Magneticko-indukèní prùtokomìr napájený z proudové smyèky



Podobné dokumenty

Senzor teploty. Katalogový list SMT

Ultrazvukový mìøiè pro mìøení tepla/chladu


4x kombinovaný analogový vstup s vysokou pøesností (0..10V, R, C)

PA20 Pøedzesilovaè kapacitní sondy Pøedpis instalace a údržby

PØÍMOÈARÝ ŠOUPÁTKOVÝ ROZVÁDÌÈ

INSTALACE SYSTÉMÙ MICROPEL

Vývody kontaktù ovládacích obvodù stykaèù a pomocného napájení jsou na svorkovém poli, jak je obvyklé u pøstrojù modulového provedení. Provedení èelní

Klasifikace. Vzhledem k neustálému technickému rozvoji si výrobce vyhrazuje právo mìnit dílèí parametry bez pøedchozího upozornìní.

L1 L2 L3 + (~) - (~) SS1 + - SPCJ 4D28 3I> IRF SGR1. Start Trip Start Trip Start Trip SGR9 1 1 SGR4 1 3I>> 3I>>> SGR6 1 DI> Trip SGR

ABB Energo. SPAU 300 Napì ové ochrany

PWM-01 Zdroj 17 VA (5 V stab., 12 V, 24 V) 4-2. PWM-03Zdroj 50 VA (12 V, 24 V, 24 V stab. nebo 24 V~) 4-3

Izolaèní zesilovaèe s IL300 Zapojení izolaèních zesilovaèù s IL300 se liší pøedevším režimem v nichž pracují interní fotodiody Podle toho zda interní

NÁVOD K OBSLUZE A ÚDRŽBÌ

SKØÍÒOVÝ ROZVÁDÌÈ EZB 750L

Termostatické smìšovací ventily

Rozvádìèe øady EU jsou urèeny pro rozvod elektrické energie nízkého napìtí v prùmyslu a energetice jako hlavní nebo podružné


ZVÝRAZNÌNÉ DOPRAVNÍ ZNAÈKY S LED SVÌTELNÝMI ZDROJI D-180BL2 DYNASIG


VÍCEKANÁLOVÝ REGISTRÁTOR ELEKTRICKÝCH VELIÈIN SÉRIE DL

Standardní signál video 1Vpp

PolluTherm CHARAKTERISTICKÉ ZNAKY POUŽITÍ SPECIFIKACE


NRUE/A, NRUF/A (NRUT../A)

Klasifikace. Klasifikace jiskrové


Pøístrojové transformátory proudu nízkého napìtí


ZSG 8. Obsah. Popis, použití a charakteristika...3. Technické informace...4. Zásady návrhu regulátoru...7. Znaèení regulátoru a jeho specifikace...


Pøevodník úrovnì hladiny LT 2010 Pøedpis instalace a údržby



DET SIGMA PUMPY HRANICE

POWERLINE , 20-33, 30-33, 40-33, KOMUNIKACE

SINLINE 800, 1200, 1600, 2000,


EX05 - interiérový ovladaè, teplomìr, vlhkomìr. Periferie EX05 je nabízena ve dvou modifikacích: s mìøením teploty

ROZDĚLENÍ SNÍMAČŮ, POŽADAVKY KLADENÉ NA SNÍMAČE, VLASTNOSTI SNÍMAČŮ

testo 521 / 526 Pøesné tlakomìry Vnitøní tlakový senzor, možnost pøipojení externích sond, všechny rozsahy hpa bar m/s m 3 /h


ZÁVITOVÝ SAMOÈINNÝ REGULÁTOR DIFERENÈNÍHO TLAKU ZSG5

Výrobní program Ekorex-Consult, spol. s r.o.

3/ %,1'(& 83'1 &( &3 )XQNFH. + ; ; ; ; / ; ; + ; EH]H]PuQ\

Kapitola 3 UNIPOLÁRNÍ TRNZISTORY 3.1 Obecný popis Unipolární tranzistory s pøechodovým hradlem (JFET) MOSFET MOSFET zvláštní k

FTW360 - kompaktní ochrana èerpadla



VaryControl regulátor VVS




Regulátor TERM 2.0 NÁVOD K OBSLUZE A MONTÁ NÍ PØÍRUÈKA


Indikaèní pøístroje - bez zabudovaného regulátoru

3.3.2 Základní pojmy a teorie Kódování Principy, znaky a využití genetických algoritmù Expertní systémy


TERM 4MK. Univerzální regulaèní systém. Charakteristika. ZPA EKOREG s.r.o. Ústí nad Labem

ZÁVITOVÝ SAMOÈINNÝ REGULÁTOR TLAKU ZSG3



SINLINE XL 1800, 2200,

10/2001 7/2001 SW 3.0


Komfortní clony Prùmyslové clony

/2*,.$ 5(6(7 Ë=(1Ë +$/7 *(1(5È ',129é & 6./ $/8. ' /,ý. ýë7$ý 5(*,675 5(*, é. 6e5,29é 5(*,675 * $.808/È725 5:0. %8',ý(/ 45(*,675 5(*



Měření neelektrických veličin. Fakulta strojního inženýrství VUT v Brně Ústav konstruování

BASIC. Kontrolní bazénová øídící a jistící jednotka 230V. Návod k montáži a použití

EMKO F3 - indukční průtokoměr

DIFERENÈNÍHO TLAKU A PRÙTOKU ZSG9


Armatury a systémy Premium Aquastrom T plus Termostatické hlavice ventilù s pøedvolbou pro cirkulaèní okruhy

3450, 3650, 3660, 8095N, KVA

Manuál Rev.AA záøí Odporové teplomìry a sestavy termoèlánkù

EMKO F3 - indukční průtokoměr


Automatický systém TROVIS 5400 Regul tor d lkového vyt pìní TROVIS 5476

Technické údaje ÈÁST M.2. N.1 MAGNETOM Symphony N.1-1. N.2 Fyziologická mìøicí jednotka (PMU) N.2-1

Amcor. Odvlhèovaè Amcor D 550

ELEKTROAKUSTICKÉ MÌNIÈE

nažhavováním elektronek, takže nedochází k neúmìrnému pøetìžování filtraèních kondenzátorù pøi nábìhu anodového proudu. Polovodièový usmìròovaè vytvoø

MU-411/412 MU-811/812. 4x AIN (12 bitù), RS-485


Regulátory diferenèního tlaku a prùtoku bez pomocné energie. PN 16 do PN 40 DN 15 do DN 250 do 220 C

NÁVOD K OBSLUZE A ÚDRŽBÌ

Digitální barometr - s tlakovým èidlem Motorola MPX4115A 1 BAROMETR BEZ RTUTI A VLNOVCE (AUTOR: RADEK VÁCLAVÍK OK2XDX)


Øetìzová bariéra CAT

VSTUPNÍ VÝSTUPNÍ ROZSAHY

11. Odporový snímač teploty, měřicí systém a bezkontaktní teploměr

Centrální mazání øetìzù

ZPA EKOREG s.r.o. Ústí nad Labem. Regulátor TERM 2.2u

Univerzální obvod rozhraní (UTI) Revoluce v mìøicích obvodech pro senzory


SAFÍR LED lensoflex R

RPR - Wterm s.r.o. RPR - Bukovecká 1202, Jablunkov

Transkript:

Magneticko-indukèní prùtokomìr napájený z proudové smyèky V èlánku je popsán magneticko-indukèní prùtokomìr napájený z proudové smyèky 4 až 2 ma. Pro zvláš obtížné aplikace lze k pøístroji pøipojit doplòkový jiskrovì bezpeèný napájecí zdroj, èímž se odstup signálu od šumu dostane na úroveò obvyklou u bìžných magneticko-indukèních prùtokomìrù. Toto tzv. hybridní umožòuje použít pøístroj i tam, kde jiné dvouvodièovì napájené magneticko-indukèní prùtokomìry selhávají a musí být nahrazovány konvenèními pøístroji.. Mìøicí princip magnetickoindukèního prùtokomìru Magneticko-indukèní prùtokomìr (MIP) se skládá z nemagnetické mìøicí trubice které prochází mìøenou kapalinou. V mìøené kapalinì, která musí být elektricky vodivá, se pøi jejím pohybu, v souladu s Faradayovým zákonem elektromagnetické indukce, indukuje napìtí úmìrné støední rychlosti proudìní kapaliny v mìøicí trubici v, magnetické indukci B a vnitønímu prùmìru mìøicí příkon (W), výkonová hranice pro dvouvodičové MIP Donedávna byly MIP vyrábìny výhradnì s oddìleným m (obr. 2 a), protože pro budicí cívky byl zapotøebí pøíkon v rozmezí asi,4 až W. Tento pomìrnì velký pøíkon zaruèoval dostateènou úroveò mìøicího signálu (napìtí na elektrodách) typicky s maximální hodnotou asi mv pøi støední rychlosti proudìní kapaliny asi m s. Souèasnì byly, pøi dostateènì velké frekvenci støídavého budicího signálu (jednotky až desítky hertzù), periodicky k dispozici vzorky ustáleného signálu na elektrodách, èímž bylo dosaženo dobrého dynamického chování prùtokomìru. Jestliže je MIP napájen z proudové smyèky 4 až 2 ma (obr. 2 b), je možné poèítat s napìtím, 97 975 98 985 99 995 2 Obr. 3. Vývoj pøíkonù MIP pro aplikace pøi øízení procesù v D Obr.. Princip èinnosti magneticko-indukèního prùtokomìru MIP (viz text) s nevodivou výstelkou, dvojice naproti sobì umístìných budicích cívek a ze snímacích elektrod, obstarávajících kontakt s mìøenou kapalinou (obr. ). Budicími cívkami protéká proud vytváøející magnetické pole o magnetické indukci B, B trubice D. Pøi urèitém zjednodušení platí známý vztah = k B D v, kde k je konstanta pøístroje. Napìtí je snímáno elektrodami a po zpracování pøevodníkem (vyhodnocovací elektronikou) je k dispozici napø. jako unifikovaný signál 4 až 2 ma. 2. Pøístroje s dvouvodièovým m asi 5 V, takže pøi proudu 4 až 2 ma je k dispozici výkon asi,6 až,3 W. Má-li být takový prùtokomìr použitelný v bìžné praxi, musí být navržen zcela jiným zpùsobem, než jaký byl dosud u MIP obvyklý. 3. Proè jsou dvouvodièové MIP žádané? 3. Menší náklady na montáž Magneticko-indukèní prùtokomìry ve dvouvodièovém provedení se vyznaèují menšími náklady na elektrické pøipojení. Øídicí systémy, programovatelné automaty a obvyklé napájecí zdroje standardnì napájejí proudové smyèky 4 až 2 ma. Proudová smyèka napájí dvouvodièovì øešené pøístroje i pøenáší namìøené hodnoty, a to po pouhých dvou vodièích. Výhodami jsou podstatnì jednodušší projektování a montáž a úspora montážního materiálu a kabelù, zejména pracuje-li se a) měřicí přístroj b) měřicí přístroj převodník převodník měřená veličina e měřená veličina e měřicí signál měřicí signál výstup/ 4 až 2 ma i výstup 4 až 2 ma i Obr. 2. Struktura mìøicího pøístroje s m: a) oddìleným (ètyøvodièový pøevodník vlevo), b) dvouvodièovým (prostøednictvím smyèky 4 až 2 ma) 32 (2) èíslo 2 ATOMA

v prostøedí s nebezpeèím výbuchu (SNV) viz dále. Použití komunikátoru s protokolem HART usnadòuje uvedení do provozu a údržbu pøístroje. Z tohoto hlediska se dvouvodièovì napájený MIP nikterak neliší od konvenèního. průtok q (t),,8,6,4,2, -,2 -,4 pulsující průtok q (t) střední hodnota průtoku Dvouvodièovì napájené MIP mohou také velmi dobøe nahradit napø. mìøení prùtoku pomocí clony a snímaèe rozdílu tlakù, a to bez dodateèných nákladù na kabelové rozvody a montáž. 3.2 Snadné použití v prostøedí SNV Pøevodníky dvouvodièovì napájených MIP mají pouze jeden typ ochrany. To dovoluje konstruovat pøevodník jako jiskrovì bezpeèný ( i ) a pøitom výrobci nic nebrání v uzavøení tohoto jiskrovì bezpeèného pøevodníku do krytu v napø. zajištìném provedení. Projektant mùže zvolit zpùsob ochrany tak, jak mu to v daném pøípadì nejlépe vyhovuje z hlediska hospodárnosti a unifikace. 3.3 Menší náklady na kabelové rozvody v prostøedí SNV Mìøicí pøístroje v konvenèním provedení s pøíkonem nìkolika wattù vyžadují, s ohledem na tento pøíkon, v prostøedí SNV kabely v zajištìném provedení ( e ). Výstupy z prùtokomìru, jestliže mají být pøipojeny k návazným jiskrovì bezpeèným obvodùm, musí být rovnìž jiskrovì bezpeèné. Kabely v zajištìném provedení a kabely,,2,3,4,5,6,7,8 Obr. 4. Pøíklad pulsu- t (s) jícího prùtoku za jednoèinným pístovým èerpadlem jiskrovì bezpeèných obvodù musejí být vedeny navzájem oddìlenì. Konvenèní pøístroje tedy vyžadují v podstatì dvojí kabelové trasy, rozvádìèe apod. Pøi použití konvenènì øešeného MIP v prostøedí SNV je tedy nutné akceptovat výraznì vìtší náklady na projektování a výstavbu technologického zaøízení. signál z elektrod C2 R6 první stupeň předzesilovače OZ 2 R7 OZ 22 C3 C23 R27 C C druhý stupeň předzesilovače R R3 R2 R4 R2 R3 R Pøíkon byl znaèný napø. pro prùtokomìr DN 5 okolo 2 V A. První MIP se stejnosmìrným pulsním buzením uvedla na trh v roce 974 firma Krohne. Budicí pøíkon byl v té dobì okolo 2 W. Dalším vývojem a zdokonalováním generátoru budicích impulsù, napájecího zdroje atd. bylo postupnì dosaženo pøíkonu celé vyhodnocovací elektroniky okolo 4 W (obr. 3). Tento trend platí pro MIP používané v oblasti tzv. obtížných aplikací (chemie, papírenství, potravináøství). Vyhodnocovací elektronika zároveò musí být schopna zpracovat mìøicí signál o napìtí asi mv, a to za pøítomnosti silných rušivých napìtí (elektrochemické potenciály, rušení vlivem pevných èástic nebo bublin plynu v mìøené kapalinì, bludné proudy apod.). Pøitom je požadováno pøesné a stabilní mìøení rychle reagující na zmìny prùtoku. Požadavkùm lze vyhovìt jen pøi relativnì velkém napìtí na snímacích elektrodách, a tedy jen pøi odpovídající úrovni budicího signálu. 4.2 První aplikace dvouvodièových MIP K prvním aplikacím dvouvodièových MIP patøí mìøení prùtoku vody, kde jsou kladeny velmi malé nároky na dynamické vlastnosti OZ R5 R5 OZ A/D převodník vstup číslicový výstup 4 až 2 ma Obr. 5. Dvouvodièovì napájený MIP AL- TOFLX 2W, DN s pøídavným vývodem pro v obtížných aplikacích Obr. 6. Symetrický vstupní zesilovaè s malým šumem a s velkým stupnìm potlaèení souhlasného rušení (CMRR) Mìøicí pøístroje s pouze jedním typem ochrany umožòují potøebnou infrastrukturu zjednodušit a tím i snížit náklady. V oborech, kde se vyskytuje prostøedí SNV, jsou tudíž dvouvodièovì napájené MIP velmi žádané. 3.4 Minimální spotøeba V neposlední øadì mohou být dvouvodièovì napájené MIP atraktivní v aplikacích, kdy je požadováno mìøení na odlehlých místech pøi z akumulátorù dobíjených fotovoltaickými èlánky. Zde vynikne zejména velmi malý pøíkon tìchto MIP. 4. Pøíkon dvouvodièového MIP 4. Vývoj v oblasti budicího pøíkonu MIP Až do poloviny 7. let byly budicí cívky MIP napájeny ze støídavé sítì 22 V, 5 Hz. prùtokomìru. Výhodou je naopak mìøení pøístrojem bez pohyblivých mechanických èástí a možnost použít z baterií. Téma dvouvodièovì napájených MIP vhodných pro aplikace pøi øízení technologických procesù bylo ovšem pro výrobce mìøicí a regulaèní techniky velmi zajímavé již od poèátku osmdesátých let minulého století. Od roku 98 bylo tudíž takovýchto prùtokomìrù pøedstaveno velké množství. Jejich spoleèným znakem bylo znaèné omezení frekvence, amplitudy i šíøky budicího impulsu tak, aby se vystaèilo s pøíkonem, který je k dispozici. Spoleèným rysem tìchto konstrukcí byla velmi malá odolnost proti rušení, znemožòující jejich použití k mìøení v technologických procesech, kde spolehlivost mìøení a rychlost odezvy jsou stejnì dùležité jako statická pøesnost a linearita. ATOMA (2) èíslo 2 33

5. Proè nejsou (dvouvodièové) MIP univerzálnì použitelné 5. Provozní podmínky negativnì ovlivòující MIP s malým budicím pøíkonem Správnou èinnost MIP s malým budicím pøíkonem ohrožují zejména rychlé zmìny výstupní napětí (V) 27 25 23 2 9 7 prùtoku, nehomogenita i jiné vlastnosti mìøené kapaliny a vnìjší rušivé vlivy. Negativní vliv má pøedevším pulsující prùtok, vyskytující se za pístovými a membránovými èerpadly (s frekvencí pulsù až zdvihù za minutu i více viz obr. 4). Vyhodnocovací elektronika MIP musí být schopna zpracovat tyto rychlé zmìny prùtoku a tím i kolísání elektrochemických rušivých napìtí na elektrodách a musí poskytovat stabilní a správnou støední hodnotu prùtoku. V souèasné dobì se s tìmito provozními podmínkami úspìšnì vyrovnávají MIP se stejnosmìrným pulsním buzením, velkou budicí frekvencí a velkou frekvencí a krátkou dobou vzorkování. Doposud vyrábìné dvouvodièovì napájené MIP s malým budicím proudem a nízkou budicí frekvencí i frekvencí vzorkování lze zde použít jen s velkými obtížemi. Nepatøiènì mùže údaj prùtokomìru kolísat také pøi mìøení prùtoku nedostateènì homogenních kapalin nebo kapalin, v nichž probíhají chemické reakce doprovázené zmìnami elektrochemických potenciálù v oblasti mìøicí trubice (napø. neutralizace odpadní vody dávkováním malého množství kyseliny nebo zásady pøed MIP, smìšování dvou kapalin nebo téže kapaliny o rùzných teplotách apod.). mi provozními podmínkami, ve kterých bude jím dodávaný MIP pracovat. To se týká zejména technologických mìøení (napø. výskyt pulsujícího prùtoku apod.). Skuteèný stav pøitom èasto vyjde najevo až pøi uvádìní technologie do provozu, když dvouvodièovì napájený MIP nefunguje. Obvykle musí být demontován a nahrazen konvenèním pøístrojem s vìtším pøíkonem, což znamená dodateèné náklady (poøízení nového pøístroje, demontáž si èasto vyžádá pøerušení provozu apod.). Jde-li o prùtokomìr instalovaný v prostøedí SNV se všemi pøístroji øešenými jako jiskrovì bezpeèné, je pro nový MIP nutné vybudovat i nový pøívod napájecí energie, což výmìnu dále prodraží. Cílem návrhu dvouvodièovì napájeného MIP Krohne ALTOFLX 2W IFM 442 K bylo minimalizovat zmínìná rizika. Pro pøístroj byla proto zvolena nová, revoluèní koncepce. 5 2 4 6 8 2 4 6 8 2 proud (ma) Obr. 7. Výstupní charakteristiky rùzných napájecích zdrojù příkon pro buzení magnetického pole (mw) 3 25 2 5 5 IFC 4: adaptivní řízení příkonu Pøíèinou nestabilního mìøení mohou být také pevné èástice, jež narážejí do elektrod MIP. Zvláštním pøípadem je mìøení prùtoku demineralizované vody. Pøi malé vodivosti a souèasnì velké støední rychlosti proudìní (nìkolik metrù za sekundu) vznikají rušivá napìtí, která jsou vìtší než napìtí vytvoøené pohybem mìøené kapaliny v magnetickém poli v mìøicí trubici prùtokomìru. K uvedeným rušivým vlivùm zpùsobeným mìøenou kapalinou se v praxi pøidávají také vnìjší rušivé vlivy z okolí rušivá napìtí a proudy indukované z elektrických rozvodù, transformátorù a øízených pohonù pronikají do mìøené kapaliny a dále znesnadòují zpracování mìøicího signálu. 5.2 Následky selhání bìžného dvouvodièového MIP Èasto se stává, že dodavatel systému mìøení a regulace není obeznámen se skuteèný- přírůstek příkonu díky adaptivnímu řízení minimální zaručovaný příkon 4 6 8 2 4 6 8 2 22 proud smyčkou úměrný průtoku (ma) Obr. 8. Pøírùstek pøíkonu díky jeho adaptivnímu øízení (oddìlovací napájecí zdroj CEAG: o = 24 V, R i = 36 Ω, odpor vedení 5 Ω) 6. Principy použité v konstrukci MIP Krohne ALTOFLX 2W 6. Základní charakteristika ALTOFLX 2W (obr. 5) je MIP s dvouvodièovým m. Mìøicí trubice, budicí cívky a elektrody jsou identické s komponentami použitými v øadì konvenèních MIP ALTOFLX. Pøevzato bylo také uspoøádání magnetického obvodu, které je svou kvalitou a úèinností vhodné pro použití v dvouvodièovì napájeném prùtokomìru. Magnetický obvod byl optimalizován s cílem zmenšit ohmický odpor budicích cívek pøi zachování úèinnosti magnetického obvodu a vnìjších rozmìrù pøístroje tak, aby bylo možné využít kryt snímaèù øady ALTO-FLX 4. Výsledné optimalizované provedení magnetického obvodu má firma Krohne patentováno. Pøevzat byl také kryt vyhodnocovací elektroniky s ochranou typu pevný závìr, uvedený firmou Krohne na trh v roce 985. Vlastní elektronika je naproti tomu zkonstruována zcela novým zpùsobem tak, aby se i pøi malém pøíkonu dosáhlo vyhovujícího odstupu mìøicího signálu od šumu. Na obr. 5 je patrná také další vývodka (zaslepená), která se u dvouvodièovì napájeného MIP jeví na první pohled jako zbyteèná. Tento malý detail má ale velký význam: znaèí možnost použít v obtížných aplikacích druhý jiskrovì bezpeèný napájecí zdroj a tím zajistit optimální funkci prùtokomìru. Tento dodateèný pøíkon je využit pouze pro generování magnetického pole, nìkolikanásobnì zvìtšuje odstup signálu od šumu, aniž by byla narušena ochrana na principu jiskrové bezpeènosti. Dodateènì pøipojit druhý napájecí zdroje není pøíliš nákladné. 6.2 Snímání signálu z mìøicích elektrod optimalizace pomìru signálu k šumu Velmi malý mìøicí signál na elektrodách, na který je superponováno mnoho rušivých napìtí, je nutné efektivnì a správnì zpraco- 34 (2) èíslo 2 ATOMA

budicí proud, magnetická indukce napětí na elektrodách vzorkovaný měřicí signál - 2 - -2 2 - -2 2 2 2 4 4 6 interval vzorkování 4 6 6 8 8 8 napětí na elektrodách = k B D v = k B D v Obr. 9. Magnetické pole, vzorkování napìtí na elektrodách vat. Èást superponovaných rušivých napìtí tvoøí souhlasné napìtí, pøítomné souèasnì na obou mìøicích elektrodách ve shodné polaritì. K omezení jeho vlivu musí mít vstupní zesilovaè dostateènì velkou hodnotu souèinitele potlaèení souhlasného napìtí (Common Mode Rejection Ratio CMRR). Vnitøní odpor zdroje signálu kapaliny proudící v magnetickém poli je velmi velký (øádovì stovky kiloohmù). Proto je také nezbytnì nutná velká vstupní impedance a velmi malý vlastní šum zesilovaèe. vedené požadavky splòuje pøísnì symetricky konstruovaný rozdílový zesilovaè (pøístrojový zesilovaè obr. 6). I jeho øešení má firma Krohne patentováno. 6.3 Optimální využití energie adaptivním øízením pøíkonu Dvouvodièovì napájený MIP má k dispozici promìnlivý pøíkon, jenž závisí na hodnotì prùtoku (proudu procházejícím smyèkou) a na charakteristice konkrétnì použitého napájecího zdroje (obr. 7). Správnì konstruovaný dvouvodièovì napájený MIP má být schopen vždy získat maximální možný pøíkon tak, aby byl schopen vytvoøit dostateèný budicí výkon a tím mìøicí signál a zajistit dostateèný odstup mìøicího signálu od šumu. V prùtokomìru ALTOFLX 2W se této vlastnosti dosahuje pomocí inteligentního napájecího dílu s adaptivním øízením pøíkonu. Napájecí díl se automaticky pøizpùsobuje charakteristice použitého oddìlovacího napájecího zdroje tak, aby pøi daném výstupním proudu (v závislosti na prùtoku) mìl MIP vždy k dispozici maximální možný pøíkon. V porovnání s bìžnì konstruovanou napájecí èástí, která pracuje na bázi minimálního zaruèeného potlačení rušivých napětí (db) pøíkonu (worst case consumption), se dociluje pøíkonu vìtšího o až % (obr. 8). Pøi malém prùtoku, kdy se proud ve smyèce blíží 4 ma, je pøíkon použitelný ke generování magnetického pole tak malý, že je nutné støádat energii v zásobníku a generovat budicí impulsy s malou opakovací frekvencí. To vede ke vzorkování prùtoku s periodou øádu sekund, a tudíž k nestabilnímu a nesprávnému mìøení. Nová konstrukce napájecího dílu, opìt firmou Krohne patentovaná, zvìtšuje budicí pøíkon pøi malých prùtocích až na dvojnásobek jeho jmenovité hodnoty. Tím je zajištìno velmi dobré dynamické chování prùtokomìru i pøi velmi malých hodnotách prùtoku (a výstupního proudu) i v porovnání s konvenèními MIP. 6.4 Optimální budicí frekvence úèinnì potlaèuje rušivá napìtí Konvenèní MIP jsou buzeny pulsním proudem obdélníkového prùbìhu s opakovací frekvenci asi od 2 do 25 Hz. Na obr. 9 je znázornìn prùbìh intenzity magnetického pole a napìtí na elektrodách v èase. výkon na budicích cívkách (mw) 6 5 4 3 2 Napìtí na elektrodách je vzorkováno synchronnì s magnetickým polem. Se vzorkováním se zaèíná v dobì, kdy po pøipojení budicího napìtí odeznìl pøechodový jev na indukènosti. Správnou synchronizací budicí,, frekvence rušení/frekvence sítě, -2-4 -6-8 - -2 Obr.. Potlaèení rušivých frekvencí IFC 4: připojení čtyřmi vodiči adaptivní řízení příkonu a vzorkovací frekvence a jejich vhodným pomìrem k frekvenci elektrorozvodné sítì se dosahuje vynikajícího potlaèení sériového rušení pronikajícího ze sí ových rozvodù. 6.5 Potlaèení rušení ze sítì díky propracované filtraci Dvouvodièovì napájený MIP Krohne AL- TOFLX 2W využívá také dlouhodobì osvìdèené filtraèní postupy. Synchronní vzorkování a èíslicová filtrace s použitím speciálnì vytvoøených komplexních algoritmù spoleènì vytváøejí filtr s charakteristikou typu pásmové propusti. Na obr. je ukázáno, jak jsou potlaèena rušivá napìtí o rùzných frekvencích, indukovaná napø. ze sítì. Propouštìna je pouze sí ová frekvence a její harmonické, které jsou potøebné pro vytvoøení obdélníkového budicího signálu. Dodateènì lze aktivovat nelineární digitální filtry, které vylouèí kolísání mìøené hodnoty, vznikající v dùsledku malé vzrůst příkonu díky přídavnému 4 6 8 2 4 6 8 2 22 výstupní proud úměrný měřené hodnotě (ma) Obr.. Vzrùst pøíkonu pro buzení pøi pøipojení pøídavného napájecího zdroje ATOMA (2) èíslo 2 35

rozptyl 3σ (mm/s) 6 5 4 3 2 vodivosti mìøené kapaliny nebo pøítomnosti pevných èástic v kapalinì. 6.6 Hybridní je zárukou provozní spolehlivosti Jak již bylo zmínìno, výstupní údaj dvouvodièovì napájeného MIP za urèitých provozních podmínek kolísá. Neèekané problémy se èasto objeví teprve pøi uvádìní pøístroje do provozu a výmìna dvouvodièovì napájeného MIP za konvenèní znamená mimoøádné náklady. Pro takového pøípady jsou u pøístroje ALTOFLX 2W standardnì k dispozici druhá vývodka a druhý pár svorek, umožòující použít dodateèné. Jestliže se pøi uvádìní do provozu nebo pøi zmìnì mìøené kapaliny zjistí, že rušení zpùsobuje kolísání mìøené hodnoty, není nutné prùtokomìr demontovat a nahrazovat konvenèním. K volným svorkám lze pøipojit doplòkový napájecí zdroj. Jeho energie je výhradnì urèena ke generování budicího proudu, který tak vzroste na dvojnásobek až pìtinásobek (obr. ). vedeným zpùsobem dosáhne budicí proud (a s ním odstup signálu od šumu) ve dvouvodièovì napájeném MIP hodnot srovnatelných s konvenèním MIP a je zajištìna jeho spolehlivá funkce všude tam, kde spolehlivì pracuje konvenèní MIP bez demontáže prùtokomìru, výmìny pøevodníku atd. Použít doplòkový napájecí zdroj lze i v prostøedí SNV, a to beze zmìny druhu ochrany a typu kabelových rozvodù. Je-li prùtokomìr instalován jako jiskrovì bezpeèný a pøídavný napájecí zdroj je také jiskrovì bezpeèný, zùstává po pøipojení druhého napájecího zdroje jiskrovì bezpeèný i výstup. přípustná nejistota měření (< % naměřené hodnoty) 2 3 4 5 rychlost proudění (m/s) Obr. 2. Nejistota pøi mìøení pomocí MIP Krohne ALTOFLX 2W (èasová konstanta 3 s, voda s vodivostí 3 µs/cm, bez filtrace signálu) Je-li prùtokomìr ALTOFLX 2W instalován v zajištìném provedení, je pøívod z dodateèného napájecího zdroje rovnìž v zajištìném provedení. Také v tomto pøípadì zùstává pùvodní typ ochrany nezmìnìn. 4 až 2 ma přídavné modul HART /výstup 4 až 2 ma přídavné pulsní a stavový výstup galvanické oddělení zobrazovač, počítadlo, klávesnice, programování magnetem A/D převodník buzení mikroprocesor mikroprocesor vstupní zesilovač s malým šumem sběrnice ImoCom (měřicí trubice) Obr. 3. Blokové schéma dvouvodièovì napájeného MIP s pøídavným m Popsané jedineèné konstrukèní provedení je oznaèováno také jako hybridní provedení dvouvodièovì napájeného MIP a je patentováno. Znamená volitelné dvouvodièové nebo ètyøvodièové a pøináší jistotu, že prùtokomìr bude bez problémù mìøit i v obtížných aplikacích. 7. Výsledek: stabilní mìøení prùtoku s dvouvodièovým MIP Aplikace již popsaných konstrukèních principù pøinesla pøístrojùm øady Krohne ALTO- FLX 2W metrologické vlastnosti patrné z obr. 2. Vlastní konstrukèní uspoøádání ukazuje blokové schéma MIP Krohne ALTOFLX 2W IFM 442 K na obr. 3. Pro pøístroj jsou charakteristické: n zesílení napìtí na elektrodách operaèním zesilovaèem s malým šumem, digitalizace A/D pøevodníkem a galvanicky oddìlený pøenos namìøených hodnot do centrálního mikroprocesoru; n vnitøní sbìrnice ImoCom, zajiš ující vzájemnou komunikaci všech blokù vyhodnocovací elektroniky a pøístupná pøes speciální rozhraní i uživateli (pro analýzu procesu mìøení pomocí PC); n prostøednictvím proudové smyèky 4 až 2 ma; n pøídavný napájecí modul pro dosažení vìtšího budicího proudu (power booster), umožòující použít dvouvodièovì napájený MIP i ve složitých provozních podmínkách. Zvolená koncepce poskytuje uživateli tohoto dvouvodièovì napájeného MIP jistotu, že získává pøesný a spolehlivý mìøicí pøístroj i pro velmi nároèné aplikace. Výsledkem nì- kolikaleté práce vývojových pracovníkù firmy Krohne je magneticko-indukèní prùtokomìr, který vychází vstøíc souèasným i budoucím požadavkùm zákazníkù. V souvislosti s jeho konstrukcí pøihlásila firma Krohne k ochranì ètyøi patenty. Dr. Helmut Brockhaus, Dipl.-Ing. Friedrich Hofmann, KROHNE Messtechnik, Duisburg, Nìmecko Pøeložil a upravil Ing. Petr Komp, KROHNE CZ spol. s r.o., pracovištì Ostrava 36 (2) èíslo 2 ATOMA