Отложения на стенках резервуара.

.2.1 Общие указания

Части устройства, контактирующие с измеряемой средой, уплотнение и присоединение должны быть применимы при данных условиях процесса. Необходимо учитывать давление процесса, температуру процесса и химические свойства среды.

Монтажное положение прибора должно быть удобным для монтажа и подключения, а также доступным для установки модуля индикации и настройки. Корпус прибора можно повернуть без инструмента на 330°. Модуль индикации и настройки также можно установить в одном из четырех положений со сдвигом на 90°.

У приборов с резьбовым присоединением запрещается заворачивать резьбу, держась за корпус прибора. В противном случае может быть повреждена вращательная механика корпуса. Для завинчивания использовать предусмотренный для этого шестигранник присоединения.

Для защиты устройства от попадания влаги (Рис. 10) рекомендуется соединительный кабель перед кабельным вводом направить вниз, чтобы влага от дождя или конденсата могла с него стекать.

Рис. 10: Меры против попадания влаги

Данные рекомендации применимы, прежде всего, при монтаже на открытом воздухе, в помещениях с повышенной влажностью (например, там где осуществляется очистка), а также на ёмкостях с охлаждением или подогревом.

На ёмкостях с пониженным или избыточным давлением следует уплотнить присоединение. Материал уплотнения должен быть стойким к измеряемой среде и температуре процесса.

.2.2 Монтаж датчиков с фланцевой рупорной антенной.

В большинстве случаев монтаж радарного датчика производится на коротком DIN-патрубке. Базовой плоскостью для измерения является нижняя сторона приборного фланца. Антенна должна всегда выступать из патрубка.

При монтаже на выпуклых крышах резервуаров длина антенны также должна соответствовать по меньшей мере самому длинному штуцеру.

Монтируйте прибор на круглой крыше резервуара не в середине крыши или близко к наружной стенке резервуара, а примерно на удалении 1/2 радиуса резервуара от середины или от наружной стенки резервуара (Рис. 11).

Круглые крыши резервуаров влияют на радарные сигналы как параболическое зеркало. Если радарный датчик находится в самом центре этой параболической крыши резервуара, то он особенно сильно воспринимает все ложные эхо-сигналы. Поэтому обратите внимание на монтаж вне этой центральной точки, Вы избежите, таким образом, усиленного параболой ложного эхо-сигнала.

Рис. 11 Монтаж на выпуклой поверхности резервуара

.2.3 Монтаж датчиков с трубчатой антенной в опусках (волноводах или отводных трубах).

Трубчатые антенны используются преимущественно в резервуарах со многими встроенными конструкциями, как например нагревательные трубки, теплообменники или быстро вращающиеся мешалки. Таким образом возможно также измерение заполняемых материалов при интенсивной турбулентности.

Благодаря фокусировке радарных сигналов внутри измерительной трубы, могут также хорошо измеряться при измерении в волноводе и отводной трубе среды с низкой диэлектрической проницаемостью (er = 1,6…3).

При монтаже необходимо учитывать следующие указания к конструкции. На конце трубы желательно установить рассеивающий экран. Благодаря этому в области min. уровня сигнал от заполняемого материала надёжнее отражается.

Рис. 12 Трубчатая антенная система в резервуаре

Учитывайте также необходимость отверстия для вентиляции вверху волновода, которое должно быть размещено на одной оси с типовым щильдиком.

Как альтернатива к волноводной трубе в резервуаре, возможна установка трубчатых антенн вне резервуара на отводной трубе (Рис. 13). Когда датчик установлен на отводной трубе, он должен быть расположен на 300 мм выше максимально возможного уровня заполнения.

Волноводная труба должна в принципе всегда выполняться из металла. У труб из пластика в любом случае должна быть предусмотрена замкнутая проводящая обмотка. У металлических труб с пластмассовым внутренним покрытием удостоверьтесь, что толщина покрытия минимальна (примерно 2 … 4 мм).

Установите датчик так, чтобы шильдик размещался на одной оси с отверстиями трубы или отверстиями подсоединения трубы. Такая ориентация поляризации радарных сигналов позволяет осуществлять достаточно стабильные измерения.

Рис. 13 Удаленная отводная труба на резервуаре с сильными колебаниями заполняемого материала

3. Техническое обслуживание и ремонт изделия в ходе эксплуатации

.1 Техническое обслуживание изделия

Техническое обслуживание уровнемера состоит в основном из проверки состояния фланцевых и резьбовых соединений с измерительной антенной, а также герметичность всех уплотнений, при необходимости, в настройке преобразователя, проверки технического состояния антенны.

Необходимо следить за герметичностью фланцевых соединений. При измерении антенна не должна контактировать с измеряемым продуктом, антенна должна полностью находиться вне измеряемого продута. Для этого следует устанавливать уровнемер согласно инструкции по монтажу.

Также следует следить за состоянием заземления. Так как при измерении уровня влияют электромагнитные волны. С этой целью следует правильно провести установку всех заземлений согласно правилам по монтажу.

Каждые три года прибор должен быть поверен. Для этого следует провести внешний осмотр и отправить изделия к госповерителю.

Проведение поверки проходит в три этапа:

)        Внешний осмотр;

)        опробование;

)        определение метрологических характеристик.

Опробование уровнемера проходит:

¾      С демонтажом, а также при первичной поверке перед поверхностью стены, при перемещении поверяемого уровнемера перпендикулярно к поверхности стены;

¾      Без монтажа, на месте эксплуатации, при имеющейся возможности увеличения/уменьшения уровня жидкости в резервуаре.

Результат опробования считают положительным, если при увеличении/уменьшении уровня/расстояния соответствующим образом изменялись показания на дисплее прибора, на мониторе компьютера. контроллере, при помощи съёмного модуля MINICOM либо PLICSCOM (в зависимости от серии прибора), устройстве индикации или миллиамперметре.

Определение метрологических характеристик:

При первичной поверке и периодической поверке с демонтажом используют в качестве имитатора уровня жидкости в резервуаре ровную поверхность стены. Закреплённый уровнемер на подставке, как показано на (Рис. 14), устанавливают в позицию 1 с помощью рулетки на расстояние L1 = E. Проводят измерения два раза и записывают в протокол измеренные значения “уровня” в позиции 1 по рулетке и с дисплея прибора, или монитора компьютера/контроллера, при помощи съёмного модуля MINICOM либо PLICSCOM ( в зависимости от серии прибора) или миллиамперметра.

Переустанавливают уровнемер в позицию n ( рекомендуется производить измерения не менее чем в 3-х позициях, равномерно распределённых в диапазоне измерений) с помощью рулетки на расстояние Ln = F и выполняют те же действия, как и для позиции 1.

Все формулы по нахождению метрологических характеристик расписаны в разделе 4.

Рис. 14

3.2 Проверка технического состояния изделия

В первую очередь необходимо проверить выходной сигнал, а также убедиться в отсутствии сообщений об ошибках на модуле индикации и настройки. Более широкие возможности диагностики при использовании ПК с PACTware. Проверка сигнала (4 ... 20mA) осуществляется с помощью мультиметра в соответствующем диапазоне, согласно схеме подключения.

.3 Основные неисправности и способы их устранения

Работа «VEGAPULS 61» характеризуется высокой надёжностью. Однако возможны отказы, источником которых может стать: датчик, питание, технологический процесс, формирование сигнала.

В следующей таблице приведены возможные ошибки токового сигнала и меры по их устранению:

4. Расчетная часть

Δy=Lx-Ly

где:

Lx - эталонные значения расстояний в позиции 1 и n, измеренные рулеткой, в мм;- значения расстояний, измеренные уровнемером, в мм.

)        Определение значений расстояний, измеренные уровнемером:

=(I - 4)*Ln/16

где:

I - значения токового выходного сигнала с уровнемера, в мА;

Ln - значения базовой высоты резервуара, т.е. расстояние от min до max уровня, в мм.

5. Охрана труда и техника безопасности при эксплуатации, техническом обслуживании и ремонте изделия

.1 Опасные и вредные производственные факторы

Человек подвергается воздействию опасностей в своей трудовой деятельности <#"700779.files/image015.gif">

Схема функциональная измерения уровня датчиком VEGAFLEX 61