Jei matuojate bako lygį, beveik neabejotinai matėtemagnetiniai lygio matuokliaichemijos, naftos, vandens ir maisto perdirbimo induose. Standartinis įrenginys operatoriams suteikia aiškų vietinį vaizdinį skaitymą, tačiau daugeliui projektų reikia daugiau nei tik regėjimo indikacijos. Čia atsiranda nendrinių jungiklių priedai. Jie prideda taškų aliarmus arba nuolatinius nuotolinio lygio signalus prie esamo magnetinio lygio matuoklio.
Gamyklos inžinieriai ir pirkimų komandos reguliariai klausia, kaip šie nendrinių jungiklių agregatai sąveikauja su matuoklio plūduriuojančiu magnetu. Jie taip pat nori suprasti realaus pasaulio ribas prieš užrakindami užsakymą. Šiame straipsnyje aprašomas pagrindinis mechanizmas, komponentų išdėstymas, darbo eiga, praktinė nauda, dažni gedimų režimai ir patarimai, kaip pasirinkti diegimą vietoje.
Kas yra magnetinis lygio matuoklis su nendriniu jungikliu?
Pagrindinis magnetinio lygio matuoklio dizainas
Įprastas magnetinis lygio matuoklis naudoja proceso kamerą, sumontuotą šalia rezervuaro. Šios kameros viduje yra plūduriuojanti plūdė su nuolatiniu magnetu. Skysčiui kylant arba krentant bake, plūdė juda vertikaliai, sekdama skysčio paviršių. Kameros išorėje esantys magnetiniai apvertimo indikatoriai keičia spalvą, kad atspindėtų plūdės padėtį ir tiesiogiai parodytų vietinio lygio rodmenis.
Proceso skystis niekada neliečia šių išorinių indikatorių. Magnetinė jungtis perduoda padėties duomenis tiesiai per nemagnetinės kameros sienelę.
Nendrinių jungiklių mazgai montuojami šalia matuoklio kameros ir būna dviejų įprastų formų. Galite naudoti atskirus atskirus nendrinius jungiklius aukšto arba žemo lygio pavojaus signalams arba sudėti nendrinių jungiklių ir tiksliųjų rezistorių seriją į nendrinę grandinę, kad būtų galima nuolat perduoti lygį.
Nendrinio jungiklio pagrindai
Nendrinis jungiklis yra hermetiškai uždaryta stiklinė kapsulė, kurioje laikomos dvi plonos feromagnetinės metalinės nendrės, užpildytos inertinėmis dujomis arba visiškai ištuštintos. Nendrių antgaliai padengti tauriuoju metalu, kuris stabilizuoja kontaktinį pasipriešinimą ir lėtina nusidėvėjimą.
Neturint šalia esančio magnetinio lauko, nendrės lieka atskirtos, todėl grandinė lieka atvira. Kai nuolatinis magnetas pasislenka pakankamai arti, nendrės įmagnetina, susitraukia ir uždaro grandinę. Kai magnetas nutolsta, natūralus spyruoklės įtempimas plonose metalinėse nendrėse vėl atitraukia kontaktus.
Šis perjungimas vyksta be jokio fizinio kontakto tarp plūdinio ir nendrinio jungiklio aparatūros. Magnetinis laukas praeina tiesiai per nemagnetinį išorinį nendrių mazgo vamzdelį, todėl jokie elektriniai komponentai neliečia jūsų proceso skysčio. Dėl šios savybės nendrinių jungiklių rinkiniai yra populiarus pasirinkimas korozinėms, aukšto slėgio ar pavojingoms talpykloms.
Žingsnis po žingsnio darbo principas
Diskretūs nendriniai jungikliai taško lygio signalizacijai
Taškinio lygio aptikimui atskiri nendriniai jungikliai montuojami fiksuotame aukštyje išilgai matuoklio korpuso. Kiekvienas jungiklis atitinka vieną slenkstį, pvz., perpildymo aukšto lygio aliarmą arba žemo lygio siurblio išjungimą.
Kylant skysčio lygiui, plūdė ir jos vidinis magnetas kyla aukštyn kameros viduje. Kai plūdinis magnetas pasiekia nendrinio jungiklio aukštį, jo magnetinis laukas suaktyvina nendrinius kontaktus, kad atsidarytų arba užsidarytų, atsižvelgiant į jūsų NO/NC laidų sąranką. Tai siunčia sauso kontakto signalą į jūsų PLC, relę arba signalizacijos skydelį. Kai skysčio lygis nutolsta nuo tos slenksčio, magnetas išeina iš jutimo diapazono ir nendrinis jungiklis atsistato.
Daugumoje svetainių naudojami įprastai uždari kontaktai, kad būtų užtikrinta saugai svarbi apsauga nuo perpildymo. Jei sugenda laidai arba sugenda jungiklis, sistema užregistruoja gedimo būseną ir automatiškai įjungia aliarmą.
Nuolatinis nendrinės grandinės siųstuvas
Nendrinės grandinės variante naudojama vertikali nendrinių jungiklių krūva, suporuota su fiksuotais tiksliais rezistoriais, išdėstytais kaip rezistorių kopėčios, užsandarintos nemagnetinio apsauginio vamzdelio viduje.
Kai plūduriuojantis magnetas praeina tam tikrą padėtį, jis uždaro atitinkamą nendrinį jungiklį ir įsijungia į rezistorių tinklą. Kiekviena vertikali padėtis sukuria unikalią pasipriešinimo vertę. Įmontuota elektronika nuskaito šią varžą ir konvertuoja ją į proporcingą 4–20 mA signalą, kad būtų galima nuolat stebėti baką.
Viena svarbi detalė, kurią reikia atsiminti: šis metodas užtikrina pakopinius atskirus matavimus, o ne visiškai sklandžią analoginę išvestį. Skiriamoji geba visiškai priklauso nuo atstumo tarp kiekvieno nendrinio jungiklio, kuris paprastai svyruoja nuo 5 mm iki 20 mm. Tai puikiai tinka daugeliui birių talpyklų, tačiau saugojimo perkėlimui ar ypač didelio tikslumo programoms dažniausiai reikia naudoti magnetostrikcinius siųstuvus.
Pagrindiniai nendrinio jungiklio magnetinio lygio matuoklio komponentai
- Plūdė su įmontuotu nuolatiniu magnetu: plūduriuojantis sandarus komponentas proceso kameroje, kurio dydis atitinka skysčio tankį, temperatūrą ir slėgį. Jo įmontuotas magnetas tiekia lauką, kad įjungtų nendrinius jungiklius.
- Matuoklio kamera: Šone montuojamas lydinio arba nerūdijančio plieno indas, kuriame yra proceso skysčio ir kuris nukreipia plūdės judėjimą. Nemagnetinė konstrukcija leidžia magnetiniams laukams prasiskverbti į išorę.
- Magnetinės indikatoriaus vėliavėlės: Vietinis vaizdinis ekranas vietoje operatoriams.
- Nendrinio jungiklio surinkimo vamzdis: Nemagnetinis sandarus korpusas, apsaugantis nendrinius jungiklius ir rezistorių tinklus nuo dulkių, drėgmės ir vibracijos.
- Nendriniai jungikliai ir rezistorių kopėčios: jutiklio aparatinė įranga, skirta taškiniams pavojaus signalams arba nuolatiniam pasipriešinimo mėginių ėmimui.
- Signalo konvertavimo elektronika: konvertuoja varžos vertes į standartinę 4-20 mA išvestį, skirtą DCS arba PLC integravimui; montuojamas tik nendrių grandinės modeliuose.
- Kabelių sandariklis ir gnybtų blokas: Sauso kontakto arba analoginio signalo laidų prijungimo prie valdymo sistemų taškas.
Nendrinių jungiklio magnetinių lygio matuoklių privalumai
Didžiausia praktinė nauda yra proceso terpės ir elektrinių kontaktų atskyrimas. Visa elektronika yra už bako kameros. Nė viena įtampingoji elektros dalis neliečia korozinių, toksiškų, aukštos temperatūros ar sprogstamųjų skysčių. Tai labai supaprastina pavojingų zonų sertifikavimą, palyginti su daugeliu konkuruojančių technologijų.
Diegimas yra nesudėtingas. Jei jau naudojate standartinį magnetinį lygio matuoklį, dažnai galite modifikuoti nendrinių jungiklių rinkinius neištuštinant bako ir nekeičiant slėgio ribos. Sausų kontaktų išvestims reikalinga minimali aparatinė įranga, kad būtų paprasta aliarmo logika, o įrenginius retai kada reikia sudėtingai kalibruoti po įdiegimo.
Šios sąrankos toleruoja įvairias proceso sąlygas. Jie patikimai veikia su aliejais, tirpikliais, rūgštimis, šarminėmis medžiagomis, nuotekomis ir daugeliu maistinių skysčių. Palyginti su radarais arba valdomų bangų radarų siųstuvais, nendrinių jungiklių priedams paprastai taikomos mažesnės išankstinės pagrindinės taško pavojaus signalų arba birių talpyklų nuotolinio stebėjimo išlaidos.
Mechaninis dizainas yra paprastas. Nėra variklių, ultragarsinių keitiklių ar RF grandinių, kuriuos reikėtų reguliariai prižiūrėti. Tinkamai parinkus, šie mazgai išlaiko stabilų veikimą ilgus priežiūros intervalus.
Apribojimai ir bendri iššūkiai
Vibracijos jautrumas
Nendriniai jungikliai yra mechaniniai įtaisai, patalpinti plonuose stikliniuose vokuose. Nuolatinė stipri vibracija, kurią sukelia siurbliai, maišytuvai ar šalia esančios mašinos, laikui bėgant gali nuvargti nendrės arba įskilti stiklinė kapsulė. Didelės vibracijos talpykloms naudokite vibracijos slopinimo įrangą arba perjunkite į Holo efekto jutiklius arba magnetostrikcinius siųstuvus.
Magnetiniai trukdžiai
Išoriniai didelių variklių, transformatorių arba vietoje sumontuotos suvirinimo įrangos magnetiniai laukai gali sutrikdyti perjungimo veikimą ir sukelti klaidingus išjungimus arba nestabilius rodmenis. Montuodami palaikykite pakankamą atstumą tarp nendrinio jungiklio vamzdžio ir didelės srovės elektros įrangos.
Pakopinė skiriamoji geba nendrinių grandinių siųstuvams
Kaip minėta anksčiau, nendrių grandinės išeiga keičiasi fiksuotais žingsniais. Jei jūsų procesui reikalinga itin smulki nuolatinė lygio skiriamoji geba, šis laipsniškas signalas negali atitikti sklandaus magnetostrikcinių jutiklių analoginio atsako.
Ribinė kontakto trukmė
Kiekvienas nendrinis jungiklis turi maksimalų perjungimo ciklo įvertinimą. Dažnas pavojaus signalas ilgainiui nusidėvi kontaktų dangą, todėl didėja kontaktų varža arba pertraukiamas perjungimas. Milijonams perjungimo įvykių kietojo kūno bekontakčiai jutikliai veikia geriau.
Plūdinis įrišimas
Kameros sienelę dengiančios nuosėdos, derva ar sunkus dumblas gali užstrigti plūdę. Jei plūdė negali sekti skysčio lygio, jo magnetas lieka fiksuotas, o nendrių jungiklio signalai užsifiksuoja, nepaisant faktinio bako lygio. Tai nėra nendrinio jungiklio gedimas, o dažna magnetinių lygio matuoklių, naudojamų su klampiomis arba nešvariomis terpėmis, lauko problema.
Tipiški pramoniniai pritaikymai
Magnetiniai lygio matuokliaisu nendriniais jungikliais plačiai naudojamas visose procesų pramonės šakose. Chemijos gamyklos juos deda ant rūgščių, šarmų ir tirpiklių talpyklų, kad užtikrintų perpildymą ir žemo lygio siurblio apsaugą. Naftos ir angliavandenilių įrenginiai juos montuoja žalios naftos, mazuto ir SND laikymo laivuose, dažnai su sprogimui atspariais sertifikuotais nendrių mazgais.
Vandens ir nuotekų aikštelėse šie matuokliai naudojami skaidrintam vandeniui, cheminių medžiagų dozavimo rezervuarams ir dumblo indams. Maisto ir gėrimų gamyklos parenka maistui saugias sudrėkintas medžiagas sirupo, augalinio aliejaus ir skystų ingredientų talpykloms. Centralizuoto šildymo ir šiluminės alyvos sistemos veikia karšto aliejaus ir karšto vandens laikymo aukštoje temperatūroje.
Ši technologija geriausiai tinka birių krovinių saugojimui, rezervuarų ūkio stebėjimui, pagrindiniams siurblių blokavimui ir saugos lygio signalizacijai. Jis mažiau tinkamas didelės vibracijos talpykloms, didelio tikslumo reikalaujančiam saugojimo perdavimui arba terpėms, kurios greitai padengia ir imobilizuoja plūdę.
Praktinės atrankos ir montavimo instrukcijos
Prieš rinkdamiesi magnetinio lygio matuoklio nendrinių jungiklių rinkinį, pirmiausia išsiaiškinkite savo matavimo poreikius. Nuspręskite, ar jums reikia tik atskirų aukšto / žemo pavojaus taškų, ar visiško nuolatinio 4–20 mA nuotolinio perdavimo. Daugelis pirkėjų užsako nendrių grandinę, kai paprastos taškinės signalizacijos atitiktų projekto reikalavimus ir sumažintų nereikalingas išlaidas.
Patvirtinkite visas proceso specifikacijas: skysčio tankį, darbinę temperatūrą, darbinį slėgį ir cheminę sudėtį. Plūdės medžiaga ir magneto dizainas turi atitikti jūsų laikmeną. Vandeniui pritaikyta plūdė netinkamai veiks su sunkiomis klampiomis alyvomis.
Įvertinti aikštelės aplinkos sąlygas. Jei bakas yra šalia didelių variklių ar suvirinimo stočių, įvertinkite magnetinių trukdžių riziką. Jei vibracija yra didelė, išbandykite alternatyvias jutiklių technologijas.
Montuodami nendrinį jungiklį išlygiuokite lygiagrečiai matuoklio kamerai. Montavimo metu niekada nedaužykite ir nelenkite nendrinio vamzdžio; fizinis šokas gali įskilti stiklinės nendrių kapsulės. Laikykitės vietinių elektros kodeksų ir gamintojo nurodymų dėl kabelių tiesimo ir įžeminimo, ypač pavojingose klasifikuotose zonose.
Eksploatacijos pradžia paprasta. Užpildykite arba ištuštinkite baką ir patikrinkite, ar kiekvienas nendrinis jungiklis suveikia nustatytame taške. Patvirtinkite, kad neįvyksta klaidingas perjungimas, kai lygis yra tarp slenksčių. Užregistruokite visas nustatytas vertes savo priežiūros įrašuose.
Techninės priežiūros ir trikčių šalinimo patarimai
Nendrinių jungiklių mazgai reikalauja minimalios įprastinės priežiūros, tačiau periodinė patikra apsaugo nuo neplanuotų prastovų. Vizualiai patikrinkite, ar nendriniame vamzdyje ir laiduose nėra korozijos, korpuso įtrūkimų ar atsilaisvinusių kabelių riebokšlių. Patvirtinkite, kad plūdė juda laisvai, stebėdami magnetines indikatoriaus vėliavėles. Jei vietiniai indikatoriai nustoja reaguoti, tikėtina, kad plūdė užstrigo, o nendrinių jungiklių signalai nebus atnaujinti.
Įprasti gedimai yra pertraukiami aliarmai, nesėkmingas perjungimas arba visiškas nuotolinio signalo praradimas. Protarpinis perjungimas dažniausiai atsiranda dėl vibracijos pažeidimų, išorinių magnetinių trukdžių arba kontaktų susidėvėjimo po daugelio perjungimo ciklų. Joks signalas negali rodyti laidų gedimų, sulūžusių nendrių kapsulių ar užrakintos plūdės.
Neatidarykite sandaraus nendrinio jungiklio vamzdelio vietoje. Kai hermetinis sandariklis nutrūksta, jungiklio veikimas greitai pablogėja. Sugedus nendrių elementui, pakeiskite visą nendrių mazgą, užuot bandę taisyti lauke.
Išvada
Magnetiniai lygio matuokliai su nendriniais jungikliaisderinkite patikimą vietinio vaizdo lygio indikaciją su elektrinio signalo išvestimi. Magnetinė jungtis įjungia sandarius nendrinius kontaktus be sušlapusios elektronikos. Diskretūs nendriniai jungikliai užtikrina aukšto ir žemo lygio apsaugą nuo sauso kontakto, o nendrių grandinių masyvai perduoda laipsniškus nuolatinio lygio signalus nuotolinio valdymo sistemoms.
Ši konstrukcija patikimai tinka daugumoje talpyklų chemijos, naftos, vandens ir maisto sektoriuose. Jis saugo elektrinius kontaktus nuo proceso skysčių, supaprastina pavojingų zonų patvirtinimus ir dažnai modifikuojamas ant esamų magnetinių lygio matuoklių. Tačiau tai nėra universali. Stipri vibracija, stiprūs magnetiniai trukdžiai arba itin smulkios nuolatinės skiriamosios gebos poreikis reiškia, kad turėtumėte palyginti su magnetostrikcinėmis ar kitomis lygio matavimo galimybėmis.
Jei vertinate magnetinius lygio matuoklius su nendrinių jungiklių komplektais savo rezervuaro projektui, mūsų komanda gali padėti pasirinkti tinkamą plūduriuojančią, sudrėkintą medžiagą, jungiklio konfigūraciją ir sertifikavimą jūsų proceso sąlygoms. Kreipkitės ir nurodykite bako matmenis, informaciją apie laikmeną ir reikalingą signalo tipą.
Nuorodos
- IEC 62246-4, Nendriniai jungikliai – taikymas kartu su magnetine pavara, naudojama magnetiniams jutikliams
- IEC 62246-1, Bendroji nendrinių jungiklių specifikacija
- ISA rekomenduojama lygių matavimo praktika procesų pramonėje
- Gamintojo magnetinių lygio matuoklių ir nendrinių jungiklių siųstuvų naudojimo ir priežiūros vadovas
- IEC 60079 serija, Sprogios aplinkos elektros įrangos reikalavimai
