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   在本文中，艾默生過(guò)程控制有限公司的 Kevin Cullen，解釋了最新一代的振動(dòng)音叉液位開(kāi)關(guān)內(nèi)置的診斷功能如何提供信息，以及在生產(chǎn)和品質(zhì)受到影響之前，讓操作人員解決這些問(wèn)題。

   介紹

   振動(dòng)音叉液位開(kāi)關(guān)廣泛應(yīng)用在過(guò)程工業(yè)中，并且適用于幾乎所有液體場(chǎng)合。根據(jù)音叉的工作原理，內(nèi)部的壓電晶體以其自然頻率振動(dòng)外部音叉。頻率的變化取決于它浸入的介質(zhì) - 液體密度越大，頻率越低。因此，音叉是否浸入液體或處于干燥狀態(tài)決定了頻率是否變化。對(duì)于這種頻率的變化，可進(jìn)行連續(xù)監(jiān)控。

   采用自然頻率高達(dá)大約 1400 Hz 的短音叉，可以避免其它設(shè)備振動(dòng)的干擾，否則可能會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤開(kāi)關(guān)。音叉的形狀設(shè)計(jì)可以讓液體迅速滴落消退。通過(guò)監(jiān)控頻率也能確定音叉的狀態(tài)。

   振動(dòng)音叉液位開(kāi)關(guān)可以用在液體和漿料應(yīng)用場(chǎng)合，包括積膜和充氣液體。檢測(cè)效果幾乎不受流動(dòng)、湍流、氣泡、泡沫、振動(dòng)、固體顆粒、堆積或流體性能的影響。應(yīng)用場(chǎng)合包括：在液罐中進(jìn)行高、低液位檢測(cè)，用作連續(xù)液位變送器的備用檢測(cè)裝置；根據(jù)液位激活泵；以及根據(jù)葉片周圍的液位啟動(dòng)或停止攪拌器。

   和許多其它液位開(kāi)關(guān)技術(shù)的不同之處在于，振動(dòng)音叉技術(shù)沒(méi)有容易卡住的零件，因此不易造成錯(cuò)誤開(kāi)關(guān)。

   配置這種技術(shù)的機(jī)會(huì)是相同的。例如，工廠周圍的許多液罐最初可能沒(méi)有安裝連接到控制系統(tǒng)的儀表。類似地，各種固定資產(chǎn)的冷卻液和潤(rùn)滑劑液位沒(méi)有得到連續(xù)監(jiān)控。

  反應(yīng)器、液罐、儲(chǔ)存容器和塔頂冷凝器的高液位溢流保護(hù)，涉及到通過(guò)切斷泵或者關(guān)閉泵而關(guān)閉供料源。這樣，液位管理有助于防止液體溢出及其造成的環(huán)境和或安全事故。當(dāng)液位過(guò)低時(shí)關(guān)機(jī)，以保護(hù)緩沖罐、反應(yīng)器、塔底和儲(chǔ)存罐中的泵。在這種類型的應(yīng)用中，非常重要的一點(diǎn)是監(jiān)控液位，以防泵的干運(yùn)行。從而保護(hù)泵的軸承以及防止機(jī)械損壞。維護(hù)量更少，意味著可以減少工廠工作人員進(jìn)行維修工作的時(shí)間。

   由于硬接線技術(shù)的成本高昂，大多數(shù)工廠設(shè)計(jì)時(shí)只使用最少量的儀表。工廠依賴于攜帶寫字夾板在工廠來(lái)回行動(dòng)以收集液位數(shù)據(jù)的操作人員。然而，品質(zhì)、產(chǎn)能、適用性 / 可靠性、更短的停機(jī)時(shí)間、能源效率和新的環(huán)境法規(guī)不斷成為焦點(diǎn)，并驅(qū)使工廠的維持和運(yùn)營(yíng)方式發(fā)生變化。目前，這種監(jiān)控必須采用自動(dòng)方式。

   這種需求驅(qū)使振動(dòng)音叉開(kāi)關(guān)的制造商擴(kuò)展設(shè)備的狀態(tài)范圍和提供診斷信息。

   診斷功能適用于各種應(yīng)用場(chǎng)合

   目前，許多開(kāi)關(guān)提供基本診斷功能，允許在本地獲取設(shè)備狀態(tài)。例如，以不同速率閃爍的可視心跳式 LED 指示可用于指示各種狀態(tài)條件。包括輸出狀態(tài)、校平、內(nèi)部 pcb 故障和載荷錯(cuò)誤。

  有些設(shè)備提供加強(qiáng)的診斷功能，可以檢測(cè)諸如音叉、傳感器、損壞、介質(zhì)堆積在音叉上以及音叉極度腐蝕等狀態(tài)。在出現(xiàn)故障狀態(tài)的情況下，以安全的方式處理載荷，并且 LED 以特殊速率發(fā)出脈沖，以顯示檢測(cè)到故障狀態(tài)。
 
   最近，振動(dòng)音叉液位傳感器的創(chuàng)新技術(shù)是，引入完全整合的無(wú)線液位開(kāi)關(guān)。源自艾默生過(guò)程控制有限公司的無(wú)線HART®羅斯蒙特® 2160 提供先進(jìn)的診斷功能，可以連續(xù)監(jiān)控設(shè)備狀態(tài)和執(zhí)行音叉和傳感器的儀表健康診斷。

   2160 以 HART 診斷功能為特征，可使用艾默生的 AMS Suite 預(yù)防性維護(hù)軟件獲取這種功能。通過(guò)連接到設(shè)備或控制室和維護(hù)車間的 HART 通信終端，使用無(wú)線HART 網(wǎng)絡(luò)和 AMS Suite，可以直接獲取這種診斷功能。

   AMS Suite 能讓用戶直接從維護(hù)車間的桌面，解決 2160 等無(wú)線HART 設(shè)備的故障。這樣可以不必進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)，優(yōu)化維護(hù)工作，并最大程度地減少停機(jī)時(shí)間，使得用戶能識(shí)別故障，并在潛在問(wèn)題影響生產(chǎn)和品質(zhì)之前采取措施。

   用戶可設(shè)定警報(bào)
 
                     

   2160 的特征是具有四種用戶可設(shè)定的設(shè)備變量警報(bào)：輸出狀態(tài) (PV)、傳感器頻率 (SV)、設(shè)備溫度 (TV) 和供電電壓 (QV) （見(jiàn)圖 1）。這些變量可以設(shè)定升降數(shù)值，并可以設(shè)定極限值或閾值，以發(fā)出警報(bào)。還具有適用于死區(qū)或滯后的規(guī)定。

               
                                 圖1
   艾默生的設(shè)備儀表板顯示了四種用戶可設(shè)定的設(shè)備變量警報(bào)，用于 AMS Suite 的羅斯蒙特 2160。

   例如，通過(guò)監(jiān)控傳感器的頻率，可盡早檢測(cè)到振動(dòng)音叉的問(wèn)題。可檢測(cè)的問(wèn)題包括，外部對(duì)音叉的損壞、內(nèi)部對(duì)傳感器的損壞、介質(zhì)堆積（見(jiàn)圖 2）以及音叉的極度腐蝕。此外，2160 為高、低兩種液位應(yīng)用場(chǎng)合提供故障安全操作。

               
                                  圖 2 

    設(shè)備儀表板顯示音叉上的嚴(yán)重堆積情況。PV:潮濕（不正確），發(fā)出警報(bào) 1。
 
              
                             圖3

   設(shè)備儀表板顯示音叉上的嚴(yán)重堆積情況。PV:干燥（故障-安全），設(shè)備故障。

   在遠(yuǎn)程位置進(jìn)行液位測(cè)量和診斷 

   在遠(yuǎn)程位置安裝液位測(cè)量設(shè)備，一直以來(lái)都是一個(gè)問(wèn)題，因?yàn)樾枰荚O(shè)電力和數(shù)據(jù)線。開(kāi)挖槽溝和布設(shè)電纜成本即高又耗時(shí)。然而，引入無(wú)線網(wǎng)絡(luò)克服了這些困難，使在以前被認(rèn)為無(wú)法實(shí)現(xiàn)或代價(jià)高昂的位置安裝液位儀表成為了可能。

   對(duì)于儀表布線和基于 IEC 62591 （無(wú)線HART） 標(biāo)準(zhǔn)的自我組織網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)，無(wú)線通信提出了顯而易見(jiàn)的替代方案，并開(kāi)始對(duì)這些遠(yuǎn)程監(jiān)控應(yīng)用產(chǎn)生了顯著影響。

   帶有內(nèi)置式無(wú)線適配器的振動(dòng)音叉液位傳感器，通過(guò)無(wú)線技術(shù)能快速而便捷地連接到現(xiàn)有的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。艾默生的羅斯蒙特 2160 無(wú)線HART 振動(dòng)音叉液位開(kāi)關(guān)，具有與羅斯蒙特 2100 系列硬接線式液位開(kāi)關(guān)的相同特性，但是不會(huì)帶來(lái)新問(wèn)題和接線成本。