Уровнемер ультразвуковой МТМ900

Уровнемер ультразвуковой МТМ900 предназначен для обеспечения автоматического дистанционного измерения уровня в жидких (в т.ч. вязких, неоднородных, выпадающих в осадок, взрывоопасных, высоко агрессивных и др.) средах, а также для измерения расхода на безнапорных трубопроводах и открытых каналах.

Уровнемеры не предназначены для контроля уровня пенящихся жидкостей с толщиной пены более 50 мм, и жидкостей, имеющих свойства налипания и кристаллизации.

Конструкция и принцип работы

Уровнемеры выполнены в виде двух блоков:

• датчик уровня ДУ1;
• блок электронный БЭ1.

Принцип действия датчика уровня ДУ1 основан на локации уровня ультразвуковыми импульсами, проходящими через газовую среду и отражении этих импульсов от границы раздела газ-контролируемая среда. Мерой уровня при этом является время распространения ультразвуковых импульсов от пьезокерамического преобразователя, выполняющего функции излучателя и приемника ультразвуковых импульсов, до контролируемой границы раздела сред и обратно до пьезокерамического преобразователя. Для уменьшения влияния изменения температуры газа (воздуха) на результат измерений используется репер – отражающая перекладина, расположенная на строго фиксированном расстоянии от излучающей поверхности. Кроме того, использование репера позволяет учесть влияние изменения давления, газового состава среды и других факторов на результаты измерений без дополнительных мер и затрат, так как, измерив время прохождения звуковых колебаний строго фиксированного расстояния (400 мм), можно определить скорость распространения звука в конкретной реальной среде каждый раз в процессе измерений.

рис. 1 - Схема функциональная датчика уровня ДУ1, где:
А1 – кабельный ввод; А2 – плата управления и усиления; А3 – формирователь электрического импульса возбуждения излучателя; А4 – преобразующая головка

Питание датчика уровня ДУ1 осуществляется по двухпроводной линии связи протяженностью до 1 000 м, которая соединяет кабельный ввод А1 с блоком электронным через барьер искрозащиты. С выхода платы управления и усиления А2 микроконтроллером подается запускающий импульс на формирователь электрического импульса возбуждения излучателя А3. Сформированный импульс возбуждения далее подается на преобразующую головку излучателя А4, которая является излучателем и приемником ультразвуковых импульсов. Отраженный от поверхности контролируемого вещества ультразвуковой импульс усиливается на плате управления и усиления, обрабатывается микроконтроллером и передается в блок электронный по линии питания последовательным кодом.

В рабочем состоянии о передаче данных измерений свидетельствует мигание светодиода в датчике уровня ДУ1. Если светодиод не мигает или светится постоянно, это означает, что датчик уровня ДУ1 неисправен.

рис. 2 - Структурная схема блока электронного БЭ1, где:
U_вых – выходное напряжение источника постоянного тока; I_вых – выходной ток источника постоянного тока

Формирование напряжений, необходимых для питания узлов блока электронного БЭ1 и датчика уровня ДУ1 осуществляется на плате питания, причем питание датчика формируется при помощи барьера искрозащиты. По двум проводам, по которым осуществляется питание датчика уровня ДУ1, происходит передача информации от датчика в блок электронный БЭ1 в цифровом последовательном коде. Для приема этой информации на плате питания сформирован детектор

принимаемого сигнала. На плате преобразования принятый с датчика код преобразуется в выходной сигнал постоянного тока, осуществляется сигнализация установленных порогов, готовится информация для индикации результатов. Для обмена информацией с вычислительным устройством верхнего уровня предусмотрен выходной изолированный сигнал интерфейса RS485. Все это происходит под управлением микроконтроллера.

На плате индикации осуществляется вывод результатов измерений на четырехразрядный светодиодный индикатор. При помощи клавиатуры осуществляется управление выводом результатов измерений и ввод параметров измерений и сигнализации порогов:

• размеры контролируемого объекта:
  • тип емкости (вертикальная/горизонтальная);
  • высота, длина емкости;
  • площадь поверхности вещества, уровень которого контролируется;
• наличие пароля, без знания которого невозможно изменить параметры посторонним лицом или случайно;
• диапазон изменения выходного сигнала постоянного тока;
• тип представления выходного сигнала постоянного тока (по уровню, по объему или расходу);
• вывод результатов измерений на индикацию;
• значения уставок и сигнализации.

Основные функции

• диапазон измерения уровня (при избыточном давлении до 100 КПа) 0...4000 мм, 0...6000 мм, 0...8000 мм;
• неизмеряемая зона 600 мм;
• выходные сигналы: 0...5 мА, 0...20 мА, 4...20 мА;
• гальваническое разделение входных, выходных цепей, цепей питания и интерфейса RS485;
• сигнализация достижения измеряемым параметром уставок двух уровней (двухпозиционное регулирование). Выход - "сухой контакт";
• формирование сигнала НОРМА, если ни одна из уставок не сработала;
• диапазон индикации измеряемых параметров 0000...9999 (десятичная точка в любом разряде);
• измерение расстояния до поверхности, пересчет уровня в объём, расход в лотках;
• индикация температуры газо-воздушной среды в районе излучателя;
• связь с внешними устройствами через интерфейс RS485 (протокол MODBUS-RTU Slave);
• В состав прибора входят датчик уровня ДУ-1 и блок электронный БЭ-1.

Датчик уровня ДУ-1:

• взрывозащищенное исполнение с маркировкой взрывозащиты “ОExiaIIВТ4 в комплекте МТМ 900 (могут устанавливаться во взрывоопасных зонах);
• диапазон рабочих температур -30...+50 °С;
• степень защиты со стороны излучателя IР67, со стороны корпуса IР54;
• предельное избыточное давление в емкости 100 Кпа;
• материал рупора 12Х18Н10Т, 15Х18Н12С4ТЮ.

рис. 3 - Габаритные размеры датчика уровня ДУ1

Блок электронный:

• искробезопасные входные цепи с маркировкой взрывозащиты "ExiaIIВ" в комплекте МТМ 900 (предназначены для установки вне взрывоопасных зон);
• диапазон рабочих температур +5...+50 °С;
• степень защиты корпуса IP20.

рис. 4 - Габаритные размеры блока электронного БЭ1