РДУ1, ГАММА-РДУ1 радарные уровнемеры (радиоволновые)

Радарные уровнемеры (радиоволновые) РДУ1 и ГАММА-РДУ1 предназначены для непрерывного (бесконтактного или контактного, в зависимости от типа антенны) измерения уровня жидких сред и сыпучих кусковых материалов в резервуарах, в том числе с внутренними конструкциями.

Уровнемеры имеют в составе один или два датчика РДУ1-0 (0А, 1, 1А, 2, 2А, 3, 3А) и различаются в основном вторичными приборами, типами выходных сигналов (токовый или в виде последовательного интерфейса), типами антенн, уровнями взрывозащиты, а также другими характеристиками.

Уровнемеры радарные РДУ1 и ГАММА-РДУ1 обеспечивают измерения уровня сред:

-жидких, парящих, неоднородных, взрывоопасных продуктов, в том числе и нефтепродуктов;
-вязких, выпадающих в осадок продуктов (кроме уровнемеров с датчиками РДУ1-3(3А));
-сыпучих кусковых материалов с различным размером гранул от 0 до 10 мм (кроме уровнемеров с датчиками РДУ1-2(2А) и РДУ1-3(3А)).

Дополнительные функции уровнемеров радиоволновых ГАММА-РДУ1

– индикацию измеренных уровней;

– управление внешними устройствами (четыре изолированных ключа с выходом типа «сухой контакт» и программируемыми привязками, порогами срабатывания и гистерезисами);

– формирование стандартных токовых сигналов, пропорциональных измеряемым параметрам (два канала с программируемой привязкой), для работы с самопишущими и другими устройствами регистрации;

– одновременное регулирование (позиционный или пропорциональный законы регулирования) по двум уровням, измеряемым подключенными к контроллеру датчиками.

Уровнемеры бесконтактные радарные РДУ1-0(0А, 1, 1А, 2, 2А, 3, 3А)-ТВ обеспечивают формирование токового сигнала 4…20 мА.

Уровнемеры радиоволновые РДУ1-0(0А, 1, 1А, 2, 2А, 3, 3А)-RS и ГАММА-РДУ1 имеют выходной сигнал в виде последовательного интерфейса RS-485, причем передача результатов измерений организована в формате протокола Modbus RTU.

Датчики РДУ1-0(1, 2, 3) уровнемеров предназначены для установки на объектах в зонах класса 1 и класса 2 по ГОСТ Р 51330.9, датчики РДУ1-0А(1А, 2А, 3А) — в зонах классов 0, 1 и 2, где возможно образование смесей горючих газов и паров с воздухом категории IIB групп Т3, Т4 или T5 в зависимости от температуры установочного фланца.

Датчики уровнемеров имеют взрывозащищенное исполнение, соответствуют требованиям ГОСТ Р 51330.0, ГОСТ Р 51330.10, имеют вид взрывозащиты «Искробезопасная электрическая цепь», уровень взрывозащиты «Взрывобезопасный» для датчиков РДУ1-0 (1, 2, 3) или «Особовзрывобезопасный» для датчиков РДУ1-0А (1А, 2А, 3А) для взрывоопасных смесей категории IIВ по ГОСТ Р 51330.11, групп Т3, Т4 или Т5, маркировку взрывозащиты «1ExibIIBТ3/Т4/T5 X» для датчиков РДУ1-0 (1, 2, 3) (в зависимости от температуры установочного фланца) и «0ExiаIIBТ3/Т4/T5 X» для датчиков РДУ1-0А(1А, 2А, 3А) по ГОСТ Р 51330.0.

Контролируемая среда радиоволновых уровнемеров  РДУ1 и ГАММА-РДУ1

Различные жидкие, вязкие, парящие, неоднородные, выпадающие в осадок, взрывоопасные продукты, в том числе нефтепродукты.

Стойкость датчиков к агрессивным средам ограничена применяемыми в антеннах и волноводе материалами:

– для датчиков РДУ1-0(0А, 1, 1А, 2, 2А) – фторопласт-4, нержавеющая сталь (типа 03Х17Н14М3 и 12Х18Н10Т);

– для датчиков РДУ1-3(3А)-Н – фторопласт-4, нержавеющая сталь (типа 12Х18Н10Т и 04Х18Н10);

– для датчиков РДУ1-3(3А)-НД – фторопласт-4, нержавеющая сталь (типа 12Х18Н10Т и 04Х18Н10), стеклотекстолит СТЭФ-У;

– для датчиков РДУ1-3(3А)-Х (с повышенной кислотной стойкостью) – нержавеющая сталь XH65MBУ и фторопласт-4.

Состав радарных уровнемеров РДУ1 и ГАММА-РДУ1

Уровнемеры РДУ1 в зависимости от типа выходного сигнала поставляются в виде следующих комплектов:

– комплект РДУ1-0(0А, 1, 1А, 2, 2А, 3, 3А)-ТВ включает в себя датчик уровня радиоволновый РДУ1 (далее «датчик»), обеспечивающий непосредственное измерение текущих значений параметров, и блок токового выхода искробезопасный БТВИ2 (далее «БТВИ2»);

– комплект РДУ1-0(0А, 1, 1А, 2, 2А, 3, 3А)-RS включает в себя датчик и блок интерфейса искробезопасный БИИ2 (далее «БИИ2»).

Уровнемеры ГАММА-РДУ1 поставляются в виде комплектов, которые могут включать в себя до двух датчиков уровня радиоволновых РДУ1, обеспечивающих непосредственное измерение текущих значений параметров, и контроллер ГАММА-12.

Разнообразие комплектов радарных уровнемеров серии РДУ позволяет использовать их в различных структурах автоматизированных систем управления технологическими процессами, построенных на основе промышленных контроллеров.

Технические данные бесконтактных радарных уровнемеров РДУ1 и ГАММА-РДУ1

Номенклатура выпускаемых уровнемеров РДУ1 и ГАММА-РДУ1 определяется номенклатурой и количеством входящих в их состав датчиков, необходимой точностью измерения уровня, типом выходного сигнала (только для уровнемеров РДУ1) и конструктивными особенностями резервуара. Характеристики уровнемеров приведены в таблице.

* Антенна (волновод) обеспечивает направленность излучения с целью улучшения сигнала и повышения чувствительности устройства за счет уменьшения помех, связанных с отражением сигнала от мешающих объектов и от стенок резервуара.

Радарный уровнемер в комплекте с датчиками РДУ1-0(0А, 1, 1А, 2, 2А) поставляется в исполнениях c антенной:

– параболической;
– диэлектрической;
– рупорной.

Параболическая антенна применяется там, где необходимо обеспечить высокую точность измерений при наличии близких, мешающих прохождению сигнала, объектов (мешалок и пр.). Рупорная и диэлектрическая антенны применяются там, где ограничены габариты установочного фланца, а также при поверхностном бурлении жидкости.

Радарный уровнемер в комплекте с датчиком РДУ1-3(3А) поставляется с волноводом (разборная труба диаметром 30 мм, каждая секция длиной до 4 м с возможностью наращивания с помощью резьбового соединения через трубу УНКР.723111.027(-01) при установке на резервуаре до 15 м. Датчики РДУ1-3(3А) применяются там, где необходимо обеспечить высокую точность измерений в резервуарах любой формы и успокоительных трубах, при этом расстояние до рядом расположенных объектов не имеет значения.

Технические характеристики и условия эксплуатации датчиков и вторичных приборов уровнемеров  РДУ1 и ГАММА-РДУ1

Примечания:

1 * По специальному заказу
2** L — длина волновода, мм, определяется при заказе
3 Минимальный уровень продукта от дна резервуара уровнемеров с датчиком РДУ1-0(1, 2) — не менее 0,1 м; для уровнемеров с датчиком РДУ1-3 — 0,1 м от конца волновода

— Скорость изменения уровня продукта не более 0,04 м/с.
— Время установления рабочего режима – не более трех минут.
— Скорость измерений не менее одного измерения в секунду.
— Уровнемеры предназначены для непрерывной работы.

Метрологические характеристики радиоволновых уровнемеров РДУ1 и ГАММА-РДУ1

Радарный уровнемер РДУ1 имеет следующие метрологические характеристики:

— Погрешность измерений уровня состоит из погрешности датчиков и погрешности преобразования блоков.

— Пределы допускаемой абсолютной основной погрешности измерений датчиков ±1 мм для РДУ1-1(1А, 3, 3А) и ±6 мм для РДУ1-0(0А, 2, 2А).

— Значение погрешностей преобразования блоков определяется типом их выходного сигнала. В случае, когда выходным сигналом уровнемеров является последовательный интерфейс RS-485 (комплект уровнемера радиоволнового РДУ1-0(0А, 1, 1А, 2, 2А, 3, 3А)-RS), блоки не вносят погрешности в результаты измерений уровня.

Если выходные сигналы уровнемеров представляют собой токовые выходы (комплект уровнемера радиоволнового РДУ1-0(0А, 1, 1А, 2, 2А, 3, 3А)-ТВ), то на погрешность измерений уровня накладывается погрешность преобразования цифрового значения результата измерений в значение величины выходного токового сигнала БТВИ2. Основная приведенная погрешность цифро-аналогового преобразования БТВИ2 не превышает ±0,1 %.

Радарный уровнемер ГАММА-РДУ1 обладает следующими метрологическими характеристиками:

— Погрешность измерений уровня для уровнемера ГАММА-РДУ1 состоит из погрешности датчиков (см. п. 4.7.1.2 настоящего раздела) и погрешности преобразования контроллера.

— Значение погрешностей преобразования контроллера определяется типом выходного сигнала. В случае, когда выходным сигналом уровнемеров является последовательный интерфейс RS-485 и при выводе на индикатор, контроллер не вносит погрешность в результаты измерений уровня.

Если выходные сигналы уровнемеров представляют собой токовые выходы, то на погрешность измерения уровня накладывается погрешность преобразования цифрового значения результата измерения в значение величины выходного токового сигнала, которая не превышает ±20 мкА.

Характеристики токового сигнала вторичного прибора БТВИ2

– диапазон токового сигнала – от 4 до 20 мА;
– максимальное сопротивление нагрузки – 750 Ом;
– амплитуда переменной составляющей выходного токового сигнала не превышает 0,1 мА;
– период переменной составляющей выходного токового сигнала составляет 1,6 мс;
– рекомендуемая полоса пропускания фильтра низких частот второго порядка токоприемного канала промышленного контроллера не должна превышать 10 Гц.

Характеристики вторичного прибора БИИ2

– тип интерфейса – RS-485;
– гальваническая изоляция выходных цепей интерфейса от общего провода и внутренних цепей БИИ2 (прочность изоляции 1000 В постоянного напряжения в течение одной минуты);
– программируемая скорость передачи до 19200 бит/с;
– программируемый контроль четности;
– логический протокол – Modbus RTU (программируемый адрес).

Характеристики контроллера ГАММА-12

— Число подключаемых датчиков – 2.
— Жидкокристаллический индикатор (ЖКИ) со светодиодной подсветкой имеет две строки по 8 знакомест (матрица 5х7 точек, размер символа 2,96х5,56 мм) и обеспечивает вывод алфавитно-цифровой информации.
— Контроллер имеет четыре светодиода, индицирующих текущее состояние ключей, пьезоэлектрический звонок и шесть светодиодов, индицирующих прием/передачу информации от датчиков и интерфейса RS-485.
— Для программирования контроллера пользователю предоставляется трехкнопочная клавиатура. Все программируемые параметры и константы запоминаются в энергонезависимой памяти контроллера и сохраняются при отключении питания.
—  Предельные параметры ключей контроллера на активной нагрузке:
коммутируемое напряжение постоянного или переменного тока не более 250 В;
допустимый ток коммутации ключа не более 1 А;
сопротивление ключа в замкнутом состоянии не более 1,2 Ом.

Характеристики интерфейса

– гальваническая развязка выходных цепей интерфейса от корпуса контроллера и его внутренних цепей (прочность изоляции 1000 В постоянного тока в течение одной минуты);
– тип интерфейса – RS-485;
– программируемая скорость передачи до 19200 бит/с;
– программируемый контроль четности;
– логический протокол – Modbus RTU (программируемый адрес контроллера).

Характеристики выходных токовых сигналов контроллера

– число выходных токовых сигналов – 2;
– гальваническая развязка выходных цепей токовых сигналов от корпуса контроллера и его внутренних цепей (прочность изоляции 1500 В промышленной частоты);
– независимое программирование выходной шкалы (0…5 мА, 0…20 мА, 4…20 мА) для каждого токового сигнала;
– выходные токовые сигналы 0…5 мА обеспечиваются контроллером на нагрузке не более 2 кОм, 0…20 мА и 4…20 мА – на нагрузке не более 450 Ом;
– пределы допускаемой абсолютной погрешности выходных токовых сигналов ± 20 мкА.

Электрические параметры и характеристики радарных уровнемеров РДУ1

— Питание уровнемеров осуществляется от внешнего гальванически изолированного от силовой цепи стабилизированного источника питания постоянного тока (напряжение + 24 В ± 10 %).

— Ток потребления уровнемеров не превышает 500 мА.

— Питание датчиков осуществляется блоками гальванически изолированным искробезопасным постоянным напряжением + 12 В. Ток потребления датчика не превышает 360 мА.

— Электрическая изоляция блоков при температуре окружающего воздуха от +15 до +35 °С и относительной влажности от 30 до 80 % выдерживает в течение одной минуты без пробоя и поверхностного перекрытия испытательное напряжение:

между искробезопасными цепями и искроопасными цепями – напряжение ~1500 В, 50 Гц (эффективное значение);

между выходными цепями и цепями питания – напряжение ~500 В, 50 Гц (эффективное значение).

— Электрическое сопротивление изоляции между искробезопасными цепями и искроопасными цепями, цепями питания и выходными цепями:

не менее 20 МОм при нормальных условиях;

не менее 5 МОм при верхнем значении температуры рабочих условий.

— По степени защиты от поражения электрическим током датчики относятся к классу защиты III в соответствии с требованиями ГОСТ 12.2.007.0.

— Нормальное функционирование уровнемера обеспечивается при длине соединительного кабеля между датчиком и блоками не более 0,5 км. Разрешается применение экранированных контрольных кабелей со следующими параметрами: R_КАБ ≤ 6 Ом, С_КАБ ≤ 0,1 мкФ, L_КАБ ≤ 1,4 мГн.

— Обмен информацией датчика с блоками ведется последовательным кодом в асинхронном полудуплексном режиме по внутреннему протоколу. Скорость передачи составляет 2400 бит/с.

Электрические параметры и характеристики радарных уровнемеров ГАММА-РДУ1

— Питание контроллера уровнемера осуществляется от сети переменного тока напряжением от 180 до 242 В, частотой (50 ± 1) Гц.

— Мощность, потребляемая контроллером от сети, не превышает 60 В·А.

— Питание датчиков осуществляется постоянным напряжением с параметрами UO ≤ 14,3 B, IO ≤ 0,36 А.

— По степени защиты от поражения электрическим током контроллер относится к классу защиты I в соответствии с требованиями ГОСТ 12.2.007.0.

— Электрическая изоляция между цепью питания ~220 В, 50 Гц и металлическими частями контроллера выдерживает без пробоя и поверхностного перекрытия испытательное напряжение ~1500 В, 50 Гц в нормальных условиях применения.

— Электрическая изоляция между выходными искробезопасными цепями контроллера и его корпусом выдерживает без пробоя и поверхностного перекрытия испытательное напряжение ~500 В, 50 Гц в нормальных условиях применения.

— Электрическая изоляция между искробезопасными цепями и искроопасными цепями контроллера выдерживает напряжение ~1500 В, 50 Гц в нормальных условиях применения.

— Электрическое сопротивление изоляции между искробезопасными цепями и искроопасными цепями, цепями питания и выходными цепями контроллера:

не менее 20 МОм при нормальных условиях;

не менее 5 МОм при верхнем значении температуры рабочих условий.

— Нормальное функционирование уровнемера обеспечивается при длине соединительного кабеля между датчиком и контроллером не более 0,5 км. Разрешается применение экранированных контрольных кабелей со следующими параметрами: R_КАБ ≤ 6 Ом, С_КАБ ≤ 0,1 мкФ, L_КАБ ≤ 1,4 мГн.

— Обмен информацией датчиков с контроллером ведется последовательным кодом в асинхронном полудуплексном режиме по внутреннему протоколу. Скорость передачи составляет 2400 бит/с.

— Рабочая частота СВЧ-тракта датчиков составляет 10 ГГц.

Принцип работы радиоволновых бесконтактных уровнемеров РДУ1 и ГАММА-РДУ1

Измерение дальности до продукта производится радиолокационным методом. Частотно-модулированный сигнал сверхвысокой частоты излучается в направлении к поверхности продукта (цели) и, отразившись от цели, принимается антенной датчика, входящего в состав уровнемера. Дальность до поверхности продукта пропорциональна разностной (дальномерной) частоте принятого и излучаемого сигналов и вычисляется по формуле:  LЦ = S·F,

где LЦ – дальность до поверхности продукта, м;
F – дальномерная частота, Гц;
S – коэффициент пересчета, м/Гц.

Структура условного обозначения уровнемера РДУ1

Структура условного обозначения датчика уровнемера ГАММА-РДУ1

Комплект поставки уровнемеров радиоволновых РДУ1-0(0А, 1, 1А, 2, 2А, 3, 3А)-ТВ и РДУ1-0(0А, 1, 1А, 2, 2А, 3, 3А)-RS

Примечания

1. Исполнение антенны для датчиков РДУ1-0 и РДУ1-0А определяется заказом.
2. Проставка УНКР.434852.004 поставляется только с датчиками РДУ1-3(3А