Решения Emerson.

Технологии измерения плотности жидкости.

24.03.2017

Технологические процессы в нефтегазовом секторе охватывают добычу, подготовку, распределение и переработку различного углеводородного сырья и газов и многое другое. Каждый из процессов имеет свои особенности, которые определяют архитектуру АСУ ТП и применяемые для ее реализации средства автоматизации. Каждая из отраслей предъявляет свои специальные требования к измерениям. Возможность реализации комплексных проектов АСУ ТП на предприятии большей частью зависит от трех ключевых элементов автоматизации: средств измерений, систем управления и регулирующего оборудования. Своевременное получение информации о процессе и диагностика средств измерения предоставляют пользователю множество преимуществ и повышают эффективность ведения процесса.

 

Плотномеры Micro Motion CDM задают новый стандарт в области измерения плотности в режиме реального времени и повышают качество технологических операций по транспортировке, переработке и смешению дорогостоящих продуктов, таких как сырая нефть, очищенные углеводороды, спирты и важнейшие рабочие жидкости. Производство консервативно в вопросе принятия новых технологий. Это и понятно: от успешности внедрения зависит очень многое, включая качество, эффективность, безопасность.

 

В работе преобразователей плотности жидкости Micro Motion (ранее Solartron, Mobrey Measurements) используется вибрационный принцип:

исходная резонансная частота колебаний вибрирующего элемента (трубка - для моделей проточного типа, камертонная вилка - для модели погружного типа) изменяется в зависимости от плотности проходящей через преобразователь жидкости.

Поддерживая эти колебания и измеряя их частоту электронными средствами, можно определить плотность жидкости.

 

В предыдущем поколении плотномеров 7835 (Solartron) колебательная система состояла из одной прямолинейной вибрирующей трубки, расположенной внутри плотномера. Плотномер 7835 в течение десятилетий являлся промышленным стандартом качества и точности среди плотномеров для коммерческого учета жидкостей, в частности, нефтепродуктов.

 

Принципы измерения различных параметров жидкости и газа, реализованные в преобразователях Micro Motion, многократно проверены международной практикой применения и соответствуют самым жестким требованиям метрологических стандартов.

 

Директива 2004/22/EC на Измерительные Приборы (Директива MID, Directive 2004/22/EC Measuring Instruments).

Данная директива стандартизирует 10 типов измерительных устройств, в частности, измерительных инструментов, используемых для непрерывного и динамического измерения параметров жидкостей (отличных от воды).

Преобразователь плотности жидкости Emerson Micro Motion CDM обеспечивает на выходе сигнал периода времени(частотный сигнал) TPS (Time Period Signal). Выход TPS является сертифицированным выходом по MID.

 

Физическое понятие плотности вещества определяется как отношение массы тела к занимаемому этим телом объему. Единица измерения плотности в СИ - кг/м3 и кратные единицы.

 

Характеристика плотности любого вещества зависит:

  • от массы атомов, находящихся в составе этого вещества;
  • от плотности компоновки соединений атомов, а также молекул в этом веществе.

ρ - плотность вещества, n - количество молекул,

m - масса одной молекулы,  V - объем тела, t° - температура

 

 

Наиболее актуальным и широко применяемым автоматизированным методом определения плотности является вибрационный метод. Плотномеры на базе вибрационного принципа характеризуются наибольшей точностью
(до 0,003 %) измерения и надежностью.

Плотномеры, работающие на вибрационном принципе, делятся на проточные и погружные, в зависимости от того, каким способом они контактируют с исследуемой средой.

Преимущества плотномеров, работающих на вибрационном принципе, состоят в следующем:

  • высокая точность измерения (до 0,003 %),
  • высокая стабильность (повторяемость) результатов,
  • малая зависимость от окружающих условий и влияния рабочей среды,
  • непрерывное измерение плотности в режиме реального времени,
  • работоспособность при высоких давлениях,
  • независимость от температуры благодаря встроенному датчику температуры, реализующему температурную компенсацию,
  • отсутствие движущихся частей позволяет создать прочную компактную конструкцию с малой массой.

 

Вынужденные колебания системы создаются и поддерживаются с помощью магнитных сил катушки возбуждения при прохождении через нее переменного электрического тока. При этом вторая катушка служит приемником, она регистрирует реальную частоту колебания.

При возбуждении поддерживаются колебания системы с ее собственной (резонансной) частотой, зависящей от массы системы, включая ее содержимое - то есть исследуемую жидкость.Так как объем измерительной системы постоянен - то частота собственных (резонансных) колебаний изменяется в зависимости от плотности жидкости, заполняющей трубки.

При увеличении плотности измеряемой среды, собственная (резонансная) частота колебаний трубок уменьшается, соответственно, при уменьшении массы измеряемой среды, собственная частота колебаний трубок увеличивается. Плотность прямо пропорциональна периоду колебаний сенсорных трубок.

В компактных плотномерах CDM для измерения плотности и расхода (скорости) используется технология измерений Micro Motion с двойной изогнутой трубкой.

 

На основании результатов измерений параметров колебаний чувствительных элементов преобразователя и электрического сопротивления термопреобразователей сопротивления встроенный электронный блок вычисляет плотность, расход и температуру рабочей среды. Эти значения могут быть отображены на ЖК дисплее преобразователя и(или) переданы на внешние средства измерений и устройства, в том числе вычислители, устройства обработки и отображения информации, через выходные каналы и коммуникационные порты.

 

 

Калибровка плотности.

Измерительные преобразователи Micro Motion точно измеряют период времени. Измеренные периоды времени преобразуются в отсчеты плотности с помощью калибровочных коэффициентов измерителя. Несколько точек калибровки обеспечивают оптимальные эксплуатационные характеристики измерителя.

 

Диагностика измерителя.

Правильность измерений обеспечивается за счет технологии проверки по известной плотности (KDV) и других возможностей диагностики измерителя и установки.

 

Встроенный вторичный преобразователь.

Поддержка аналоговой связи (4–20 мА), связи по сигналам TPS интервала времени (частотный сигнал) и по протоколам HART, WirelessHART®, и Modbus RS-485, Foundation fieldbus.