Ohjatun aaltotutkan ja kontaktittoman tutkatason mittauksen keskeiset erot – Rosemount 5300 vs. 5400 Series Industry Selection Guide

Tutkan pinnankorkeuslähettimet ovat yleisimpiä jatkuvatoimisia pinnankorkeusmittauslaitteita öljy-, kemian-, sähkö-, vedenkäsittely- ja hienolääketeollisuudessa. Emerson Rosemountin ohjatun aallon tutka 5300 ja kosketukseton tutka 5400 edustavat kahta erillistä teknologista lähestymistapaa, jotka eroavat toisistaan ​​merkittävästi mittausperiaatteiden, välineiden yhteensopivuuden, asennusvaatimusten ja suorituskyvyn osalta. Monet tekniset valintavirheet johtuvat näiden kahden tutkatekniikan sovellusrajojen epäselvyydestä. Tässä artikkelissa analysoidaan kattavasti 5300:n ja 5400:n välisiä keskeisiä eroja viidellä ulottuvuudella: periaatteet, suorituskyky, käyttöolosuhteet, huolto ja kustannuksia tuottavat standardoidut valintakriteerit instrumentointiinsinööreille, EPC-urakoitsijoille ja hankintaammattilaisille.

Rosemount 5300 Guided Wave Radar (TDR Time Domain Reflectometry Technology)

Kosketusmittauksen avulla laite lähettää nanosekunnin tason mikroaaltopulsseja, jotka kulkevat väliaineeseen upotettua aaltoputken sauvaa tai kaapelia pitkin. Kun pulssi saavuttaa nestepinnan tai öljyn ja veden rajapinnan, se heijastuu takaisin. Nesteen pinnan korkeus lasketaan lähetyksen ja kaiun välisen aikaeron perusteella.

• Mikroaaltouunia rajoittaa ja ohjaa aaltoputkisauva, mikä johtaa erittäin pieneen energiahäviöön ja kaikusignaalin voimakkuuteen, joka on 2–5 kertaa suurempi kuin vapaan tilan tutka.

• Patentoitu DST-suorakytkentätekniikka parantaa signaalin voimakkuutta yhdistettynä PEP-aaltoputken sauvan pään tunnistusalgoritmiin, mikä mahdollistaa kahden kaiun samanaikaisen sieppauksen sekä ylemmästä nestepinnasta että alemmasta väliainerajapinnasta.

• Aallon nopeuteen vaikuttaa vain väliaineen dielektrisyysvakio, ja höyry, sumu ja turbulenssi häiritsevät mahdollisimman vähän etenemisreittiä.

Rosemount 5400 kontaktiton tutka (vapaan tilan mikroaaltotutka)

Kosketuksettoman mittauksen avulla antenni lähettää korkeataajuisia mikroaaltoja säiliön sisällä olevaan ilmaan. Mikroaallot leviävät vapaasti ilmaväliaineen läpi, heijastavat nestepinnalta ja palaavat antenniin mahdollistaen etäisyyden mittauksen.

• Mikroaallot leviävät kokonaan kaasumaisen tilan läpi ilman, että aineosat ovat kosketuksissa väliaineen kanssa;

• Pystyy havaitsemaan vain säiliön ylimmän nestetason, eikä pysty erottamaan useiden materiaalikerrosten rajapintoja;

Höyry, vaahto, sisäinen sekoitus ja metallituet säiliön sisällä voivat hajottaa mikroaaltoja aiheuttaen häiriöääniä, mikä edellyttää väärän kaiun manuaalista vaimentamista.

5300 ohjattu aaltotutka

1. Varustettu vaihdettavilla antureilla: yksitankoinen, joustava kaapeli, kaksitankoinen, koaksiaalinen ja PTFE-korroosionkestävä pinnoitettu ohjattu aaltotango;

2. Anturi on täysin upotettu väliaineeseen ja joutuu suoraan kosketukseen nesteiden, lietteiden ja kiinteiden aineiden kanssa;

3. Edut: Vakaa mittaus on saavutettavissa myös kapeissa ohitusputkissa, reaktoreissa ja halkaisijaltaan pienissä säiliöissä;

4. Puutteet: Tahmeaa tai hilseilevää materiaalia saattaa tarttua ohjaustankoon, mikä edellyttää anturin säännöllistä puhdistusta pitkäaikaisen käytön aikana.

5400 kontaktiton tutka

1. Varustettu kaiutinantennilla ja prosessisuljetulla antennilla, ei anturia, joka ulottuu säiliöön;

2. Koko yksikkö on kytketty säiliöön vain laipan kautta, eikä mikään komponentti ole kosketuksissa prosessiväliaineeseen;

3. Edut: Elintarvikelaatuinen hygienia, korkea viskositeetti ja helppo kiinnitys seinälle, ei anturin kontaminaatioriskiä erittäin syövyttävissä ja voimakkaasti tarttuvissa olosuhteissa;

4. Puutteet: Pieni säiliön tilavuus, kapea ohitusputki ja voimakas signaalin vaimennus skenaarioissa, joissa on useita sisäisiä esteitä, mikä johtaa epävakaisiin mittauksiin.

Dielektrisen vakion mukautumiskyky

• 5300 Ohjattu aaltotutka: Pystyy mittaamaan niinkin alhaisia ​​dielektrisyysvakioita kuin 1,4 (muovipelletit, kevyt öljy, vähän dielektriset orgaaniset liuottimet), jotka tarjoavat selkeät kaiut myös mataladielektrisissä väliaineissa ja vakaat mittaukset vaahdossa, turbulenssissa ja kyllästetyssä höyryssä;

• 5400 kosketukseton tutka: Kaiut ovat heikkoja, kun väliaineen dielektrisyysvakio on alle 1,8; signaalin häviäminen on erittäin todennäköistä ympäristöissä, joissa on paksua vaahtoa tai tiheää höyryä, ja se soveltuu vain korkeadielektrisille, vaahdottomille materiaaleille, kuten puhdas vesi ja metanoli.

Rajapinnan mittauskyky (ydinvesistö)

• 5300 ainutlaatuista etua: tukee öljy-vesi-, kiinteä-neste- ja kerroslietteiden rajapintamittauksia, jotka pystyvät erottamaan jopa 25 mm:n ohuita rajapintoja, joten se on vakiolaite raakaöljyn suolanpoistosäiliöissä ja öljy-vesi-puskurisäiliöissä;

• 5400 ei tarjoa lainkaan tukea: mikroaaltouuni heijastuu täysin koskettaessaan ensimmäistä nestekerrosta, eikä se pysty tunkeutumaan ylempään nesteeseen havaitakseen alla olevan rajapinnan.

Alueen, lämpötilan ja paineen toleranssirajat

1. Mittausalueen yläraja: Molempien mittausetäisyys on enintään 50 metriä;

2. Lämpötilarajat: 5300 kattaa -196 asteesta 400 asteeseen (LNG matalan lämpötilan/korkean lämpötilan höyry), kun taas korkean lämpötilan toleranssin yläraja 5400 on pienempi kuin 5300;

3. Painealue: 5300 tukee täyttä tyhjiötä 345 barin korkeapaineisiin olosuhteisiin, sopii hydraus- ja korkeapainereaktoreihin; 5400:ssa on rajalliset vaihtoehdot korkeapainetiivistysratkaisuille.

Mittaustarkkuus

• 5300: ±3mm korkea tarkkuus, toistettavuus ±1mm, SIL2-turvallisuussertifioitu, yhteensopiva SIS-turvasilmukkatason lukituksen kanssa;

• 5400: Perustarkkuus ±5 mm, ei aaltoputken sauvarajoitusta; mittausvirhe pitkän matkan säiliösovelluksissa on hieman suurempi kuin ohjatun aallon tutka.

Deadband Range

• 5300: Pienemmät ylemmät ja alemmat kuolleet alueet mahdollistavat suuremman tehokkaan mittausalueen, joka sopii lyhyille tankeille ja pienille reaktoreille;

• 5400: Yläantennissa on merkittävä mittauskuollut piste, mikä tekee mahdottomaksi saada tarkkoja lukemia säiliön yläosassa.

(1) Aseta etusijalle 5300 ohjatun aallon tutka-skenaarion käyttö

1. Kerrostetut olosuhteet: jalostamon suolanpoistosäiliöt, öljy-veden erotussäiliöt ja jätevesilietteen ja veden rajapinta-altaat;

2. Vähädielektriset väliaineet: bensiini, diesel, liuotinöljy, muovipelletit, jauhesiilot;

3. Ankara kaasumainen ympäristö: kylläinen höyry, liiallinen vaahto, voimakkaasti sekoitetut myrskyisät säiliöt;

4. Kompakti asennustila: halkaisijaltaan pienet ohitusputket, vaipalliset reaktorit ja syrjäytysastiat;

5. Korkeapaine/kryogeeniset ääriolosuhteet: LNG:n varastosäiliöt, hydrausyksiköt, korkean lämpötilan kattilarummut;

6. Safety Instrumented System (SIS): Vaatii SIL2-sertifioidut lukitus- ja ylivuotosuojalaitteet;

7. Liete ja viskoosi väliaineet: pinnoitteet, hartsit, mineraalilietteet, lietepuskurisäiliöt.

(2) Aseta etusijalle 5400 kosketuksettoman tutka-skenaarion käyttö

1. Korkean hygieniatason sovellukset: steriilit lääkesäiliöt, puhtaat ruoka- ja juomasäiliöt ilman anturin kontaminaatioriskiä;

2. Vahvasti tarttuva ja erittäin altis hilseileville aineille: korkeaviskoosiset hartsit, asfaltti, lateksia estävät anturin materiaalin kertymistä;

3. Erittäin pitkät ilmakehän varastosäiliöt: suuret raakaöljysäiliöt ja ulkoilmasäiliöt, eliminoivat pitkien kaapeleiden aiheuttamat asennusvaikeudet;

4. Väliaine on erittäin syövyttävää, eikä sopivaa koetinmateriaalia ole saatavilla: vahvat hapettimet, väkevät vahvat hapot, jotka estävät aaltoputken sauvan korroosion ja kulumisen;

5. Toistuva säiliön puhdistus ja toistuva väliaineen vaihto tuotantolinjoilla: Anturia ei tarvitse purkaa puhdistamista varten, mikä vähentää seisokkeja ja huoltoa;

6. On olemassa putkistolaitteita, joissa on palloventtiileitä, jotka toimivat esteinä, mikä tekee mahdottomaksi asentaa antureita niiden läpi.

Asennusvaatimukset

• 5300: Helppo asentaa, yhteensopiva ohitusputkien, pienten säiliöiden ja epäkeskisten putkien aukkojen kanssa; pitkän kantaman joustavat kaapelimittapäät vaativat pohjapainon oikaisua varten, mikä johtaa hieman korkeampiin korkeiden säiliöiden asennus- ja nostokustannuksiin.

• 5400: Vaatii tiukat asennusolosuhteet – ei tukia, syöttöaukkoja tai juoksupyörän siipiä ei saa estää suoraan antennin alla; kapeissa putkissa esiintyy merkittävää sotkusta aiheutuvaa häiriötä, mikä edellyttää halkaisijaltaan suuren ohjausputken käyttöä.

Säännöllinen huolto

• 5300 Ongelma: Pitkäaikainen käyttö viskoosien väliaineiden kanssa aiheuttaa materiaalin kertymistä ja hilseilyä ohjaustankoon, heikentää kaikusignaaleja, mikä edellyttää anturin irrottamista ja puhdistusta vuosihuollon aikana.

• 5400 etua: Kosketukseton väliaine, vaatii vain säännöllisen antennikondensaatin tyhjennyksen, käytännössä ilman väliaineen adheesion ylläpitoa;

• Diagnostiikkaominaisuus: Molemmissa malleissa on HART/AMS-etädiagnostiikka. 5300 voi ennustaa anturin likaantumistasot signaalin laatuindikaattoreiden perusteella, mikä mahdollistaa ennakoivan huoltoaikataulun.

Varaosien vaihtokustannukset

• 5300: Anturi on kuluva osa, ja se on vaihdettava kokonaan, kun se on syöpynyt tai kulunut, mikä johtaa korkeampiin pitkän aikavälin varaosakustannuksiin.

• 5400: Vain antenni on valinnainen ja vaihdettavissa, ilman upottamista vaativia kulutusosia, mikä pienentää käyttöiän huoltokustannuksia.

1. Tiedonsiirtoprotokollat: Sekä 5300 että 5400 tukevat 4–20 mA HART-, WirelessHART-, FF-kenttäväylää ja Modbus-väylää, ja ne ovat yhteensopivia Trex-käsikommunikaattorien ja AMS-laitehallintajärjestelmän kanssa;

2. Turvataso: Vakiovarustettu SIL2 IEC61508 -sertifioinnilla koko sarjassa, joka täyttää kemian- ja öljy- ja kaasuteollisuuden turvainstrumenttien järjestelmävaatimukset;

3. Räjähdyssuojatut sertifikaatit: Kaikilla tuotteilla on ATEX-, IECEx- ja FM luonnostaan ​​vaaralliset/räjähdyssuojatut sertifikaatit, jotka kattavat maailmanlaajuiset vaaralliset alueet vyöhykkeellä 0/1/2.

1. Väärinkäsitys: Jos säiliössä on vaahtoa, valitse suoraan kosketukseton tutka

Vastaus: Vaahto hajottaa vapaan tilan mikroaaltoja, jolloin 5400 ohittaa helposti lukemat; vaahtoisissa olosuhteissa suosi 5300-ohjatun aallon tutkaa, jonka signaali kulkee mittapäätä pitkin eikä vaahto estä sitä.

2. Väärinkäsitys: 5400:ta voidaan käyttää öljyn ja veden välisen rajapinnan mittaamiseen.

Vastaus: 5400-mikroaaltouuni ei pysty tunkeutumaan ylempään nestekerrokseen eikä siten pysty havaitsemaan kerrostumista; siksi vain 5300-sarja soveltuu rajapinnan mittaukseen.

3. Väärinkäsitys: Pitkissä varastosäiliöissä on käytettävä 5400:aa

Vastaus: 5300 pehmeän kaapelin mittapään maksimikantama on 50 m; suurille tankeille voidaan valita kaapelityyppinen ohjattu aaltotutka. Vain silloin, kun väliaine on erittäin viskoosia ja anturin käyttö on mahdotonta, tulee valita 5400.

4. Väärinkäsitys: Ohjattua aaltotutkaa ei voida käyttää puhdastiloissa

Vastaus: 5300 voi käyttää kiillotettua 316L tai PTFE-pinnoitettua saniteettianturia; toistuviin materiaalien vaihtoihin ja erittäin puhtaisiin steriileihin ympäristöihin 5400:n kosketukseton ratkaisu on kuitenkin kätevämpi.

Täydellisten Rosemount 5300/5400 -mallien valikoimanäytteiden, materiaalien yhteensopivuustaulukoiden ja SIL-turvasilmukkaratkaisujen saamiseksi ota yhteyttä instrumentointiinsinööreihimme saadaksesi ilmaisen pääsyn alkuperäisiin tehtaan teknisiin käsikirjoihin ja käyttöolosuhteisiisi perustuviin räätälöityihin suosituksiin. Tarjoamme myös teknistä etäkonfigurointi- ja käyttöönottotukea Trex-kämmenlaitteiden kautta.