Настройка уровнемера достаточно кропотливое занятие. Существует очень много видов уровнемеров, а так же их производителей. Для их настройки используются различные программы а так же способы их подключения к ноубуку. С каждым прибором идет инструкция по настройке прибора. Но используя только инструкцию по настройке, сложно правильно настроить прибор. На данной странице предлагаю рассмотреть настройку уровнемера Rosemount5300 в том числе с разделом фаз. Как подключиться к прибору с помощью программы PACTware можно посмотреть на странице  на странице «Насторйка приборов программой PACTware». На данной странице рассмотрим вариант подключения уровнемера с протоколом связи Foundation fieldbus.

  1. Как установить программу Radar Master.
  2. Как подключиться к прибору по протоколу Foundadation Fieldbas.
  3. Проверка и сохранение настроек уровнемера.
  4. Виды резервуаров.
  5. Как замерить уровень и раздел фаз в резервуаре электронной рулеткой.
  6. Как замерить уровень и раздел фаз в резервуаре механической рулеткой.
  7. Внесение измеренных значений уровня в программу Radar Master
  8. Определение уровня в резервуаре по эхосигналу уровнемера.
  9. Возможные причины некорректных показаний уровнемера.

1.Как установить программу Radar Master.

Скачать программу Radar Master для настойки уровнемеров бесплатно не получиться. Данная программа поставляется на CD диске вместе с уровнемером. При желании можно купить программу на сайте разработчика. Сколько стоит, не знаю. Для получения информации необходимо отправить запрос, заполнив свои данные. При установке программы по протоколу HART у вас должен быть установлен драйвер на имеющийся у вас модем.  Как установить драйвер на HART-модем можно посмотреть на странице  «Настройка приборов программой PACTware». Каких либо проблем при установке программы Radar Master не возникает. Для подключения по протоколу Foundadation Fieldbas (далее FF) необходимо иметь Модем USB полевой шины Fieldbus . Например производителя Emerson. Модем поставляется вместе с программным обеспечением. Подробная инструкция по установке программы и подключения к прибору имеется в инструкции по эксплуатации.

2. Как подключиться к прибору по протоколу Foundadation Fieldbas

В инструкции по эксплуатации на модем FF имеется рисунок подключения ноутбука к прибору.

При подключении к прибору в лабораторных условиях данная схема конечно применима. Предлагаемая схема подключения в полевых условиях предполагает подключение прибора к ноутбуку в полевых условиях, что не всегда возможно. По требованиям безопасности, ноутбук при использовании во взрывоопасной зоне должен быть взрывобезопасного исполнения. Не всегда удобно носить ноутбук в «поле», особенно в непогоду, или мороз. При настройке прибора может выключиться питание ноутбука от батареи, и прибор может уйти «в ошибку». Потеряются показания прибора. Т.к. обычно для настройки прибора оперативным персоналом выделяется очень небольшой промежуток времени, то длительное отсутствие показаний может повлечь за собой нарушение технологического процесса.  Для возможности настройки прибора и контроля его работы в течение длительного времени я подключаю FF-модем в кроссовом шкафу. Прежде чем производить какие либо действия с любым прибором по протоколу FF как обычно необходимо все свои действия согласовать с оперативным персоналом.  Прибор обязательно должен быть выведен в «сервисный режим». Т.е. инженер АСУ ТП должен программно перевести в режим «Out of Service».  При подключении в «рабочем режиме» «Auto» к прибору может произойти программный сбой,  и могут потеряться показания («зависнуть») всех приборов одного «сигмента FF».

В кросовом шкафу находим провода полевой шины сигмента, к которым подключен прибор. Подключаем параллельно FF-модем. Для FF-протокола «полярность» значения не имеет. Запускаем программу Radar Master.

Для подключения  к уровнемеру при запуске программы выбираем вид протокола связи Foundadation Fieldbas

Запускается программа. Открывается окно настройки уровнемера. Производим поиск приборов. В окошке «Список приборов» будет отображаться список приборов подключенных к программе приборов.

Выбираем необходимый нам прибор. Подключаем его

Заходим в меню «Общие настройки». Проверяем, переведен ли прибор в режим «Out of Service».  Если блок находиться в режиме «Auto», переводим в режим «Out of Service». 

3.Проверка и сохранение настроек уровнемера.

Нажимая кнопку «Прочитать» считываем настройки прибора.

Конфигурацию прибора сохраняем в отдельной папке.

Запускаем мастер настройки прибора. Кнопкой «Вперед»  просматриваем и сохраняем для себя все настройки прибора.

Заходим в меню настройки резервуара. Считываем их. Данные сохраняем. Обычно все настройки я сохраняю в виде скриншотов в отдельной папке, созданной для данного уровнемера.

В данной вкладке есть меню «Условия работы». Необходимо проверить, правильно выставлен диапазон диэлектрической проницаемости среды.

4.Виды резервуаров

Самое сложное возникает с настройкой параметров резервуара. Для правильной настройки необходимо правильно провести замер базовой высоты резервуара, уровня жидкости, уровня раздела фаз. Конечно же, эти замеры не производят специалисты КИПиА. Обычно эти замеры проводит технологический персонал, с соблюдением всех мер безопасности. Но для уверенности в правильности замеров зачастую приходиться лично присутствовать при замерах. При коммерческих учетах измерение уровня в резервуаре проводят после отстоя нефти продолжительностью не менее двух часов с момента окончания заполнения. Резервуары бывают разного типа.

  • РВС- резервуар вертикальный стальной со стационарной крышей без понтона;
  • РВСП- резервуар вертикальный стальной со стационарной крышей с понтоном;
  • РВСПК — резервуар вертикальный стальной с плавающей крышей;

Всем кому интересно более подробное устройство резервуаров могут ознакомиться с их устройством в ГОСТ 31385-2016 «РЕЗЕРВУАРЫ ВЕРТИКАЛЬНЫЕ ЦИЛИНДРИЧЕСКИЕ СТАЛЬНЫЕ ДЛЯ НЕФТИ И НЕФТЕПРОДУКТОВ». Нас интересуют данные, которые необходимо внести в уровнемер. Технология замеров уровня в резервуарах так же разная. Рассмотрим вариант измерения уровня в стальном цилиндрическом резервуаре с разделом фаз вода/нефтепродукты.

5.Как замерить уровень и раздел фаз в резервуаре электронной рулеткой

Возможно провести измерения уровня и уровня раздела фаз в резервуаре, электронной измерительной рулеткой — например  «HERMetic Gtex 2000».

Электронная рулетка применяется для проведения измерений уровня в резервуарах, без контакта работника, с измеряемой средой. Рулетка имеет быстросъемное соединение с патрубком, смонтированном на измерительном фланце. При проведении измерений необходимо соблюдать все меры предосторожности прописанные в инструкции по эксплуатации. До проведения замеров рулетку необходимо заземлить.

После соединения с фланцем открывается шаровый кран, и производиться замер. При соприкосновении с поверхностью  жидкости изменяется звуковой сигнал издаваемый рулеткой на более короткие сигналы. При достижении электродами рулетки уровня раздела фаз, звуковой сигнал изменяется на прерывистый.

Более подробно порядок проведения измерения электронной рулеткой можете почитать в инструкции по эксплуатации по ссылке. При измерении электронной рулеткой следует учитывать длину всех монтажных элементов до отметки базовой высоты резервуара. До начала измерения, при полностью смотанной на катушку ленте, показания измерительной рулетки уже будут 474 мм.

К этому значению необходимо прибавить значение равному Ln от ответного измерительного фланца рулетки до базовой высоты резервуара (обычно это край фланца измерительного люка). Сумма  двух значений будет составлять величину Lnr.  Эту величину вычитаем от показаний рулетки до уровня D1 в резервуаре и до уровня раздела фаз D2.

Получаем 2 значения. D1- дистанция от базовой высоты до уровня в резервуаре. D2- дистанция от базовой высоты до уровня раздела фаз.  Вычитая эти значения от базовой высоты Lб получим значения уровня жидкости в резервуаре L1и уровень раздела фаз L2. Базовую высоту придется брать из паспорта резервуара.

Очень редко бывает так, что фланец измерительного люка и фланец, на котором размещен уровнемер, находятся на одном уровне. Для каждого патрубка на резервуаре в паспорте указывается разница по высоте между базовой высотой Lб и высотой расположения патрубка уровнемера d1 и d2.

Прибавляя значения d1 и d2 к базовой высоте резервуара мы получим значения базовой высоты для каждого уровнемера.

Останется только правильно внести все значения в соответствующие проведенным замерам, уровнемеры. В результате вычислений уровнемеры должны показывать реальные значения уровня в резервуаре. При этом разность показаний между уровнемерами должна совпадать с разностью измеренных значений рулеткой между уровнем в резервуаре L1 и уровнем раздела фаз L2. Данное значение отображается так же на мониторе АРМ оператора.

Очень удобно проводить замеры электронной рулеткой. Но иногда провести замеры электронной рулеткой не получается. На фотографии ниже вы увидите, что электроды рулетки расположенные в нижней части лота забиваются нефтепродуктами. Раздел фаз при этом определить не представляется возможным. В этом случае приходиться пользоваться обычной механической рулеткой с лотом.

6.Как замерить уровень и раздел фаз в резервуаре механической рулеткой.

 При проведении замера уровня и раздела фаз в резервуаре с помощью обычной измерительной рулетки с лотом, приходиться замеры производить по другой схеме. 

Рулетка с лотом так же позволяет определить раздел фаз в резервуаре. Для этого необходима водочувствительная индикаторная паста для нефтепродуктов. На участок стальной ленты, где предположительно должен находиться уровень раздела фаз наносится водочувствительная паста. Длина участка с нанесенной пастой может быть и 1 и 2 метра.  Водочувствительную пасту наносят тонким слоем (0,2¸0,3) мм на поверхность лота полосками с двух противоположных сторон.

В замерных люках резервуаров, имеется специальная направляющая канавка для стальной лены рулетки. Опускать и поднимать ленту следует по этой направляющей канавке. Лот очень осторожно необходимо опустить на дно резервуара. При этом показания рулетки должны совпадать с базовой высотой в паспорте резервуара. При отклонении от паспортных данных базовой высоты, следует понимать, что в резервуаре имеются донные отложения. Разница между паспортным значением и измеренным значением будет уровнем донных отложений. При различных значениях измеренной рулеткой и паспортными данными, значений базовой высоты резервуара, необходимо ориентироваться на дистанцию от базовой высоты резервуара до уровня нефтепродуктов и уровня раздела фаз. При отсутствии донных отложений можно замерить уровень и раздел фаз прямым методом.

Поднимают ленту рулетки строго вверх, без смещения в сторону, чтобы избежать искажения линии смачивания на ленте рулетки. На ленте рулетки после появления смоченной части определяют высоту уровня жидкости в резервуаре либо дистанцию до уровня нефтепродуктов от базовой высоты.

При дальнейшем подъеме измерительной лены, необходио определить уровень раздела фаз. Нанесенная на ленте водочувствительная паста, изменит свой цвет, на уровне раздела фаз нефть/ вода. Определяем уровень воды в резервуаре, или дистанцию до уровня раздела фаз от базовой высоты.    Измерение уровня в резервуаре проводят дважды. Если результаты измерений отличаются на 1 мм, то в качестве результата измерения принимается их среднее значение. Если полученное расхождение измерений более  1 мм, измерения повторяют еще дважды и берут среднее по трем наиболее близким измерениям.

При проведении замеров, необходимо соблюдать требования техники безопасности.  

Останется только правильно внести измеренные показания, в данные резервуара в программе Radar Master уровнемера.

В инструкции по эксплуатации на уровнемер описано все подробно. При настройке уровнемера, инструкция по настройке у вас должна быть под рукой. Либо как минимум вы должны ее прочитать хотя бы один раз.

После внесения данных в настройки уровнемера с помощью программы Radar Master иногда могут не соответствовать показания уровнемера измеренным данным. В этом случае необходимо будет выяснить причину отклонения показаний уровнемера.

7. Внесение измеренных значений уровня в программу Radar Master

Останется только правильно внести измеренные показания, в данные резервуара в программе Radar Master уровнемера.

В инструкции по эксплуатации на уровнемер описано все подробно. При настройке уровнемера, инструкция по настройке у вас должна быть под рукой. Либо как минимум вы должны ее прочитать хотя бы один раз.

8. Определение уровня в резервуаре по эхосигналу уровнемера.

После внесения данных в настройки уровнемера с помощью программы Radar Master иногда могут не соответствовать показания уровнемера измеренным данным. В этом случае необходимо будет выяснить причину отклонения показаний уровнемера.

Рассмотрим на примере резервуара пластовой воды приведенного выше.

При измерении уровня взлива в резервуаре, показания уровнемера совпадают с измеренным рулеткой значением. Показания же уровнемера раздела фаз не соответствуют измеренному значению. Для выяснения причины необходимо зайти в меню «Эхосигнал».  В данном меню отображается кривая эхосигнала.

Для того, что бы настроить уровнемер, нужно понять, что такое кривая эхосигнала. Попытаюсь объяснить очень примитивно. От  передатчика по волноводу или по воздуху (в зависимости от излучателя) отправляется сигнал. Этот сигнал начинает отражаться от всех имеющихся на пути препятствий. Основным параметром при построении кривой, является диэлектрическая проницаемость  среды. В зависимости от изменения диэлектрической проницаемости среды изменяется и величина отраженного сигнала. В итоге мы получаем кривую эхосигнала с различной амплитудой. Программа уровнемера производит вычисление уровня в резервуаре, в зависимости от внесенных в уровнемер данных и от отраженного эхосигнала. Эта программа у каждого производителя является собственной разработкой. Поэтому у различных производителей могут быть разные параметры, которые необходимо внести в программу настройки уровнемера.  Но принцип отражения кривой эхосигнала практически одинаковый для всех производителей и для различных излучателей.

Поняв один раз, что отражается на кривой эхосигнала, можно всегда представить,  что происходит в резервуаре (емкости). Сигнал исходит из верхней точки отсчета — Upper Reference Point. Первым препятствием для эхосигнала конечно же будет сам фланец и соединения преобразователя с зондом.  Величина отраженного от фланца и соединений сигнала большая. Так же помехи для измерения создает сам патрубок, на котором смонтирован уровнемер.  Поэтому отраженный от фланца сигнал отсекается программно — Distance Offset .  Этот сигнал уже не учитывается при вычислении уровня.  Далее следует отраженный от поверхности жидкости отраженный сигнал — Поверхность. Его амплитуда будет самая большая. Так как среда при переходе из слоя нефти в слой воды не однородная, можно увидеть на кривой эхосигнала несколько различных отраженных сигналов помех. Но в области перехода фазы нефти в фазу воды  будет самый высокий отраженный сигнал – Раздел фаз. Далее на кривой эхосигнала отображаются различные сигналы помехи. Это могут быть помехи от измеряемой среды – неоднородность заполняемой в резервуар жидкости, различные налипания на зонд. Так же это  могут быть помехи создаваемые самим измерительным зондом. Это могут быть повреждения тросового зонда, перемычки на двойном жестком  или коаксиальном зонде и т.д. 

Для понимания вида помех, вносимых самим зондом необходимо демонтировать уровнемер, хорошо промыть, почистить волновод.  При подключении к уровнемеру программой Radar Master можно увидеть все сигналы помех волновода. Ниже представлена кривая эхосигнала чистого тросового волновода длиной 12350 мм. Помехи имеются. Сигнал помех не превышает значения 500 mV. Но эти помехи,  говорят о том, что тросовый волновод имеет повреждения. В местах повреждений может скапливаться различные отложения. Это могут быть как нефтепродукты, так и различные солевые отложения.

Сигнал помех может значительно вырасти, и уровнемер будет искажать показания. Поэтому с волноводами  надо обращаться очень бережно, не повредить их.

9. Возможные причины некорректных показаний уровнемера.

Иногда возникают ситуации, когда сигнал помех вносимых измеряемой средой, гораздо больше сигнала рздела фаз. Рассмотрим такой пример.

На резервуаре смонтированы два уровнемера. Первый уровнемер измеряет уровень взлива. Уровнемер без функции измерения раздела фаз. Он прекрасно работает. Его показания совпадают с измеренным рулеткой уровнем.

На этом же резервуаре смонтирован второй уровнемер с функцией измерения раздела фаз.

Показания уровня раздела фаз не соответствуют измеренному значению. Согласно проведенным измерениям уровень раздела фаз вода/нефть находиться в районе дистанции D2 около 5,5метра. В промежутке дистанции 9…10 метров имеется сигнал помехи большой величины. Такой же сигнал помехи можно увидеть и на первом уровнемере. Никакими рекомендованными в инструкции по настройке уровнемера, способами, отсечь данный сигнал помехи не получилось. Была ли эта помеха от внутренних конструкций резервуара, так же не представилось возможным. На данный резервуар не было паспорта.

Этот уровнемер временно был смонтирован на фланец измерительного патрубка. 

Сигнал помехи на кривой эхосигнала отсутствует. Уровень раздела фаз уровнемер показывает корректно. Было принято решение смонтировать уровнемер на замерном патрубке. Вопрос некорректного показания уровня раздела фаз был решен.

Зачастую, к неправильным показаниям уровнемера приводит нарушение оперативным персоналом технологического режима. Например появление раздела фаз в емкости, где раздела фаз быть не должно.

Например, емкость для сбора серной кислоты. Используется бесконтактный радарный уровнемер. При нарушении технологического режима в емкость попадает алкилат. Появляется раздел фаз. В принципе уровнемеру должно быть все равно. Он должен показывать общий уровень. Но чем больше алкилата на поверхности серной кислоты, тем меньше уровня в емкости показывает уровнемер. Никакие попытки настроить программно правильность показаний уровнемера не дали результата. Рекомендации производителя были заменить уровнемер, на другой, с функцией раздела фаз. Так как конечно никто не купит новый уровнемер, оперативному персоналу приходилось соблюдать технологический режим. Уровнемер стал работать корректно.

Настройка уровнемеров, работающих с программой PactWare производится аналогично. Подключение уровнемеров программой PactWare описана на странице «Настройка приборов программой PactWare«.

Пишите в форуме. Делитесь опытом как решались проблемы с уровнемерами.