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   在本文中，艾默生過程控制有限公司的 Kevin Cullen，解釋了最新一代的振動音叉液位開關(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題。

   介紹

   振動音叉液位開關(guān)廣泛應(yīng)用在過程工業(yè)中，并且適用于幾乎所有液體場合。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。對于這種頻率的變化，可進行連續(xù)監(jiān)控。

   采用自然頻率高達大約 1400 Hz 的短音叉，可以避免其它設(shè)備振動的干擾，否則可能會導(dǎo)致錯誤開關(guān)。音叉的形狀設(shè)計可以讓液體迅速滴落消退。通過監(jiān)控頻率也能確定音叉的狀態(tài)。

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

   和許多其它液位開關(guān)技術(shù)的不同之處在于，振動音叉技術(shù)沒有容易卡住的零件，因此不易造成錯誤開關(guān)。

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

  反應(yīng)器、液罐、儲存容器和塔頂冷凝器的高液位溢流保護，涉及到通過切斷泵或者關(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。當液位過低時關(guān)機，以保護緩沖罐、反應(yīng)器、塔底和儲存罐中的泵。在這種類型的應(yīng)用中，非常重要的一點是監(jiān)控液位，以防泵的干運行。從而保護泵的軸承以及防止機械損壞。維護量更少，意味著可以減少工廠工作人員進行維修工作的時間。

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

   這種需求驅(qū)使振動音叉開關(guān)的制造商擴展設(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)用場合

   目前，許多開關(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 故障和載荷錯誤。

  有些設(shè)備提供加強的診斷功能，可以檢測諸如音叉、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，以顯示檢測到故障狀態(tài)。
 
   最近，振動音叉液位傳感器的創(chuàng)新技術(shù)是，引入完全整合的無線液位開關(guān)。源自艾默生過程控制有限公司的無線HART®羅斯蒙特® 2160 提供先進的診斷功能，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)防性維護軟件獲取這種功能。通過連接到設(shè)備或控制室和維護車間的 HART 通信終端，使用無線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車間的桌面，解決 2160 等無線HART 設(shè)備的故障。這樣可以不必進入現(xiàn)場，優(yōu)化維護工作，并最大程度地減少停機時間，使得用戶能識別故障，并在潛在問題影響生產(chǎn)和品質(zhì)之前采取措施。

   用戶可設(shè)定警報
 
                     

   2160 的特征是具有四種用戶可設(shè)定的設(shè)備變量警報：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。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，用于 AMS Suite 的羅斯蒙特 2160。

   例如，通過監(jiān)控傳感器的頻率，可盡早檢測到振動音叉的問題。可檢測的問題包括，外部對音叉的損壞、內(nèi)部對傳感器的損壞、介質(zhì)堆積（見圖 2）以及音叉的極度腐蝕。此外，2160 為高、低兩種液位應(yīng)用場合提供故障安全操作。

               
                                  圖 2 

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

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

   在遠程位置進行液位測量和診斷 

   在遠程位置安裝液位測量設(shè)備，一直以來都是一個問題，因為需要布設(shè)電力和數(shù)據(jù)線。開挖槽溝和布設(shè)電纜成本即高又耗時。然而，引入無線網(wǎng)絡(luò)克服了這些困難，使在以前被認為無法實現(xiàn)或代價高昂的位置安裝液位儀表成為了可能。

   對于儀表布線和基于 IEC 62591 （無線HART） 標準的自我組織網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)，無線通信提出了顯而易見的替代方案，并開始對這些遠程監(jiān)控應(yīng)用產(chǎn)生了顯著影響。

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