Уровнемеры поплавковые ДУУ4М

1 Назначение

Уровнемеры поплавковые ДУУ4М (далее «уровнемеры») предназначены для измерения уровня различных жидкостей, уровней раздела сред многофазных жидкостей (нефть – эмульсия – подтоварная вода и т.п.), а также измерения температуры и давления контролируемой среды.

Уровнемеры применяются в системах автоматизации производственных объектов нефтегазовой, нефтехимической, химической, энергетической, металлургической, пищевой и других отраслей промышленности в аппаратах с атмосферным или избыточным (до 2,0 МПа) давлением.

Уровнемеры устанавливаются на объектах в зонах класса 1 и класса 2 по ГОСТ Р 51330.9, где возможно образование смесей горючих газов и паров с воздухом категории IIB по ГОСТ Р 51330.11 температурного класса T5 включительно согласно ГОСТ Р 51330.0.

Уровнемеры внесены в Государственный реестр средств измерений.

Уровнемеры имеют взрывозащищенное исполнение, соответствуют требованиям ГОСТ Р 51330.0, ГОСТ Р 51330.10, имеют вид взрывозащиты «Искробезопасная электрическая цепь», уровень взрывозащиты «Взрывобезопасный» для взрывоопасных смесей категории IIВ по ГОСТ Р 51330.11, температурной группы T5 по ГОСТ Р 51330.0, маркировку взрывозащиты «1ExibIIBT5 X» по ГОСТ Р 51330.0.

Уровнемеры предназначены для построения систем автоматизации, в том числе совместно с контроллером ГАММА-11.  

2 Контролируемая среда

Нефть, нефтепродукты, растворители, сжиженные газы, кислоты, щелочи, другие агрессивные и неагрессивные среды. Стойкость уровнемеров к агрессивным средам ограничена применяемыми материалами, контактирующими с контролируемой средой: нержавеющая сталь 12Х18Н10Т, 1.4435 (для уровнемеров ДУУ4М-05…ДУУ4М-08), фторопласт-4, сферопластик тип ЭДС-7АП ТУ6-05-221-625-82 (при использовании поплавков соответствующего типа).

3 Состав уровнемеров

3.1 Уровнемер ДУУ4М состоит из датчика ДУУ2М исполнения 1 с соответствующим номером разработки, обеспечивающего измерение текущих значений контролируемых параметров и выдающего информацию о результатах измерений, и блока БТВИ3 или БИИ3 (в зависимости от комплекта, см. п. 3.2 настоящего раздела), обеспечивающего питание подключенного к нему датчика и формирование выходных информационных сигналов на основе полученных результатов измерений датчика.

3.2 В зависимости от типа выходного сигнала уровнемеры выпускаются в виде следующих комплектов:
– комплект ДУУ4М-ТВ включает в себя один из датчиков уровня ультразвуковых ДУУ2М исполнения 1, который обеспечивает непосредственное измерение текущих значений параметров (см. таблицу II.6.1), и блок токовых выходов искробезопасный БТВИ3 (далее «БТВИ3»);
– комплект ДУУ4М-RS включает в себя один из датчиков уровня ультразвуковых ДУУ2М исполнения 1 и блок интерфейса искробезопасный БИИ3 (далее «БИИ3»).

3.3 Датчик подключается к блокам БТВИ3 или БИИ3 с помощью четырехпроводного экранированного кабеля. Характеристики кабеля см. в п. 4.8.7 настоящего раздела.

3.4 Комплект ДУУ4М-ТВ обеспечивает формирование токовых сигналов 4…20 мА, в величине которых содержится информация о значениях измеренных параметров (число токовых сигналов соответствует числу измеряемых датчиком параметров). 

3.5 Комплект ДУУ4М-RS имеет выходной сигнал в виде последовательного интерфейса RS-485, причем передача результатов измерений организована в формате протокола Modbus RTU.

3.6 Номенклатура выпускаемых уровнемеров определяется наименованием, числом и диапазоном измерения контролируемых параметров; типом выходного сигнала. В зависимости от наименования, числа и диапазона измерения контролируемых параметров уровнемеры отличаются номерами разработок, характеристики которых приведены в таблице II.6.1.

Таблица II.6.1

*Уровнемеры ДУУ4М-02 и ДУУ4М-02Т различаются по диапазону температур контролируемой среды (см.п.2 таблицы II.6.2).
** Уровнемеры ДУУ4М-10 и ДУУ4М-10Т различаются по диапазону температур контролируемой среды (см.п.9 таблицы II.6.2).

3.7 Датчики уровнемеров комплектуются поплавками типа I, II или IV (уровень), III или V (уровень раздела сред). Характеристики поплавков см. в разделе II.9 настоящего каталога.

3.8 Датчики уровнемеров ДУУ4М-01, -02, -02Т, -03,...-08 имеют жесткий чуствительный элемент (ЧЭ), датчики уровнемеров ДУУ4М-10, -10Т, -12, -14, -16 – гибкий.

4 Технические данные

4.1 Основные технические характеристики и условия эксплуатации датчиков и блоков даны в таблице II.6.2.

Таблица II.6.2

4.2 Вязкость не ограничивается при отсутствии застывания контролируемой среды и отсутствии отложений на элементах конструкции датчика, препятствующих перемещению поплавка.

4.3 Верхний неизмеряемый уровень не более (0,24 + H_П – H_ПОГР), м, где H_П – высота поплавка, H_ПОГР – глубина погружения поплавка. Конкретное значение определяется геометрическими размерами поплавка и значением параметра программирования «Зона нечувствительности от импульса возбуждения», задаваемого при регулировании.

4.4 Нижний неизмеряемый уровень для уровнемеров ДУУ4М-01, -02, -02Т, -03, -04 не более (0,1+H_ПОГР), м; ДУУ4М-05,...08 - не более (0,15+H_ПОГР), м, для уровнемеров ДУУ4М-10, -10Т, -12, -14, -16– не более (0,2+H_ПОГР), м, где H_ПОГР – глубина погружения поплавка, м.

4.5 Зона неизмеряемых уровней между двумя поплавками в многопоплавковых датчиках не превышает 0,312 м.

4.6 Метрологические характеристики

4.6.1 Абсолютная основная погрешность измерения уровня состоит из погрешности датчика и погрешности преобразования блоков.

4.6.2 Абсолютная основная погрешность измерения уровня датчика не более ± 1 мм с поплавками типа I и не более ± 5 мм  датчика с поплавками типов II, III, IV, V. Характеристики поплавков см. в разделе II.9 настоящего каталога.

4.6.3 Значение погрешностей преобразования блоков определяется типом их выходного сигнала. В случае, когда выходным сигналом уровнемера является цифровой код (последовательный интерфейс RS-485 – комплект ДУУ4M-RS), блок не вносит погрешности в результаты измерения уровня датчиком, осуществляя лишь преобразование кодов в соответствующий выходу цифровой формат.

Если выходные сигналы уровнемера представляют собой токовые выходы (ДУУ4M-ТВ), то на погрешность измерения уровня датчика накладывается погрешность преобразования цифрового значения результата измерения в значение величины выходных токовых сигналов БТВИ3. Пределы допускаемой приведенной погрешности цифро-аналогового преобразования комплекта ДУУ4М-ТВ должны быть равны ±0,1 %. Пределы допускаемой абсолютной основной погрешности измерений уровня комплекта ДУУ4M-ТВ должны быть равны величине ∆H_К, мм, определяемой по формуле

∆H_К = ±((0,001L_ДУУ2М) ² + (∆_ДУУ2М)² ) ^½ ,

где L_ДУУ2М – длина чувствительного элемента датчика, мм;
      ∆_ДУУ2М – абсолютная основная погрешность датчика.
4.6.4 Дополнительная погрешность измерения уровня вызывается изменением плотности жидкости в рабочем диапазоне температур. Ее величина определяется типом поплавка, его геометрическими размерами и разницей плотностей поплавка и продукта.

4.6.5 Пределы допускаемой абсолютной основной погрешности измерения температуры:
– в диапазоне температур от минус 45 до минус 10 °С – ± 2 °C;
– в диапазоне температур от минус 10 до + 85 °С – ± 0,5 °C;
– в диапазоне температур свыше +85 до + 120 °С – ± 2 °C.

4.6.6 Пределы допускаемой приведенной основной погрешности измерения давления ± 1,5 %.

4.7 Характеристики выходных сигналов

4.7.1 Характеристики токовых сигналов БТВИ3:
– число выходных токовых сигналов – шесть;
– диапазон шкалы токовых сигналов – от 4 до 20 мА;
– максимальное сопротивление нагрузки – не более 750 Ом.

4.7.2 Характеристики БИИ3:
– тип интерфейса – RS-485;
– гальваническая изоляция выходных цепей интерфейса от общего провода и внутренних цепей БИИ3 (прочность изоляции 1000 В постоянного напряжения в течение одной минуты);
– программируемая скорость передачи до 19200 бит/с;
– программируемый контроль четности;
– логический протокол – Modbus RTU (программируемый адрес).

4.8 Электрические параметры и характеристики

4.8.1 Питание уровнемеров осуществляется от внешнего изолированного стабилизированного источника питания постоянного тока (напряжение + 24 В ± 10 %).

4.8.2 Ток потребления уровнемеров не превышает 180 мА.

4.8.3 Питание датчиков осуществляется блоками гальванически изолированным искробезопасным постоянным напряжением +12 В. Ток потребления датчика составляет не более 36 мА.

4.8.4 По степени защиты от поражения электрическим током датчики относятся к классу защиты III в соответствии с требованиями ГОСТ 12.2.007.0.

4.8.5 Электрическая изоляция при температуре окружающего воздуха от +15 до +35 °С и относительной влажности от 30 до 80 % выдерживает в течение одной минуты без пробоя и поверхностного перекрытия испытательное напряжение:
– между искробезопасными цепями и искроопасными цепями – напряжение ~1500 В, 50 Гц (эффективное значение);
– между выходными цепями и цепями питания – напряжение ~500 В, 50 Гц (эффективное значение).

4.8.6 Электрическое сопротивление изоляции между искробезопасными цепями и искроопасными цепями, цепями питания и выходными цепями:
– не менее 20 МОм при нормальных условиях;
– не менее 5 МОм при верхнем значении температуры рабочих условий.

4.8.7 Нормальное функционирование ПП датчика обеспечивается при длине соединительного кабеля между датчиком и блоком не более 1,5 км. Разрешается применение экранированных контрольных кабелей со следующими параметрами: R_КАБ ≤ 100 Ом, С_КАБ ≤ 0,1 мкФ, L_КАБ ≤ 2 мГн. Для повышения устойчивости датчика к промышленным помехам рекомендуется применять кабель – две витые пары в экране. 

4.8.8 Обмен информацией датчиков с блоками ведется последовательным кодом в асинхронном полудуплексном режиме по внутреннему протоколу. Скорость передачи определяется положением выключателей на платах датчика и блоков и составляет 2400 бит/с или 4800 бит/с. По умолчанию установлена скорость обмена 4800 бит/с.

5 Принцип работы уровнемеров

5.1 Измерение уровня продукта основано на измерении времени распространения в стальной проволоке короткого импульса упругой деформации. По всей длине проволоки намотана катушка, в которой протекает импульс тока, создавая магнитное поле. В месте расположения поплавка с постоянным магнитом, скользящего вдоль проволоки, в ней под действием магнитострикционного эффекта возникает импульс продольной деформации, который распространяется по проволоке и фиксируется пьезоэлементом, закрепленным на ней. Кроме того, возникает импульс упругой деформации, отраженный от нижнего конца ЧЭ датчика и фиксируемый пьезоэлементом датчика.

5.2 В датчике измеряется время от момента формирования импульса тока до момента приема импульсов упругой деформации, принятых и преобразованных пьезоэлементом. Это позволяет определить расстояние до местоположения поплавка, определяемого положением уровня жидкости.

6 Установка уровнемеров

6.1 Установка датчика на объекте

6.1.1 Установка датчика на резервуаре осуществляется сверху на имеющемся или специально образованном посадочном месте. Максимальное отклонение оси датчика от вертикали ± 1 ° для датчика с жестким ЧЭ и не более ± 15 ° для датчика с гибким ЧЭ.

6.1.2 Вертикальность установки должна обеспечиваться посадочным местом, подготовленным потребителем.

6.1.3 Рекомендуется устанавливать датчик на втулку, входящую в комплект поставки датчика. Допускается использование других вариантов установки датчика по согласованию с предприятием-изготовителем.

6.2 Установка блоков

6.2.1 Блоки устанавливается в помещении с искусственным освещением для обеспечения возможности круглосуточной работы.

6.2.2 В месте установки блоков необходимо наличие внешнего источника питания
+ 24 В ± 10 %.

6.2.3 Установка блоков производится на монтажный рельс EN 50 022-35x7,5 Phoenix Contact GmbH & Co.

7 Структура условного обозначения

Структура условного обозначения уровнемеров поплавковых ДУУ4М

8 Пример записи при заказе

8.1 Пример записи при заказе уровнемеров ДУУ4М
«Уровнемер поплавковый ДУУ4М-16-ТВ-9,0-0,15-ОМ1,5**, поплавок типа II, плотность среды 600 кг/м ³, поплавки типа III, 3 шт., плотности сред 1000, 1050 и 1120 кг/м³ ТУ 4214–024–29421521–05».

8.2 Образцы бланков-заказов приборов в печатном виде – в разделе XI настоящего каталога, в электронном виде – на прилагаемом к каталогу CD-диске.

9 Комплектность поставки

9.1 В комплект поставки ДУУ4М-ТВ входят:

9.2 В комплект поставки ДУУ4М-RS входят:

Примечания

1 Руководство по эксплуатации и методика поверки поставляются по одному экземпляру на партию (до пяти штук) или на каждые пять штук в партии.

2 Датчики уровнемеров ДУУ4М-01, -02, -02Т, -03...08 упаковывают в ящик ВМПК.321312.003/007 (типоразмер ящика выбирается в зависимости от длины чувствительного элемента), датчики уровнемеров ДУУ4М-10, -10Т, -12, -14, -16 упаковывают в ящик ВМПК.321312.002.

3 Допускается при групповой поставке упаковывать в один ящик до четырех датчиков.

10 Габаритные размеры

Габаритные размеры датчиков представлены на рисунках II.1.1, II.1.2, II.1.3 главы "Датчики уровня ультразвуковые ДУУ2М" настоящего каталога. Габаритные размеры блоков БТВИ3, БИИ3 представлены на рисунках II.6.1 и II.6.2 соответственно.

11 Дополнительная информация

11.1 Подробно сведения по техническим характеристикам, принципу действия, установке, подготовке к работе и порядке работы с приборами даны в руководстве по эксплуатации УНКР.407631.003 РЭ.

11.2 Руководства по эксплуатации в электронном виде размещены на прилагаемом к настоящему каталогу CD-диске.

Рисунок II.6.1 Габаритные размеры БТВИ3

Рисунок II.6.2 Габаритные размеры БИИ3