Aby bolo možné riadiť technologické procesy a mať prehľad o stave zásob, je pre ropný, plynárenský, chemický, petrochemický či farmaceutický priemysel dôležité mať prístup k presným údajom o stave výšky hladiny v zásobníkoch.
Preplnenie predstavuje nebezpečenstvo pre životné prostredie, poškodenie prevádzky ako aj pracovníkov a obyvateľov, žijúcich v blízkosti prevádzky. Niekoľko rozsiahlych havárií týkajúcich sa skladových zásobníkov len podčiarklo potrebu zvýšiť ochranu hlavných reaktorových systémov. Podstatne prísnejšia legislatíva zahŕňajúca ochranu kritických aplikácií pred preplnením vyžaduje nasadenie hierarchickej redundancie.
Kombinácia radarových vysielačov výšky hladiny s vedenými vlnami (GWR) pre spojité meranie výšky hladiny a pevne umiestnené snímače výšky spodnej a hornej úrovne využívajúce vibračnú vidličku predstavuje pre mnohých používateľov ideálne riešenie v mnohých aplikáciách. Avšak jeden z aspektov, ktorý súvisí s čoraz väčším nasadzovaním prevádzkových meracích prístrojov je neexistencia pripojenia vzdialených skladových zásobníkov káblovou infraštruktúrou. Náklady spojené s novým káblovaním môžu v sebe zahŕňať výkopy pre ukladanie káblov či káblové žľaby, čo môže byť veľmi neefektívne. Takisto je nepohodlné a problematické vykonávať nejaké práce, keď je prevádzka v činnosti.
Vďaka bezdrôtovým technológiám je možné mnohé problémy týkajúce sa inštalácie na vzdialených prevádzkach vyriešiť, avšak kým neboli na trhu dostupné GWR vysielače s možnosťou bezdrôtovej komunikácie, nebolo možné tieto špecifické problémy vyriešiť.
Až teraz jeden výrobca vyriešil problémy týkajúce sa sily signálu, spotreby elektrickej energie a životnosti batérií a predsatvil nový, kompletne integrovaný radarový vysielač s vedenými vlnami s bezdrôtovou komunikáciou pre spojité meranie výšky hladiny a rozhraní.
Odskúšaná technológia
Bezdrôtové technológie sú už v súčasnosti cenovo dostupným, spoľahlivým a všestranným nástrojom umožňujúcim prístup k ďalším údajom v širokom spektre priemyselných aplikácií. Tieto technológie boli prvýkrát nasadzované v roku 2007 a to v náročných, vzdialených prostrediach, kde káblové prevádzkové prístroje nebolo efektívne použiť. Prešlo sedem rokov a používatelia v čoraz väčšom počte nasadzujú bezdrôtové technológie a to nielen pre aplikácie v ťažko dostupnom prostredí, ale takisto aj pre dôležité aplikácie, kde sa vyžaduje každodenné riadenie procesov a monitorovanie technológií.
Bezdrôtové technológie odstraňujú všetky činnosti, ktoré sú spojené so zavádzaním káblových riešení. Štúdie ukazujú, že bezdrôtové technológie predstavujú 30%-né a vyššie úspory nákladov na inštaláciu v porovnaní s káblovými riešeniami. Akonáhla sa raz do prevádzky nainštaluje bezdrôtová sieť, pridávanie ďalších bezdrôtových zariadení je už jednoduchá a rýchla záležitosť. Takéto zariadenia umožňujú trvalé monitorovanie procesov alebo zariadení, resp. používajú sa sporadicky na indentifikáciu špecifických problémov.
Vďaka prednastaveniu od výrobcu, možnosti vzdialenej konfigurácie a diagnostiky a jednoduchému postupu nastavenia je uvedenie bezdrôtových zariadení do prevádzky rýchle a jednoduché a to aj pre tých, ktorý nemajú s takýmito technológiami žiadne skúsenosti. Automatizácia vo všeobecnosti znižuje počty fyzických výjazdov do prevádzky. Vďaka tomu, že bezdrôtové technológie sú už dnes preukázateľne spoľahlivé sa navyše zabezpečí, že sa minimalizujú výjazdy, ktorých cieľom bolo „opraviť“ nespoľahlivé zariadenie.
V roku 2010 bola schválená medzinárodná norma IEC 62591 popisujúce bezdrôtový komunikačný protokol WirelessHART. Tento sa v súčasnosti vo veľkom nasadzuje najmä v rafinériách, ropných poliach, ťaožobných plošinách na mori, chemických podnikoch a iných priemyselných odvetviach s cieľom získavať prevádzkové údaje v reálnom čase a na ich základe optimalizovať prevádzky, zlepšovať bezpečnosť pracovníkov a prevádzok, znižovať emisie a iné záťaže pre životné prostredie.
Mnohé spoločnosti zo začiatku aplikovali bezdrôtové technológie len v malých aplikáciách monitorovania, ktoré využívali len niekoľko zariadení a zisťovali, čo zvolený koncept je vhodný pre ich prevádzku a prostredie výroby. Keď postupom času dôvera v bezdrôtové technológie narastala a prejavili sa aj prvé prínosy bezdrôtových zariadení, tieto „štartovacie“ projekty prerástli do väčších rozmerov a bezdrôtové prístroje sa začali rozširovať po celých prevádzkach.
Ďalšie rozširovanie bezdrôtových technológií sa posunulo aj do aplikácií skladových zásobníkov,kde sa nasadzovali bezdrôtové snímače výšky hladiny a súvisiace riadiace systémy. Preplnenie zásobníkov by totiž predstavovalo riziko pre životné prostredie, zničenie prevádzky a je potenciálnym nebezpečenstvom aj pre ľudí.
Snímač výšky hladiny pre ochranu pred preplnením
Úlohou operátorov, ktorí majú na starosti skladové zásobníky je maximálne využitie ich kapacity a zároveň minimalizácia rizika preplnenia alebo priesaku.
Radarové vysielače výšky hladiny s vedenými vlnami sú presné, spoľahlivíé a čoraz viac využívané pre tento typ aplikácií. Údaje získavané z vysielačov sa používajú pre riadenie skladových zásob a zasielanie alarmových správ pri dosiahnutí hornej hranice, aby nedošlo k preplneniu. Takisto sa používajúaj pre zasielanie alarmov pri dosiahnutí spodnej hranice, aby nedošlo k prehriatiu čerpadiel pri chode naprázdno.
Pre ochranu pred preplnením je možné využiť aj spínače výšky hladiny, ktoré sa zvyknú inštalovať v kombináci s GWR. Takto poskytujú druhú úroveň ochrany a môžu vystupovať v úlohe spínačov bezpečnostného odstavenia.
Snímače GWR sú ideálne pre skladové zásobníky a vyrovnávacie nádrže pre ropu, kondenzát, vody alebo chemikálie, pričom dokážu merať nielen výšku hladinu ale aj výšku hladiny rozhraní napr. v separátoroch. Sú vhodným riašením aj pre odpadové a podzemné zásobníky, ako napr. žumpové jamy, pričom ich možno inštalovať či už v komorách alebo potrubiach.
Koncoví používatelia majú k dispozícii na výber rôzne typy GWR sond pre rôzne typy aplikácií. Napríklad koaxiálne sondy poskytujú silný signál v kvapalinách s nízkym dielektrickým číslom a neovplyvňujú ich ani objekty nachádzajúce sa v ich blízkosti alebo sú k dispozícii rovné lievikovité sondy. Avšak tieto sú citlivé na zanášanie. Ak sa v aplikácií vyskytujú kvapaliny, ktoré sú znečistené, lepkavé alebo alebo môžu vytvárať povlaky, tak vhdoným riešením v takomto prípade je jedna sonda, pri ktorej je minimálne riziko znečistenia.
Prístroje pre meranie výšky hladiny s bezdrôtovou komunikáciou
Mnohé aplikácie využívajúce zásobníkové nádrže sa nachádzajú na vzdialených prevádzkach, kde sa zvyčajne káblová infraštruktúra nevyskytuje. Aj keď snímače výšky hladiny s vibračnou vidličkou využívajúce bezdrôtovú komunikáciu boli predstavené už takmer pred štyrmi rokmi, GWR snímače s bezdrôtovou komunikáciou boli uvedené na trh len nedávno. Tieto zariadenia majú tie isté funkcie a vlastnosti ako drôtové GWR vysielače ale vďaka zabudovaným bezdrôtových technológiám prinášajú aj ďalšie možnosti a výhody.
Bezdrôtové vysielače výšky hladiny možno nastavovať a pristupovať k nim prostredníctvom komunikačnej brány a zvyčajne sa využívajú len počas niekoľkých hodín, kedy spoľahlivýmspôsobom prenášajú údaje cez bezdrôtovú bránu do riadiaceho systému alebo historizačnej databázy. Stavové informácie a informácie o diagnostike zariadenia sú ľahko dostupné priamo z miestnosti riadenia, čo znižuje nároky na údržbu a zyšuje bezpečnosť operátorov eliminovaním nepotrebných výjazdov do prevádzky.
Náhrada starších technológií v existujúcich prevádzkach za najnovšie prevádzkové meracie prístroje výšky hladiny znižuje množstvo údržbarských zásahov a umožňuje presné meranie. Tam, kde nie sú k dispozícii káblové prepojenia, predstavujú bezdrôtové technológie spôsob, ako možno získať prehľad o dianí v zásobníkových nádržiach.
Spoločnosť Emerson vďaka rozsiahlemu výskumu a technickým skúsenostiam vyvinula prvý skutočný GWR vysielač s bezdrôtovou komunikáciou pre spojité meranie výšky hladiny a rozhrania Rosemount 3308, ktorý navyše obsahuje rozšírené možnosti nastavenia a pokročilé diagnostické funkcie.
Prenos jedinečných a praxou overených riešení z drôtových GWR vysielačov Rosemount radu 3300 a 3500 umožnili dlhú životnosť batérie bezdrôtového GWR vysielača bez toho, aby bola ovplyvnená spoľahlivosť merania. Kombinácia obvodov s nízkou spotrebou s jedinečnou technológiou Direct Switch (ktorá využíva vysokorýchlostné prepínanie vysielania a prijímania), spotrebou energie a sily signálu je vyvážená tak, aby bezdrôtový GWR vysielač poskytoval optimálny výkon. Životnosť batérie je potom približne 9 rokov. Stav batérie možno kontrolovať vzdialene a Device Dashboard pomáha znižovať chyby pri vzdilenom nastavovaní z miestnosti riadenia navádzaním krok po kroku.
Pri kritických aplikáciách s ochranou proti preplneniu vyžaduje súčasná sprísnená legislatíva inštaláciu redundantného merania výšky hladiny. Mnohé spoločnosti s cieľom minimalizácie ďalších rizík nasadzjú rôznorodé technológie. Odporúča sa, aby nezávislé zariadenie pre meranie hornej hranice výšky hladiny bolo možné upevniť na všetky typy zásobníkov. Tak možno zabezpečiť ochranu proti pretečeniu v prípade vzniku poruchy na zariadení, ktoré meria obsah zásobníka, alebo ak vznikne chyba pri prepočítavaní nameranej výšky hladiny na objemový obsah. Takéto riešenie predstavuje druhú metódu ochrany pred preplnením.
Alarmové hlásenia sú spojené s pevne inštalovanými spínačmi alebo sondami vnútri zásobníka, ktoré sa aktivujú v prípade, keď uskladnená kvapalina dosiahne ich úroveň. Uvedené riešenie možno použiť ako doplnok k sledovaniu hornej hranice spojitým meraním. Príkladom snímača výšky hladiny s vibračnou vidličkou a bezdrôtovou komunikáciou je prevádzkový prístroj Rosemount 2160. Je vhodný takmer pre všetky typy kvapalín a teoreticky nie je ovplyvňovaní žiadnymi zmenami prietoku a zmenám meraných produktov. Tento spínač možno ľahko nainštalovať a nevyžaduje si náročnú údržbu. Má TUV certifikáciu v súlade s nemeckými predpismi DiBt/WHG. Jeho súčasťou je aj LCD displej, na ktorom sa zobrazuje stav výstupu spínača a diagnostika, na základe čoho možno v reálnom čase zistiť presný stav procesu. Na dipsleji sa v dôsledku zmeny frekvencie vidličky okamžite zobrazuje akékoľvek zanesenie, blokovanie alebo rozsiahlejšia korózia. V takomto prípade je to signál, že bude potrebný zásah údržby.
Najčastejšími aplikáciami sú ochrana pred preplnením, alarmové zariadenie pre sledovanie dolnej a hornej hranice, riadenie a ochrana čerpadiel alebo detekcia prázdneho potrubia.
Zhrnutie
Dostupnosť bezdrôtových GWR vysielačov v kombinácii s vidličkovým snímačom výšky hladiny s bezdrôtovou komunikáciu pre meranie hornej a dolnej hranice a ochrane pred preplnením spĺňa požiadavky na presné a spoľahlivé meranie hladiny a rozhraní na vzdialených, alebo ťažko dostupných prevádzkach. Uvedené snímače sú kombináciou nízkych nákladov na inštaláciu s rýchlym a jednoduchým uvedením do prevádzky a spoľahlivým meraním. To všetko prináša nový pohľad na vzdialené prevádzky, bezpečnú optimalizáciu využitia zásobníkov a pomoc pri predchádzaniu ich preplnenia. Viac informácií o uvedenej problematike možno získať na stránke www.Rosemount.com/level.