Уровнемеры радиоволновые РДУ1, ГАММА-РДУ1

1 Назначение

Уровнемеры радиоволновые РДУ1 и ГАММА-РДУ1 (далее «уровнемеры») предназначены для непрерывного бесконтактного измерения уровня жидких сред и сыпучих кусковых материалов в резервуарах.

Уровнемеры имеют в составе один или два датчика РДУ1 и различаются вторичными приборами (см. п. 3 настоящего раздела).

Уровнемеры могут обеспечивать цифровой обмен по последовательному интерфейсу RS-485 с ЭВМ верхнего уровня в формате протокола Modbus RTU.

Уровнемеры радиоволновые ГАММА-РДУ1 обеспечивают:
– индикацию измеренных уровней;
– управление внешними устройствами (четыре изолированных ключа с выходом типа «сухой контакт» и программируемыми привязками, порогами срабатывания и гистерезисами);
– формирование стандартных токовых сигналов, пропорциональных измеряемым параметрам (два канала с программируемой привязкой), для работы с самопишущими и другими устройствами регистрации;
– одновременное регулирование (позиционный или пропорциональный законы регулирования) по двум уровням, измеряемым подключенными к контроллеру датчиками.

Уровнемеры применяются в системах автоматизации производственных объектов нефтегазовой, нефтехимической, химической, энергетической, металлургической, пищевой и других отраслей промышленности в аппаратах с атмосферным или избыточным (до 0,2 МПа) давлением.

Датчики уровнемеров предназначены для установки на объектах в зонах класса 1 и класса 2 по ГОСТ Р 51330.9, где возможно образование смесей горючих газов и паров с воздухом категории IIB групп Т3, Т4 или T5 в зависимости от температуры установочного фланца.

Датчики уровнемеров имеют взрывозащищенное исполнение, соответствуют требованиям ГОСТ Р 51330.0, ГОСТ Р 51330.10, имеют вид взрывозащиты «Искробезопасная электрическая цепь»,

уровень взрывозащиты «Взрывобезопасный» для взрывоопасных смесей категории IIВ по ГОСТ Р 51330.11, групп Т3, Т4 или Т5, маркировку взрывозащиты «1ExibIIBТ3/Т4/T5 X» (в зависимости от температуры установочного фланца) по ГОСТ Р 51330.0.

Уровнемеры внесены в Государственный реестр средств измерений.

2 Контролируемая среда

Различные жидкие, вязкие, парящие, неоднородные, выпадающие в осадок, взрывоопасные продукты, в том числе нефтепродукты. Сыпучие кусковые материалы с размером гранул от 0 до 10 мм.

Стойкость датчиков уровнемеров к агрессивным средам ограничена применяемыми в антеннах (см. п.3.3 настоящего раздела) датчиков материалами: нержавеющая сталь (типа 03Х17Н14М3 и 12Х18Н10Т), фторопласт-4. 

3 Состав уровнемеров

3.1 Уровнемеры РДУ1 в зависимости от типа выходного сигнала поставляются в виде следующих комплектов:
– комплект РДУ1-0(1, 2)-ТВ включает в себя датчик уровня радиоволновый РДУ1 (далее «датчик»), обеспечивающий непосредственное измерение текущего значения уровня, и блок токового выхода искробезопасный БТВИ2 (далее «БТВИ2»). Комплект обеспечивает формирование токового сигнала 4…20 мА, в величине которого содержится информация о значении измеренного уровня;
– комплект РДУ1-0(1, 2)-RS включает в себя датчик и блок интерфейса искробезопасный БИИ2 (далее «БИИ2»). Комплект имеет выходной сигнал в виде последовательного интерфейса RS-485 в формате протокола Modbus RTU.

3.2 Уровнемеры ГАММА-РДУ1 поставляются в виде комплектов, которые включают в себя один или два датчика уровня радиоволновых РДУ1, обеспечивающих непосредственное измерение текущих значений уровней, и контроллер ГАММА-12 (далее «контроллер»).

3.3 Датчики, входящие в состав уровнемеров, поставляются в исполнениях c различными антеннами:
– параболической;
– диэлектрической;
– рупорной.

3.4 Датчики подключаются к вторичным приборам (блокам БТВИ2, БИИ2; контроллеру ГАММА-12) с помощью четырехпроводного экранированного кабеля. Характеристики кабеля см. в п. 4.10.7 и п. 4.11.9 настоящего раздела.

3.5 Для работы на резервуарах с агрессивными средами (АС) и повышенным давлением (ПД) могут использоваться изолирующие окна (см. рисунок II.8.2). Подробное описание изолирующих окон дано в руководствах по эксплуатации уровнемеров УНКР.407629.001 РЭ и УНКР.407629.002 РЭ, размещенных на прилагаемом к настоящему каталогу CD-диске.

3.6 Для исключения налипания парящих и пылящих продуктов на внутренние полости антенн могут использоваться защитные кожухи, выполненные в виде фторопластовой оболочки (УНКР.468854.001 для РДУ1-0 исп.0, УНКР.468854.001-01 для РДУ1-0 исп.1, УНКР.468854.001-02 для РДУ1-2). Защитные кожухи поставляются по отдельному заказу. Необходимость и возможность установки защитного кожуха во взрывоопасной зоне определяется Заказчиком.

3.7 Для выноса антенны за пределы высоких установочных люков могут применяться до четырех волноводных удлинителей длиной 0,25 м каждый (УНКР.434852.001), поставляемые по отдельному заказу. Необходимость и возможность установки удлинителей и их количество определяются Заказчиком.

4 Технические данные

4.1 Номенклатура выпускаемых уровнемеров РДУ1 и ГАММА-РДУ1 определяется номенклатурой и количеством входящих в их состав датчиков, необходимой точностью измерения уровня, типом выходного сигнала (только для уровнемеров РДУ1) и конструктивными особенностями резервуара.

4.2 Основные технические характеристики и условия эксплуатации датчиков и вторичных приборов уровнемеров даны в таблице II.8.1.

Таблица II.8.1

* Минимальный уровень продукта от дна резервуара не менее 0,1 м.

4.3 Скорость изменения уровня продукта не должна превышать величины 0,04 м/с.

4.4 Время установления рабочего режима – не более трех минут.

4.5 Время измерения не более 1 с.

4.6 По устойчивости к механическим воздействиям датчики уровнемеров соответствуют исполнению N1 по ГОСТ 12997.

4.7 Метрологические характеристики

4.7.1 Метрологические характеристики уровнемеров РДУ1

4.7.1.1 Метрологические характеристики уровнемеров РДУ1 приведены в таблице II.8.2.

Таблица II.8.2

* Под абсолютной погрешностью измерений относительного уровня подразумевается абсолютная основная погрешность измерения при малых изменениях уровня продукта (в пределах 0,15 м) во всем диапазоне измерений.

4.7.1.2 Пределы допускаемой дополнительной погрешности измерения уровня, вызванной изменением температуры окружающей среды на каждые 10 °C, не превышают пределов допускаемой основной погрешности.

4.7.2 Метрологические характеристики уровнемеров ГАММА-РДУ1

4.7.2.1 Погрешность измерений уровня для уровнемера ГАММА-РДУ1 состоит из погрешности датчиков и погрешности преобразования контроллера.

4.7.2.2 Метрологические характеристики датчиков уровнемеров ГАММА-РДУ1 приведены в таблице II.8.3.

Таблица II.8.3

* Под абсолютной погрешностью измерений относительного уровня подразумевается абсолютная основная погрешность измерения при малых изменениях уровня продукта (в пределах 0,15 м) во всем диапазоне измерений.

4.7.2.3 Значение погрешностей преобразования контроллера определяется типом выходного сигнала. В случае, когда выходным сигналом уровнемеров является последовательный интерфейс RS-485 и при выводе на индикатор, контроллер не вносит погрешность в результаты измерений уровня, осуществляя лишь преобразование кодов в соответствующий выходу цифровой формат.

4.7.2.4 Если выходные сигналы уровнемеров представляют собой токовые выходы, то на погрешность измерения уровня накладывается погрешность преобразования цифрового значения результата измерения в значение величины выходного токового сигнала, которая не превышает ± 20 мкА.

4.8 Характеристики выходных сигналов блоков БТВИ2 и БИИ2

4.8.1 Характеристики токового сигнала БТВИ2:
– диапазон токового сигнала – от 4 до 20 мА;
– максимальное сопротивление нагрузки – 750 Ом;
– амплитуда переменной составляющей выходного токового сигнала не превышает 0,1 мА;
– период переменной составляющей выходного токового сигнала составляет 1,6 мс;
– рекомендуемая полоса пропускания фильтра низких частот второго порядка токоприемного канала промышленного контроллера не должна превышать 10 Гц.

4.8.2 Характеристики БИИ2:
– тип интерфейса – RS-485;
– гальваническая изоляция выходных цепей интерфейса от общего провода и внутренних цепей БИИ2 (прочность изоляции 1000 В постоянного напряжения в течение одной минуты);
– программируемая скорость передачи до 19200 бит/с;
– программируемый контроль четности;
– логический протокол – Modbus RTU (программируемый адрес).

4.9 Характеристики контроллера

4.9.1 Число подключаемых датчиков – два.

4.9.2 Жидкокристаллический индикатор (ЖКИ) со светодиодной подсветкой имеет две строки по 8 знакомест (матрица 5х7 точек, размер символа 2,96х5,56 мм) и обеспечивает вывод алфавитно-цифровой информации.

4.9.3 Контроллер имеет четыре светодиода, индицирующих текущее состояние ключей, пьезоэлектрический звонок и шесть светодиодов, индицирующих прием/передачу информации от датчиков и интерфейса RS-485.

4.9.4 Для программирования контроллера пользователю предоставляется трехкнопочная клавиатура. Все программируемые параметры и константы запоминаются в энергонезависимой памяти контроллера и сохраняются при отключении питания.

4.9.5 Предельные параметры ключей контроллера на активной нагрузке:
– коммутируемое напряжение постоянного или переменного тока не более 250 В;
– допустимый ток коммутации ключа не более 1 А;
– сопротивление ключа в замкнутом состоянии не более 1,2 Ом.

4.9.6 Характеристики интерфейса:
– гальваническая развязка выходных цепей интерфейса от корпуса контроллера и его внутренних цепей (прочность изоляции 1000 В постоянного тока в течение одной минуты);
– тип интерфейса – RS-485;
– программируемая скорость передачи до 19200 бит/с;
– программируемый контроль четности;
– логический протокол – Modbus RTU (программируемый адрес контроллера).

4.9.7 Характеристики выходных токовых сигналов контроллера:
– число выходных токовых сигналов – два;
– гальваническая развязка выходных цепей токовых сигналов от корпуса контроллера и его внутренних цепей (прочность изоляции 1500 В промышленной частоты);
– независимое программирование выходной шкалы (0…5 мА, 0…20 мА, 4…20 мА) для каждого токового сигнала;
– выходные токовые сигналы 0…5 мА обеспечиваются контроллером на нагрузке не более 2 кОм, 0…20 мА и 4…20 мА – на нагрузке не более 450 Ом;
– пределы допускаемой абсолютной погрешности выходных токовых сигналов ± 20 мкА.

4.10 Электрические параметры и характеристики уровнемеров РДУ1

4.10.1 Питание уровнемеров осуществляется от внешнего гальванически изолированного от силовой цепи стабилизированного источника питания постоянного тока (напряжение + 24 В ± 10 %).

4.10.2 Ток потребления уровнемеров не превышает 500 мА.

4.10.3 Питание датчиков осуществляется блоками гальванически изолированным искробезопасным постоянным напряжением + 12 В. Ток потребления датчика не превышает 360 мА.

4.10.4 Электрическая изоляция блоков при температуре окружающего воздуха от +15 до +35 °С и относительной влажности от 30 до 80 % выдерживает в течение одной минуты без пробоя и поверхностного перекрытия испытательное напряжение:
– между искробезопасными цепями и искроопасными цепями – напряжение ~1500 В, 50 Гц (эффективное значение);
– между выходными цепями и цепями питания – напряжение ~500 В, 50 Гц (эффективное значение).

4.10.5 Электрическое сопротивление изоляции между искробезопасными цепями и искроопасными цепями, цепями питания и выходными цепями:
– не менее 20 МОм при нормальных условиях;
– не менее 5 МОм при верхнем значении температуры рабочих условий.

4.10.6 По степени защиты от поражения электрическим током датчики относятся к классу защиты I в соответствии с требованиями ГОСТ 12.2.007.0.

4.10.7 Нормальное функционирование уровнемера обеспечивается при длине соединительного кабеля между датчиком и блоками не более 0,5 км. Разрешается применение экранированных контрольных кабелей со следующими параметрами: R_КАБ ≤ 6 Ом, С_КАБ ≤ 0,1 мкФ, L_КАБ ≤ 1,5 мГн.

4.10.8 Обмен информацией датчика с блоками ведется последовательным кодом в асинхронном полудуплексном режиме по внутреннему протоколу версии 2.0. Скорость передачи составляет 2400 бит/с.

4.11 Электрические параметры и характеристики уровнемеров ГАММА-РДУ1

4.11.1 Питание контроллера уровнемера осуществляется от сети переменного тока напряжением от 180 до 242 В, частотой (50 ± 1) Гц.

4.11.2 Мощность, потребляемая контроллером от сети, не превышает 60 В•А.

4.11.3 Питание датчиков осуществляется постоянным напряжением с параметрами U_o ≤ 14,3 B, I_o ≤ 0,36 А.

4.11.4 По степени защиты от поражения электрическим током контроллер относится к классу защиты I в соответствии с требованиями ГОСТ 12.2.007.0.

4.11.5 Электрическая изоляция между цепью питания ~220 В, 50 Гц и металлическими частями контроллера выдерживает без пробоя и поверхностного перекрытия испытательное напряжение ~1500 В, 50 Гц в нормальных условиях применения.

4.11.6 Электрическая изоляция между выходными искробезопасными цепями контроллера и его корпусом выдерживает без пробоя и поверхностного перекрытия испытательное напряжение ~500 В, 50 Гц в нормальных условиях применения.

4.11.7 Электрическая изоляция между искробезопасными цепями и искроопасными цепями контроллера выдерживает напряжение ~1500 В, 50 Гц в нормальных условиях применения.

4.11.8 Электрическое сопротивление изоляции между искробезопасными цепями и искроопасными цепями, цепями питания и выходными цепями контроллера :
– не менее 20 МОм при нормальных условиях;
– не менее 5 МОм при верхнем значении температуры рабочих условий.

4.11.9 Нормальное функционирование уровнемера обеспечивается при длине соединительного кабеля между датчиком и контроллером не более 0,5 км. Разрешается применение экранированных контрольных кабелей со следующими параметрами: R_КАБ ≤ 6 Ом, С_КАБ ≤ 0,1 мкФ, L_КАБ ≤ 1,5 мГн.

4.11.10 Обмен информацией датчиков с контроллером ведется последовательным кодом в асинхронном полудуплексном режиме по внутреннему протоколу версии 2.0. Скорость передачи составляет 2400 бит/с.

4.12 Рабочая частота СВЧ-тракта датчиков составляет 10 ГГц.

4.13 Интенсивность электромагнитного поля на расстоянии более 1 м от датчиков за пределами главного лепестка диаграммы направленности антенны не превышает 0,1 мкВт/см².

5 Принцип работы уровнемеров

Измерение дальности до продукта производится радиолокационным методом. Частотно-модулированный сигнал сверхвысокой частоты излучается в направлении к поверхности продукта (цели) и, отразившись от цели, принимается антенной датчика, входящего в состав уровнемера. Дальность до поверхности продукта пропорциональна разностной (дальномерной) частоте принятого и излучаемого сигналов и вычисляется по формуле

L_Ц = S•F,

где L_Ц – дальность до поверхности продукта, м;
F – дальномерная частота, Гц;
S – коэффициент пересчета, м/Гц.

6 Установка приборов

6.1 Установка датчиков

Установка датчиков осуществляется в соответствии с указаниями раздела «Подготовка к работе и порядок работы» руководств по эксплуатации уровнемеров УНКР.407629.001 РЭ и УНКР.407629.002 РЭ.

6.2 Установка блоков БТВИ2, БИИ2

Блоки уровнемеров устанавливаются в помещении с искусственным освещением для обеспечения возможности круглосуточной работы. В месте установки блоков необходимо наличие постоянного напряжения +24 В ±10 %. Установка блоков производится на монтажный рельс EN 50 022-35x7,5 Phoenix Contact GmbH & Co., для чего на задней стороне корпуса имеется соответствующий узел крепления.

6.3 Установка контроллера

Контроллер устанавливается в помещении с искусственным освещением для обеспечения возможности круглосуточной работы. Установка контроллера производится на щит потребителя.

7 Структуры уловных обозначений

7.1 Структура условного обозначения уровнемера РДУ1

7.2 Структура условного обозначения датчика уровнемера ГАММА-РДУ1

8 Пример записи при заказе

8.1 Пример записи при заказе уровнемера РДУ1
«Уровнемер радиоволновый РДУ1-0-ТВ исполнение 0 ТУ 4214-016-29421521 -04».

8.2 Пример записи при заказе уровнемера ГАММА-РДУ1
«Уровнемер радиоволновый ГАММА-РДУ1 ТУ 4214-022-29421521-05 в составе:
– контроллер микропроцессорный ГАММА-12
– радиоволновый датчик уровня РДУ1-0 исполнение 0».

8.3 Образцы бланков-заказов приборов в печатном виде – в разделе XI настоящего каталога, в электронном виде – на прилагаемом к каталогу CD-диске.

9 Комплектность поставки

9.1 Комплектность поставки уровнемеров РДУ1

9.1.1 В комплект поставки уровнемеров РДУ1-0(1, 2)-ТВ входят:

9.1.2 В комплект поставки уровнемеров радиоволновых РДУ1-0(1, 2)-RS входят:

Примечание

1 Исполнение антенны для датчика РДУ1-0 определяется заказом.

2 Тип поставляемой тары, помеченной "*", определяется типом датчика (тара транспортная УНКР.321211.001 поставляется для датчика РДУ1-0, тара транспортная УНКР.321211.002 поставляется для датчика РДУ1-1, тара транспортная УНКР.321211.003 поставляется для датчика РДУ1-2).

3 Составные части, помеченные "**", определяются заказом.

4 Тип поставляемого защитного кожуха, помеченного "**", определяется типом датчика (кожух защитный УНКР.468584.001-01 поставляется для датчика РДУ1-0 исп.0, кожух защитный УНКР.468584.001 поставляется для датчика РДУ1-0 исп.1, кожух защитный УНКР.468584.001-02 поставляется для датчика РДУ1-2). Для РДУ1-1 кожух не поставляется.

5 Тип поставляемого изолирующего окна, помеченного "**", определяется заказом в соответствии с типом и габаритными размерами датчика.

9.2 Комплектность поставки уровнемеров ГАММА-РДУ1

В комплект поставки уровнемеров входят:

1 Исполнение антенны для датчика РДУ1-0 определяется заказом.

2 Тип поставляемой тары, помеченной "*", определяется типом датчика (тара транспортная УНКР.321211.001 поставляется для датчика РДУ1-0, тара транспортная УНКР.321211.002 поставляется для датчика РДУ1-1, тара транспортная УНКР.321211.003 поставляется для датчика РДУ1-2).

3 Составные части, помеченные "**", определяются заказом.

4 Тип поставляемого защитного кожуха, помеченного "**", определяется типом датчика (кожух защитный УНКР.468584.001-01 поставляется для датчика РДУ1-0 исп. 0, кожух защитный УНКР.468584.001 поставляется для датчика РДУ1-0 исп. 1, кожух защитный УНКР.468584.001-02 поставляется для датчика РДУ1-2). Для РДУ1-1 защитный кожух не поставляется.

5 Тип поставляемого изолирующего окна, помеченного "**", определяется заказом в соответствии с типом и габаритными размерами датчика.

6 Документ, помеченный "***", в обозначении ХХХ содержит номер текущей версии программного обеспечения контроллера.

10 Габаритные размеры

Габаритные размеры датчиков РДУ1; изолирующих окон; блоков БТВИ2 и БИИ2; контроллера ГАММА-12 даны на рисунках II.8.1...II.8.4 соответственно.

11 Дополнительная информация

11.1 Подробно сведения по техническим характеристикам, принципу действия, установке, подготовке к работе и порядке работы с приборами даны в руководствах по эксплуатации уровнемеров УНКР.407629.001 РЭ и УНКР.407629.002 РЭ.

11.2 Руководства по эксплуатации в электронном виде размещены на прилагаемом к настоящему каталогу CD-диске.

Рисунок II.8.1 – Габаритные размеры датчиков РДУ1

Рисунок II.8.2 – Габаритные размеры изолирующих окон для агрессивных сред

Рисунок II.8.3 – Габаритные размеры блоков БТВИ2 и БИИ2

Рисунок II.8.4 – Габаритные размеры контроллера ГАММА-12