SCADA, АСУ ТП, контроллеры – основная тематика журнала «ИСУП»
Журнал «Информатизация и Системы Управления в Промышленности» публикует тематические материалы посвященные SCADA, АСУ ТП, контроллерам, автоматизации в промышленности.

Высокоточный многопараметрический датчик давления EJX910A от компании YOKOGAWA

Компания YOKOGAWA разработала новый компактный многопараметрический преобразователь EJX910А. В основе преобразователя лежит высокоточный кремниевый резонансный сенсор давления DPharp, который успешно используется в датчиках YOKOGAWA начиная с 2004 года. Особенностью и главным достоинством EJX910A является возможность заменить собой сразу несколько устройств. Датчик способен измерять три параметра – дифференциальное давление, статическое давление и температуру – и по полученным данным вычислять еще два: объемный и массовый расходы для различных сред.

ООО «Иокогава Электрик СНГ», г. Москва

Iokogava.png

Компания YOKOGAWA, известная своими передовыми изобретениями, выпустила новое высокоэффективное устройство – многопараметрический преобразователь давления YOKOGAWA EJX910A (рис. 1). Этот прибор способен работать в двух режимах: режиме ото­бражения измеряемых параметров и режиме расходомера. При работе в первом режиме он отображает значение измеряемого дифференциального давления, статического давления и температуры. Во втором режиме – значения массового расхода протекающей среды.

Ris.1.png

Рис. 1. Многопараметрический преобразователь давления YOKOGAWA EJX910A

Преобразователь давления YOKOGAWA EJX910A отличается простотой программирования и широкими дополнительными возможностями, в частности наличием функций самодиагностики. Кроме того, оператор может самостоятельно формировать и корректировать базы данных, что в значительной мере упрощает эксплуатацию прибора и его обслуживание.

В последнее время на современных высокотехнологичных производствах все чаще возникает необходимость в установке устройств, способных одновременно и измерять и контролировать различные параметры протекающих процессов. Установка преобразователя давления YOKOGAWA EJX910A позволяет, с одной стороны, полностью решать подобные задачи, с другой, значительно снизить затраты на контроль параметров в технологической точке установки прибора. Кроме того, многопараметрический преобразователь позволяет избежать загруженности технологической установки, тем самым повышая ее надежность и упрощая техническое обслуживание.


Высокоточный метод измерений DPharp

В основе преобразователя давления YOKOGAWA EJX910A лежит высокоточный кремниевый резонансный сенсор давления DPharp (рис. 2). Серия датчиков DPharp является уже третьим (после серий EJA и EJX) поколением успешно зарекомендовавших себя приборов, в которых применяется сенсор с одной и той же структурой, способный определять давление исходя из количества вибраций.

Ris.2.png

Рис. 2. Кремниевый резонансный сенсор давления DPharp

Чувствительный элемент сенсора обладает идеальными упругими свойствами, обеспечивает полное отсутствие гистерезиса и по своей стабильности способен сравниться с кремниевыми часами известных мировых марок. Именно благодаря этому удалось добиться работы дифференциального резонансного сенсора в мультисенсорном режиме и обеспечить симметричный выходной сигнал и аппаратную компенсацию влияния температуры и статического давления.
Конструкция сенсора обеспечивает отличную защиту от избыточного давления и минимизирует влияние изменений температуры и статического давления, вслед­ствие чего прибор гарантирует высокую точность измерений. Многопараметрический дифференциальный резонансный сенсор обеспечивает получение симметричного выходного сигнала, аппаратную компенсацию влияния температуры и статического давления, а также способен измерять сразу три параметра (T, P и DP). Благодаря прямому частотному выходу с сенсора преобразователь YOKOGAWA EJX910A отличается высокой точностью (0,04 %), низким соотношением шум/сигнал и, что наиболее важно для потребителя, широким диапазоном перенастройки шкалы. Кроме того, данная структура подразумевает отсутствие выходного сигнала в случае поломки сенсора.


Коммуникационные возможности EJX910A

В связи с лавинообразным ростом коммуникационных возможностей в промышленности наряду с широко известными протоколами связи HART и Brain все большее применение находят новейшие протоколы связи, такие как Foundation Fieldbus, также поддерживаемые новым преобразователем.

Специалист по обслуживанию и настройке оборудования КИПиА современного производства должен быть всесторонне образованным и разбираться не только в механической, но и в компьютерной составляющей работы прибора. Производитель, со своей стороны, с каждой новой запущенной в производство серией оборудования вносит и развивает все более широкие возможности по диагностике как в удаленном, так и интерактивном режиме, что позволяет в считанные минуты провести программирование и настройку приборов. Для этих целей преобразователь YOKOGAWA EJX910A оснащен многофункциональным графическим дисплеем (рис. 3).

Ris.3.png

Рис. 3. Графический дисплей преобразователя YOKOGAWA EJX910A

Подобный дисплей в полной мере соответствует многопараметричному и многофункциональному прибору – он позволяет отображать целый ряд параметров, а также выводить дополнительную информацию как посредством гистограмм, так и в цифровом виде. Диагностические данные сопровождаются четкими текстовыми сообщениями, которые помогут оперативно и точно оценить достоверность важной технологической информации.
Конструктивно многопараметрический преобразователь EJX910A отличается от стандартного датчика давления данной серии только структурой измерительной и вычислительной части. Для получения информации о температуре измеряемой среды необходимо подвести значение температуры на встроенный датчик от внешнего источника. Специально для этого в приборе предусмотрена система подключения термопары либо термосопротивления.


Измерение массового расхода среды

Как уже было отмечено, многопараметрический преобразователь давления YOKOGAWA EJX910A может работать в двух режимах – отображения измеряемых параметров и расходомера. При работе во втором режиме прибор отображает значения массового расхода протекающей среды.
Вычисление этого показателя производится по широко известной формуле:

Formula.png

где C – коэффициент расхода;
D – диаметр отверстия;
d – диаметр первичного устройства;
β – соотношение диаметров (= d/D);
ε – коэффициент расширения.

Для оптимизации процесса вычисления можно воспользоваться одним из двух встроенных методов: базовой или автоматической компенсацией. Основное отличие между ними следующее: при режиме базовой компенсации учитывается понятие К‑фактор, включающее в себя ряд переменных, в том числе диаметр первичного устройства, соотношение диаметров, газовые коэффициенты и т. д. Вычисление расхода и компенсация плотности при этом выполняются с ручным вводом факторов, определяющих расход.

В случае выбора режима автоматической компенсации все показатели, используемые для вычисления массового расхода, динамически компенсируются с высокой точностью. Автоматически компенсируемыми факторами, влияющими на расход, являются:
- коэффициенты расхода;
-диаметр первичного устройства;
- диаметр направленной вверх внутренней трубы;
- коэффициент расширения газа;
- плотность;
- вязкость.

В качестве дополнительных данных, помогающих проводить вычисления расхода протекающей среды, в преобразователь давления YOKOGAWA EJX910A заложена справочная информация о физических параметрах измеряемых сред. В частности, в приборе присутствует описание основных первичных устройств (19 типов), а также описание условий и значения компенсации плотности для природного газа и пара (12 типов).

Кроме того, можно выполнить настройку прибора вручную в режиме ручной компенсации. При этом пользователь или оператор сам вносит данные (плотность, вязкость измеряемой среды), а программа производит аппроксимацию и вносит необходимые изменения в настройки преобразователя.


Конфигурирование преобразователя EJX910A

Специально для конфигурирования преобразователя EJX910A был разработан программный продукт EJXMVTool™. С помощью этого пакета программ в прибор вводятся все необходимые настройки для определения массового расхода, упрощается считывание и запись основных параметров по протоколу HART, настраиваются физические параметры текучей среды и первичного элемента (рис. 4).

Ris.4.png

Рис. 4. Программа EJXMVTool™ для настройки преобразователя

Конфигурирование прибора проводится достаточно просто, условно его можно разделить на два этапа: настройка преобразователя и конфигурирование вычисления расхода.

Преобразователь настраивается с помощью HART-коммуникатора либо программы настройки EJXMVTool Hart menu. Для работы в конкретных условиях и с определенной средой пользователю предстоит настроить:
- основные функции;
- диапазоны (для дифференциального давления, статического давления и температуры);
- значения параметров;
- характеристики выхода (аналоговый, импульсный выход);
- параметры дисплея;
- номер позиции;
- постоянную демпфирования;
- режим отображения общего расхода;
- сигнализацию.

Для конфигурирования вычисления расхода требуется выбрать один из двух возможных режимов работы – простой или автоматической компенсации (при котором задействуется база данных физических характеристик сред). Одновременно с этим в диалоговом режиме настраиваются параметры расхода конкретной жидкой среды, диапазон расхода, характеристики первичных элементов и т. д.

Благодаря заложенным в него возможностям преобразователь способен измерять массовый расход с точностью ±1,0 %, а режим встроенной автоматической компенсации позволяет максимально точно проводить подобные вычисления и получать значения измеряемых параметров с высокой и долговременной стабильностью.

В будущем компания YOKOGAWA намерена совершенствовать свои разработки в области технологий измерения массового расхода жидкости с применением многопараметрических датчиков. Для того чтобы охватить как можно больше сред и первичных устройств, будет расширен диапазон прикладных программ. Также, помимо совершенствования средств измерения массового расхода, компания YOKOGAWA будет и дальше развивать технологии в области измерения уровня жидкостей и диагностики технологического процесса с использованием многопараметрических измерений.


Статья опубликована в журнале «ИСУП», № 2(44)_2013

К.П. Шварёв, специалист группы 
полевого оборудования департамента КИП,
ООО «Иокогава Электрик СНГ», г. Москва,
тел.: (495) 737-7868,
info@ru.yokogawa.com,
www.yokogawa.ru