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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內置的診斷功能如何提供信息，以及在生產和品質受到影響之前，讓操作人員解決這些問題。
介紹
振動音叉液位開關廣泛應用在過程工業中，并且適用于幾乎所有液體場合。根據音叉的工作原理，內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 - 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決定了頻率是否變化。對于這種頻率的變化，可進行連續監控。
采用自然頻率高達大約 1400 Hz 的短音叉，可以避免其它設備振動的干擾，否則可能會導致錯誤開關。音叉的形狀設計可以讓液體迅速滴落消退。通過監控頻率也能確定音叉的狀態。
振動音叉液位開關可以用在液體和漿料應用場合，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。應用場合包括：在液罐中進行高、低液位檢測，用作連續液位變送器的備用檢測裝置；根據液位激活泵；以及根據葉片周圍的液位啟動或停止攪拌器。
和許多其它液位開關技術的不同之處在于，振動音叉技術沒有容易卡住的零件，因此不易造成錯誤開關。
配置這種技術的機會是相同的。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的儀表。類似地，各種固定資產的冷卻液和潤滑劑液位沒有得到連續監控。
反應器、液罐、儲存容器和塔頂冷凝器的高液位溢流保護，涉及到通過切斷泵或者關閉泵而關閉供料源。這樣，液位管理有助于防止液體溢出及其造成的環境和或安全事故。當液位過低時關機，以保護緩沖罐、反應器、塔底和儲存罐中的泵。在這種類型的應用中，非常重要的一點是監控液位，以防泵的干運行。從而保護泵的軸承以及防止機械損壞。維護量更少，意味著可以減少工廠工作人員進行維修工作的時間。
由于硬接線技術的成本高昂，大多數工廠設計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據的操作人員。然而，品質、產能、適用性 / 可靠性、更短的停機時間、能源效率和新的環境法規不斷成為焦點，并驅使工廠的維持和運營方式發生變化。目前，這種監控必須采用自動方式。
這種需求驅使振動音叉開關的制造商擴展設備的狀態范圍和提供診斷信息。
診斷功能適用于各種應用場合
目前，許多開關提供基本診斷功能，允許在本地獲取設備狀態。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條件。包括輸出狀態、校平、內部 pcb 故障和載荷錯誤。
有些設備提供加強的診斷功能，可以檢測諸如音叉、傳感器、損壞、介質堆積在音叉上以及音叉極度腐蝕等狀態。在出現故障狀態的情況下，以安全的方式處理載荷，并且 LED 以特殊速率發出脈沖，以顯示檢測到故障狀態。
最近，振動音叉液位傳感器的創新技術是，引入完全整合的無線液位開關。源自艾默生過程控制有限公司的無線HART®羅斯蒙特® 2160 提供先進的診斷功能，可以連續監控設備狀態和執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 |
2160 以 HART 診斷功能為特征，可使用艾默生的 AMS Suite 預防性維護軟件獲取這種功能。通過連接到設備或控制室和維護車間的 HART 通信終端，使用無線HART 網絡和 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車間的桌面，解決 2160 等無線HART 設備的故障。這樣可以不必進入現場，優化維護工作，并最大程度地減少停機時間，使得用戶能識別故障，并在潛在問題影響生產和品質之前采取措施。
用戶可設定警報
2160 的特征是具有四種用戶可設定的設備變量警報：輸出狀態 (PV)、傳感器頻率 (SV)、設備溫度 (TV) 和供電電壓 (QV) （見圖 1）。這些變量可以設定升降數值，并可以設定極限值或閾值，以發出警報。還具有適用于死區或滯后的規定。
圖 1
艾默生的設備儀表板顯示了四種用戶可設定的設備變量警報，用于 AMS Suite 的羅斯蒙特 2160。
例如，通過監控傳感器的頻率，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、內部對傳感器的損壞、介質堆積（見圖 2）以及音叉的極度腐蝕。此外，2160 為高、低兩種液位應用場合提供故障安全操作。
圖 2
設備儀表板顯示音叉上的嚴重堆積情況。PV:潮濕（不正確），發出警報 1。
圖 3
設備儀表板顯示音叉上的嚴重堆積情況。PV:干燥（故障-安全），設備故障。
在遠程位置進行液位測量和診斷
在遠程位置安裝液位測量設備，一直以來都是一個問題，因為需要布設電力和數據線。開挖槽溝和布設電纜成本即高又耗時。然而，引入無線網絡克服了這些困難，使在以前被認為無法實現或代價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） 標準的自我組織網狀網絡，無線通信提出了顯而易見的替代方案，并開始對這些遠程監控應用產生了顯著影響。
帶有內置式無線適配器的振動音叉液位傳感器，通過無線技術能快速而便捷地連接到現有的無線網絡。艾默生的羅斯蒙特 2160 無線HART 振動音叉液位開關，具有與羅斯蒙特 2100 系列硬接線式液位開關的相同特性，但是不會帶來新問題和接線成本。
關于艾默生過程管理
艾默生過程管理 ( www.EmersonProcess.com) 是艾默生集團旗下的一家分公司，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、生命科學及其它行業生產、工藝和配送的自動化領域均處于領先地位。 利用行業特定的工程、咨詢、項目管理和維護服務，推出各種優質的產品和技術組合。 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）是一家全球領先的公司，該公司將技術與工程相結合，通過網絡能源、過程管理、工業自動化、環境優化技術，商住解決方案五大業務為全球工業、商業及消費者市場客戶提供創新性的解決方案。公司 2011 財年的銷售額達 242 億美元。如欲了解進一步信息，歡迎訪問 www.Emerson.com 。
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