Назначение
Уровнемеры магнитострикционные ЭЛЕМЕР-УПМ-51 (далее по тексту - уровнемеры) предназначены для измерений, контроля и непрерывного преобразования значений уровня жидких, в том числе агрессивных и взрывоопасных сред, а также уровня границы раздела этих сред, в унифицированный выходной сигнал силы постоянного тока и (или) цифровой сигнал HART-протокола, а также для измерений и преобразования значений температуры этих сред в цифровой сигнал HART-протокола.
Описание
Принцип действия уровнемеров основан на явлении магнитострикции. Для измерения уровня контролируемой среды на волновод из магнитострикционного материала, вдоль которого установлены один или два поплавка с постоянными магнитами, подается электрический импульс силы постоянного тока. В результате взаимодействия электрического импульса с постоянным магнитным полем поплавка (поплавков) возникает волна механического напряжения, распространяющаяся вдоль волновода с известной постоянной скоростью. Пьезоэлемент, размещённый в измерительном элементе, преобразует полученное механическое напряжение в электрический импульс. Расстояние до контролируемой среды пропорционально интервалу времени между подачей электрического импульса и обратным импульсом. Полученное значение величины преобразуется в унифицированный выходной сигнал силы постоянного тока и (или) цифровой сигнал HART-протокола, и (или) отображается на светодиодном индикаторе.
Уровнемеры изготавливаются в виде единой конструкции. В их состав входят: измерительный элемент (волновод); электронный блок; светодиодный индикатор (для уровнемеров с индикатором); поплавок (1 или 2). Для измерения температуры на нижнем конце измерительного элемента может быть расположен цифровой интегральный термометр. Электронный блок преобразует значение уровня в унифицированный выходной сигнал силы постоянного тока и (или) цифровой сигнал HART-протокола, и (или) в цифровой сигнал измеряемой величины, поступающий на индикатор.
Уровнемеры с HART-протоколом передают информацию об измеряемой величине в цифровом виде по линии связи вместе с сигналом постоянного тока, не оказывая на него влияния. Цифровой выход используется для связи уровнемеров с портативным HART-коммуникатором или с компьютером через стандартный последовательный интерфейс и дополнительный HART-модем и другими устройствами.
На индикаторе уровнемеров или HART-коммуникаторе в зависимости от выбора профиля работы отображаются значения уровня в цифровом виде в установленных при настройке единицах измерения.
Уровнемеры выпускаются в трёх модификациях: ЭЛЕМЕР-УПМ-51/М2 (без индикатора), ЭЛЕМЕР-УПМ-51/М2И (с индикатором) и ЭЛЕМЕР-УПМ-51/М3И (с индикатором и батарейным блоком (или возможностью его установки)).
Уровнемеры имеют следующие исполнения:
- общепромышленное (ОП);
- взрывозащищённое с видом взрывозащиты «искробезопасная электрическая цепь «i» (Ех);
- взрывозащищённое с видами взрывозащиты «взрывонепроницаемые оболочки «d» и «искробезопасная электрическая цепь «i» (Exdia).
Фотографии общего вида уровнемеров, корпусов электронных блоков и измерительных элементов представлены на рисунках 1 - 5. По требованию потребителя допускается поставка уровнемеров с различными окрасками корпуса электронного блока.
Общий вид поплавков представлен на рисунке 6.
Места пломбировки от несанкционированного доступа представлены на рисунке 7.
Знак утверждения типа наносится на табличку, прикреплённую к корпусу уровнемеров, способом лазерной гравировки и на поликарбонатную пленку, наклеиваемую на переднюю панель корпуса уровнемеров ЭЛЕМЕР-УПМ-51/М2И, ЭЛЕМЕР-УПМ-51/М3И, способом шелко-графии (рисунок 8).
Заводской номер наносится на табличку, прикреплённую к корпусу уровнемера, способом лазерной гравировки (рисунок 8).
Рисунок 1 - Общий вид ЭЛЕМЕР-УПМ-51
ЭЛЕМЕР-УПМ-51/М2
Рисунок 2 - Общий вид уровнемеров магнитострикционных ЭЛЕМЕР-УПМ-51/М2, ЭЛЕМЕР-УПМ-51/М2И
ЭЛЕМЕР-УПМ-51/М2И
Рисунок 3 - Общий вид уровнемеров магнитострикционных ЭЛЕМЕР-УПМ-51/М3И
| ОП, Ех | Ехdia |
| э |
| ф |
| ЭЛЕМЕР-УПМ-51/М2» |
| ОП, Ех |
| |
| V |
| ЭЛЕМЕР-У |
| ОП, Ех | Ехdia |
| Ш Ф | |
|
| ЭЛЕМЕР-УПМ-51/М2И |
| Ехdia |
| а1 / ' |
| © |
| ПМ-51/М3И |
Рисунок 4 - Общий вид корпусов электронных блоков ЭЛЕМЕР-УПМ-51
Жёсткие измерительные элементы с одним поплавком
А0 (от минус 45 °С до плюс 85 °С)
А1 (от минус 45 °С до плюс 200 °С)
А2 (от минус 45 °С до плюс 450 °С)
волновод с фланцем
Жёсткие измерительные элементы с двумя поплавками
код исполнения по температуре рабочей среды
А0 (от минус 45 °С А1 (от минус 45 °С А2 (от минус 45 °С до плюс 85 °С) до плюс 200 °С) до плюс 450 °С)
волновод с фланцем
Гибкие измерительные элементы
с одним поплавком
(код исполнения
по температуре
с двумя поплавками рабочей среды А0)
Рисунок 5 - Общий вид измерительных элементов (волноводов) ЭЛЕМЕР-УПМ-51
пломба
Рисунок 6 - Общий вид поплавков
пломба
Место нанесения
Рисунок 7 - Места пломбировки от несанкционированного доступа
знака утверждения типа
Место нанесения
заводского номера
Место нанесения знака утверждения типа
Рисунок 8 - Место нанесения заводского номера и знака утверждения типа
Программное обеспечение
В уровнемерах предусмотрено внутреннее и внешнее программное обеспечение (ПО).
Программное обеспечение, встроенное в микропроцессорный модуль уровнемеров, включает метрологически значимую часть, которая является фиксированной и может быть изменена только на предприятии-изготовителе.
Уровень защиты внутреннего ПО от преднамеренного и непреднамеренного доступа соответствует уровню «высокий» согласно Р 50.2.077-2014 - данное ПО защищено от преднамеренных изменений с помощью специальных программных средств.
Внешнее ПО предназначено для взаимодействия уровнемеров с компьютером и не оказывает влияния на метрологические характеристики уровнемеров. Внешнее ПО служит для конфигурирования, подстройки и получения данных измерения в процессе эксплуатации уровнемеров. Конфигурирование уровнемеров включает задание пользовательских параметров. Подстройка уровнемеров включает установку нуля и диапазона унифицированного выходного сигнала. ПО также предусматривает возможность выдачи текстовых сообщений о состоянии уровнемера и возникающих в процессе его работы ошибках и способах их устранения.
Таблица 1 - Идентификационные данные внутреннего программного обеспечения
| Идентификационныеданные (признаки) | Значение |
| Идентификационное наименование ПО | upm51m2 |
| Номер версии (идентификационный номер) ПО | 1.ХХ.ХХ |
| Цифровой идентификатор ПО | _ |
| Таблица 2 - Идентификационные данные внешнего п | рограммного обеспечения |
| Идентификационные данные (признаки) | Значение |
| Идентификационное наименование ПО | HARTmanager |
| Номер версии (идентификационный номер) ПО | 4.Х.Х |
| Цифровой идентификатор ПО | _ |
В идентификационном номере внутреннего и внешнего программного обеспечения фиксированные цифры отвечают за метрологически значимую часть и являются неизменными.
Технические характеристики
Таблица 3 - Метрологические характеристики уровнемеров
| Наименование характеристики | Значение |
| Диапазон измерений уровня, мм 1) | от 50 до 20000 |
| Пределы допускаемой абсолютной погрешности измерений уровня (уровня границы раздела сред), Д, мм 2): | ±1; ±3 3) |
| - для индекса заказа А |
| - для индекса заказа B | ±3 |
| Диапазон измерений температуры рабочей среды, °С | от -45 до +120 |
| Пределы допускаемой абсолютной погрешности измерений температуры, °С, для диапазона измерений: - от-45 °С до-40 °С | ±0,7 |
| - св. -40 °С до +105 °С | ±0,5 |
| - св. +105 °С до +120 °С | ±0,7 |
| Наименование характеристики | Значение |
| Пределы допускаемой приведённой к диапазону унифицированного выходного сигнала силы постоянного тока погрешности преобразования цифрового сигнала в унифицированный выходной сигнал силы постоянного тока, Дх, % | ±0,05 |
| Выходные сигналы: - силы постоянного тока, мА - цифровой сигнал | от 4 до 20 HART |
| Вариация выходного сигнала: - силы постоянного тока, мкА - цифрового сигнала, мм | 2 1 |
| 1) Рабочий диапазон, находящийся внутри диапазона измерений уровня или равный ему, устанавливается изготовителем или потребителем. 2) В соответствии с заказом. 3) При периодической поверке на месте эксплуатации. |
Таблица 4 - Основные технические характеристики
| Наименование характеристики | Значение |
| Параметры электрического питания: - напряжение питания постоянного тока, В: - для ЭЛЕМЕР-УПМ-51/М2 - для исполнений с индексами Ex, Exdia - для остальных исполнений - для ЭЛЕМЕР-УПМ-51/М2И, ЭЛЕМЕР-УПМ-51/М3И - для исполнений с индексами Ex, Exdia - для остальных исполнений | от 12,5 до 30,0 от 12,5 до 42,0 от 15 до 30 от 15 до 42 |
| Потребляемая мощность, Вт, не более | 1 |
| Длина измерительного элемента, мм, не более 1): - жёсткий измерительный элемент - гибкий измерительный элемент | 6500 20800 |
| Габаритные размеры (без учета длины измерительного элемента), мм, не более - длина - ширина - высота | 190 110 140 |
| Масса (без учета массы измерительного элемента), кг 2) | от 0,4 до 1,6 |
| Нормальные условия измерений: - температура окружающей среды, °С - относительная влажность, % - атмосферное давление, кПа | от +15 до +25 от 30 до 80 от 84,0 до 106,7 |
| Условия эксплуатации: - температура окружающей среды, °С - для исполнения t1070 - для исполнения t2570 - для исполнения t5070 - для исполнения t5570 - относительная влажность при температуре +35 °С, %, не более - атмосферное давление, кПа | от -10 до +70 от -25 до +70 от -50 до +70 от -55 до +70 98 от 84,0 до 106,7 |
| Избыточное давление измеряемой среды, МПа, не более | 5 |
| Наименование характеристики | Значение |
| Температура рабочей среды, °С: - для кода исполнения А0 - для кода исполнения А1 - для кода исполнения А2 | от -45 до +85 от -45 до +200 от -45 до +450 |
| Средняя наработка на отказ, ч, не менее | 120000 |
| Средний срок службы, лет, не менее | 15 |
| Маркировка взрывозащиты: - для исполнений с индексами Ех | 0Ex ia ПА T5 Ga X 0Ex ia ПА T4 Ga X 0Ex ia ПА T3 Ga X 0Ex ia IIB T5 Ga X 0Ex ia IIB T4 Ga X 0Ex ia IIB T3 Ga X |
| Маркировка взрывозащиты: - для исполнений с индексами Exdia | 1Ex db ia [ia Ga] ПА T5 Gb X 1Ex db ia [ia Ga] ПА T4 Gb X 1Ex db ia [ia Ga] ПА T3 Gb X 1Ex db ia [ia Ga] IIB T5 Gb X 1Ex db ia [ia Ga] IIB T4 Gb X 1Ex db ia [ia Ga] IIB T3 Gb X |
| 1) В соответствии с заказом. 2) В зависимости от исполнения. |
Знак утверждения типа
наносится на табличку, прикрепленную к корпусу уровнемеров, способом лазерной гравировки и на поликарбонатную пленку, наклеиваемую на переднюю панель корпуса уровнемеров ЭЛЕМЕР-УПМ-51/М2И, ЭЛЕМЕР-УПМ-51/М3И, способом шелкографии, а также на руководство по эксплуатации и паспорт - типографским способом.
Комплектность
Таблица 5 - Комплектность уровнемеров
| Наименование | Обозначение | Количество |
| Уровнемер магнитострикционный | ЭЛЕМЕР-УПМ-51 /М 1) | 1 шт. |
| Программное обеспечение | _ | 1 шт. |
| Комплект монтажных частей 3) | _ | 1 компл. |
| Руководство по эксплуатации | НКГЖ.407623.001РЭ | 1 экз. |
| Паспорт | НКГЖ.407623.001-ХХХПС 2) | 1 экз. |
| 1) Модификация, исполнение уровнемера в соответствии с заказом. 2) Обозначение в соответствии с исполнением уровнемера. 3) Комплект монтажных частей в соответствии с заказом |
Сведения о методах измерений
приведены в п. 3.2 руководства по эксплуатации НКГЖ.407623.001РЭ.
Нормативные документы
Приказ Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 30 декабря 2019 г. № 3459 «Об утверждении Государственной поверочной схемы для средств измерений уровня жидкости и сыпучих материалов»;
Приказ Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 23 декабря 2022 г. № 3253 «Об утверждении Государственной поверочной схемы для средств измерений температуры»;
НКГЖ.407623.001ТУ Уровнемеры магнитострикционные ЭЛЕМЕР-УПМ-51. Технические условия.
43795-10
