Nivå fra A til Å 14:16

Mesterlig montasje!

Vi tar en runde på riktig montasje for pålitelige nivåmålinger.

Mesterlig montasje!
(Bilde: )

Vi tar en runde på riktig montasje for pålitelige nivåmålinger.

Nivå fra A til Å

Automatiserings artikkelserie ”Nivå – fra A til Å” dekker nivåmåling i industrielle applikasjoner.

Artikkelen om installasjon og igangkjøring er utviklet i tett samarbeid med instrumenteringsleverandøren Endress+Hausers norske spesialister innen nivåmåling, blant annet Pål Thorkildsen, Frank Berg Halvorsen, Tore Sandvoll og Knut Nordrum.

Plassering, eventuelle avstandsstykker, oppvatring/vinkel, undertrykking av falske ekko, og ikke minst grundig gjennomgang av manualen, er viktige stikkord.

Følg reglene

Hva slags krav må møtes for at nivåinstrumenter skal kunne gi en sikker og god måling? Her fokuserer vi på fysiske forhold rundt installasjonen for ulike radarmålere (med horn/ ledet), ultralyd og kapasitiv. Og uansett hva slags måleprinsipp som velges, må vi følge de ”lover og regler” som gjelder.

Generelt er det, i planleggingsfasen, spesielt to ”sett” av regler vi må forholde oss til:

  1. utstyret må velges ut i fra lokale forhold, inklusiv type industri og aktuell klassifisering i området utstyret skal plasseres i
  2. fysiske ”lover” som gjelder for de forskjellige måleprinsippene som gir oss begrensninger i hvordan måleinstrumenter kan plasseres

Her setter vi den siste på dagsorden. Selv om dagens instrumenter er mikroprosessorbaserte, og prosessoren har stor regnekapasitet, utvilsomt med fantastiske softwaremuligheter, er vi allikevel avhengig av å ha et godt råsignal fra prosessen. Basisforholdene må simpelthen være de beste, inklusiv korrekt montasje av måleinstrumentene!

Les manualen!

Alle instrumenter leveres med omfattende dokumentasjon som viser hvordan de skal monteres og programmeres. Og manualen er en riktig juvel med informasjon!

Men, erfaringsmessig er det ikke rent sjelden at det syndes. Både ved bestilling og montasje, dessverre. Vi belyser derfor noen av de mest vanligste fallgruvene her. Samtidig oppfordrerer vi på det sterkeste til en grundig gjennomgang instrumentets manual.

Når det gjelder radiometrisk måling, eller gamma, er det så mye detaljert planlegging som normalt gjøres i forkant av installering, at det som regel lite er feilmontering.

Hvis noe må gjøres, er det som regel kun små justeringer av høyde av detektoren, eller vinkling av kildebeholderen, som gjøres under kalibreringen.

Radar – Stav/vaierradar

Ved lange ”radarstaver” kan det være fornuftig med skikkelig forankring i bunnen.
Ved lange ”radarstaver” kan det være fornuftig med skikkelig forankring i bunnen.
 

Radarnivåmålere finnes i to hovedversjoner, som ToF-Instrument (Time of Flight) og ledet/guidet. Selv om det måletekniske prinsippet er det samme, gangtid av radiobølger, vil mulighetene og begrensningene være forskjellige. Prosesstilkoblingen er det mest vanlige problemet. Ofte monteres målerne på eksisterende avstandsrør/nozzler, og disse kan være både høyere og trangere enn hva instrumentets spesifikasjoner tilsier.

Overgangsstav! En vanlig monteringsfeil for ledet radar med vaier, er at nozzelen er høy og med vaier helt opp til 35 meter, som festes i bunnen, skal det ikke store vinkelen til før den blir dradd slik at den går inn i underkant av nozzelen. Resultatet er at signalet kortsluttes, og målingen er ”død”. Og dette betinger gjerne at siloen må tømmes for å få laget et nytt bunnfeste. Ved montering i slike nozzler bør man be leverandøren om en overgangsstav med avstandskive, som sørger for at det ikke blir noen kortslutning.

Hold avstand til tankvegg

Hold avstand! Selv om energien ledes langs en stav eller vaier, er det visse krav til avstand fra vegg. Ikke minst er dette viktig med avstand til obstruksjoner inne i tanken som for eksempel rør, stiger etc. Vi snakker om en avstand på over 300mm for å være på den sikre siden. For plasttanker gjelder dette også for metallkonstruksjoner på tankens utside! Er veggene av betong, kreves det en avstand på minimum 500mm, helst mer.

Sidekrefter? Ved montasje av radar med stav i væskeapplikasjoner, er det viktig at stavens konstruksjon tåler sidekrefter, for eksempel fra en omrører. I slike tilfeller vil det være riktig å montere en føring for staven i bunnen av tanken for støtte. 

Radar – antenneradar

Antennevinkel. Når det gjelder montasje av berøringsfri radar, er også prosesstilkoblingen vital. Målerne leveres oftest med 6 MHz (C-Band) eller 26 GHz (K-Band) sendefrekvens. Radarene, med lav sendefrekvens, leveres enten med stavantenne eller hornantenne. Og  det er meget viktig at vinkelen på antennene er riktig. Monteres stavantennen i en nozzel, er det viktig at den delen av antennen som frigir sendepulsen, er nedenfor, og stikker helst litt inn i tanken. Det samme gjelder hornantenne.

Påfylling/omrører? Måleren bør ikke monteres i midten av tanken/siloen. Resultatet er gjerne et sterkt forringet målesignal. Instrumentet bør også monteres lengst mulig vekk fra påfylling, for å unngå at den kommer inn i strålevinkelen. I tanker med omrørere, er det viktig å montere instrumentet slik at det blir en størst mulig avstand mellom tankvegg og omrører. Pass også på bladene ikke blir stående rett under strålebanen når omrøreren står stille.

I vater takk!

Strålevinkel. I prinsippet brukes lavfrekvent radar, i prosesstanker på urolig overflate, og  høyfrekvent radar på roligere overflater. Den høyfrekvente radaren skilter med mindre strålevinkel, en viktig egenskap i trange tanker, med eller uten omrører. Og desto større horn, desto mindre strålevinkel, uansett sendefrekvens.

I vater for væske! Ved måling på flytende medie, er det vitalt å vatre opp giveren. Dette kan gjøres ved å legge inn skjeve pakninger, eller ved at pakningen er såpass porøs at justeringen kan gjøres ved å stramme eller slakke boltene. Justeringssett er et tredje alternativ.

Ultralyd berøringsfri måler

Montering av ultralydgiver i rør gjør målingen mindre påvirket av urolig overflate.
Montering av ultralydgiver i rør gjør målingen mindre påvirket av urolig overflate.
 

I rør? Plassering av ultralydgivere har mange likhetstrekk med radarmålere. For ultralydmåling på medier som ikke ”gror til”, kan giveren også plasseres i rør - så lenge røret er helt glatt innvendig, uten sveisekanter og slikt. Det er viktig at røret går helt ned til bunnen, med en liten glippe nederst, og ventilering helt øverst i røret. Dette for at nivået inne røret skal utlignes med nivået utenfor. Når røret ikke går helt ned, er det viktig at det skråskjæres 45 grader nederst.

Medie! Ultralyd er mekaniske lydbølger, og trenger derfor et medie for å bevege seg. Derfor må det være minst 500 mbar absoluttrykk (litt undertrykk) i tanken.

Blindsone. Siden giveren brukes til både å sende lydpulser, og registrere ekkoet fra overflaten, vil giveren ha en egensvinging. Og den tiden, før giveren er klar til å motta signalet, tilsvarer blindsonen. Giverens blindsonen er avhenging av sendefrekvens og giverens utforming, og dette må tas hensyn til ved montering av giveren.

Kapasitiv nivåmåler

Innaktiv del? Ved montasje av kapasitiv giver, i en trang nozzle, er det viktig at instrumentet bestilles med en inaktiv del. Denne skal dekke hele nozzelen, slik at målingen ikke påvirkes. I utgangspunktet kan en kapasitiv giver måle i hele målestavens lengde, helt opp til prosesskoblingen.

Jording! Det er essensielt at nivåmåleren er skikkelig jordet, da målingen i prinsippet er mellom giveren, som en elektrode, og tankveggen som referanseelektroden. Dette er spesielt viktig ved måling på medier med lav dielektrisitetskonstans.

Ved å montere giveren nærmere tankveggen, vil signalet bli sterkere. Ved måling på ledende medie, vil ikke avstanden mellom elektrodene være større enn giverens isolasjon, og derfor også uavhengig av tankform.

Referanse? Ved måling i en liggende tank, med ikke-ledende medie, er det viktig å bruke et referanserør eller en referansestav. Det samme gjelder ved måling i plasttanker.

Igangkjøring av instrumentene

Tom tank. De fleste instrumenter, for kontinuerlig nivåmåling, leveres med et betjeningstablå for bruk til programmering og igangkjøring. Via dette legges referanser for 0 og 100 prosent av måleområdet. De fleste instrumenter har også innebygd algoritmer for forskjellige tankformer, og mulighet for linearisering av signalet. Ved igangkjøringen er det meget viktig at nivået i tanken eller siloen er så lavt som mulig, for å kunne gjøre en optimal innjustering av giver.

Falske ekkoer? De fleste ToF-instrumenter har i dag mulighet for en fast undertrykking av falske ekkoer, som kan komme fra forskjellige mekaniske obstruksjoner; sveiseskjøter, stiger, rør, omrører og eventuelt andre instrumenter. Og det er best å gjøre denne kartleggingen (”mapping”) når tanken er (nærmest) tom. Er det montering av flere ultralydgivere innenfor et avgrenset område, er det vitalt å synkronisere instrumentene slik at de ikke påvirker hverandre.

Dokumentasjon

PC? Digitalt grensesnitt er tilgjengelig for de fleste instrumenter, og mest vanlig er et digitalt HART-signal, overlagret det analoge 4 til 20mA utgangssignalet. Ved å bruke et HART-Modem, og tilhørende programvare for PC, kan programmering og igangkjøring gjøres rett fra PC’en. Fieldbus Foundation og Profibus gjør selvsagt samme jobben. Ved programmering av flere like instrumenter, er det mulig å laste settingen til et instrument over til et annet. Den største fordelen med å bruke et PC-basert program, er dokumentasjonen. Etter igangkjøringen er ferdig, kan det skrives ut en rapport som viser hva slags verdier som er lagt inn i instrumentet, sammen med ekkoprofiler.

 

Eksklusivt for digitale abonnenter

På forsiden nå