Системы контроля состояния центробежного насоса

ДАТЧИКИ

• Электрическое устройство, которое "преобразует" измеряемую физическую величину в электрический сигнал
• Передает данные с помощью последовательного порта 4-20 мА, или промышленной шины для контроля/управления (Fieldbus)

ТИПЫ ДАТЧИКОВ

• Температурные датчики (резистивные датчики температуры - RTD, термопары)
• Манометры (статическое или дифференциальное давление)
• Датчики расхода (перепад давления, ультразвуковые, магнитные и т.д.)
• Эти датчики имеют множество разновидностей, и широко доступны у разных поставщиков

ОСНОВНАЯ СХЕМА СОЕДИНЕНИЯ

Датчики могут быть установлены как на насосном агрегате, так и в гидравлической системе.

ИЗМЕРЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ

Температура измеряется с помощью резистивных датчиков температуры (RTDs) или термопар.


ТЕМПЕРАТУРА: РЕЗИСТИВНЫЙ ДАТЧИК ТЕМПЕРАТУРЫ и ТЕРМОПАРА

В резистивных датчиках температуры (КЕВ) используется металлический провод (платина, никель, никель-железо, медь), для которого известно сопротивление при температуре (0°C)

• Стандартно используется платиновую проволока сопротивлением 100 Ом при 0°C
• Зависимость электрического сопротивления от температуры является линейной

Принцип действия термопары основан на термоэлектрическом эффекте (эффекте Зеебека).

• Когда концы проводника находятся при разных температурах, между ними возникает разность потенциалов
• Эта разность потенциалов пропорциональна разности температур

Резистивные датчики температуры, как правило, более точные

Термопары, по сравнению с RTD, имеют большую погрешность измерения и, как правило, используются при температурах свыше (~1000°C).

ЗАВИСИМОСТЬ ТЕМПЕРАТУРЫ ОТ НАПРЯЖЕНИЯ


Сравнение термопары, RTD и термистора

ПРИМЕНЕНИЕ

RTDs и термопары, как правило, связаны с системой контроля насосов, такими как Bently Nevada, Metrix, SKF, и т.д.

РАСПРОСТРАНЕННЫЕ ПРОИЗВОДИТЕЛИ

Pyromation
Emerson Rosemount
Minco
Endress+Hauser

НЕОБХОДИМАЯ ДЛЯ ЗАПРОСА ИНФОРМАЦИЯ

Тип датчика К примеру, датчик температуры RTD из платины сопротивлением 100Ом при температуре 0°C - обозначается Pt100 (Pt - символ платины, 100 - сопротивление в Ом).

• Наличие термоканалов. Такая конфигурация позволяет производить замену датчиков без отключения системы, т.к. канал остается в линии, а RTD убирается.

Используется датчик или трансмиттер (тип связи)

• Если трансмиттер не используется, тогда мы должны подключить его к карте программируемого контроллера (PLC); карта контроллера, как правило, дешевле, но это менее точный вариант.

Тип выходного сигнала (как правило, это 4-20 mA)

• Также требуется указать необходимый протокол передачи данных (например HART)

Материальное исполнение (при необходимости)

Присоединительный размер: к примеру, 1/2”-14NPT (размер резьбы – дюйма, число ниток на дюйм – 14, NPT - дюймовая трубная конусная резьба по американскому стандарту). Резьба NPT соотвествует ГОСТ 6111-52 – Резьба коническая дюймовая с углом профиля 60 градусов.

МАНОМЕТРЫ

Существует два основных типа измерения давления: измерение статического давления и измерения дифференциального давления.

• Статическое давление: давление в конкретной точке системы
• Дифференциальное давление: разность давлений двух точек; к примеру, до и после фильтра

Различают давление:

• Pизб - избыточное давление
• Pабс - абсолютное давление, равное сумме избыточного и атмосферного давления.
• Многие манометры могут показывать оба давления

ТИПЫ МАНОМЕТРОВ

Наиболее распространены манометры диафрагменного типа. Манометры других типов применяются как правило при измерении давления, близкого к вакуумному.

РАСПРОСТРАНЕННЫЕ ПРОИЗВОДИТЕЛИ

Emerson Rosemount
Yokogawa
Ashcroft
Honeywell
Endress+Hauser

НЕОБХОДИМАЯ ДЛЯ ЗАПРОСА ИНФОРМАЦИЯ

Тип датчика: измерение абсолютного или дифференциального давления;
Диапазон давлений в барах или фунтах на квадратный дюйм (psi);
Дисплей (калиброванная шкала, LCD-экран, и т.д.)
Тип выходного сигнала (обычно 4-20 mA)

• Также необходимость использования протокола передачи данных, например HART

Материальное исполнение (при необходимости)
Размер коннектора: например 1/2”-14NPT

РАСХОДОМЕРЫ

Выбор расходомера должен осуществляться заказчиком, поскольку это комплекс решений связанных с производительностью насоса, соображениями стоимости, и типа измерения.

Есть множество способов для измерения напора

• Разность давлений (наиболее популярный)
• Магнитные расходомеры
• Ультразвуковые расходомеры
• Расходомеры на основе действия Кориолисовых сил

ДАТЧИКИ РАСХОДА, ИЗМЕРЯЮЩИЕ ПЕРЕПАД ДАВЛЕНИЯ

Расходомеры по перепаду давлений наиболее распространены и относительно дешевы.

• Устанавливаются непосредственно в трубопровод.

УЛЬТРАЗВУКОВЫЕ РАСХОДОМЕРЫ

Ультразвуковой расходомер также недорогой, и не имеет движущихся частей

• Наиболее эффективен для жидкостей с включениями (пузыри, твердые включения); не применим для чистой воды.

МАГНИТНЫЕ РАСХОДОМЕРЫ



Магнитные расходомеры также не имеют движущихся частей, но при их использовании жидкость должна обладать электрической проводимостью. Количество твердых включений должно быть минимальным.

• Вода является проводником, как и многие шламы
• Плохо подходит для углеводородов

ВИХРЕВЫЕ РАСХОДОМЕРЫ

Вихревые расходомеры

• Часто используются для измерения расхода пара
• В вихревых расходомерах для создания вихревого движения на пути движущегося потока жидкости, газа или пара устанавливается обтекаемое тело, за которым образуется вихревое течение, называемое дорожкой Кармана. По частоте вихреобразования можно определить скорость потока и, соотвественно, расход.

ДРУГИЕ

Кориолисовы расходомеры - принцип действия основан на изменениях фаз механических колебаний U-образных трубок, по которым движется среда.

• Очень точные, но очень дорогие

ТИПИЧНЫЕ ПРОИЗВОДИТЕЛИ

Emerson Rosemount
Yokogawa
Honeywell
Endress+Hauser
Omega Engineering
Kytola
Invensys Systems

НЕОБХОДИМАЯ ДЛЯ ЗАПРОСА ИНФОРМАЦИЯ

Тип жидкости, ее плотность
Диапазон расхода
Давление резервуара или трубопровода
Температура в резервуаре или трубопроводе
Для магнитных расходомеров

• Диэлектрическая проницаемость
• Проводимость/проводящие свойства

Лучше всего, когда заказчик знает, что ему необходимо

ВЫХОДНЫЕ СИГНАЛЫ

4-20 mA
Наиболее распространенный сигнал в промышленности
Двухпроводной с сигналом варьирующимся между 4-20 mA

HART
Протокол передачи данных, который использует метод частотного сдвига для наложения цифровой связи на токовый сигнал 4-20 mA

• Для передачи логической "1" HART использует один полный период частоты 1200 Гц, а для передачи логического "0" - два неполных периода 2200 Гц.
• Наиболее широко распространен

ТЕХНОЛОГИЯ FOUNDATION FIELDBUS

Позволяет подключить несколько устройств разными способами, как в компьютерной сети.

• Выходной сигнал 4-20 mA подключается только напрямую и нуждается в порте на контроллере для каждого устройства
• Fieldbus необходимо только одно соединение на контроллере

Конкурирующими технологиями являются Modbus, Profibus, Industrial Ethernet.