引言

        对于仪表布线和基于 IEC 62591 （无线HART） 标准的自我组织网状网络，无线通信提出了显而易见的替代方案，并开始对这些远程监控应用产生了显著影响。带有内置式无线适配器的振动音叉液位传感器，通过无线技术能快速而便捷地连接到现有的无线网络。艾默生的罗斯蒙特 2160 无线HART 振动音叉液位开关，具有与罗斯蒙特 2100 系列硬接线式液位开关的相同特性，但是不会带来新问题和接线成本。

        在本文中，艾默生过程控制有限公司的 Kevin Cullen，解释了最新一代的振动音叉液位开关内置的诊断功能如何提供信息，以及在生产和品质受到影响之前，让操作人员解决这些问题。

介绍
        振动音叉液位开关广泛应用在过程工业中，并且适用于几乎所有液体场合。根据音叉的工作原理，内部的压电晶体以其自然频率振动外部音叉。频率的变化取决于它浸入的介质 - 液体密度越大，频率越低。因此，音叉是否浸入液体或处于干燥状态决定了频率是否变化。对于这种频率的变化，可进行连续监控。

        采用自然频率高达大约 1400 Hz 的短音叉，可以避免其它设备振动的干扰，否则可能会导致错误开关。音叉的形状设计可以让液体迅速滴落消退。通过监控频率也能确定音叉的状态。

        振动音叉液位开关可以用在液体和浆料应用场合，包括积膜和充气液体。检测效果几乎不受流动、湍流、气泡、泡沫、振动、固体颗粒、堆积或流体性能的影响。应用场合包括：在液罐中进行高、低液位检测，用作连续液位变送器的备用检测装置；根据液位激活泵；以及根据叶片周围的液位启动或停止搅拌器。

        和许多其它液位开关技术的不同之处在于，振动音叉技术没有容易卡住的零件，因此不易造成错误开关。

        配置这种技术的机会是相同的。例如，工厂周围的许多液罐最初可能没有安装连接到控制系统的仪表。类似地，各种固定资产的冷却液和润滑剂液位没有得到连续监控。

        反应器、液罐、储存容器和塔顶冷凝器的高液位溢流保护，涉及到通过切断泵或者关闭泵而关闭供料源。这样，液位管理有助于防止液体溢出及其造成的环境和或安全事故。当液位过低时关机，以保护缓冲罐、反应器、塔底和储存罐中的泵。在这种类型的应用中，非常重要的一点是监控液位，以防泵的干运行。从而保护泵的轴承以及防止机械损坏。维护量更少，意味着可以减少工厂工作人员进行维修工作的时间。

        由于硬接线技术的成本高昂，大多数工厂设计时只使用最少量的仪表。工厂依赖于携带写字夹板在工厂来回行动以收集液位数据的操作人员。然而，品质、产能、适用性 / 可靠性、更短的停机时间、能源效率和新的环境法规不断成为焦点，并驱使工厂的维持和运营方式发生变化。目前，这种监控必须采用自动方式。

        这种需求驱使振动音叉开关的制造商扩展设备的状态范围和提供诊断信息。

诊断功能适用于各种应用场合
        目前，许多开关提供基本诊断功能，允许在本地获取设备状态。例如，以不同速率闪烁的可视心跳式 LED 指示可用于指示各种状态条件。包括输出状态、校平、内部 pcb 故障和载荷错误。

        有些设备提供加强的诊断功能，可以检测诸如音叉、传感器、损坏、介质堆积在音叉上以及音叉极度腐蚀等状态。在出现故障状态的情况下，以安全的方式处理载荷，并且 LED 以特殊速率发出脉冲，以显示检测到故障状态。

        最近，振动音叉液位传感器的创新技术是，引入完全整合的无线液位开关。源自艾默生过程控制有限公司的无线HART?罗斯蒙特? 2160 提供先进的诊断功能，可以连续监控设备状态和执行音叉和传感器的仪表健康诊断。

        2160 以 HART 诊断功能为特征，可使用艾默生的 AMS Suite 预防性维护软件获取这种功能。通过连接到设备或控制室和维护车间的 HART 通信终端，使用无线HART 网络和 AMS Suite，可以直接获取这种诊断功能。

        AMS Suite 能让用户直接从维护车间的桌面，解决 2160 等无线HART 设备的故障。这样可以不必进入现场，优化维护工作，并最大程度地减少停机时间，使得用户能识别故障，并在潜在问题影响生产和品质之前采取措施。

用户可设定警报
        2160 的特征是具有四种用户可设定的设备变量警报：输出状态 (PV)、传感器频率 (SV)、设备温度 (TV) 和供电电压 (QV) （见图 1）。这些变量可以设定升降数值，并可以设定极限值或阈值，以发出警报。还具有适用于死区或滞后的规定。

艾默生的罗斯蒙特 2160 无线HART?液位开关

图 1
艾默生的设备仪表板显示了四种用户可设定的设备变量警报，用于 AMS Suite 的罗斯蒙特 2160。

        例如，通过监控传感器的频率，可尽早检测到振动音叉的问题。可检测的问题包括，外部对音叉的损坏、内部对传感器的损坏、介质堆积（见图 2）以及音叉的极度腐蚀。此外，2160 为高、低两种液位应用场合提供故障安全操作。

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图 2
设备仪表板显示音叉上的严重堆积情况。PV:潮湿（不正确），发出警报 1。
    

图 3
设备仪表板显示音叉上的严重堆积情况。PV:干燥（故障-安全），设备故障。

在远程位置进行液位测量和诊断
        在远程位置安装液位测量设备，一直以来都是一个问题，因为需要布设电力和数据线。开挖槽沟和布设电缆成本即高又耗时。然而，引入无线网络克服了这些困难，使在以前被认为无法实现或代价高昂的位置安装液位仪表成为了可能。

        对于仪表布线和基于 IEC 62591 （无线HART） 标准的自我组织网状网络，无线通信提出了显而易见的替代方案，并开始对这些远程监控应用产生了显著影响。

        带有内置式无线适配器的振动音叉液位传感器，通过无线技术能快速而便捷地连接到现有的无线网络。艾默生的罗斯蒙特 2160 无线HART 振动音叉液位开关，具有与罗斯蒙特 2100 系列硬接线式液位开关的相同特性，但是不会带来新问题和接线成本。 
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