КИПиА

Промышленная автоматизация

ИБП

Источники бесперебойного питания

Sensall® SapphireTM - Система измерения уровня жидкости

ПродукцияОборудование Emerson Process ManagementТрадиционные системы HTGSensall® SapphireTM - Система измерения уровня жидкости

Sensall® SapphireTM - Система измерения уровня жидкости

  

   Для предотвращения утечки и выбросов жидкости, а также дорогостоящих работ по очистке окружающей среды, в соответствии с возрастающими требованиями национальных нормативов, необходимо осуществлять более точное управление уровнями жидкости с диагностикой систем. Единственным приемлемым вариантом является использование наиболее надежных реле уровня для оповещения о достижении высокого уровня и предотвращения утечки жидкости.

   Успехи в разработке акустических систем и материалов в сочетании с запатентованной технологией Time-GateTMдатчиков Sapphire позволили создать наиболее надежное и технологически совершенное реле уровня этого типа. Датчики Sapphire идеально функционируют в аэрированных жидкостях, вязких, коррозионных средах, средах с сильным затуханием и в более жестких условиях. С начала применения технологии ультразвуковых щелевых реле уровня, датчики Sapphire являются промышленным стандартом для надежных измерений уровня. В результате тридцатилетнего опыта работы с измерением уровня фирма Sensall® разработала уникальную измерительную технологию Sapphire с превосходной системой самодиагностики. Непрерывно действующая система самодиагностики автоматически проверяет работоспособность устройства, включая электронику, сенсор, обрыв связи с кристаллом, причем без необходимости монтажа дополнительной электроники на кристалле или сенсоре. Предусмотрена новая функция самодиагностики шумов для обнаружения высокого уровня шумов окружающей среды, которые могут привести к ошибочным измерениям уровня.

   Сенсор Sapphire заключен в корпус с двумя отделениями. Такой тип корпуса получил широкое распространение в промышленности. Корпус датчика Sapphire с двумя отделениями обеспечивает быстрый и легкий доступ к полевым электрическим соединениям и при этом защищает электронные схемы от воздействия окружающей среды, повреждений и нарушений герметичности соединений. Во время установки системы не требуется вынимать электронные схемы. Они надежно защищены при протягивании проводов и выполнении полевых подсоединений.

   Системы Sapphire отвечают требованиям наиболее распространенных стандартов аттестации для использования в опасных зонах Factory Mutual Research Corporation (FMRC) и Canadian Standards Association (CSA), включая стандарт корпуса NEMA 4X, искробезопасность, взрывозащищенность, защиту от пылевозгорания. Стоимость установки и эксплуатации значительно снижена за счет использования искробезопасного выхода с питанием от контура, исключения залитых уплотнителей на электронных схемах при использовании в зоне 1 и исключения жестких кабелепроводов и залитых уплотнителей при использовании в зоне 2. Уникальная конструкция сенсоров Sapphire позволяет характеризовать датчик Sapphire как действительно первоклассное устройство для измерения уровня, а фирму Sensall как ведущего мирового производителя аппаратуры для измерения уровня.

ТЕХНОЛОГИЯ TIMEGATETM

   Метод временного селектора Time Gate заключается в возбуждении передающего кристалла на одной стороне измерительного зазора и регистрации сигнала принимающим кристаллом на противоположной стороне. Поскольку высокочастотный ультразвуковой сигнал распространяется в жидких средах лучше, чем в газовых, наличие жидкости определяется по распространению ультразвука в измерительном зазоре. Сигналы от принимающего кристалла анализируются в определенные временные интервалы или окна, которые задает временной селектор Time Gate. Этот метод увеличивает чувствительность системы по сравнению с предыдущими системами. Применяемая в датчиках Sapphire запатентованная технология временного селектора Time Gate дает пользователю следующие преимущества:

1. Надежные измерения для различных технологических жидкостей, включая аэрированные жидкости, вязкие, коррозионные и агрессивные среды.

2. Самодиагностика проводится непрерывно и автоматически.

Системы датчиков Sapphire имеют конструкцию с зазором или щелью для металлических сенсоров или конструкцию с центральным стержнем с зазором для тефлоновых (PFA) сенсоров. Сенсоры с зазором отлично функционируют в большинстве приложений, включая жидкости с пузырьками воздуха и с большим затуханием. Сенсоры со щелью имею большую чувствительность, а также обеспечивают точные изменения в более сложных приложениях.

НЕПРЕРЫВНАЯ САМОДИАГНОСТИКА

   Технология временного селектора Time Gate включает и уникальную функцию самодиагностики, которая выполняется непрерывно и автоматически. Она проверяет работоспособность устройства, включая электронику, сенсор, связь кристалла с остальной частью сенсора. Конструкция системы самодиагностики датчиков Sapphire не предусматривает использования дополнительных кристаллов или электронных схем самодиагностики внутри зонда сенсора. Упрощенная конструкция системы самодиагностики и уникальная способность обнаруживать нарушение связи кристалла повышает уровень надежности и достоверности измерений датчиков Sapphire.

САМОДИАГНОСТИКА ШУМОВ

   Технология Time Gate датчика Sapphire теперь включает новую функцию диагностики шумов для непрерывного контроля влияния наведенных полей или шумов окружающей среды (например, акустических, электромагнитных, электростатических и т. д.) на цепи датчика Sapphire. Если полевые шумы превышают заданный порог, датчик Sapphire переходит в состояние неисправности и выдает пользователю оповещение.

ВРЕМЯ СРАБАТЫВАНИЯ СИСТЕМЫ

   Время срабатывания системы - это время, в течение которого технологическая жидкость должна находится в измерительном зазоре (при срабатывании по верхнему уровню) или отсутствовать (при срабатывании по нижнему уровню) для выдачи сигнала оповещения процесса. Датчик Sapphire определяет, что новый уровень жидкости стабильно установился, а не кратковременно изменил свое значение. Это гарантирует, что уровень жидкости действительно достиг измерительного зазора, а не произошла флуктуация, вызванная волнением или турбулентностью.

РУЧНОЕ ТЕСТИРОВАНИЕ КОНТУРА

   Все шире применяются устройства, предотвращающие переливание жидкости, подобные датчику Sapphire для определения верхнего уровня жидкости. Существует пакет нормативов по защите окружающей среды, которые регулируют защиту от переливания жидкости для резервуаров наземного хранения (например, EPA, API, OSHA и т. д.). Во многих случаях эти правила требуют письменного фиксирования результатов тестирования, автоматической проверки и тестирования всей системы предотвращения перелива по запросу. Новая система ручного тестирования контура датчиков

Sapphire является стандартной (для пользователей) процедурой контроля полевых соединений, определения работоспособности и правильности функционирования системы предотвращения перелива без необходимости заполнения резервуаров или без дорогой системы слива для тестирования. Система ручного тестирования контура изменяет выходные значения датчика Sapphire на противоположное значение, если система не находится в режиме самодиагностики или в состоянии неисправности. Система ручного тестирования контура датчиков Sapphire мгновенно активизируется при помещении поставляемого фирмой Sensall магнита на крышку корпуса в место, отмеченное как "Loop Test" (тестирование контура).

МАТЕРИАЛЫ И МОНТАЖ

   Сенсоры с зазором изготавливаются из различных материалов, включая нержавеющую сталь 316, Hastelloy C®,

Monel®, Hastelloy B®, Carpenter 20® и Тефлон® PFA. Щелевые сенсоры изготавливаются только из нержавеющей стали 316. Как сенсоры с зазором, так и щелевые сенсоры могут быть поставлены с чистотой обработки поверхности по классу 150 (32 микродюйма) или выше, с обработкой поверхности, соответствующей санитарной норме 3A, и с фитингами Tri-Clover® (16 AMP) из нержавеющей стали 316L, которые легко разбираются и собираются для быстрой очистки. Датчик Sapphire является единственной ультразвуковой измерительной системой, аттестованной маркой 3A.

Системы Sapphire поставляются в разных вариантах: с монтажной арматурой NPT 3/4", фланцами различных размеров, фитингами Tri-Clover или выносной электроникой. Сенсоры из тефлона поставляются также с металлическими фланцами с тефлоновым покрытием и с тефлоновой вваренной пароизоляцией, испытанной под давлением. Все системы Sapphire имеют маркировку с указанием материала сенсора, длины удлинителя, серийного номера и кода данных. В маркировке типа материала указывается положение перемычки для сенсора с зазором и стороны корпуса сенсора для щелевого сенсора.

ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ РЕЛЕ SAPPHIRETM

   Модели реле Sapphire имеют одно реле процесса для ндикации уровня технологического процесса и вспомогательное реле для индикации отказа при самодиагностике. Оба реле используют контакты с золотым покрытием для надежного переключения более низких уровней ока и напряжения, что делает ненужной установку промежуточного реле. Системы Sapphire можно в полевых условиях настроить на безотказное срабатывание по высокому или по низкому уровню. Если выбирается срабатывание по высокому уровню, то реле процесса находится под напряжением, когда сенсор сухой, и обесточено, когда сенсор мокрый (то есть находится в состоянии выдачи оповещения). Если выбирается срабатывание по низкому уровню, то реле процесса находится под напряжением, когда сенсор мокрый, и обесточено, когда сенсор сухой (то есть находится в состоянии выдачи оповещения). В обоих случаях реле процесса всегда оказывается обесточенным в состоянии оповещения, отказе при самодиагностике или отключении питания. Вспомогательное реле всегда оказывается обесточенным, если произошел отказ при самодиагностике или отключилось питание. Вспомогательное реле можно настроить в полевых условиях так, чтобы оно имитировало технологическое реле. Если выбран режим имитации, вспомогательное реле будет обесточено, когда возникает состояние оповещения, отказ при самодиагностике или отключение питания. Кроме того, выход однополюсного вспомогательного реле на одно направление (SPST) можно выбрать в полевых условиях как нормально замкнутый (НЗ) или нормально разомкнутый (НР).

 

Технические характеристики - функционирование реле

 

Напряжение источника питания:

15-35 В пост. тока (Электроника модели F).

115 В перем. тока, ±10%, 50/60 Гц (Модель G).

230 В перем. тока, ±10%, 50/60 Гц (Модель S).

Потребление мощности:

4 Вт максимум (обычно 2 Вт).

Выходы:

Два (2) выхода реле. Реле процесса настраивается в полевых условиях для срабатывания по высокому или низкому уровню. Вспомогательное реле настраивается в полевых условиях для работы в режимах сигнализации отказа или имитации, а также выбирается нормальное состояние (НЗ/НР).

Реле процесса:

Однополюсный переключатель на два направления (SPDT) с контактами с золотым покрытием. Обесточивается в состоянии тревожной сигнализации, обнаружении при самодиагностике отказа или отключении питания. Максимально допустимая нагрузка контактов: 5 А при 115/250 В перем. тока или 5 А при 30 В пост. тока. Минимально допустимая нагрузка контактов: 100 мА при 5 В пост. тока или 15 мА при 24 В пост. тока.

Вспомогательное реле:

Однополюсный переключатель на одно направление (SPST) с контактами с золотым покрытием (настраивается в полевых условиях для работы в режиме нормально замкнутого реле НЗ или нормально разомкнутого реле НР). Обесточивается при обнаружении отказа при самодиагностике или отключении питания (а также при оповещении, если выбран режим имитации). Максимально допустимая нагрузка контактов: 5 А при 115/250 В перем. тока или 5 А при 30 В пост. тока. Минимально допустимая нагрузка контактов: 100 мА при 5 В пост. тока или 15 мА при 24 В пост. тока.

Функция самодиагностики:

Непрерывно автоматически проверяет функционирование электронных схем и сенсора, включая связь кристалла с сенсором.

Самодиагностика шумов:

Непрерывно автоматически проверяет, нет ли высоких уровней индуцированных шумов окружающей среды, которые могут вызвать ошибочные измерения уровня.

Ручное тестирование контура:

Состояние всех выходов моментально меняется на противоположное (за исключением случая, когда датчик находится в состоянии неисправности), если поместить магнит (XB4353), поставляемый фирмой Sensall, на крышку корпуса на место с маркировкой "Loop Test".

Подбор времени срабатывания системы:

От 0,3 до 12,0 секунд, возможность выбора в полевых условиях.

Повторяемость:

±0,1 дюйма (2,5 мм)

Корпус:

С двумя отделениями, NEMA 4X (ANSI 250, тип 4X), защита корпуса 4. Алюминий с низким содержанием меди; полиуретановое покрытие; уплотнительные кольца Buna-N.

Электрические соединения:

Два кабелепроводных соединения с нормальной трубной резьбой NPT 1/2".

Сортамент проводов AWG от 22 до 12.

Рабочий диапазон температур:

Электроника: от-40 до 70°C (от -40 до 158°F).

Металлические сенсоры: от -40 до 160°C (от -40 до 320°F).

от -190 до 100°C (от -310 до 212°F).

Тефлоновые сенсоры: от -25° до 121°C (от -13° до 250°F).

Влажность:

От 10 до 95% относит. влажности, без конденсации.

Масса (с нормальной трубной резьбой NPT 3/4", размер "A" 1,0 дюйм):

1,8 кг (4 фунта).

Аттестация Factory Mutual Research Corporation (FMRC):

Взрывозащита:

Класс I, Группы B, C, и D.

Защита от пылевозгорания:

Класс II, Группы E, F, и G.

Класс III, Размещение в опасных зонах.

Невозгораемость:

Класс I, Группы A, B, C и D.

Использование внутри и вне помещений: NEMA 4X (ANSI 250 тип 4X)

Сертификация Canadian Standards Association (CSA):

Взрывозащита:

Класс I, Группы C, и D.

Защита от пылевозгорания:

Класс II, Группы E, F, и G.

Класс III, Размещение в опасных зонах.

Невозгораемость:

Класс I, Группы A, B, C и D.

Температурный код T4A (120°C).

Использование внутри и вне помещений:

Кожух с защитой 4.

 

ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ ДВУХПРОВОДНОГО ДАТЧИКА SAPPHIRE TM

Модель двухпроводного датчика Sapphire, 4-20 мА пост. тока, обеспечивает искробезопасную работу цепи под напряжением и снижает стоимость установки для потребителей, использующих двухпроводные приборы. Двухпроводные системы используют фиксированный миллиамперный выход для индикации как уровня жидкости (мокрый или сухой сенсор), так и отказа при самодиагностике. Состояние сенсора - мокрый или сухой - индицируется с помощью выходного тока, принимающего значения соответственно 8 или 16 мА пост. тока. Отказ при самодиагностике индицируется также с помощью выходного тока, принимающего значения 19 или 5 мА пост. тока, в зависимости от того был ли датчик установлен на срабатывание по высокому или по низкому уровню.

 

Технические характеристики - функционирование двухпроводного датчика

Напряжение источника питания:

12-55 В пост. тока (Модель J).

Потребление мощности:

1,1 Вт максимум

Нагрузка токовой цепи:

Rнагр. макс. = (Vист. пит. - 12) × 50 Ом

Аналоговый выход: (±1 мА)

5 мА - обнаружение отказа при самодиагностике (режим срабатывания по нижнему уровню).

8 мА - сухой, 16 мА - мокрый (выбирается в полевых условиях).

8 мА - мокрый, 16 мА - сухой (выбирается в полевых условиях).

19 мА - обнаружение отказа при самодиагностике (режим срабатывания по верхнему уровню).

Функция самодиагностики:

Непрерывно автоматически проверяет функционирование электронных схем и сенсора, включая связь кристалла с датчиком.

Самодиагностика шумов:

Непрерывно автоматически проверяет, нет ли высоких уровней индуцированных шумов окружающей среды, которые могут вызвать ошибочные измерения уровня.

Система ручного тестирования:

Состояние всех выходов моментально меняется на противоположное (за исключением случая, когда датчик находится в состоянии неисправности), если поместить магнит (XB4353), поставляемый фирмой Sensall, на крышку корпуса на место с маркировкой "Loop Test".

Подбор времени срабатывания системы:

От 0,3 до 12,0 секунд, возможность выбора в полевых условиях.

Повторяемость:

±0,1 дюйма (2,5 мм)

Корпус:

С двумя отделениями, NEMA 4X (ANSI 250, тип 4X), защита корпуса 4. Алюминий с низким содержанием меди; полиуретановое покрытие; уплотнительные кольца Buna-N.

Электрические соединения:

Два кабелепроводных соединения с нормальной трубной резьбой NPT 1/2".

Сортамент проводов AWG от 22 до 12.

Рабочий диапазон температур:

Электроника: от-40 до 70°C (от -40 до 158°F).

Металлические сенсоры: от -40 до 160°C (от -40 до 320°F).

от -190 до 100°C (от -310 до 212°F).

Тефлоновые сенсоры: от -25° до 121°C (от -13° до 250°F).

Влажность:

От 10 до 95% относит. влажности, без конденсации.

Масса (с нормальной трубной резьбой NPT 3/4", размер "A" 1,0 дюйм):

1,8 кг (4 фунта).

Аттестация Factory Mutual (FM):

Искробезопасность (системы в сборе):

Класс I, Группы A, B, C, и D.

Температурный код T4A (135°C), если установлен в соответствии с искробезопасной электрической схемой, приведенной в руководстве пользователя

Параметры системы в сборе: Vmax = 55 В, Imax = 118 мА, Ci = 0,024 мкФ, Li = 0 мГн.

Взрывозащита:

Класс I, Группы B, C, и D.

Защита от пылевозгорания:

Класс II, Группы E, F, и G.

Класс III, Размещение в опасных зонах.

Невозгораемость:

Класс I, Раздел 2, Группы A, B, C и D.

Пригоден для Класса II, Группы E и G.

Пригоден для Класса III, Размещение в опасных зонах. Выносной сенсор и полевые соединения аттестованы как невозгораемые полевые соединения, если установлены в соответствии с электрической схемой.

Использование внутри и вне помещений:

NEMA 4X (ANSI 250 тип 4X)

Сертификация Canadian Standards Association (CSA):

Искробезопасность (системы в сборе):

Класс I, Группы A, B, C, и D.

Температурный код T4A (135°C), если установлен в соответствии с искробезопасной электрической схемой, приведенной в руководстве пользователя.

Параметры системы в сборе: Vmax = 55 В, Imax = 118 мА, Ci = 0,024 мкФ, Li = 0 мГн.

Взрывозащита:

Класс I, Группы C, и D.

Защита от пылевозгорания:

Класс II, Группы E, F, и G.

Класс III, Размещение в опасных зонах.

Невозгораемость:

Класс I, Группы A, B, C и D.

Температурный код T4A (120°C).

Выносной сенсор и полевые соединения аттестованы как невозгораемые полевые соединения, если установлены в соответствии с электрической схемой.

Использование внутри и вне помещений:

Кожух с защитой 4.