Сигнализатор предельных уровней с возможностью контроля целостности цепей
LIMIT LEVEL ALARM WITH POSSIBILITY OF CONTROL OF CIRCUIT INTEGRITY

Изобретение относится к обеспечению безопасной эксплуатации резервуаров на нефтебазах и других объектах, позволяющее исключить наполнение резервуара выше заданного значения уровня жидкости и опорожнение резервуара ниже заданного значения уровня жидкости.
Контроль перелива важен с точки зрения противопожарной и экологической безопасности.
Контроль минимального уровня необходим для исключения «сухого хода» насоса (насос может выйти из строя) и исключения забора из резервуара «мертвого остатка» - нефтепродукта с придонными отложениями и подтоварной водой.
Данные задачи решаются устройствами двух групп:
- системами коммерческого учета жидкости в резервуаре, построенные на измерении уровня, температуры, объема и плотности жидкости и настроенные, в том числе, на контроль уровня;
- сигнализаторами уровня различных принципов действия.
В последнее время в соответствии с требованиями Федеральных норм и правил для обеспечения безопасной эксплуатации для противоаварийной защиты (ПАЗ) резервуаров требуется применять устройства контроля (датчики или сигнализаторы уровня, а также устройства управления, предназначенные для включения световой/звуковой сигнализации и отключения насоса налива/слива жидкости при достижении критических уровней жидкости в резервуаре), работающие независимо от систем коммерческого учета и с функцией самодиагностики работоспособности для повышения надежности ПАЗ, поэтому актуальным становится развитие класса сигнализаторов уровня, повышение их возможностей и надежности.
Наиболее простыми, дешевыми и надежными являются поплавковые сигнализаторы уровня с применением герконов.
Известен датчик уровня жидкости со свободным поплавком (К.И. Харазов. Устройства автоматики с магнитоуправляемыми контактами. М.: Энергоатомиздат, 1990, с. 215-216). В резервуаре с жидкостью установлена вертикальная немагнитная труба, по которой свободно перемещается поплавок с кольцевым магнитом. Внутри трубы размещен геркон или группа герконов. При перемещении поплавка с магнитом происходит срабатывание геркона. Данный датчик прост в реализации, но имеет существенный недостаток. При выходе поплавка с магнитом из взаимодействия с герконом полученная информация об уровне жидкости неоднозначна, то есть не позволяет определенно судить о положении уровня жидкости в промежутке между герконами. Этим же недостатком обладает датчик уровня жидкости с гибким стержнем из немагнитного материала, закрепленным внутри немагнитной трубы, и на котором установлен ряд герконов (патент РФ на полезную модель №26847, кл. G01F 23/62). Датчики подобного устройства не могут быть применены для автоматического регулирования уровня и сложны в эксплуатации.
Указанные недостатки частично устранены в датчике уровня масла, в котором магнит укреплен на штоке из полиамида, связанном с поплавком (патент РФ на полезную модель №24557, кл. G01F 23/46), а также в пороговых поплавковых преобразователях уровней жидкости (ППУ) с поступательным перемещением поплавка (сборник ЭИ (ВИНИТИ) "Контрольно-измерительная техника", 1989, №15, с. 7-9, реф. 77), путем ограничения максимальных перемещений поплавка, благодаря чему после выдачи сигнала и дальнейшего перемещения уровня жидкости выдача этого сигнала сохраняется, что обеспечивает однозначность выдаваемой информации и принципиальную возможность применения датчика для автоматического регулирования уровня жидкости. Однако функциональные возможности датчика со штоком ограничены выдачей одного сигнала, и только в режиме заполнения; кроме того, указанные датчики не обеспечивают возможности контроля пределов регулирования уровня жидкости в процессе эксплуатации.
Известен датчик уровня жидкости по патенту РФ №2135961, кл. G01F 23/74, в котором указанные недостатки устраняются тем, что магниты с герконами закреплены в противоположном направлении относительно друг друга на планке, установленной внутри немагнитной направляющей трубы, причем герконы расположены в поле действия магнитов, взаимодействующих с внутренней ферромагнитной стенкой поплавка при его перемещении, а направляющая труба снабжена ограничителем хода поплавка вверх и, с целью расширения технологических возможностей, установлена на крышке сосуда с возможностью изменения ее положения по высоте. Однако подобная установка направляющей трубы с возможностью перемещения для процесса регулировки не обеспечивает герметичности, которая требуется для аппаратуры, работающей при повышенной температуре, давлении, с пожароопасными и агрессивными средами, а фиксированная конструкцией величина допуска на регулирование уровня сужает область применения датчика. Кроме того, при выходе уровня жидкости за верхний предел, все герконы данного устройства выдают сигнал характера "выключение", что не позволяет объективно контролировать этот предел регулирования, так как наиболее возможные отказы типа "обрыв" в линии и отсутствие контакта в ее электрических соединителях могут быть восприняты устройством управления как аварийный сигнал, свидетельствующий о переполнении резервуара.
Известен сигнализатор уровня жидкости (авт.свид. РФ №1742628, кл. G01F 23/56), в котором поплавок с установленным на нем магнитом перемещается по вертикальной немагнитной трубе и происходит включение геркона, что фиксируется как изменение уровня жидкости. Известный сигнализатор имеет существенный недостаток - неоднозначность полученной информации об уровне жидкости. Так, при выходе магнита из взаимодействия с герконом невозможно однозначно определить, поднялся или понизился уровень жидкости, что приводит к необъективности его контроля, снижает эффективность и не допускает автоматизации процессов регулирования, поскольку уровень жидкости может выйти за границы предельно допустимых критических значений, что особенно опасно в аппаратуре, работающей при повышенной температуре, давлении и с пожароопасными и агрессивными жидкостями. Кроме того, указанное устройство датчика не обеспечивает контроля фактических пределов регулирования уровня жидкости.
Известен датчик уровня жидкости по патенту на изобретение RU 2284482 от 13.05.2005 г., кл. G01F 23/74. Датчик уровня жидкости позволяет контролировать верхний и нижний уровень продукта в резервуаре, содержит поплавок с магнитом, ограничители хода поплавка и вертикальную направляющую немагнитную трубу, внутри которой расположены герконы. Недостатком этого датчика уровня является то, что герконы устанавливаются непрерывно по длине датчика с шагом меньше, чем длина поплавка. Для вертикальных резервуаров нефтебаз высотой до 20 м получается сложная и дорогая конструкция - датчик надо делать секционным с герметизацией стыков (для удобства монтажа и транспортирования), количество герконов очень большое: при длине поплавка (типового) около 100 мм количество герконов N=20 м / 0,1 м=200 шт. Поэтому данный датчик пригоден только для небольших резервуаров или топливных баков локомотивов или автомобилей.
Известен сигнализатор уровня по полезной модели Китая CN202956168 U 2012-11-30, кл. G01F 23/30. Сигнализатор уровня жидкости содержит два сигнализатора уровня жидкости, кронштейн и два пружинных контактных механизма управления, которые закреплены на кронштейне, причем пружинные контактные механизмы управления соединены с буем уровня жидкости. Данный сигнализатор позволяет контролировать два уровня жидкости в резервуаре, однако он обладает рядом недостатков:
1) два буя висят на двух тросах, которые могут запутаться при наполнении резервуара из-за турбулентности жидкости;
2) механические контакты имеют низкую надежность (из-за паров воды со временем происходит окисление поверхности контактов и загрязнение от проникновения пыли) по сравнению с герконами (запаянная стеклянная или пластмассовая капсула);
3) нет самодиагностики целостности цепей, что необходимо для приборов противоаварийной защиты;
4) требуется много места на крыше резервуара для монтажа (два посадочных места).
Известен сигнализатор уровня по полезной модели Китая CN209706909 U 2019-04-08, G01F 23/30, который можно использовать для контроля уровня двух уровней жидкости в небольших резервуарах (горизонтальных) на автозаправочных станциях, состоящий из защитного кожуха с множеством сквозных отверстий, внутри которого находятся два поплавка, перемещающиеся вдоль трубы, расположенной внутри кожуха, расположенные друг над другом и имеющие ограничители перемещения вверху и внизу. Сигнализатор уровня жидкости и защитная втулка неподвижно соединены с верхней частью резервуара. Принцип работы сигнализации высокого уровня и сигнализации предельно высокого уровня заключается в том, что когда магнит, встроенный в поплавок, выравнивается с нормально открытым герконом в направляющей штанге поплавка при повышении уровня жидкости, нормально открытый геркон закрывается под действием магнитного поля, и сигнал тревоги автоматически включается. Данный сигнализатор позволяет контролировать два уровня жидкости в резервуаре, однако он обладает рядом недостатков:
1) для вертикального резервуара высотой до 20 м сложная и дорогая конструкция - необходимо делать длинную секционную трубу с герметизацией стыков (для удобства монтажа и транспортирования);
2) нет самодиагностики целостности цепей, что необходимо для приборов противоаварийной защиты.
Известно устройство контроля верхнего положения плавающей крыши (понтона) в резервуаре по патенту RU 2677412 от 13.09.2018, B65D 90/26.
Устройство состоит из фланца с прикрепленной к нему трубой из немагнитного материала, на которой размещается подвижная магнитная система, совмещенная с пружинным механизмом, к которому с помощью троса подвешен буй, контактирующий с плавающей крышей (понтоном) при его подъеме до контролируемого уровня, в трубе из немагнитного материала расположены два геркона, верхний геркон расположен таким образом, что он срабатывает на уровне разжатой пружины, а нижний геркон расположен таким образом, что он срабатывает на уровне сжатой пружины, уровень срабатывания герконов регулируется путем изменения длины троса или с помощью цангового зажима, для точного совмещения положения нижнего геркона с магнитной системой при сжатой пружине установлен стакан, для защиты от конденсата установлен зонтик, расположенный над пружинным механизмом, обеспечивается постоянный контроль целостности цепей и достоверная информация о положении плавающей крыши (понтона) в резервуаре путем формирования сигналов по трем уровням - Норма, Уровень 1 (предупреждение), Уровень 2 (аварийное отключение насоса), вес буя превышает силу сжатия пружины, а объем буя выполнен таким, чтобы при перекосе, заклинивании или потоплении плавающей крыши (понтона) и погружении буя в продукт выталкивающая сила, действующая на буй, позволяет пружинному механизму распрямиться и обеспечить срабатывание верхнего геркона, при этом устройство выполнено с возможностью контроля одновременно как положения плавающей крыши (понтона) при ее подъеме в верхнее положение, так и контроль повышения уровня жидкости в резервуаре в случае перекоса, застревания или потопления плавающей крыши (понтона) при постоянном контроле целостности цепей и возможности оперативного регулирования уровня срабатывания без демонтажа устройства. Данное устройство можно использовать и в вертикальных резервуарах без понтона, но оно контролирует только перелив продукта в резервуаре.
Известен датчик уровня по патенту Японии №1-176918 G01F 23/00 (опубликован 01.07.1988 г), который является наиболее близким по технической сущности к заявляемому сигнализатору предельных уровней с возможностью контроля целостности цепей. Указанный датчик используется для контроля уровня масла на складах горюче-смазочных материалов. В его состав входит поплавок (буй), подвешенный на нитевидном элементе к сигнальному устройству, с помощью пружины и расположенному выше уровня жидкости (масла), сигнальное устройство содержит геркон, окруженный кольцевым магнитом. Вес поплавка превышает силу сжатия пружины, и изготавливается из материала, удельный которого превышает вес жидкости. Уровень срабатывания регулируется с помощью изменения длины нитевидного элемента. Пока груз находится выше жидкости, магнит под действием веса груза опускается, пружина находится в сжатом состоянии, при подъеме уровня жидкости за счет выталкивающей силы, действующей на буй, пружина распрямляется и магнит перемещается в верхнее положение, при этом происходит срабатывание геркона, сигнализирующего о достижении уровня. Указанный датчик имеет следующие недостатки - отсутствует информация об исправности датчика и подводящих цепей, контролирует только верхний уровень жидкости в резервуаре, регулировка уровня срабатывания осуществляется с демонтажом датчика.
Целью предлагаемого изобретения является создание сигнализатора предельных уровней жидкости для резервуаров нефтебаз и других объектов с возможностью контроля верхнего и нижнего уровня жидкости в резервуаре с функцией диагностики целостности цепей, возможностью оперативного регулирования уровня срабатывания без демонтажа.
Сущностью изобретения является то, что предлагаемый сигнализатор уровня жидкости в резервуаре с возможностью контроля целостности цепей не только контролирует верхний уровень жидкости в резервуаре (перелив жидкости выше допустимого уровня) и нижний уровень жидкости (снижение уровня до недопустимо низкого значения), но и обеспечивает сигнализацией нормальное значение уровня жидкости в резервуаре или аварийную ситуацию, обеспечивает контроль целостности сигнальных цепей, обеспечивает отключение насоса при наливе в случае переполнения резервуара выше заданного значения, отключение насоса при сливе в случае недопустимо низкого значения уровня жидкости в резервуаре, отключение насоса при наливе/сливе в случае нарушения целостности сигнальных цепей и обеспечивает возможность оперативного регулирования уровня срабатывания без демонтажа сигнализатора предельных уровней с возможностью контроля целостности цепей.
Предметом изобретения является сигнализатор предельных уровней жидкости в резервуаре с возможностью контроля целостности цепей, состоящий из фланца с прикрепленной к нему трубой из немагнитного материала, на верхнем конце которой располагается поплавок с кольцевым магнитом, свободно перемещающийся вдоль трубы из немагнитного материала, диапазон перемещения поплавка определятся с помощью ограничительных колец, внутри трубы на уровне максимального подъема поплавка размещена верхняя плата герконов таким образом, что при перемещении поплавка с магнитом в верхнее положение происходит срабатывание герконов, в нижней части трубы из немагнитного материала размещается подвижная обойма с магнитом, совмещенная с пружинным механизмом, к которому с помощью троса подвешен буй, вес буя превышает силу сжатия пружины, а объем буя выполнен таким, чтобы при нахождении буя в жидкости выталкивающая сила, действующая на буй, позволяла пружинному механизму распрямиться, в трубе из немагнитного материала на уровне сжатой пружины расположена нижняя плата герконов, уровень срабатывания герконов регулируется путем изменения длины троса, для точного совмещения положения нижних герконов с магнитной системой при сжатой пружине установлен стакан, конструкция выполнена с возможностью дополнительного регулирования уровня срабатывания с помощью узла регулировки уровня срабатывания без демонтажа сигнализатора предельных уровней, для защиты от конденсата установлен зонтик, расположенный над поплавком, при этом на верхней плате герконов установлены первый и второй герконы, расположенные на одном уровне, срабатывающие одновременно при приближении к ним магнита поплавка при максимальном уровне, на нижней плате герконов установлены третий и четвертый герконы, срабатывающие одновременно при приближении к ним обоймы с магнитами при минимальном уровне, первый вывод первого геркона в клеммном отсеке соединен с контактом «Верхний», второй выход первого геркона соединен с контактом «Общий», первый выход второго геркона соединен с контактом «Норма», второй выход второго геркона соединен с первым выходом четвертого геркона, второй выход которого соединен с контактом «Общий», первый выход третьего геркона соединен с контактом «Нижний», второй выход третьего геркона соединен с контактом «Общий», при этом обеспечивается постоянный контроль целостности цепей путем анализа состояния всех герконов и достоверная информация об уровне продукта в резервуаре путем формирования сигналов по трем уровням - «Норма», а именно, нормальный уровень жидкости, «Верхний», а именно, переполнение резервуара, «Нижний», а именно, недопустимо низкий уровень жидкости в резервуаре.
Техническим результатом является создание сигнализатора предельных уровней жидкости в резервуаре с возможностью контроля целостности цепей, контролирующего верхний уровень жидкости в резервуаре (перелив жидкости выше допустимого уровня) и нижний уровень продукта (снижение уровня до недопустимо низкого значения), обеспечивающего сигнализацией нормальное значение уровня жидкости в резервуаре или аварийную ситуацию, контролирующего целостность сигнальных цепей, обеспечивающего отключение насоса при наливе в случае переполнения резервуара выше заданного значения, отключение насоса при сливе в случае недопустимо низкого значения уровня жидкости в резервуаре, отключение насоса при наливе/сливе в случае нарушения целостности сигнальных цепей и обеспечивающего возможность оперативного регулирования уровня срабатывания без демонтажа сигнализатора.
На фигуре 1 показана конструкция сигнализатора предельных уровней жидкости с возможностью контроля целостности цепей, на фигуре 2 показан вариант работы сигнализатора предельных уровней при нормальном заполнении резервуара, на фигуре 3 показан вариант работы сигнализатора предельных уровней при переполнении резервуара выше заданного значения, на фигуре 4 показан вариант работы сигнализатора предельных уровней при недопустимо низком уровне жидкости в резервуаре, на фигуре 5 показана схема соединения герконов с контактами клеммного отсека.
Цифрами на рисунках обозначены:
1 - Клеммный отсек
2 - Фланец
3 - Верхнее ограничительное кольцо
4 - Труба из немагнитного материала
5 - Поплавок
6 - Нижнее ограничительное кольцо
7 - Обойма
8 - Тяга
9 - Трос
10 - Буй
11 - Узел регулировки уровня срабатывания
12 - Зонтик
13 - Пружина
14 - Стакан
15 - Зажим
1
16 - Геркон Г
2
17- Геркон Г
18 - Верхняя плата герконов
19 - Магнит поплавка
20 - Магнит обоймы
3
21 - Геркон Г
4
22 - Геркон Г
23 - Нижняя плата герконов
24 - Резервуар
1
2
3
4
Сигнализатор предельных уровней жидкости в резервуаре с возможностью контроля целостности цепей состоит из фланца 2, закрепляемого на крыше резервуара 24, клеммного отсека 1, который подключается к устройству аварийной сигнализации (на рисунках не показано), трубы из немагнитного материала 4, пружинного механизма, состоящего из обоймы 7 с расположенным в ней магнитом обоймы 20, тяги 8, пружины 13, стакана 14, узла регулировки уровня срабатывания 11, прикрепленному к фланцу 2. К тяге 8 с помощью зажимов 15 троса 9 подвешен буй 10. Над пружинным механизмом с помощью верхнего ограничительного кольца 3 закреплен зонтик 12, внутри верхней части трубы из немагнитного материала 4 размещена верхняя плата герконов 18, на которой расположены герконы Г 16 и Г 17, а снаружи поплавок 5 с магнитом 19, контролирующий верхний уровень срабатывания, перемещение поплавка 5 осуществляется в пределах нижнего 6 и верхнего 3 ограничительных колец, зафиксированных на трубе 4, внутри нижней части трубы 4 размещена нижняя плата герконов 23, на которой расположены герконы Г 21 и Г 22, а снаружи размещается подвижная обойма 7 с магнитом 20, совмещенная с пружинным механизмом, состоящим из пружины 13, обоймы 7, тяги 8 и стакана 14, к которому с помощью троса 9 подвешен буй 10, контролирующий нижний уровень срабатывания.
1
2
Верхняя плата герконов 18 располагается таким образом, чтобы герконы Г 16 и Г 17 срабатывали при достижении поплавком 5 с установленным в нем магнитом 19 заданного верхнего аварийного уровня жидкости в резервуаре.
3
4
Нижняя плата герконов 23 расположена таким образом, чтобы герконы Г 21 и Г 22 срабатывали при достижении нижнего аварийного уровня жидкости в резервуаре 24 на уровне сжатой пружины 13, нижний уровень срабатывания герконов регулируется путем изменения длины троса 9. Для точного совмещения положения нижней платы герконов 23 с магнитом обоймы 20 при сжатой пружине установлен стакан 14.
Конструкция выполнена с возможностью дополнительного регулирования уровней срабатывания с помощью узла регулировки уровня срабатывания 11, выполненного в виде цангового зажима, обеспечивающего дополнительную точную настройку сигнализатора предельных уровней без демонтажа путем перемещения трубы 4 относительно фланца 2.
Сигналы от сигнализатора предельных уровней с возможностью контроля целостности цепей через клеммный отсек 1 поступают в устройство управления (условно не показано). К выходным контактам устройства управления подключаются насос налива/слива жидкости и световая/звуковая аварийная сигнализация.
Сигнализатор предельных уровней с возможностью контроля целостности цепей работает следующим образом.
1
2
3
4
Сигнализатор, изображенный на фигуре 1, помещается в резервуар 24. При нормальном наполнении резервуара (фигура 2) поплавок 5 с расположенным внутри него магнитом 19 находится либо на нижнем ограничительном кольце либо ниже уровня срабатывания герконов Г16 и Г 17, которые находятся в замкнутом состоянии, буй 10 находится в жидкости и выталкивающая сила поплавка обеспечивает распрямленное положение пружины 13, в результате чего герконы Г 21 и Г 22 находятся в замкнутом состоянии. В клеммный отсек 1 поступает сигнал «Норма» (нормально замкнутое состояние).
1
2
При переполнении резервуара 24 (фигура 3) выше заданного значения поплавок 5 с расположенным внутри него магнитом 19 поднимается до зоны расположения герконов Г 16 и Г 17, в результате этого герконы размыкаются и в клеммный отсек 1 вместо сигнала «Норма» поступает сигнал «Верхний уровень» и в устройстве управления происходит формирование аварийного сигнала и отключение насоса при наливе жидкости в резервуар.
3
4
При опускании уровня жидкости в резервуаре 24 ниже допустимого заданного значения (фигура 4) буй 10 оказывается выше уровня жидкости в резервуаре, в результате чего под действием собственного веса буя 10 пружина 13 сжимается и обойма с расположенными в ней магнитами обоймы 20 оказывается в зоне расположения герконов Г 21 и Г 22, в результате этого герконы размыкаются и в клеммный отсек 1 вместо сигнала «Норма» поступает сигнал «Нижний уровень» и в устройстве управления происходит формирование аварийного сигнала и отключение насоса при сливе жидкости из резервуара.
При нарушении целостности любой цепи сигнализатора в устройстве управления происходит формирование аварийного сигнала и отключение насоса налива/слива резервуара 24.
Во время эксплуатации при температурах, близких к нулевым значениям, на крыше резервуара 24 и на трубе из немагнитного материала 4 образуется конденсат жидкости, находящейся в резервуаре, и в виде капель падает вниз, при этом нарушается нормальная работа сигнализатора при понижении температуры (замерзание конденсата нарушает подвижность магнитной системы). Для защиты сигнализатора предельных уровней в резервуаре установлен зонтик 12, прикрывающий поплавок 5 и пружинный механизм от попадания капель конденсата.
Конструкция сигнализатора уровня выполнена с возможностью дополнительного регулирования уровней срабатывания с помощью узла регулировки уровня срабатывания 11 без демонтажа сигнализатора предельных уровней с возможностью контроля целостности цепей.
1
4
Контроль целостности сигнальных цепей и уровней срабатывания заключается в анализе состояний герконов Г…Г и осуществляется следующим образом.
min
max
В нормальном режиме (h<h<h) все герконы замкнуты. Это позволяет выявить обрывы проводов от сигнализатора к устройству управления, так как обрыв воспринимается устройством управления как появление аварийных ситуаций: переполнение резервуара или опорожнение ниже заданного значения уровня.
Например:
1) обрыв провода «Верхний » будет воспринят как превышение уровня жидкости в резервуаре выше допустимого;
2) обрыв провода «Нижний» будет воспринят как понижение уровня жидкости в резервуаре ниже допустимого;
3) обрыв провода «Норма» будет воспринят как одно из событий 1) или 2).
Таким образом, устраняется наиболее опасная ситуация, когда провода оборваны и сигнал с сигнализаторов уровня (датчиков) при критическом уровне в резервуаре не поступает на устройство управления.
min
max
Пример диагностики обрывов проводов в нормальном режиме (h<h<h):
1 Обрыв провода «Верхний» приведет к формированию сигнала «Верхний» (размыкание). Так как в этом случае сигнал "Норма" остается в активном (замкнутом) состоянии, что является логическим противоречием, то регистрируется ошибка, причем насос для наполнения резервуара блокируется.
2 Обрыв провода «Нижний» приведет к формированию сигнала «Нижний» (размыкание). Так как в этом случае сигнал "Норма" остается в активном (замкнутом) состоянии, что является логическим противоречием, то регистрируется ошибка, причем насос для опорожнения резервуара блокируется.
3 Обрыв провода «Норма» приведет к выключению сигнала «Норма» (размыкание). Так как в этом случае сигналы «Верхний» и «Нижний» остаются в пассивном (замкнутом) состоянии, что является логическим противоречием, то регистрируется ошибка, при этом система противоаварийной защиты блокирует работу насоса для налива/слива жидкости.
4 Обрыв всех проводов приведет к выключению сигналов «Верхний», «Нижний», «Норма» (размыкание всех цепей), что является логическим противоречием, поэтому регистрируется ошибка и устройство управления блокирует работу насоса налива/слива жидкости.
Более подробно сущность логического анализа изложена ниже. Нормальный режим работы сигнализатора предельных уровней с возможностью контроля целостности цепей обобщен в таблице 1.
Если ввести обозначения: 0 - замкнут, 1 - разомкнут, то получим логическую таблицу истинности (Таблица 2) в нормальном режиме работы сигнализатора (обрывов цепей нет).
При обрыве цепей между сигнализатором уровня и устройством управления в состоянии выходов возникают нарушения истинности (Таблица 2), которые легко диагностируются устройством управления, так как при обрыве любой цепи вместо состояния 0 (замкнут) возникает состояние 1 (разомкнут).
Способ диагностики можно проиллюстрировать следующим образом. Состояние выходов сигнализатора представим в виде двоичных и десятичных чисел (Таблица 3).
В таблицах 4-7 представлены различные варианты обрыва цепей сигнализатора и соответствующие нарушения истинности по отношению к таблице 3 (показаны жирным шрифтом).
max
Из таблицы 4 видно, что нарушение истинности происходит при всех уровнях, кроме, (h≥h), но это безопасно, так как в этом случае устройство управления отключает насос для налива жидкости.
При снижении уровня при сливе, устройство управления также заблокирует насос из-за ошибок "4" и "7".
min
Из таблицы 5 видно, что нарушение истинности происходит при всех уровнях, кроме (h≤h) но это безопасно, так как в этом случае устройство управления отключает насос при сливе.
При повышении уровня при наливе, устройство управления также заблокирует насос из-за ошибок "2" и "7".
min
max
Из таблицы 6 видно, что нарушение истинности происходит при всех уровнях, кроме (h≤h) и (h≥h), но это безопасно, так как в этом случае устройство управления отключает насос для налива/слива.
min
max
При уровне (h<h<h) устройство управления также заблокирует насос слива/налива из-за ошибки "1".
Из таблицы 7 видно, что нарушение истинности происходит при всех уровнях, но это безопасно, так как в этом случае устройство управления отключает насос налива/слива из-за ошибки 7.
Таким образом, при любой ситуации исключается переполнение или опорожнение резервуара ниже заданного значения.
На предприятии были изготовлены опытные образцы сигнализатора предельных уровней с возможностью контроля целостности цепей и проведены испытания работы сигнализатора, причем во время испытаний проверялось не только нормальное функционирование, но и моделировалась ситуация с имитацией обрывов цепей сигнализатора предельных уровней.
Испытания подтвердили повышение надежности контроля уровней продукта в резервуаре за счет постоянного контроля целостности цепей устройства, возможности дополнительного регулирования уровня срабатывания с помощью цангового зажима без демонтажа устройства, контроля наличия сигнала нормального или аварийного уровня жидкости в резервуаре, защиты от конденсата.