18oktober/november 2007Universel <strong>og</strong> sikkerniveauovervågningNiveauovervågning af væsker med vibrationsfølere er enkel, fleksibel,vedligeholdelsesfri <strong>og</strong> har et stort anvendelsesområde.Af Morten B. Jensen,Endress+Hauser A/SVibrationsswitchen er universel <strong>og</strong> kan anvendes til defleste overvågningsopgaver i <strong>proces</strong>industrien.NIVEAU. Bestemmelse afniveau i væskeform er en afde mest anvendte målingeri alle industrigrene, spændendefra den kemiske industritil de sanitære områderindenfor den farmaceutiskeindustri <strong>og</strong> fødevareindustrien.Det ideelle instrumenttil niveauovervågningkan anvendes i alleopgaver <strong>og</strong> tilbyder storfleksibilitet <strong>og</strong> sikkerhed ienhver applikation. Indenfor de sidste årtier har instrumenterefter vibrationsprincippet,som eksempelvisEndress+Hauser’sLiquiphant, taget over,<strong>og</strong> anvendes i dag verdenover i alle industrigrene,grundet deres enkelhed,høje grad af fleksibilitet, etstort anvendelsesområde<strong>og</strong> den vedligeholdelsesfrifunktion.Principperne ivibrationsmålereGrundprincipperne for detektionaf niveau med envibrerende gaffel blev alleredepatenteret i 1966 afEndress+Hauser. Efter detførste produkt, en niveausensortil faste stoffer, blevudviklet, fulgte meget snarten niveausensor til væskerkaldet Liquiphant.Liquiphant tilhører produktgruppengrænseværdiomskiftere,som funktionsmæssigter baseret påaftastning af frekvensændringpå en stemmegaffelmed bevægelig masse. Denbevægelige masse repræsenteresaf sensoren (af Liquiphanttypen), mensvæsken er det medium ihvilket stemmegaflens faneroscillerer. Den ændring,som fremkommer i gaflensresonansfrekvens, sammenlignesmed frekvensen vedfri oscillation, dvs. i luft.Denne afhænger af detkontaktareal stemmegaflenhar med mediet, ligesommediets densitet <strong>og</strong> viskositethar indflydelse på frekvensændringen.Vibrationsfrekvensenafhængerkun i ringe grad af <strong>proces</strong>temperatur<strong>og</strong> <strong>proces</strong>tryk.En væske med en densitet>0,5 g/cm³ i et temperaturområdemellem -40 <strong>og</strong>+150 °C, <strong>og</strong> et driftstryk påop til 40 bar kan detekteresuden problemer.Arbejder med et piezo-drevDe vibrerende sensorer arbejdermed et piezo-drev,som på den ene side stimulerervibrationer i stemmegaflen<strong>og</strong> samtidig kompensererfor tabene i energiaf disse vibrationer. Påden anden side kontrolleresfanernes frekvens <strong>og</strong>forsyner systemet medtilbagemelding for denfundamentale frekvensanalyse.Vibrerende sensorerkan enten arbejde med etstakket eller et “bimorph”drev - sidstnævnte er resultatetaf den nyeste fremstillingsteknik<strong>og</strong> er, grundetde små dimensioner,specielt velegnet til kompakteløsninger.Kvalitet indbyggeti konstruktionenUnder udviklingen af dennye Liquiphant M blev derstillet meget høje krav tilsåvel konstruktion somproduktion af sensorer <strong>og</strong>gafler. Den optimale løsningviste sig at være enkombination af materialevalg,muligheder for masseproduktion<strong>og</strong> reduceredeomkostninger. Selve gaflenblev formgivet for støbning<strong>og</strong> fra begyndelsenkonstrueret til denne <strong>proces</strong>.Dette betyder små variationeri vægtykkelsen <strong>og</strong>ingen exotermiske kanter.De to vigtigste punkterangår materialevalget. Ønsketvar, at en ny niveauswitch,hvis det var muligt,skulle kunne anvendes i allevæsker - <strong>og</strong>så under ekstremebetingelser. Undersøgelserfor at finde et passendemateriale foregik itæt samarbejde med detansvarlige støberi. Afhængigaf aggressiviteten afmediet valgte man to legeringer:Det relativt korrosionsbestandigematerialeG-X5 CrNiMoNB 18 10(bedre kendt som materialenr.1.4581/”rustfri stål”)anvendes til standard opgaver.Den mere bestandigelegering NiMo 16 Cr 16 Ti(bedre kendt som materialenr.2.4610/ “HastelloyC”) anvendes hvor derkræves resistens overforinterkrystallinsk korrosion,stress revner <strong>og</strong> “spot” korrosion.Begge materialerhar relativt gode mekaniskeegenskaber, ligesomFunktionen baseres på aftastning affrekvens ændring på en stemmegaffelmed bevægelig masseDe vibrerende sensorer arbejdermed et piezo-drev som stimulerervibrationer i stemmegaflen<strong>og</strong> samtidig kontrollererfanernes frekvensmaterialerne i sig selv ermeget lette at svejse på.Ved at lade gaflen overvågeelektronisk er det muligtat bestemme forekomstenaf korrosion underdrift. Dette er gjort ved atindføre et “resonans vindue”,hvori gaflens resonansfrekvens skal ligge.Overskrides en af grænseværdierneer det tegn på, atgaflens masse har ændretsig <strong>og</strong> dermed en angivelseaf korrosion.Computersimulationi konstruktionsfasenFor at lette verifikation,test <strong>og</strong> optimering underudviklingsfasen, har Endress+Hauseropbygget enuafhængig afdeling, der anvendercomputersimulationersom eksempelvis ’FiniteElements metoden’, tilat simulere materialets stabilitet<strong>og</strong> produktets opførsel.’Finite Elements metoden’simulerer den mekaniskestruktur i gaflen vedat opdele den i mindre elementer<strong>og</strong> analysere deformation,forlængelse, spænding<strong>og</strong> oscillation underbelastning. Bortset fra kortlægningenaf de teoretiskesammenhænge omkringsensoren, blev selve piezoteknikken<strong>og</strong>så undersøgtunder laboratoriebetingelser,hvilket resulterede i“bimorph” teknikken, somblandt andet viste sig upåvirkeligaf udefra kommendestøj.Fornyelse i den nyeLiquiphant MDen nye Liquiphant-generation,Liquiphant M, erbaseret på relevante <strong>proces</strong>erfaringerfra mere end20 års vibrationsmålinger -men alligevel har den enrække nye egenskaber:• Den lille type med enfanelængde på bare 40mm kan installeres i rørmed en diameter påbare DN 25 eller større.• Den nye Liquiphant Mswitch er udrustet medden nyeste piezoteknik(bimorph).• Designet tillader enlang række forskellige<strong>proces</strong>tilslutninger fra3/4 tomme parallel ellerkonisk gevind over
oktober/november 2007 19Eksempler på korrosion<strong>og</strong> skader pågaflen – talleneangiver hvor stortvægttab der kan accepteresfor før manfår alarm• Funktionen er uafhængigaf strøm, turbulens,vibration, tørstof indhold,belægninger <strong>og</strong>skumdannelse i mediet.Mindre vedligeholdelses<strong>og</strong>lageromkostningerFor brugeren betyder dette,at det kun er nødvendigtat anvende én type niveauswitchtil at dække defleste opgaver på anlægget.Det betyder, at lagerhold<strong>og</strong> antallet af reservedelereduceres væsentligt, ligesomvedligeholdelsesomkostningernekan reduceresvæsentligt sammenlignetmed mekaniske instrumenter,som eksempelvisflydere, der kræver regelmæssigrengøring <strong>og</strong> omhyggeligteftersyn med fastetidsintervaller.Med mere end en millionvibrationsgafler, anvendtindenfor næsten alleområder i industrien, er detsåledes blevet bekræftet atde egenskaber niveauswitcheefter vibrationsprincippettilbyder, har gjortdet muligt at fremstille etgenerelt anvendeligt instrumenttilpasset til niveauovervågningi alle væsker.forskruning, DIN flange(>DN 25), til hygiejniske<strong>og</strong> aseptiske tilslutningersom mejerikoblingeller TriClamp.• Polerede overflader <strong>og</strong>mulighed for rørforlængelsegør, at switchpunktetaltid kan tilpassesdet ønskede montagested.• Nye indkapslinger <strong>og</strong>certifikater der er tilpassetforskellige brancher.I kombination med enhelt ny modulstruktur iDe korte gafler gør det muligtat benytte vibrationsgaflen tiltomløbsdetektionudvalget af elektronikindsatse,med udgangssignalervarierende fra relæudgange,optokoblere overNAMUR <strong>og</strong> transmittere(4-20mA) til feltbus systemer,kan vibrationsomskifterennu sammensættes, såden matcher den aktuelleopgave.En ren løsningTil opgaver i hygiejniskeområder, stilles der særligekrav til måleinstrumenter.Store temperaturvariationer/-gradienter<strong>og</strong> rengøringsprocedurersomCIP/SIP slider på sensorer<strong>og</strong> måleudstyr. Den nye LiquiphantM er tilpassetdisse krav, med mulighedfor polerede sensorer -overfladeruhed 0,5g/cm³.• Væsketemperaturer fra-40 °C til +150 °C.• Procestryk i området0...40 bar.• Viskositet op til10.0mm²/s.Safety Technol<strong>og</strong>y Switches Sensors Enclosures Operator TerminalsAutomationDoseringAnalyseNiveauFlowPrøveudtagerStyring Regulering OvervågningPEO-TECH A/S leverer komplette anlæg omhandlende:SRO, pumpestyringer, analyse, niveau <strong>og</strong> flowmåling,prøveudtagning samt dosering.DoseringspumperTurbiditetsmålere/SS målereOmrøre/mixereSRO systemNiveaumålingTryktransmittere/l<strong>og</strong>gerePumpestyringer/l<strong>og</strong>gereFlowmålingEndestop meduniverselle mulighederDen spritnye "IF" serie af mekanisk endestop fraBernstein tilbyder en lang række fordele såsomsmå dimensioner, kunststofhus i IP67 <strong>og</strong> robustmetal overdel. Dette giver fleksible anvendelsesmuligheder<strong>og</strong> lang levetid.• Miniature endestop• Højere tæthedsgrad - IP67• Alle NC kontakter er med tvangsbrydning• Integreret 2M kabel eller stikforbindelse• Slagfast kunststofhus• Robust metal overdelNy: IFØsterled 284300 HolbækMail: peo-tech@peo-tech.dkTlf. + 45 59 43 64 69Fax + 45 59 43 65 69www.peo-tech.dkBernstein A/SSindalsvej 30 • DK-8240 RisskovTelf. 70200522 • Fax 70200177Bernstein Ltd · Unit 1 Tintagel Way · Westgate ParkAldridge · West Midlands · WS9 8EXe-mail:Tel. +44 (0) 1922bernstein@bernstein.dk744999 · Fax +44 (0) 1922 457555E-Mail: sales@bernstein-ltd.co.uk · www.bernstein-ag.dewww.bernstein.dk