Pomiar ciśnienia różnicowego stanowi powszechnie stosowaną metodę monitorowania poziomu napełnienia zamkniętych zbiorników. Osoby odpowiedzialne za ten proces często stosują osobne przyrządy z sygnałem wyjściowym albo z wyświetlaczem do odczytu na miejscu. Firma WIKA proponuje pewniejsze i bardziej precyzyjne rozwiązanie: autorski układ pomiarowy z dwoma przetwornikami procesowymi działające jako układ typu master-slave.
Każde z zastosowań w zakresie monitorowania poziomu napełnienia z wykorzystaniem pomiaru ciśnienia różnicowego opiera się na następującej zasadzie: Aby obliczyć poziom napełnienia zbiornika mierzy się różnicę pomiędzy ciśnieniem zawartości płynnej a ciśnieniem zawartości gazowej. Pod uwagę bierze się także ciśnienie hydrostatyczne, gęstość medium i geometrię zbiornika. Typowy przyrząd pomiarowy ma dwa przyłącza procesowe dla ciśnienia P1 i P2. Pomiar poziomu napełnienia wymaga zastosowania kapilary jako mostka między punktami pomiarowymi, które znajdują się dość daleko od siebie.
Pomiar przy użyciu dwóch przetworników procesowych: nadrzędnego („master”, po prawej) i podrzędnego („slave”). Taki układ pomiarowy może mieć wielorakie zastosowania, pozwala np. na zbieranie informacji o stosunku wymieszania płynów.
Połączenie przez kabel sygnałowy
Jeśli poziom napełnienia monitorowany jest przy użyciu elektronicznego pomiaru ciśnienia różnicowego, wówczas na każdy punkt pomiarowy przypada jeden przetwornik procesowy. Odpowiednie są do tego np. modele CPT-2x i IPT-2x firmy WIKA. Jeden z przetworników zostaje przetwornikiem nadrzędnym, a drugi podrzędnym. Ich połączenie jest czysto elektryczne, przez kabel sygnałowy, a więc odporne na zakłócenia. Przetwornik nadrzędny wyposaża przetwornik podrzędny w moc. Parametry przetwornika podrzędnego można zaprogramować przez interfejs szeregowy lub z wyświetlacza przetwornika nadrzędnego. Komunikacja zachodzi przez wewnętrzną magistralę.
Monitoring poziomu napełnienia w zamkniętym zbiorniku
Przykład zastosowania
Rysunek po lewej pokazuje typowe zastosowanie elektronicznego pomiaru ciśnienia różnicowego do monitorowania poziomu napełnienia w zbiorniku z płynem. Przetwornik podrzędny mierzy ciśnienie P1, w tym przypadku ciśnienie gazu, i przekazuje do przetwornika nadrzędnego. W efekcie zostaje wykryte ciśnienie P2, będące w tym przypadku ciśnieniem wywieranym przez kolumnę płynu na dno zbiornika. Przetwornik nadrzędny oblicza różnicę pomiędzy ciśnieniem P1 i P2. Następnie, uwzględniając wspomniane wcześniej parametry, wykorzystuje uzyskaną wartość do określenia objętości płynu w zbiorniku, a co za tym idzie: poziom napełnienia. Rzeczona wartość może być zasygnalizowana analogowo lub cyfrowo do pomieszczenia sterowniczego i/lub wyświetlacza przyrządu nadrzędnego.
Zalety układu pomiarowego z dwoma przetwornikami procesowymi
Opisywana przez nas metoda monitorowania poziomu napełnienia ma wiele zalet w porównaniu z metodą konwencjonalną, wykorzystującą przetwornik ciśnienia różnicowego:
- Większa dokładność i “skalowanie”
Przetworniki procesowe charakteryzują się wysoką dokładnością. W przypadku modeli firmy WIKA: do 0,05 % ustawionego zakresu. Ponadto pozwalają na skalowanie, czyli indywidualne ustawienie specyficznego zakresu pomiarowego (ta funkcja jest retroaktywna – może dotyczyć już zainstalowanych przyrządów). - Wpływ temperatury ograniczony do minimum
Przepuszczenie sygnału przez kabel sygnałowy przy elektronicznym pomiarze ciśnienia różnicowego pozwala na zminimalizowanie wpływu temperatury. Z kolei kapilary, stosowane w metodzie konwencjonalnej, są pod tym względem o wiele wrażliwsze. Mogą przez to dawać mniej adekwatne wyniki pomiarów. - Szybki rozruch
Elektroniczny układ pomiarowy pozwala na szybszy rozruch. W przeciwieństwie do układu z kapilarami, nie wymaga przebiegu próbnego. - Mniejsze wymagania konserwacyjne
Jeśli chodzi o konserwację, proponowane przez nas rozwiązanie nie wymaga zbyt wiele pracy: Jeśli dojdzie do usterki, wystarczy wymienić uszkodzony przetwornik. Dla porównania, usterka w układzie pomiarowym z kapilarami oznacza konieczność wymiany całego układu pomiarowego.
Uwaga
Więcej informacji na temat przetworników do procesu model CPT-2x i IPT-2x, które są odpowiednie do monitorowania poziomu napełnienia w oparciu o elektroniczny pomiar ciśnienia różnicowego, można znaleźć na stronie WIKA.