Описание и работа прибора УЗУ-2

1. Описание и работа прибора УЗУ-2

1.1Назначение

1.1.1. Уровнемер ультразвуковой УЗУ-2 (далее по тексту – прибор), предназначен для измерения уровня жидких продуктов в различных резервуарах, в том числе в герметичных железнодорожных цистернах малого и большого объема. Прибор основан на принципе ультразвуковой эхолокации, позволяет производить измерения без прямого контакта с измеряемым продуктом через стенку резервуара толщиной до 50 мм без нарушения герметичности резервуара и специальной подготовки поверхности в местах установки датчиков. Прибор позволяет оперативно проводить измерения уровня любых жидких продуктов в диапазоне рабочих температур от минус 40 до плюс 40°С в различных условиях эксплуатации, в том числе и во взрывоопасных зонах.

Уровнемер УЗУ-2 может быть использован для включения в автоматизированную систему управления технологическим процессом (АСУТП), с использованием выхода токовая петля (4 – 20) мА или с использованием выхода CURRENT LOOP.

1.1.2. Прибор, состоящий из электронного блока КУ, двух акустических датчиков АД20, в комплекте с прижимными устройствами (блоки АДН1 и АДН2), и соединительной кабельной коробки, работает в следующих условиях:

- блоки АДН1, АДН2 и кабельная коробка могут эксплуатироваться в условиях открытой атмосферы при температуре от минус 40 до плюс 40°С и влажности до 95%;

- блок КУ устанавливается в отапливаемом пультовом помещении, удаленном от взрывоопасной зоны не менее, чем 10 м. Блок КУ эксплуатируется при температуре окружающего воздуха от 5 до 40°С и влажности до 95%, при этом не допускается наличие в воздухе примесей паров аммиака, сернистых и других агрессивных газов, а также производственной пыли.

1.1.3.Акустические датчики АД20 (далее по тексту – датчики АД20) имеют “специальный” вид взрывозащиты взрывобезопасного уровня согласно ГОСТ 22782.3 и в соответствии с ГОСТ 12.2.020 на них наносится маркировка 1ЕxsIIТ6.

1.1.4. Кабельная коробка имеют вид взрывозащиты “взрывонепроницаемая оболочка” взрывобезопасного уровня согласно ГОСТ 22782.6 и в соответствии с ГОСТ 12.2.020 на нее наносится маркировка 1ЕxdIIАТ6.

Датчики АД20 могут эксплуатироваться во взрывоопасных зонах, в которых возможно образование взрывоопасных смесей паров и газов с воздухом категорий IIA, IIB, IIC групп T1, T2, T3, T4, T5 и T6 согласно ГОСТ 12.1.011.

Кабельная коробка может эксплуатироваться во взрывоопасных зонах, в которых возможно образование взрывоопасных смесей паров и газов с воздухом категории IIA групп T1, T2, T3, T4, T5 и T6 согласно ГОСТ 12.1.011.

1.1.5 Блок КУ не имеет взрывозащиты и устанавливается в помещении, не являющимся взрывоопасным.

1.1.6 Прибор безопасен для окружающей среды и человека. Уровень акустического излучения не превышает 50 мВт на частоте 350 кГц.

1.1.7 Прибор разработан и изготовлен в соответствии с обязательными требованиями стандартов ГОСТ 12997, ГОСТ 14254, ГОСТ 18620, ГОСТ 28725, ГОСТ 12.1.011, ГОСТ 12.2.020, ГОСТ 22782.3, ГОСТ 22782.6.

Прибору присвоен тип уровнемеров ультразвуковых УЗУ-2, который зарегистрирован в Государственном реестре средств измерений под № от 12.01.00 и допущен к применению в Российской Федерации.

Входящие в комплект прибора акустические датчики АД20 и кабельная коробка прошли экспертизу по взрывозащите в организации по сертификации взрывозащищенного и рудничного электрооборудования ЦС ”СТВ” г. Саров Нижегородской области. На них получены заключения о взрывозащищенности опытного образца датчика АД20 от 14.05.99г. /99 и опытного образца кабельной коробки от 19.05.99 г.
/99.

1.1.8 Климатическое исполнение составных частей уровнемера УЗУ-2 согласно ГОСТ 12997 соответствует следующим группам:

- блок КУ - группе В3 с температурой окружающего воздуха от 5 до 40°С и влажности до 95%.

- датчики АД20 и кабельная коробка - группе Д3 с температурой окружающего воздуха от минус 50 до плюс 50°С и влажности до 95%.

1.1.9. Степень защиты составных частей прибора в соответствии с ГОСТ 14254 следующая:

- блока КУ – IP53;

- датчиков АД20 и кабельной коробки - IP68;

1.1.10. Массогабаритные характеристики составных частей прибора приведены в таблице 1

Таблица 1

Наименование	Габаритные размеры, мм	Масса, кг, не более
Блок КУ Кабельная коробка Блок АДН1 Блок АДН2	354 х 275 х 147 D = 120, Н = 48 980 х 275х 89 248 х 110 х 124 (без рукоятки L=1,6 м)	4,6 0,3 3,8 3,5

2.1. Состав прибора

2.1.1.Состав уровнемера ультразвукового УЗУ-2 приведен в таблице 2

Таблица 2

Обозначение изделия	Наименование изделия	Примечание
ЛЮКИ.468163.004 ЛЮКИ.685571.001 ЛЮКИ.407631.001 ЛЮКИ.407631.002 ЛЮКИ.469113.013 ЛЮКИ.301533.002	Блок КУ Кабельная коробка Блок АДН1 (с акустическим датчиком АД20 ЛЮКИ.407531.001) Блок АДН2 (с акустическим датчиком АД20 ЛЮКИ.407531.001) Комплект принадлежностей Устройство переходное Струбцина	Дополнительный соединительный кабель в комплект поставки не входит. Рекомендуемый тип кабеля (или провода) РК75-2-13, РК75-4-12 ГОСТ ВД 11326.71 или провод ПГЭШ 1,0-1000 ТУ16-505.358. Максимально допустимая длина - 200 м

3.Устройство и работа прибора

3.1.Принцип действия прибора следующий:

- уровнемер УЗУ-2 является ультразвуковым эхолокатором. Схема размещения уровнемера УЗУ-2 на объекте, при использовании его для измерения уровня заполнения железнодорожных цистерн сжиженным газом, представлена на рисунке 1.

Блоки АДН1и АДН2 устанавливаются на контролируемой цистерне в двух точках:

- блок АДН1 – в пространстве между хребтовой балкой и нижней стенкой котла;

-  блок АДН2 – на средней по высоте части боковой стенки.

Кабели датчиков АД20 вводятся в кабельную коробку. Кабельная коробка с блоком КУ соединяется магистральным кабелем. Кабельная коробка может устанавливаться в укладочном шкафу. Блок КУ устанавливается в аппаратном зале.

Структурная схема прибора, поясняющая основные принципы работы, представлена на рисунке 2.

В блоке КУ вырабатывается электрический высокочастотный радиоимпульс, поступающий на акустические датчики АД20 (далее по тексту – датчики). Датчики преобразуют электрический импульс в ультразвуковой. Ультразвуковые импульсы через стенки емкости проникают в жидкость, заполняющую емкость.

Импульс от бокового датчика распространяется горизонтально до противоположной стенки емкости, отражается от этой стенки и распространяется обратно, достигает стенки с боковым датчиком и попадает на датчик через стенку, где преобразуется в электрический импульс, который попадает обратно в блок КУ

4. Обеспечение взрывозащищённости

4.1.Взрывозащищённость уровнемера УЗУ-2 обеспечивается применением “специального” вида взрывозащиты взрывобезопасного уровня в соответствии с ГОСТ 22782.3 - для датчиков АД20 и применением вида взрывозащиты “взрывонепроницаемая оболочка” взрывобезопасного уровня в соответствии с ГОСТ 22782.6 - для кабельной коробки.

4.2.Взрывозащищенность датчиков АД20 достигается следующими мерами:

- герметизацией элементов и заполнением корпуса наполнителем, обладающим изоляционными свойствами и исключающим контакт электрических частей со взрывоопасной средой (наполнитель - полиуретановый компаунд);

- степенью защиты от внешней среды IP68 по ГОСТ 14254, которая обеспечивается оболочкой датчика;

- температурой наружной поверхности корпуса датчика, не превышающей допустимого значения для указанного в маркировке по взрывозащите температурного класса;

- изоляцией прибора, выдерживающей без пробоя испытательное напряжение 3 кВ (действующее значение) частотой 50 Гц.

4.3.Взрывозащищенность кабельной коробки достигается следующим образом:

- величиной зазора между крышкой и корпусом, не более 0,094 мм;

- длиной щели, не менее 6,9 мм;

-  величиной расчетного гидростатического давления 0,5 МПа.

4. Обеспечение взрывозащищённости

4.1.Взрывозащищённость уровнемера УЗУ-2 обеспечивается применением “специального” вида взрывозащиты взрывобезопасного уровня в соответствии с ГОСТ 22782.3 - для датчиков АД20 и применением вида взрывозащиты “взрывонепроницаемая оболочка” взрывобезопасного уровня в соответствии с ГОСТ 22782.6 - для кабельной коробки.

4.2.Взрывозащищенность датчиков АД20 достигается следующими мерами:

- герметизацией элементов и заполнением корпуса наполнителем, обладающим изоляционными свойствами и исключающим контакт электрических частей со взрывоопасной средой (наполнитель - полиуретановый компаунд);

- степенью защиты от внешней среды IP68 по ГОСТ 14254, которая обеспечивается оболочкой датчика;

- температурой наружной поверхности корпуса датчика, не превышающей допустимого значения для указанного в маркировке по взрывозащите температурного класса;

- изоляцией прибора, выдерживающей без пробоя испытательное напряжение 3 кВ (действующее значение) частотой 50 Гц.

 

Рисунок 1

Блок КУ

Вход токовая петля

 

Датчик АД20

 

Рисунок 2

4.3.Взрывозащищенность кабельной коробки достигается следующим образом:

- величиной зазора между крышкой и корпусом, не более 0,094 мм;

- длиной щели, не менее 6,9 мм;

- величиной расчетного гидростатического давления 0,5 МПа.

5. Установка и монтаж прибора (на примере использования прибора для измерений уровня налива железнодорожных цистерн жидким аммиаком)

5.1.Блок КУ уровнемера УЗУ-2 устанавливается в отапливаемом пультовом помещении, удаленном от взрывоопасной зоны не менее, чем 10 м. Блок КУ эксплуатируется при температуре окружающего воздуха от 5 до 40°С и относительной влажностью до 95%. В помещении не допускается наличие в воздухе примесей паров аммиака, сернистых и других агрессивных газов, а также производственной пыли.

При установке блока КУ на штатное место должна обеспечиваться возможность оперативного открытия передней и задней крышки без демонтажа блока.

5.2. Блоки АДН1, АДН2 и кабельная коробка могут устанавливаться во взрывоопасных зонах в условиях открытой атмосферы при температуре окружающего воздуха от минус 50 до плюс 50°С с влажностью до 95%.

Блоки АДН1, АДН2 и кабельная коробка размещаются в специальных шкафах, устанавливаемых потребителем в точках контроля уровня налива.

Кабельная коробка жестко крепится к стенке шкафа двумя болтами М6´60. Дверцы шкафа должны быть оборудованы сигнальной блокировкой, связанной с железнодорожным светофором. При открытой дверце шкафа должен поступать запрещающий сигнал на железнодорожный светофор.

В каждом шкафу, где располагаются датчики, должна находиться баночка со смазкой ЛИТОЛ-24 (приблизительно 500 г) и деревянная лопатка для нанесения смазки на рабочую поверхность датчика.

5.3. Монтаж электрических соединений производится в соответствии со схемой электрической принципиальной ЛЮКИ.407639.007 Э3, “Правилами устройства электроустановок ” (ПУЭ), “Правилами технической эксплуатации электроустановок потребителей” (ПТЭ), “Правилами техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей” (ПТБ) и другими директивными документами, регламентирующими установку электрооборудования во взрывоопасных зонах.

При монтаже наружных электрических цепей, соединяющих блок КУ с кабельной коробкой, использовать кабель, рекомендуемый в подразделе 1.3. Использование другого типа кабеля возможно с разрешения изготовителя.

При прокладке наружных кабельных трасс должны быть приняты меры по защите их от механических повреждений в процессе эксплуатации: прокладка в трубах, закрытых коробах и т. д.

Для защиты от электромагнитных наводок кабельные трассы должны быть удалены от силовых сетей не менее чем на 500 мм. Максимальная длина кабельной трассы не должна превышать 200 м. Использование трассы большей длины требует согласования с изготовителем.

Монтаж блока КУ во внутреннем помещении при подключении к источнику питания, самописцу, исполнительному устройству, другим приборам при объединении в систему необходимо производить с тыльной стороны блока КУ изолированным проводом сечением не менее 0,35 мм2.

5.4. Электропитание прибора осуществляется от источника постоянного или переменного тока напряжением от 12 до 24 В, мощностью не менее 30 ВА.

5.5.Уровнемер УЗУ-2 должен быть заземлен. При этом необходимо руководствоваться ПУЭ и настоящим руководством по эксплуатации.

5.6.Сечение заземляющего провода, соединяющего блок КУ с общим заземляющим контуром, должно быть не менее 1,5 мм2.

5.7.Места присоединения заземляющего провода должны быть тщательно зачищены от ржавчины, грязи и масла, а соединения должны выполняться при помощи болтов с пружинными шайбами.

5.8.По окончании монтажа следует проверить правильность соединений и сопротивление заземляющих проводов, которыми подключается блок КУ к контуру заземляющего устройства.

5.9.Включение уровнемера производить после приемки монтажа и заземления отделом техники безопасности. Правильность монтажа и заземления подтверждается протоколом.

5.10.Перед монтажом уровнемер должен быть осмотрен. При этом необходимо обратить внимание на маркировку и наличие заземляющих устройств.

II. Установка акустического датчика производится на нижней части днища цистерны в зоне, свободной от теплоизоляции и устройств электрообогрева.

Рекомендуемые типы кабелей – от кабельной коробки до блока КУ: РК75-2или РК75-4-12 ГОСТ ВД 11326ю71. Максимально допустимая длина – 200 метров.