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在本文中，艾默生過程控制有限公司的 Kevin Cullen，解釋了最新一代的振動音叉液位開關(guān)內(nèi)置的診斷功能如何提供信息，以及在生產(chǎn)和品質(zhì)受到影響之前，讓操作人員解決這些問題。
介紹
振動音叉液位開關(guān)廣泛應(yīng)用在過程工業(yè)中，并且適用于幾乎所有液體場合。根據(jù)音叉的工作原理，內(nèi)部的壓電晶體以其自然頻率振動外部音叉。頻率的變化取決于它浸入的介質(zhì) - 液體密度越大，頻率越低。因此，音叉是否浸入液體或處于干燥狀態(tài)決定了頻率是否變化。對于這種頻率的變化，可進(jìn)行連續(xù)監(jiān)控。
采用自然頻率高達(dá)大約 1400 Hz 的短音叉，可以避免其它設(shè)備振動的干擾，否則可能會導(dǎo)致錯誤開關(guān)。音叉的形狀設(shè)計(jì)可以讓液體迅速滴落消退。通過監(jiān)控頻率也能確定音叉的狀態(tài)。
振動音叉液位開關(guān)可以用在液體和漿料應(yīng)用場合，包括積膜和充氣液體。檢測效果幾乎不受流動、湍流、氣泡、泡沫、振動、固體顆粒、堆積或流體性能的影響。應(yīng)用場合包括：在液罐中進(jìn)行高、低液位檢測，用作連續(xù)液位變送器的備用檢測裝置；根據(jù)液位激活泵；以及根據(jù)葉片周圍的液位啟動或停止攪拌器。
和許多其它液位開關(guān)技術(shù)的不同之處在于，振動音叉技術(shù)沒有容易卡住的零件，因此不易造成錯誤開關(guān)。
配置這種技術(shù)的機(jī)會是相同的。例如，工廠周圍的許多液罐最初可能沒有安裝連接到控制系統(tǒng)的儀表。類似地，各種固定資產(chǎn)的冷卻液和潤滑劑液位沒有得到連續(xù)監(jiān)控。
反應(yīng)器、液罐、儲存容器和塔頂冷凝器的高液位溢流保護(hù)，涉及到通過切斷泵或者關(guān)閉泵而關(guān)閉供料源。這樣，液位管理有助于防止液體溢出及其造成的環(huán)境和或安全事故。當(dāng)液位過低時關(guān)機(jī)，以保護(hù)緩沖罐、反應(yīng)器、塔底和儲存罐中的泵。在這種類型的應(yīng)用中，非常重要的一點(diǎn)是監(jiān)控液位，以防泵的干運(yùn)行。從而保護(hù)泵的軸承以及防止機(jī)械損壞。維護(hù)量更少，意味著可以減少工廠工作人員進(jìn)行維修工作的時間。
由于硬接線技術(shù)的成本高昂，大多數(shù)工廠設(shè)計(jì)時只使用最少量的儀表。工廠依賴于攜帶寫字夾板在工廠來回行動以收集液位數(shù)據(jù)的操作人員。然而，品質(zhì)、產(chǎn)能、適用性 / 可靠性、更短的停機(jī)時間、能源效率和新的環(huán)境法規(guī)不斷成為焦點(diǎn)，并驅(qū)使工廠的維持和運(yùn)營方式發(fā)生變化。目前，這種監(jiān)控必須采用自動方式。
這種需求驅(qū)使振動音叉開關(guān)的制造商擴(kuò)展設(shè)備的狀態(tài)范圍和提供診斷信息。
診斷功能適用于各種應(yīng)用場合
目前，許多開關(guān)提供基本診斷功能，允許在本地獲取設(shè)備狀態(tài)。例如，以不同速率閃爍的可視心跳式 LED 指示可用于指示各種狀態(tài)條件。包括輸出狀態(tài)、校平、內(nèi)部 pcb 故障和載荷錯誤。
有些設(shè)備提供加強(qiáng)的診斷功能，可以檢測諸如音叉、傳感器、損壞、介質(zhì)堆積在音叉上以及音叉極度腐蝕等狀態(tài)。在出現(xiàn)故障狀態(tài)的情況下，以安全的方式處理載荷，并且 LED 以特殊速率發(fā)出脈沖，以顯示檢測到故障狀態(tài)。
最近，振動音叉液位傳感器的創(chuàng)新技術(shù)是，引入完全整合的無線液位開關(guān)。源自艾默生過程控制有限公司的無線HART®羅斯蒙特® 2160 提供先進(jìn)的診斷功能，可以連續(xù)監(jiān)控設(shè)備狀態(tài)和執(zhí)行音叉和傳感器的儀表健康診斷。
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艾默生的羅斯蒙特 2160 無線HART®液位開關(guān) |
2160 以 HART 診斷功能為特征，可使用艾默生的 AMS Suite 預(yù)防性維護(hù)軟件獲取這種功能。通過連接到設(shè)備或控制室和維護(hù)車間的 HART 通信終端，使用無線HART 網(wǎng)絡(luò)和 AMS Suite，可以直接獲取這種診斷功能。
AMS Suite 能讓用戶直接從維護(hù)車間的桌面，解決 2160 等無線HART 設(shè)備的故障。這樣可以不必進(jìn)入現(xiàn)場，優(yōu)化維護(hù)工作，并最大程度地減少停機(jī)時間，使得用戶能識別故障，并在潛在問題影響生產(chǎn)和品質(zhì)之前采取措施。
用戶可設(shè)定警報(bào)
2160 的特征是具有四種用戶可設(shè)定的設(shè)備變量警報(bào)：輸出狀態(tài) (PV)、傳感器頻率 (SV)、設(shè)備溫度 (TV) 和供電電壓 (QV) （見圖 1）。這些變量可以設(shè)定升降數(shù)值，并可以設(shè)定極限值或閾值，以發(fā)出警報(bào)。還具有適用于死區(qū)或滯后的規(guī)定。
圖 1
艾默生的設(shè)備儀表板顯示了四種用戶可設(shè)定的設(shè)備變量警報(bào)，用于 AMS Suite 的羅斯蒙特 2160。
例如，通過監(jiān)控傳感器的頻率，可盡早檢測到振動音叉的問題。可檢測的問題包括，外部對音叉的損壞、內(nèi)部對傳感器的損壞、介質(zhì)堆積（見圖 2）以及音叉的極度腐蝕。此外，2160 為高、低兩種液位應(yīng)用場合提供故障安全操作。
圖 2
設(shè)備儀表板顯示音叉上的嚴(yán)重堆積情況。PV:潮濕（不正確），發(fā)出警報(bào) 1。
圖 3
設(shè)備儀表板顯示音叉上的嚴(yán)重堆積情況。PV:干燥（故障-安全），設(shè)備故障。
在遠(yuǎn)程位置進(jìn)行液位測量和診斷
在遠(yuǎn)程位置安裝液位測量設(shè)備，一直以來都是一個問題，因?yàn)樾枰荚O(shè)電力和數(shù)據(jù)線。開挖槽溝和布設(shè)電纜成本即高又耗時。然而，引入無線網(wǎng)絡(luò)克服了這些困難，使在以前被認(rèn)為無法實(shí)現(xiàn)或代價(jià)高昂的位置安裝液位儀表成為了可能。
對于儀表布線和基于 IEC 62591 （無線HART） 標(biāo)準(zhǔn)的自我組織網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)，無線通信提出了顯而易見的替代方案，并開始對這些遠(yuǎn)程監(jiān)控應(yīng)用產(chǎn)生了顯著影響。
帶有內(nèi)置式無線適配器的振動音叉液位傳感器，通過無線技術(shù)能快速而便捷地連接到現(xiàn)有的無線網(wǎng)絡(luò)。艾默生的羅斯蒙特 2160 無線HART 振動音叉液位開關(guān)，具有與羅斯蒙特 2100 系列硬接線式液位開關(guān)的相同特性，但是不會帶來新問題和接線成本。
關(guān)于艾默生過程管理
艾默生過程管理 ( www.EmersonProcess.com) 是艾默生集團(tuán)旗下的一家分公司，其在化工、石油天然氣、煉油、紙漿和造紙、電力、水與廢水處理、采礦與金屬、食品飲料、生命科學(xué)及其它行業(yè)生產(chǎn)、工藝和配送的自動化領(lǐng)域均處于領(lǐng)先地位。 利用行業(yè)特定的工程、咨詢、項(xiàng)目管理和維護(hù)服務(wù)，推出各種優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品和技術(shù)組合。 艾默生過程管理公司的品牌包括 PlantWeb ™、Syncade ™、DeltaV ™、DeltaV SIS ™、Fisher ®、Micro Motion ®、Rosemount ®、Daniel ®、Ovation ™ 和 AMS Suite。
關(guān)于艾默生總部位于美國圣路易斯市的艾默生（紐約證券交易所股票代碼: EMR）是一家全球領(lǐng)先的公司，該公司將技術(shù)與工程相結(jié)合，通過網(wǎng)絡(luò)能源、過程管理、工業(yè)自動化、環(huán)境優(yōu)化技術(shù)，商住解決方案五大業(yè)務(wù)為全球工業(yè)、商業(yè)及消費(fèi)者市場客戶提供創(chuàng)新性的解決方案。公司 2011 財(cái)年的銷售額達(dá) 242 億美元。如欲了解進(jìn)一步信息，歡迎訪問 www.Emerson.com 。
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