2018-01-21
2181
Измерение уровня.
Для реализации контура регулирования уровня куба колонны поз. Кт-112 необходимо выбрать уровнемер. Измеряемыми параметрами являтся уровень кубовой жидкости колонны Кт-112, уровень БДФ в сепараторе Е-9, уровень ацетонитрила в емкости Е-13 Т.к. в ректификационных колоннах имеется такое явление как отложение веществ на стенках, то использование буйковых и поплавковых уровнемеров является очень критичным. Наиболее подходящим способом измерения уровня в данном случае является использование бесконтактного радарного уровнемера. Он не чувствителен к изменениям плотности, а в ректификационных колоннах изменяется как состав теплопередающих поверхностей, так и начальные параметры исходной смеси. Также следует указать отсутствие подвижных механических частей, высокую надежность, простоту в обслуживании, легкую поверка и т.д. [8]
Выбранным первичным преобразователем является волноводный радарный уровнемер Rosemount 5300.
Рис.2.1.1. Волноводный радарный уровнемер Rosemount 5300
Характеристики данного прибора:
- измеряемая среда: жидкие (нефть,темные и светлые нефтепродукты, вода, сжиженные газы, кислоты и др.), сыпучие (пластик, зольная пыль, цемент, песок, сахар, злаки и т. д.);
- диапазон измерений: от 0,1 до 50м;
-выходные сигналы: 4- 20 мА с цифровым сигналом на базе протокола HART®, Foundation™ Fieldbus и Modbus®;
Rosemount 5300 оснащен взрывозащищенным исполнением. Это необходимо, т.к. Пропан, бутан, бутилены, изобутилен, дивинил, ацетонитрил являются легко воспламеняющимися и взрывоопасными веществами.
Соединение с техпроцессом, монтаж технического средства.
Рис.2.1.2. Применение волноводного радарного уровнемера в ректификационных колоннах.
Rosemount 5300 обеспечивают высокую надежность, современные меры обеспечения безопасности, простоту использования и неограниченные возможности подключения и интеграции в системы АСУТП. По типу зонда уровнемеры Rosemount 5300 бывают 5 типов: коаксиальный, двойной жесткий, двойной гибкий, одинарный жесткий, одинарный гибкий. Максимальное значение диапазона измерений для каждого из них отличается. Для технологического процесса ректификации изопрена в Кт-60 лучше использовать одинарный гибкий зонд, т.к. максимальное значение диапазона измерений у него 50м. Уровнемер монтируется на патрубке, расположенном в верхней части резервуара, с использованием фланцевого или резьбового присоединения. При этом зонд может быть установлен под углом до 90° от вертикали. Кроме того, корпус уровнемера можно повернуть в любом направлении на 360° вокруг его оси. Для выполнения измерений зонд должен контактировать с поверхностью среды. Зонд должен свободно свисать и быть погруженным в измеряемую среду, точечный контакт с поверхностью среды не допускается. Для обеспечения наилучших условий измерения, перед монтажом уровнемера требуется учесть следующее:
- максимальная рекомендуемая высота патрубка для установки уровнемера составляет 10см + величина диаметра патрубка для всех типов зондов, кроме коаксиального;
- при установке одинарных гибких зондов в высоких и узких патрубках, рекомендуется использовать опцию LS (удлиняющий стержень) для предотвращения контакта зонда со стенками патрубка;
- уровнемер следует размещать как можно дальше от впускных отверстий во избежание налива продукта на зонд;
- для обеспечения оптимальной работы уровнемера с одинарным зондом, установленном в неметаллическом резервуаре, зонд должен быть либо закреплен с помощью металлического фланца размером DN 50 или более, либо привинчен на металлический лист размером 200 мм или более.
Рекомендуемый диаметр патрубка в случае использования одинарного гибкого зонда: 150мм и более. Минимальный диаметр патрубка: 50мм. Минимальный зазор до стенки резервуара или объекта внутри резервуара: 10см при наличии гладких металлических стенок. Для обеспечения оптимальной работы уровнемера с одинарным зондом, установленном в неметаллическом резервуаре, зонд должен быть либо закреплен с помощью металлического фланца размером DN 50 или более, либо привинчен на металлический лист размером 200 мм или более.
Подключение среды передачи данных. В уровнемерах 5300 для питания и для передачи выходного сигнала используется один и тот же двухпроводный кабель (питание по контуру). Данные об измерениях поступают на выход в виде аналогового сигнала 4-20 мА, с наложенным цифровым сигналом по протоколу HART, Foundation Fieldbus или Modbus. Цифровой сигнал HART может быть подан на модуль HART Tri-loop (поставляется отдельно), который обеспечивает преобразование переменных, поступающих в цифровом виде по протоколу HART, в аналоговые сигналы 4-20 мА (до трех сигналов). Для получения информации об измеряемых параметрах процесса уровнемер 5300 можно заказать как со встроенным дисплеем, так и выносным индикатором для дистанционного отображения параметров.
Питание прибора. Входное напряжение Ui для HART составляет 16-42,4В пост.тока (16-30В пост. Тока для искробезопасных приборов, и 20-42,4В пост. Тока для взрывобезопасных приборов). Ограничения электропитания для типовых рабочих условий представлены в табл.1.
| Сертификация для применения в опасных зонах | Ток | |
| 3,75мА | 21,75мА | |
| Минимальное входное напряжение (Ui) | ||
| Общепромышленные и искробезопасные | 16В пост.тока | 11В пост.тока |
| Взрывобезопасные | 20В пост.тока | 15,5В пост.тока |
Табл.1. Ограничения электропитания для типовых рабочих условий.
Входное напряжение Ui для Foundation Fieldbus составляет 9-32В пост.тока (9-30В пост.тока в искробезопасных установках, и 16-32В пост.тока во взрывобезопасных установках). Потребление тока в режиме ожидания составляет 21 мА. Входное напряжение Ui для Modbus составляет 8-30В пост.тока.
Материалы изготовления. Выходной кабель: экранированные витые пары, 0,5-2,5мм2 . Материал корпуса: алюминий с полиуретановым покрытием или нерж. Стали марки CF8M (A743).
Внесены в Госреестр средств измерений под №38679, сертификат №32768. Межповерочный интервал – 2 года. [9]
Измерение расхода.
Для контроля и управления химическим производством большое значение имеет измерение расхода. Для измерения расхода применяются следующие расходомеры: тахометрические, переменного перепада давления с сужающим устройством, постоянного перепада давления, электромагнитные, ультразвуковые, кориолисовые, вихревые.
Тахометрические расходомеры – это расходомеры, в которых скорость движения рабочего тела пропорциональна объемному расходу измеряемой среды. Недостатки таких расходомеров: влияние вязкости контролируемой среды, износ опор (нельзя измерять расход сред, содержащих взвешенные частицы, особенно если они обладают абразивными свойствами). Достоинством приборов является возможность измерения расходов в широком диапазоне, на трубопроводах диаметром 4—750 мм при давлениях до 250 МПа и температурах от —240 до 
700°С, они обладают малой инерционностью.
Расходомеры переменного перепада давления с сужающими устройствами. Имеют следующие достоинства: простые, дешевые инадежные средства измерения расхода, сужающие устройства универсальны, то есть могут применяться для измерения расхода практически любых однофазных (иногда и двухфазных) сред в широком диапазоне давлений, температур, расходов и диаметров трубопровода, возможность использования для различных условий измерения однотипных по устройству дифманометров·и вторичных приборов; индивидуальным для каждого расходомера является только сужающее устройство. Наряду с достоинствами расходомеры с сужающими устройствами имеют и недостатки: нелинейная зависимость между расходом и перепадом, необходимость индивидуальной градуировки сужающих устройств при измерении расходов при малых числах Re или в трубах малого диаметра, расходомеры с сужающими устройствами имеют ограниченную точность, причем погрешность измерения колеблется в широких пределах (1,5— 3%) в зависимости от состояния сужающего устройства, диаметра трубопровода, постоянства давления и температуры измеряемой среды, ограниченное быстродействие (инерционность) из-за наличия длинных импульсных трубок и в связи с этим трудности при измерении быстро меняющихся расходов, также имеется ряд требований по установке сужающего устройства.
Расходомеры постоянного перепада давления используются для измерения расхода только в вертикальных трубопроводах.
Электромагнитные расходомеры. Основные недостатки: сложность измерительной схемы, подверженность ее влиянию многих помех, что усложняет эксплуатацию, требования к минимальному значению электропроводности измеряемой среды, что исключает возможность использования таких расходомеров в рассматриваемом процессе. Электромагнитные расходомеры могут быть использованы в ряде случаев, когда применение расходомеров других типов затруднено или невозможно вовсе: при измерении расхода агрессивных, абразивных и вязких жидкостей и пульп, измерении расхода жидких металлов.
Ультразвуковые расходомеры. Ультразвуковой метод измерения расхода основан на зависимости скорости ультразвука относительно трубы от скорости потока. Основными недостатками данных расходомеров является зависимость показаний от профиля скоростей, который изменяется с изменением расхода. Погрешность увеличивается при искаженном профиле скоростей из-за наличия, например, вблизи преобразователя местных сопротивлений. Отсюда вытекает необходимость прямых участков трубы до и после расходомеров. Другим серьезным недостатком является влияние на показания прибора изменения физико-химических свойств контролируемой среды и ее температуры, влияющих на скорость ультразвука. Достоинства: возможности использования на трубопроводах различных диаметров (от 10 мм и выше), возможности бесконтактного измерения расхода любых сред, в том числе и неэлектропроводных. Следует отметить также, что ультразвуковые расходомеры применяются главным образом для измерения расхода жидкостей из-за малой интенсивности ультразвуковой волны и большого коэффициента поглощения ультразвука в газах.
Кориолисовые массовые расходомеры. Они являются достаточно точными приборами, но их использование затруднено из-за отсутствия стандартизированной методики выполнения измерения и ограниченный размер трубопровода.
Вихревые расходомеры. Принцип измерения основан на явлении завихрения потока – на зависимости от расхода частоты срыва вихрей. У данного расходомера много достоинств: отсутствие подвижных частей, простота и надежность преобразователя расхода, независимость показаний от давления и температуры, большой диапазон измерения, хорошая точность (погрешность ± 0,5-1,5%), частотный измерительный сигнал, стабильность показаний, сравнительная несложность измерительной схемы, возможность получения универсальной градуировки.
Сравнительная характеристика датчиков Rosemount и Yokogawa:
| Параметр | Rosemount 8800D | Yokogawa Digital YEWFLO |
| Диапазон измерения | 0,67-8,5 м3/ч | 0,5-10 м3/ч |
| Погрешность | ±0,65 % от шкалы для жидкости; ±1 % от шкалы для пара и газа | ±0,75 % от текущего значения для жидкости; ±1,5 % от текущего значения для пара и газа |
| Выходной сигнал | 4-20 мА | 4-20 мА |
| Температура окружающей среды | -50…70 ºС | -40…85 ºС |
| Межповерочный интервал | 4 года | 4 года |
Для измерения расходов флегмы в колонну Кт-111,2, кубового продукта и питания выбран вихревой расходомер Rosemount 8800D, который имеет меньшую погрешность по сравнению с датчиком Yokogawa Digital YEWFLO.
Достоинства: уникальная незасоряющаяся конструкция; возможность замены пьезоэлектрического сенсора без остановки процесса; повышенная устойчивость к вибрации; малое время отклика, встроенная самодиагностика.
Принцип действия расходомера основан на эффекте образования вихрей поочередно с каждой стороны тела обтекания, помещенного в поток среды. Частота образования вихрей прямо пропорциональна скорости среды и соответственно объемному расходу.
Технические характеристики
· Измеряемая среда: газ, пар, жидкость;
· Диапазон температур измеряемой среды: -40...232°C;
· Избыточное давление в трубопроводе до 25 МПа
· Выходной сигнал: 4-20 мА;
· Пределы допускаемой основной относительной погрешности измерений объемного расхода: для жидкости ±0,65 %, для пара и газа ±1 %;
· Пределы допускаемой основной приведенной погрешности преобразования расхода в токовый выходной сигнал ±0,025 %,
· Температура окружающей среды: -50...70°C;
· Степень защиты от пыли и воды: IP65 по ГОСТ 14254;
Код заказа датчика для измерения расхода флегмы и кубового продукта:
8800 – DR – 015 – S – B1 – N – 1 – D – 1 – M5 – I1:
· 8800 – вихревой расходомер;
· DR – со встроенными коническими переходами Reducer (только фланцевое исполнение);
· 015 – размер трубопровода Ду = 40 мм;
· S – материал – нержавеющая сталь 316L;
· B1 – класс фланца по давлению и размер центрирующих колец–ASME B 16.5 (ANSI) RTJ Класс 150;
· N – диапазон температур измеряемой среды - стандартный от -40 до 232 ºС;
· 1 – резьба отверстий под кабельные вводы – 1/2 -14 NPT – алюминиевый корпус электроники;
· D – выходной сигнал: 4-20 мА;
· 1 – калибровка расходомера на проливном стенде;
· M5 – ЖК индикатор
· I1 – вид взрывозащиты: 0ExiaIICT5X «искробезопасная электрическая цепь»;
Код заказа датчика для измерения расхода питания:
8800 – DD – 030 – S – B1 – N – 1 – D – 1 – M5 – I1:
· DD – сдвоенный расходомер;
· 030 – размер трубопровода Ду = 80 мм;
Для правильной работы датчика необходимо, чтобы до и после расходомера были прямолинейные участки длиной 10Dy и 5Dy соответственно.
Для измерения расходов флегмы в колонну Кт-490, кубового продукта эти длины соответственно равны: 400 мм и 200 мм.
Для измерения расхода питания в колонну Кт-490: 800 мм и 400 мм.
Рис. 2.1.3.Схема подключения расходомера 8800.
Рис 2.1.4. Габаритные размеры
Измерение температуры.
Рассмотрим контур регулирования температуры верха колонны
Кт-111,2 и куба колонны Кт-111,2. Измеряемым параметром является: температура верха колонны Кт-111,2 (достигает 60°С) и температура куба колонны (не более 130°С). Используется термоэлектрический термометр сопротивления из неблагородных материалов: хромель-копелевый термоэлектрический термометр. Он обладает наибольшим коэффициентом преобразования из всех стандартных термометров (около 70—90 мкВ/°С). Хорошо стоит в инертной и восстановительной атмосфере. Кроме того, термоэлектрические термометры хромель-копелевые отличается достаточно высокой стабильностью градуировочной характеристики при высокой интенсивности ионизирующих излучений. Выбранным первичным преобразователем является термоэлектрический преобразователь взрывозащищенный ТХК Метран-252.
Рис.2.1.5. Термоэлектрический преобразователь взрывозащищенный ТХК Метран-252
Характеристики прибора:
- назначение:для измерения температуры жидких и газообразных химически неагрессивных сред, а также агрессивных, не разрушающих материал защитной арматуры во взрывоопасных зонах и помещениях, в которых могут содержаться аммиак, азотоводородная смесь, углекислый или природный газы;
- количество чувствительных элементов: 1 или 2;
- НСХ: L – для ТХК Метран-252;
- диапазон измеряемых температур: -40…600°С;
- класс допуска: 2 по ГОСТ Р 8.585;
- рабочий спай: изолированный;
- степень защиты корпуса соединительной головки от воздействия пыли и воды IP65 по ГОСТ 14254;
- климатическое исполнение: У1.1 по ГОСТ 15150 от -45° до 70°С для температурного класса Т5;
- поверка: периодичность – 1 раз в 3 года, методика поверки в соответствии с МП4211-200-2011;
- средний срок службы: 5 лет;
-гарантийный срок эксплуатации: 18 месяцев с момента ввода в эксплуатацию.
Соединение с техпроцессом. Различают двух-, трех- и четырехпроводные схемы подсоединения термометров сопротивления к измерительному прибору. При двухпроводной схемевключения термометр сопротивления и сопротивление соединительных проводов последовательно включены в одну из ветвей измерительной схемы. Для уменьшения погрешности, вызываемой несоответствием сопротивления соединительных проводов градуировочному значению, применяют термометры с тремя выводами от термометра сопротивления в измерительную схему. При трехпроводной схемеподключения термометра соединительные провода от головки термометра идут к измерительной ветви, сравнительной ветви и источнику питания. Четырехпроводная схемаподключения термометра применяется, как правило, при компенсационном методе измерения сопротивления, который позволяет полностью исключить влияние изменения сопротивления соединительных проводов на показания прибора.
Материалы изготовления. Материал головки: сплав АК12. Погружаемая часть изготовлена из термопарного кабеля. В процессе монтажа погружаемую часть можно изгибать, укладывать в труднодоступные места и прижимать к поверхности для измерения ее температуры. [11]
Измерение давления.
Для измерения давления в емкости Е-13, перепада давления между верхом и кубом колонны Кт-111 и Кт-112 был выбран датчик давления QBE3000-D1 от компании Siemens.
. Технология давление среды воздействует на керамический измерительный элемент, который обладает следующими особенностями:
- сопротивление высоким температурам;
- никакого механического старения или заклинивания;
- сигнал датчик линеаризуется, компенсируется и усиливается электроникой датчика.
Характеристики:
| Свойство | Значение |
| Рабочее напряжение | AC 24 V, DC 18...33 V |
| Аналоговый выход, сигнальный | DC 0...10 V |
| Соединение | Внутренняя резьба G 1/8 " |
| Электрические подключения | Подключаемое соединение |
| Температура среды | -15...80 °C |
| Макс. допустимое давление | 25 бар |
| Диапазон измерения | 0…6 бар, 0…600 кПа |
| Класс защиты | IP65 |
Рис 2.1.6. Габариты (в мм).
2.2 Расчет характеристик и выбор нормирующих преобразователей.
Преобразователь температуры Yokogawa Модели YTA110
Рис. 2.2.1.
Прибор YTA110 представляет собой высокоточный измерительный преобразователь температуры, принимающий входные сигналы от термопар, термометров сопротивления, омических или милливольтных устройств пост. тока и преобразующий ихдля передачи в виде сигнала 4... 20 мА постоянного тока. Прибор YTA110 является моделью с двумя входными сигналами, поддерживает протокол связи BRAIN или HART® и протокол связи FOUNDATION Fieldbus.
ОСНОВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ
Цифровая связь
Возможно использование протокола связи BRAIN или HART®. Используя коммуникатор ВТ200 или HART®, пользователь может изменять конфигурацию прибора.
Функция самодиагностики
Возможность непрерывной самодиагностики гарантирует длительное сохранение рабочих характеристик и низкие эксплуатационные затраты.
ЖК-дисплей с линейным индикатором
Жидкокристаллический дисплей обеспечивает цифровую индикацию и является одновременно процентным линейным индикатором.
Два универсальных входа (модель YTA110)
Прибор YTA110 может принимать два входных сигнала от термопар, термометров сопротивления, омических или милливольтных устройств пост. тока. Может быть выбрано измерение дифференциальной или средней температуры. Функция резервирования датчика производит автоматическое переключение с главного на резервный датчик в случае неисправности датчика.
РАБОЧИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
Стабильность
Термометр сопротивления (RTD): ±0,1% от показаний или ±0,1 °С за каждые 2 года, наибольшее из этих значений при 23±2°С.
5 летняя стабильность
Термометр сопротивления (RTD): ±0,2% от показаний или ±0,2°С, наибольшее из этих значений при 23±2°С.
Влияние вибрации
10...60 Гц: пиковое смещение 0,21 мм 60... 2000 Гц: 3G
Влияние радиочастотных помех
Измеряется по стандарту EN 50082-2. Интенсивность поля до 10 В/м.
Сопротивление входных проводов (для термометров сопротивления и омических устройств)
Не более 10 Ом на провод.
Выходной сигнал при неисправности преобразователя (код выходного сигнала D и Е)
При повышении: 110%, не менее 21,6 мА пост, тока (Стандартный или код опции /СЗ)
При понижении: -5%, не более 3,2 мА (Код опции /С1 или /С2)
Время обновления (код выходного сигнала D и Е)
Примерно 0,5 с.
(0,8 секунд для двух датчиков)
Время включения (код выходного сигнала D и Е)
Примерно 5 с.
Постоянная времени успокоения (демпфирования)
Выбирается от 0 до 99 с.
Предельная температура окружающей среды
На предельные значения может влиять код
исполнения.
-40... 85°С
-30... 80°С с встроенным индикатором.
Предельная относительная влажность окружающей среды
5... 100%при40°С
ФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
Корпус
Материал
Литьевой алюминиевый сплав с небольшой примесьюмеди
Покрытие
Полиуретановая смола горячей сушки
Цвет: Синевато-зеленый (Munsell 0.6GY3.1/2.0)
Степени защиты
IP67, NEMA4X, JISC0920 водонепроницаемый
Шильдик с техническими данными и схемным номером
Нержавеющая сталь SUS304.
Крепление
Может быть использована поставляемый по отдельному заказу монтажная скоба для крепления на двухдюймовой трубе или на плоской панели.
Клеммные винты
Винты М4
Встроенный индикатор
Поставляемый по отдельному заказу жидкокристаллический 5-разрядный числовой дисплей с линейным индикатором 0... 100% для °С, К, °F, °R, % имВ и точечно-матричным дисплеем.
Масса
1,2 кг без встроенного индикатора и монтажной скобы. Встроенный индикатор весит 0,2 кг.
Для диапазона -40..150°С погрешность АЦП ±0,14 °С, погрешность ЦАП ± 0,02% шкалы
МОДЕЛЬ И СУФФИКС-КОДЫ
YTA110 –F A 0 D D A E1
YTA110 – Модель: Преобразователь температуры с двумя входами датчиков
–F - Выходной сигнал: Цифровая связь (протокол Fieldbus FOUNDATION)
A - Всегда А
0 - Электрическое подключение: Резьба внутр. G1/2
D - Встроенный индикатор: С цифровым индикатором
D - Монтажная скоба: Крепление на 2-дюймовой вертикальной трубе из нержавеющей стали 304
Дополнительные коды
A – Молниезащита: Напряжение питания: 10,5... 32 В пост, тока (9... 32 В пост, тока для связи по шине Fieldbus).
Допустимый ток: Не более 6000 А (1x40 мкс), многократно 1000 А (1x40 мкс) 100 раз
E1 - Корпус из нержавеющей стали: нержавеющая сталь SCS14A
ГАБАРИТНЫЕ РАЗМЕРЫ
Р
Рис 2.2.2.
Барьер искробезопасности HiD
В качестве барьеров искробезопасности используем барьеры фирмы «Elcon»:
- HiD 2026 – аналоговый вход (2 канала);
- HiD 2038 – аналоговый выход (2 канала);
Серия Elcon HiD 2000 разработана для использования совместно с системами управления технологическими процессами и состоит из набора компактных модулей барьеров искробезопасности с гальванической развязкой, предназначенных для обработки и согласования входных и выходных сигналов на технологической установке. Все барьеры оснащены детекторами обрыва (в случае обрыва одной из линий загорается индикатор fault). Основные преимущества барьеров HiD: высокая плотность компоновки; высокая точность передачи и воспроизведения сигналов; низкая потребляемая и рассеиваемая мощность; большой выбор цифровых и аналоговых входов-выходов, включая 4-20 мА.
HiD 2026.
Обеспечивает полностью независимый (изолированный от земли и других цепей) источник питания для 2-х проводных датчиков в опасной зоне, повторяет токовый сигнал от датчика на нагрузке в безопасной зоне. Обеспечивает двухстороннюю связь для интеллектуальных датчиков, которые используют модуляцию тока для передачи данных и модуляцию напряжения для приема данных. Выходы изолированы от входов и соединены с общим (минусовым) проводом источника питания.
Источник питания постоянного тока.
Потребляемый ток: 50 мА при 24 В и вых. сигнале 20 мА (на канал).
Рассеиваемая мощность: 0.8 Вт при 24 В (на канал).
Сигнал опасной зоны (вход).
Диапазон входного сигнала: 4-20 мА (перегрузка ограничена 26 мА).
Напряжение, подаваемое на датчик и линию:
15.5 В мин. при токе 20 мА.
Сигнал безопасной зоны (выход).
Выбирается пользователем: 4-20 мА или 1-5 В.
(на внутреннем шунте 250 Ом).
Уровень переменной составляющей:
10 мВ эфф. на нагрузке 250 Ом, необходимой для передачи данных.
Нагрузка: 0 – 650 Ом.
Влияние нагрузки: ≤0.1% от полной шкалы при изменении
нагрузки от 0 до 650 Ом.
Частотная характеристика коммуникационного канала:
(от датчика к выходу и от выхода
к датчику) 0.5 кГц – 40 кГц в пределах
3 дБ (-6 дБ на 100 кГц).
Пригоден для использования с интеллектуальными датчиками, использующими HART или подобный протокол (Fisher-Rosemount, SMAR, ABB, Fuji, Foxboro, Bailey BN, Yokogawa, Moore Products, Moore Industries).
Время отклика: 40 мсек, при скачке уровня сигнала с 10% до 90 %.
Характеристики при номинальных условиях.
Точность калибровки: <± 0.1 % от полной шкалы (токовый выход).
Нелинейность: <± 0.1 % от полной шкалы.
Температурный дрейф: <± 0.01 % / oС.
Выбирается переключателями:
Выход 4-20 мА или 1-5 В (внутренний шунт 250 Ом, 0.1 %).
Заводская установка:
4-20 мА.
Светодиодные индикаторы:
Power ON – Питание включено (зеленый)
HiD 2038.
Повторяет входной сигнал 4-20 мА от управляющей системы на управление ЭПП, электроприводами клапанов и дисплеями, находящимися в опасной зоне. Предназначен для использования с интеллектуальными ЭПП и позиционерами клапанов. Каждый изолированный канал имеет низкое входное сопротивление и позволяет свободно включать во входной контур различные устройства благодаря высокой степени подавления влияния каналов друг на друга через источник питания.
Отдельный выход аварийной сигнализации выдает сигнал при обрыве или коротком замыкании цепи опасной зоны. Разомкнутая цепь представляет собой высокое сопротивление на входе управляющего устройства, это используется в качестве признака аварии.
Источник питания постоянного тока.
Потребляемый ток: 40 мА при 24 В и выходном сигнале 20 мА (на канал). Рассеиваемая мощность: 0.85 Вт при 24 В (на канал).
Сигнал опасной зоны (выход).
Выход: 4-20 мА на нагрузке от 0 до 750 Ом макс.
Влияние нагрузки: ≤ 0.1% от полной шкалы при изменении нагрузки от 0 до 750 Ом. Переменная составляющая выходного сигнала: 15 мВ эфф.
Время отклика:
50 мсек при скачке уровня сигнала от 10% до 90%.
Сигнал безопасной зоны (вход).
Входной ток: 4-20 мА (защита от неправильного подключения полярности). Падение напряжения на входе < 4 В при исправном полевом контуре. Входной ток < 1.2 м А при обрыве полевого контура.
Частотная характеристика коммуникационного канала:
(от выхода к входу и от входа к выходу) 0.5 кГц – 40 кГц в пределах 3 дБ (-6 дБ на 100 кГц).
Пригодны для использования с интеллектуальными ЭПП, использующими HART протокол.
Характеристики при номинальных условиях.
Точность калибровки: <± 0.1 % от полной шкалы.
Нелинейность: <± 0.1 % от полной шкалы.
Температурный дрейф: <± 0.01 % / оС.
Обнаружение короткого замыкания линии: при сопротивлении < 70 Ом.
Обнаружение обрыва линии: при сопротивлении > 100 кОм.
Выбирается переключателями: нет
Светодиодные индикаторы: Power ON – Питание включено (зеленый).
Fault - Авария (красный).
Аварийный выход: Транзистор с открытым коллектором (общий для обоих каналов).
HiD 2872.
Используется для питания искробезопасных электромагнитных клапанов, аварийных звуковых сигналов, дисплеев или светодиодных индикаторов, находящихся в опасной зоне, от контура управляющего сигнала из безопасной зоны, или от шины питания постоянного тока, с управлением переключателем или транзистором из безопасной зоны. Как альтернатива, возможен слаботочный выход для питания одного светодиода без установки внешнего резистора ограничивающего ток. Каждый канал может питаться от контура управляющего сигнала, тем самым гарантируется высокая степень надежности работы и обеспечивается возможность осуществления текущего контроля для определения повреждения линии. Состояние каждого канала показывает светодиодный индикатор.
Сигнал опасной зоны (выход)
Время реакции (при нагрузке 300 Ом):
время включения 1 мсек. время выключения 8 мсек макс. рабочая частота 50 Гц.
Сигнал безопасной зоны (вход)
Входной ток: 20 мА при открытом выходе.
70 мА при нагрузке 300 Ом.
75 мА при замкнутом выходе.
Рассеиваемая мощность: 1.2 Вт при 24 В, нагрузке 300 Ом (на канал).
Питание от контура:
Входное напряжение:
Питание от контура, 21-30 В пост., защита от неправильного включения полярности.
Пусковой ток: 1 А, 0.5 мсек.
Питание от шины постоянного тока:
Управляющий сигнал: Сухой контакт или открытый коллектор.
Выход включен при замкнутом контакте или открытом транзисторе. Выход выключен при разомкнутом контакте или закрытом транзисторе.
Выбирается переключателями:
Питание от контура.
Питание от шины питания, с управлением.
Питание от контура, с управлением.
Заводская установка:
Питание от шины, с управлением.
Светодиодные индикаторы:
Power On – Питание включено (зеленый, в каждом канале). Status – Состояние выхода (желтый, в каждом канале).
2.3.Расчет характеристик и выбор регуляторов и устройств управления.
В качестве барьеров искробезопасности были выбраны HID 2000.
Серия ELCONHID 2000 разработана для использования совместно с системами управления технологическими процессами и состоит из набора компактных модулей барьеров искробезопасности с гальванической развязкой, предназначенных для обработки и согласования входных и выходных сигналов на технологической установке. Кроме этого имеется набор стандартных и заказных объединительных плат, на которые модули устанавливаются. При использовании этой новой линии модульных барьеров искробезопасности с гальванической развязкой обеспечивается существенное снижение затрат на проектирование систем управления технологическими процессами, их наладку и обслуживание.
Компактные модули, вмещающие один, два или четыре изолированных канала, устанавливаются на объединительную плату и снимаются с нее без нарушения разводки кабелей. Для этого не требуется специальных знаний, поэтому исключается наиболее частый источник ошибок. Новый метод "QuickLok" фиксации модулей без использования инструментов снижает затраты времени на монтаж и очень прост. При нажатии вниз фиксаторов на боковых сторонах модуля поворачиваются фиксирующие штыри на нижней стороне модуля, которые закрепляют его на объединительной плате. Чтобы снять модуль с платы, просто поднимите вверх фиксаторы. При обслуживании только дефектные модули снимаются с объединительной платы и заменяются исправными. Для этого не требуется специальных знаний, не надо отключать и вновь подключать сигнальные кабели, что позволяет исключить наиболее частый источник ошибок. Поляризация объединительной платы надежно предотвращает ошибочную установку модулей при замене.
Основные характеристики:
- Высокая плотность каналов, обеспечиваемая за счет использования передовых методов конструирования и использования технологии поверхностного монтажа.
- Высокая плотность компоновки, при использовании 4-х канальных модулей толщиной 18 мм на один канал приходится 4.5мм.
- 1, 2 и 4-х канальные модули.
- Высокая точность передачи и воспроизведения сигналов.
- Низкая потребляемая и рассеиваемая мощности.
- Широкий диапазон рабочих температур.
- Широкий выбор цифровых и аналоговых входов/выходов, включая 4-20 мА, преобразование сигналов, конфигурации с питанием от контура информационного сигнала и от внешнего источника.
- Гальваническая развязка позволяет исключить помехи, проблемы, связанные с земляным контуром, и обеспечить искробезопасность без специальных сложных систем заземления.
- Система контроля обнаруживает обрыв или короткое замыкание полевых кабелей.
- Аналоговые модели имеются с выходами, работающими как источник или как приемник тока.
- Конфигурирование с помощью DIP переключателей, расположенных на боковой поверхности модулей.
- Светодиодная индикация наличия напряжения питания, статуса сигнала и аварии.
- Механизм "QuickLok" для простого и быстрого монтажа модулей.
- Идентификация, маркировка и кодирование цепей.
- Широкие допуски на напряжение питания (24 В, -15% + 20%).
В качестве барьеров искробезопасности будут использоваться следующие модели:
-HiD 2030SK – аналоговый вход (2 канала);
-HiD 2038 – аналоговый выход (2 канала);
-HiD 2842 − для повторения состояния сухого контакта или искробезопасного проксимитора (детектор присутствия) (2 канала);
-HiD 2874 − дискретный выход (2 канала).
HiD 2030SK - повторитель источника питания, совместимый с интеллектуальными датчиками. Обеспечивает полностью изолированный от земли источник питания для 2-х или 3-х проводных датчиков в опасной зоне, повторяет токовый сигнал в режиме приемника тока, эмулирующего нагрузку 2-х проводного датчика в безопасной зоне. Также обеспечивает двухстороннюю коммуникацию для интеллектуальных датчиков, которые используют модуляцию тока для передачи данных и модуляцию напряжения для приема данных.
Схема включения HiD 2030SK с датчиками.
Рис. 2.3.1. схема включенияHiD 2030SK с датчиками.
Спецификация:
- потребляемый ток составляет 40 мА при 24 В и выходном сигнале 20 мА (на канал);
- диапазон входного и выходного сигналов - 4-20 мА (перегрузка ограничена 26 мА);
- входное сопротивление для источника тока: 40 Ом;
- рабочий диапазон напряжений: от 7 до 30 В;
- пригоден для использования с интеллектуальными датчиками, использующими HART или подобный протокол;
- время реакции: 70 мсек, при скачке уровня сигнала с 10% до 90%;
- точность калибровки меньше ±0.1% от полной шкалы (токовый выход).
HiD 2038 передает сигнал 4-20 мА, поступающий из безопасной зоны от управляющей системы, в опасную зону для управления находящимися там ЭПП, электроприводами клапанов и дисплеями.
Схема включения HiD 2030SK с электропневматическими преобразователями.
Рис. 2.3.2 Схема включения HiD 2030SK с электропневматическими преобразователями.
Предназначен для использования с интеллектуальными ЭПП и позиционерами клапанов. Каждый изолированный канал имеет низкое входное сопротивление и позволяет свободно включать во входной контур различные устройства благодаря высокой степени подавления влияния каналов друг на друга через источник питания.
Отдельный выход системы аварийной сигнализации выдает сигнал при обрыве или коротком замыкании цепи опасной зоны. Разомкнутый полевой контур представляет собой высокое сопротивление на входе управляющего устройства, это используется в качестве признака аварии.
Спецификация:
- потребляемый ток - 40 мА при 24 В и выходном сигнале 20 мА (на канал);
- входной и выходной сигналы - 4-20 мА;
- время реакции составляет 50 мсек при скачке уровня сигнала с 10 до 90%;
- точность калибровки - ±0.1% от полной шкалы (токовый выход).
HiD 2842 - повторяет состояние “сухого” контакта, находящихся в опасной зоне, на транзисторном выходе в безопасной зоне. Система обнаружения повреждения линии при появлении неисправности отключает выходной сигнал, включает светодиодный индикатор и выдает сигнал на шину аварийной сигнализации объединительной платы.
Рис. 2.3.4 Схема включения HiD 2842.
Спецификация:
- потребляемый ток - 15 мА при 24 В и открытом выходном транзисторе (на канал);
- входной сигнал опасной зоны - “cухой” контакт;
- выходной сигнал безопасной зоны - два оптотранзистора;
- время реакции - 150 мсек (максимальная частота — 2 кГц).
Пороговые величины:
- от 0 до 0,2 мА - обрыв линии (отказ проксимитора);
- от 6,5 мА до макс. мА - короткое замыкание линии;
- от 0,2 до 1,2 мА - контакт разомкнут/ проксимитор с объектом;
- от 2,1 до 6,5 мА - контакт замкнут/ проксимитор без объекта.
HiD 2874 - используется для питания искробезопасных электромагнитных клапанов, аварийных звуковых сигналов, дисплеев или светодиодных индикаторов, находящихся в опасной зоне, от контура управляющего сигнала из безопасной зоны, или от шины питания, с управлением переключателем или транзистором из безопасной зоны.
Рис. 2.3.5.Схема включения HiD 2874.
Каждый канал может питаться от сигнального контура, тем самым гарантируется высокая степень надежности работы и обеспечивается возможность осуществления текущего контроля для обнаружения повреждений линии. Состояние выхода каждого из каналов показывает светодиодный индикатор.
Входной сигнал безопасной зоны составляет 20 мА при открытом выходе, 70 мА при нагрузке 300 Ом и 75 мА при замкнутом выходе.
Выходные характеристики:
Рис. 2.3.6. Выходные характеристики.
Модули устанавливаются на объединительных платах с винтовыми клеммами или многоконтактными разъемами для подключения кабелей безопасной зоны. Монтируются на панели с помощью винтов (диаметром макс. 6мм), или фиксируются с помощью защелок непосредственно на симметричной 35 ммDIN-рейке. В качестве объединительной платы будет использоваться 2116/HAT/SAT, т.е. объединительная плата серии 21 для 16 модулей с винтовыми входными клеммами для подключения искробезопасных цепей опасной зоны и с винтовыми выходными клеммами защитного типа для крепления одножильных или обслуженных многожильных проводников в безопасной зоне. Сечение проводов должно быть до 2,5 мм2. Шина питания - 24 В постоянного тока.Можно подключать первичный и вторичный источники питания. При включении питания загорается зеленый светодиод на объединительной плате. Предохранитель в цепи питания в объединительной плате типа 2116 - 4 А (Т).
Выбор регулирующих органов и отсечного клапана.
Сигнал с барьера искробезопасности поступает на регулирующий орган. Регулирующий орган состоит из:
· электропневматического позиционера;
· пневматического привода;
· пневматического регулирующего клапана.
Выбираем приборы компании «Yokogawa».
Рис. 2.3.7.
Электро-пневматический позиционер Модель VP200 выполняет преобразование входного сигнала постоянного тока 4-20 мА или 10 - 50 мА в пневматический сигнал, приводящий в действие регулирующий клапан.
Имеется механизм обратной связи по положению штока клапана. Позиционер минимизирует запаздывание передачи, улучшает характеристики клапана и его реакцию, а также снижает влияние колебаний давления расхода.
СТАНДАРТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТКИ
Применяемый регулирующий клапан:
Мембранный пневмоцилиндр одинарного действия,двойного действия.
Материалы:
Корпус: Алюминиевое пресс-литье
Покрытие: Отделка полиуретановой запекшейся смолой
Цвет: морской мшисто-зеленый (Мунсель 0.6GY3.l/2.0 или эквивалент)
Корпус манометра: нержавеющая сталь JIS SUS 304
Входные сигналы:
4 - 20 мА пост. тока или 10 - 50 мА пост. тока
Входное сопротивление:
От 250 до 310 Ом (Входной сигнал 4 - 20 мА пост. тока)
Выходные сигналы и шкала манометра:
Отсутствие манометра в стандартной комплектации.
Манометр можно выбрать как опцию. Единицы измерения давления на паспортной табличке для модели без манометра – Паскали (Па).
Ручной режим работы: Доступен при использовании переключателя
Автоматический/Ручной (A/M)
Диапазон регулировки нуля: От -15 до 85 % от шкалы
Диапазон регулировки шкалы: В пределах 300 % от шкалы
Диапазон разделения: Доступен от 50 до 100 %
Диапазон хода штока клапана: От 10 до l00 мм
Потребление воздуха и выходная мощность:
Температура окружающей среды: От -10 до 80°C (Пределы рабочей температуры Код 1) От -30 до 40°C (Пределы рабочей температуры Код 2) Водонепроницаемость: NEMA Тип 3 IEC IP53
Взрывозащищенная конструкция: Взрывозащищенность JIS: Пламезащищенность Exds IIC T6 X Температура окружающей среды: от -20 до 60°C Замечание: Если температура окружающей среды превысит 50°C, используйте теплозащитные кабели с максимально допустимой температурой не ниже 70°C.
Искробезопасный тип JIS: i3aG5 Температура окружающей среды: от -10 до 60°C
Искробезопасный тип NK: Температура окружающей среды: от -10 до 60°C
Пылезащищенная конструкция: IEC IP53
Стандарты совместимости EMC: EN61326, AS/NZS 2064
