Rosemount серии 5600

Измеряемые среды: жидкие (нефть, темные и светлые нефтепродукты, вода, водные растворы, сжиженный газ, кислоты, щелочи, растворители, алкогольные напитки и др.)

Диапазон измерений: от 0,3 до 11 м Выходные сигналы:

4L20 мА (модель 3101);

4L20 мА с цифровым сигналом на базе HART®Lпротокола (модели 3102 и 3105) Наличие взрывозащищенного исполнения (модель 3105)

Ультразвуковой уровнемер Rosemount серии 3100 предназначен для обеспечения непрерывного измерения уровня жидкости и расстояния до поверхности жидкости в резервуарах, хранилищах, сточных ямах, демпферных резервуарах, а также расчёта объёма и расхода в открытых каналах и водосборниках.

росмаунт

Особенности:

/недорогое и надёжное решение для непрерывного измерения уровня;

/простой ввод в эксплуатацию и использование;

/отсутствие движущихся частей и частей, контактирующих со средой;

/отсутствие необходимости в калибровке;

/минимальное время простоев;

/наличие встроенного дисплея и кнопок для конфигурирования в стандартной комплектации;

/наличие двух встроенных реле для оповещения и контроля (модель 3102);

/наличие встроенного датчика температуры;

/функция автоматической температурной компенсации;

/возможность подключения выносного датчика температуры (модели 3102 и 3105).

Rosemount серии 3100

43

НАЗНАЧЕНИЕ И ПРИНЦИП ИЗМЕРЕНИЙ

Уровнемеры Rosemount серии 3100 построены на основе ультразвуковой технологии и предназначены для измерения уровня различных жидкостей.

Ультразвуковые импульсы излучателя уровнемера отражаются от поверхности жидкости. Уровнемер улавливает отраженные эхо/сигналы и измеряет временной интервал между передачей излученного и приемом отраженного сигналов.

На основании этого временного интервала рассчитывается расстояние до поверхности жидкости.

Расстояние = Скорость звука в воздухе х (Временной интервал/2)

Рис.1.

Встроенный датчик температуры непрерывно измеряет температуру в пространстве над жидкостью. Уровнемер использует значение температуры при расчете скорости звука в воздухе, компенсируя таким образом влияние температуры на измеряемое расстояние.

Модели 3102 и 3105 дополнительно могут оснащаться выносными датчиками температуры для обеспечения

динамической температурной компенсации. Такие датчики температуры используются при быстром изменении температуры в незаполненном объёме резервуара либо при наличии неверных показаний встроенного датчика температуры. При подключении выносного датчика температуры встроенный датчик автоматически отключается.

Измерение уровня

Если уровнемер запрограммирован с помощью нижней опорной точки, обычно это дно емкости, то он может рассчитать толщину слоя жидкости (уровень).

Расчет объема

Модели 3102 и 3105 могут рассчитывать объем жидкости в емкости. В уровнемер заложена библиотека стандартных конфигураций емкостей.

Расчет расхода в открытых каналах

Модели 3102 и 3105 могут рассчитывать расход жидкости в открытых каналах. В уровнемере имеется библиотека стандартных конфигураций каналов, а также поддерживаются пользовательские профили, в которые можно ввести расчетные значения. Также возможен ввод градуировочной таблицы (до 10 точек) для описания форм резервуаров или открытых потоков с нестандартной геометрией.

Для измерения уровня или расстояния до поверхности в диапазоне от 0,3 до 8 м рекомендуется модель 3101, имеющая только аналоговый выходной сигнал 4/20 мА.

Модель 3102, с двумя встроенными реле, рекомендуется для измерения уровня или расстояния до поверхности в диапазоне от 0,3 до 11 м, также может вычислять объем и расход в открытом канале.

Модель 3105, сертифицированная на искробезопасность, применяется для измерений уровня или расстояния до поверхности в диапазоне от 0,3 до 11 м в опасных зонах, также может рассчитывать объем и расход в открытых каналах.

2.1. Горизонтальная

2.3. Водосборник.

емкость.

2.2. Вертикальная

2.4. Открытый канал.

емкость.

Рис.2. Примеры установки уровнемеров серии 3100.

44

Rosemount серии 3100

КОНСТРУКЦИЯ

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПОДКЛЮЧЕНИЯ

Корпус

Электропитание

Стандартно корпус уровнемера выполнен из

Питание уровнемеров серии 3100 осуществляется от

алюминия и имеет два резьбовых (1/2″ NPT) кабельных ввода.

внешнего источника:

В дополнение возможна поставка переходников на M20x1,5.

3101: 12/30 В постоянного тока

Излучатель уровнемера выполнен из коррозионно/стойкого

3102: 12/40 В постоянного тока

материала / PVDF.

3105: 12/40 В постоянного тока (12/30 В постоянного

Резьбовое соединение

тока в опасных зонах).

Резьба: 2″ BSPT или 2″ NPT. По заказу: фланцевые

принадлежности (см. Лист технических данных).

Входы/выходы

Модель 3101 имеет аналоговый выход 4/20 мА, через

который подаётся питание уровнемера.

Модели 3102 и 3105 имеют выход 4/20 мА с

наложенным цифровым сигналом HART®, через который

подаётся питание уровнемера.

Релейные выходы

Модель 3102 имеет два релейных выхода, питание

которых осуществляется от источника питания уровнемера.

Рис.3. Конструкция уровнемера Rosemount серии 3100.

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Таблица 1

Общие параметры

Ультразвуковой уровнемер Rosemount серии 3100.

Модель 3101 для измерения уровня и расстояния до поверхности жидкости.

Прибор

Модель 3102 с 2/мя встроенными сигнальными реле для измерения уровня,

расстояния до поверхности жидкости, расчета объема и расхода в открытых каналах.

Модель 3105 для измерения уровня, расстояния до поверхности, расчёта объема

и расхода в открытых каналах, применяется в опасных зонах

Принцип измерений

Измерение временного интервала между передачей излученного и приемом отраженного эхо/сигналов

Модель 3101: от 0,3 до 8 м

Диапазон измерений

Модель 3102: от 0,3 до 11 м

Модель 3105: от 0,3 до 11 м

Разрешение

Менее 1 мм (1/16″)

Погрешность

Модель 3101:

± 5 мм / для < 1 м, ± 0,5% диапазона измерений / для > 1 м

Модели 3102 и 3105: ± 2,5 мм < 1 м,

измерений

(1)

±0,25% диапазона измерений / для > 1 м при стандартных условиях

Зона

0,3 м

нечувствительности

Обновление показаний

1 раз в секунду

Встроенный дисплей

4/5 символьный дисплей для отображения результатов измерений и настройки прибора

Для уровня или расстояния до поверхности: м, футы, дюймы или без размерности

Единицы измерений

Для ёмкости (объёма): л, м3, галлоны или куб. футы

3

Для расхода: л/с, л/мин, м /час, гал/с, гал/мин, куб. фт/мин, куб. фт/час или без размерности

Модель 3101: уровень или расстояние до поверхности жидкости

Выходные переменные

Модель 3102: уровень (расстояние до поверхности жидкости), содержимое (объём) и расход.

Модель 3105: уровень (расстояние до поверхности жидкости), содержимое (объём) и расход

Модель 3101: автоматическая, по встроенному датчику температуры.

Температурная

Модель 3102: автоматическая, по встроенному датчику температуры.

Дополнительный выносной датчик температуры для динамической температурной компенсации.

компенсация

Модель 3105: автоматическая, по встроенному датчику температуры.

Дополнительный выносной датчик температуры для динамической температурной компенсации

Встроенные кнопки и ЖК индикатор.

Средства настройки

Портативный коммуникатор модели 375.

Универсальный контроллер Rosemount серии 3490.

Программное обеспечение AMS.

Масса

2 кг

(1) Температура: 20°C, давление: 101,3 кПа (атмосферное давление), и относительная влажность 65%.

Rosemount серии 3100

45

Продолжение таблицы 1

Электрические параметры

2/проводное по сигнальному контуру

Модель 3101: 12/30 В постоянного тока

Электропитание

Модель 3102: 12/40 В постоянного тока

Модель 3105: 12/40 В постоянного тока (в безопасных зонах),

12/30 В постоянного тока (в опасных зонах)

Заземление

Не требуется

Модель 3101: аналоговый 4/20 мА

Выходной сигнал

Модель 3102: аналоговый 4/20 мА, HART®.

Модель 3105: аналоговый 4/20 мА, HART®

Стандартно:

Низким уровнем = 3,75 мА,

Сигнализация

Высоким уровнем = 21,75 мА

Namur NE43:

Низким уровнем = 3,6 мА,

Высоким уровнем = 22,5 мА

Стандартно:

Низким уровнем = 3,9 мА,

Уровни насыщения

Высоким уровнем = 20,8 мА

Namur NE43:

Низким уровнем = 3,8 мА,

Высоким уровнем = 20,5 мА

Релейный выход

2 встроенных сигнальных реле, однополюсные с номинальной нагрузкой 1 А при 30 В постоянного тока

(в модели 3102)

(индуктивная) и 2 А при 30 В постоянного тока (резистивная)

Электрические

Ui = 30 В, Ii = 120 мА, Pi = 0,82 Вт, Li = 108 мкГн, Ci = 0 нФ

параметры

Кабельный ввод

1/2″/14 NPT кабельные вводы.

Дополнительно: Переходники на M 20×1,5

Выходной кабель

Одиночная экранированная витая пара 0,22/1,5 мм 2

Механические характеристики

Материал излучателя

Поливинилиденфторид (PVDF)

Материал корпуса и

Алюминий с полиуретановым покрытием

крышек

Уплотнение корпуса

Силиконовый каучук

Винты корпуса

Нерж. сталь марки 316

Уплотнение корпуса

EPDM

излучателя

Размер монтажной

2″ NPT или 2″ BSP. Дополнительно доступны адаптеры для фланцевых соединений

резьбы

Условия эксплуатации

Температура

Модель 3101: /20…70°C

окружающей среды

Модели 3102 и 3105: /40…70°C

Температура процесса

Модель 3101: /20…70°C

Модели 3102 и 3105: /30…70°C

Давление процесса

/0,025…0,3 МПа

Защита от пыли и влаги

IP 66 по ГОСТ 14254

Электромагнитная

EN61326 (Класс B)

совместимость

Сертификации

Сертификат искробезопасности ATEX (для модели 3105)

46

Rosemount серии 3100

ОСОБЕННОСТИ УРОВНЕМЕРОВ СЕРИИ 3100

Сканирование пустой емкости и процедура самообучения (регистрация ложных эхо/сигналов).

Когда емкость пуста, уровнемер автоматически, без вмешательства оператора, запоминает параметры до 4/х ложных эхо/сигналов. Также уровнемер можно вручную настроить на игнорирование до 4/х ложных эхо/сигналов, вызываемых отражением ультразвукового сигнала от препятствий.

Текущее значение уровня Если емкость не пуста, можно автоматически

установить нижнюю опорную точку как сумму введенного пользователем значения текущего (известного) уровня и расстояния до поверхности жидкости.

Установить резервуар как пустой Если известно, что резервуар пуст, можно

автоматически задать текущий результат измерений в качестве нижней опорной точки.

Корректировка уровня и расстояния Значение уровня и расстояния до поверхности

жидкости может быть скорректировано вводимой пользователем положительной или отрицательной поправкой.

Подавление ложных отражений от дна емкости. Если на дне емкости существуют препятствия,

возникновения ложных эхо/сигналов можно избежать, задав игнорируемую область.

Встроенный дисплей и кнопки (все модели)

В центральной части дисплея может отображаться до 5 символов. Это могут быть либо результаты измерений, либо

программируемые параметры уровнемера.

В моделях 3102 и 3105 в левой части дисплея имеется четыре значка стрелок, один из которых постоянно подсвечивается, показывая пользователю измеряемую в данный момент переменную:

/D (Расстояние до поверхности);

/L (Уровень);

/C (Объем);

/F (Расход).

Вмодели 3102 в правой части дисплея имеется 2 значка стрелок, отображающих состояние релейных выходов уровнемера RL1 и RL2. Значок подсвечивается в случае, если контакт реле замкнут.

Внижней части дисплея находится перечень единиц измерений. Уровнемер подсвечивает только ту, которая применима для выбранной отображаемой переменной.

Справа от единиц измерения находится значок уровня эхо/сигнала, состоящий из 3/х сегментов и отображающий силу улавливаемого эхо/сигнала (слабый, средний и сильный сигнал).

Рис.4. Встроенные кнопки и дисплей.

ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ К МОНТАЖУ

Правильная установка уровнемера необходима для обеспечения надежной работы ультразвуковой системы измерения уровня.

Уровнемеры Rosemount серии 3100 предназначены для установки на неметаллические фитинги или фланцы. Дополнительные принадлежности с ПВХ фланцами описаны в разделе «Информация для оформления заказа».

Требования к монтажу

Уровнемер должен монтироваться с помощью имеющегося резьбового (2″) соединения над поверхностью жидкости. Для облегчения установки для заказа дополнительно доступны специальные фланцевые адаптеры.

Устанавливайте уровнемер вертикально для обеспечения достаточного уровня отраженного эхо/сигнала от поверхности жидкости и наибольшей амплитуды улавливаемого эхо/сигнала.

Препятствия на пути распространения ультразвукового «луча» приводят к появлению сильных ложных эхо/сигналов, поэтому устанавливайте уровнемер так, чтобы избежать ложных отражений.

Во избежание обнаружения нежелательных объектов в емкости рекомендуется выдерживать расстояние 11 см от осевой линии уровнемера на каждый метр расстояния до препятствия.

Рекомендуется устанавливать уровнемер на расстоянии не менее 0,3 м от стенок резервуара во избежание ослабления или потери эхо/сигнала.

Избегайте использования уровнемера в условиях, в которых возможно интенсивное образование конденсата на лицевой (рабочей) стороне излучателя.

Если уровнемер монтируется на стойке или патрубке, предпочтительно, чтобы лицевая сторона излучателя выступала внутрь емкости не менее чем на 5 мм. Если это невозможно, см. раздел «Монтаж в патрубок».

В местах, где воздействие прямых солнечных лучей может привести к значительному нагреву уровнемера, рекомендуется установить солнцезащитный козырёк (навес).

Рис.5. Требования к монтажу.

Rosemount серии 3100

47

Влияние поверхности жидкости

Пенообразующие жидкости могут ослаблять уровень эхо/сигнала, т.к. пена / плохой отражатель ультразвука. Поэтому желательно устанавливать прибор в месте, где поверхность жидкости всегда будет чистой.

Не устанавливайте уровнемер непосредственно над потоком жидкости в емкость.

Небольшая турбулентность поверхности жидкости обычно не создает проблем при измерениях. В большинстве случаев, влияние турбулентности достаточно мало, и даже сильную турбулентность можно компенсировать подстройкой уровнемера по месту.

Для устранения влияния турбулентности и пены можно использовать успокоительную трубу.

Влияние конструкции резервуара

Мешалки могут создавать воронки. Всегда старайтесь установить уровнемер в стороне от центра воронки для получения наиболее сильного эхо/сигнала.

Если уровень жидкости опустится ниже лопастей мешалок, при вращении и пересечении лопастями ультразвукового луча будут возникать ложные эхо/сигналы. Уровнемер может быть по месту настроен так, чтобы игнорировать подобные ложные эхо/сигналы.

Монтаж в патрубок

Рис.7.

Крайне важно, чтобы уровень дна для уровнемера был расстоянием до середины дна желоба основного устройства (см.рис.8), а НЕ до дна желоба непосредственно под уровнемером.

Рис.6. Монтаж в патрубок.

Таблица 2

Диаметр патрубка (D)

Максимальная длина

патрубка (L)

ДУ50 (2″)

18 мм

ДУ80 (3″)

100 мм

ДУ100 (4″)

100 мм

ДУ125 (5″)

200 мм

ДУ150 (6″)

350 мм

Установка над открытым каналом (модели 3102/3105)

Уровнемер должен быть размещен на корректной высоте над каналом, на высоте, которая, по меньшей мере, равна сумме максимальной глубины потока и зоны нечувствительности уровнемера.

Рекомендуемая минимальная высота 0,31 м.

Рис.8.

Примечания:

1.Поверхность жидкости в точке измерения должна иметь спокойную гладкую поверхность и одинаковую, в допускаемых пределах, скорость. На нее ни в коем случае не должны влиять перегородки, пена, гидроудары или другие предметы и явления, которые вызывают возмущения потока.

2.Следует предпринять меры по предотвращению переливов (дополнительную информацию см. в соответствующих стандартах).

КОНФИГУРИРОВАНИЕ

Уровнемеры серии 3100 могут быть легко сконфигурированы на месте их установки без использования дополнительных инструментов или программного обеспечения, при использовании встроенного дисплея и кнопок управления.

Модели 3102 и 3105 могут быть сконфигурированы дистанционно с использованием универсального контроллера Rosemount серии 3490, портативного коммуникатора модели 375, либо с помощью ПО AMS™ Suite.

48

Rosemount серии 3100

ИНТЕГРАЦИЯ В СИСТЕМУ

Уровнемеры Rosemount серии 3100 используют одну пару проводов для питания и в качестве сигнальной линии.

2 релейных выхода

Индикатор Rosemount

(только в модели 3102)

модели 751

Система управления

Уровнемер серии 3100

4/20 мА/HART

Выносной датчик

температуры (только

HART/модем

в моделях 3102 и 3105)

Контроллер Rosemount

серии 3490 Портативный

коммуникатор ПК с ПО AMS модели 375

Рис.9.

Уровнемеры Rosemount серии 3100 поддерживают архитектуру PlantWeb®, обеспечивая простоту настройки, дополнительные возможности диагностики, высокую надежность, уменьшение времени простоев и прогнозируемое техническое обслуживание, снижение расходов на установку и эксплуатацию.

СХЕМЫ ВНЕШНИХ ПОДКЛЮЧЕНИЙ

Уровнемеры Rosemount серии 3100 являются двухпроводными с питанием по контуру. Номинальные значения напряжения см. ниже. В качестве источника питания может служить универсальный контроллер Rosemount серии 3490 или другой подходящий источник питания.

max 3000 м

Заземление только в диспетчерской

ф4/8 мм

min 12 В

0 В +12/30 В (модель 3101 и 3105

при использовании в опасных зонах)

+12/40 В (модель 3102 и 3105 при использовании в безопасных зонах)

Рис.10. Схема подключения моделей 3101, 3102 и 3105 (искробезопасное исполнение).

Rosemount серии 3100

49

Подключение моделей 3101 и 3102 (см.табл.3, 4) Модели 3101 и 3102 используются только в

общепромышленных применениях.

Внимание! Удостоверьтесь, что во время подключения уровнемера его питание отключено.

Таблица 3

Подключение

Модель 3101

Клемма 1

+24 В пост. тока

Клемма 2

0 В пост. тока

Заземление

Подключать к стандартному заземлению в

диспетчерской

Таблица 4

Подключение

Модель 3102

Клемма 1

+24 В пост. тока

Клемма 2

0 В пост. тока

Клемма 3

Реле 1, однополюсное

Клемма 4

Клемма 5

Реле 2, однополюсное

Клемма 6

Клемма 7

Выносной датчик температуры

Клемма 8

(если используется)

Заземление

Подключать к стандартному заземлению

в диспетчерской

Подключение модели 3105 (cм.табл.5) Модель 3105 используется в опасных зонах.

Внимание! Удостоверьтесь, что во время подключения уровнемера его питание отключено. Убедитесь, что все элементы электрической цепи установлены в соответствии с правилами искробезопасной установки и установочными схемами.

Таблица 5

Подключение Модель 3105

Клемма 1

+24 В пост. тока

Клемма 2

0 В пост. тока

Клемма 7

Выносной датчик температуры

Клемма 8

(если используется)

Заземление

Подключать к стандартному заземлению в

диспетчерской

ОГРАНИЧЕНИЯ ПО ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ НАГРУЗКЕ

HART® коммуникатор для корректной работы требует, чтобы нагрузка в подключаемом контуре составляла минимум 250 Ом. При подключении к универсальному контроллеру Rosemount серии 3490 дополнительного сопротивления не требуется. Максимальное сопротивление нагрузки может быть определено по приведенным ниже графикам:

Модель 3101

Модели 3102 или 3105

Рис.11. Диаграммы сопротивлений для общепромышленного применения.

Примечание:

R / Максимальное сопротивление нагрузки; U / напряжение внешнего источника питания.

Модель 3105

Рис.12. Диаграммы сопротивлений для уровнемера, сертифицированного

на искробезопасность.

50

Rosemount серии 3100

ГАБАРИТНЫЕ И УСТАНОВОЧНЫЕ РАЗМЕРЫ

Размеры приведены в мм.

Рис.13. Резьбовое присоединение.

ИНФОРМАЦИЯ ДЛЯ ОФОРМЛЕНИЯ ЗАКАЗА

МОДЕЛЬ 3101 ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УРОВНЯ ЖИДКОСТИ

Таблица 6

Модель

Описание изделия

3101

Ультразвуковой уровнемер

Код

Выходной сигнал

L4/20 мА

Код

Материал корпуса

AАлюминий с полиуретановым покрытием

Код

Резьба для установки кабельных вводов

11/2/14 NPT

2Переходник M20x1,5

Код

Материал смачиваемых частей

FПоливинилиденфторид (PVDF)

Код

Технологическое соединение

RC

2″ NPT резьба (1)

SC

2″ BSPT резьба (2)

Код

Сертификация

NA

Общепромышленные применения

Код

Дополнительные опции

Шильдик

ST

Шильдик из нерж. стали с гравировкой

WT

Ламинированный бумажный шильдик