В статье приведены конструктивные особенности и характеристики бесконтактного волноводного радарного уровнемера «Метран-730». Прибор разработан специалистами челябинской компании «Метран» в рамках реализации государственной стратегии технологического суверенитета российской промышленности.
Промышленная группа «Метран», г. Челябинск
Государственная политика, направленная на обеспечение промышленного суверенитета, предусматривает развитие отечественных измерительных и автоматизационных технологий. Реализация такой политики опирается на деятельность предприятий, создающих оборудование для промышленного контроля и управления. В сфере приборостроения и автоматизации технологических процессов одним из центров компетенций выступает Промышленная группа «Метран», осуществляющая разработку и выпуск датчиков давления и температуры, расходомеров и систем измерения и сбора информации.
Компания была основана в 1988 году на базе советского предприятия оборонно-промышленного комплекса. В течение длительного периода специалисты работали в сотрудничестве с компанией Emerson (США). После объявленного в мае 2022 года прекращения деятельности Emerson в России предприятие провело трансформацию бизнес-процессов для обеспечения самостоятельности выпускаемой продукции. Накопленные инженерные компетенции и производственный опыт были использованы для дальнейшего развития собственных решений.
Одним из примеров продукции является волноводный радарный уровнемер «Метран-730», предназначенный для измерения уровня жидких и сыпучих сред. Прибор работает по технологии рефлектометрии во временной области (TDR). Принцип действия основан на направлении по зонду импульса малой мощности. При достижении поверхности контролируемой среды часть сигнала отражается; разница во времени между исходным и отражённым импульсами преобразуется в измеряемое расстояние, соответствующее уровню среды (рис. 1).
Рис. 1. Принцип измерения с помощью волноводного уровнемера
Интенсивность отражения зависит от диэлектрической постоянной среды: чем выше значение диэлектрической постоянной, тем более интенсивным будет отражение. Метод прямого измерения не требует компенсации меняющихся параметров технологического процесса (таких как плотность, проводимость, температура и давление). Отсутствие подвижных частей и необходимости в повторной калибровке сводит к минимуму объем технического обслуживания.
Уровнемер позволяет измерять уровень в узких сосудах и аппаратах, а также выносных (байпасных) камерах. В его состав входят корпус с электронным блоком (ЭБ) и уплотнительная сборка с зондом (рис. 2). Задачи электронного блока – формирование электромагнитного сигнала и его излучение, прием отраженного импульса, их сравнительная оценка и формирование соответствующего сигнала на выходе из ЭБ.
Рис. 2. Волноводные радарные уровнемеры «Метран-730»: а – стандартная модель; б – высокотемпературная модель
Алюминиевый корпус прибора обеспечивает защиту ЭБ от неблагоприятных внешних воздействий. Степень защиты корпуса IP66/IP67. Он может быть изготовлен в общепромышленном и взрывозащищенном исполнениях (рис. 3), маркировки взрывозащиты – 1Ex db IIC T6…T4 Gb X («взрывонепроницаемая оболочка») и 0Ex ia IIC T6…T4 Ga X («искробезопасная цепь»), а также комбинированная взрывозащита.
Рис. 3. Типы корпусов и виды взрывозащиты: а – односекционный корпус, исполнения общепромышленное и взрывозащищенное с видом взрывозащиты «искробезопасная цепь»; б – двухсекционный корпус, исполнения общепромышленное и взрывозащищенное с видами взрывозащиты «искробезопасная цепь», «взрывонепроницаемая оболочка», комбинированная взрывозащита
Присоединение к технологическому процессу может осуществляться с помощью монтажных фланцев (ГОСТ 33259, EN 1092-1 или ASME B16.5, резьба 3/4, 1 и 1,5 дюйма). Возможен выбор материалов уплотнительных колец в зависимости от измеряемой среды и условий технологического процесса. В стандартной модели уровнемера используется уплотнение типа PTFE (температура процесса от –40 до +200 °C) или РЕЕК –60 до +200 °C), в высокотемпературной модели – керамическое уплотнение (температура процесса от –196 до +450 °C).
Максимальный возможный диапазон измерения зависит от типа используемого зонда и диэлектрической проницаемости среды ДП (табл. 1), при этом рабочий диапазон измерений дополнительно ограничивается верхней и нижней переходными зонами.
Таблица 1. Максимальный верхний предел измерений и минимальная диэлектрическая проницаемость среды
Пределы допускаемой основной погрешности измерений уровнемера «Метран-730» составляют ±2 (код погрешности измерений В), ±3 (С), ±5 (D) и ±10 (E). Измерения допускаются при температуре окружающего воздуха от –40 до +80 °C (возможны опции –50 и –60 °C) и относительной влажности до 95 %.
Измерительные устройства имеют встроенное программное обеспечение (ПО), реализующее алгоритмы вычисления расстояния до поверхности среды и уровня, а также преобразование значений измеренных величин в выходные сигналы и вывод данных на индикатор.
Разработчики прибора предусмотрели в конструкции уровнемера несколько вариантов выходных сигналов:
- аналоговый выход 4…20 мА с HART-протоколом и 2-проводной схемой соединения;
- аналоговый 4…20 мА с HART-протоколом и 4-проводной схемой соединения;
- цифровой интерфейс RS-485 (Modbus RTU) с 4-проводной схемой соединения.
ПО приборов с цифровым сигналом HART соответствует 7-й версии протокола. Для 4-проводной схемы подключения доступна опция «дополнительное реле – дискретный выход». Схемы внешних подключений приведены на рис. 4. Электропитание устройства осуществляется от источника постоянного тока с напряжением 16…36 В, потребляемая мощность не более 0,8 Вт (для уровнемеров с кодом выходного сигнала M), 0,9 Вт (H) и 2,8 Вт (Q).
Рис. 4. Схемы внешних электронных подключений уровнемера «Метран-730»
Средняя наработка на отказ уровнемеров «Метран-730» составляет 130 тыс. часов, средний срок службы – не менее 20 лет. Поверка приборов может осуществляться как с полным или частичным демонтажом, так и непосредственно на месте эксплуатации без демонтажа устройства. Подводя итоги, можно отметить, что волноводные радарные уровнемеры «Метран-730» решают конкретные задачи измерения уровня на предприятиях нефтегазовой отрасли.
Опубликовано в журнале «ИСУП» № 2(116)_2025
Промышленная группа «Метран»,
г. Челябинск,
тел.: +7 (351) 2424-000,
e-mail: Info@metran.ru
Иллюстрации предоставлены компанией АО «ПГ «Метран»
_big.jpg'); "2(116)_small.jpg")
