SENSOREN SERIE XPS/XCT

Betriebsanleitung PL-521-3
33455213
Rev. 1.8
Januar 2001
SENSOREN SERIE XPS/XCT
SENSOREN SERIE XPS/XCT
Sicherheitstechnische Hinweise
Warnhinweise müssen zu Ihrer persönlichen Sicherheit sowie der Sicherheit Dritter und zur
Vermeidung von Sachschäden beachtet werden. Zu jedem Warnhinweis wird der jeweilige
Gefährdungsgrad angegeben.
Qualifiziertes Personal
Inbetriebsetzung und Betrieb eines Gerätes dürfen nur unter Beachtung dieser
Betriebsanleitung und nur von qualifiziertem Personal vorgenommen werden. Qualifiziertes
Personal im Sinne der sicherheitstechnischen Hinweise dieses Handbuchs sind Personen,
die die Berechtigung haben, dieses Gerät gemäß den Standards der Sicherheitstechnik in
Betrieb zu nehmen.
Warnung: Der einwandfreie und sichere Betrieb des Produktes setzt sachgemäßen
Transport, sachgemäße Lagerung, Aufstellung und Montage sowie sorgfältige Bedienung
und Instandhaltung voraus.
Hinweis: Das Produkt muss immer in Übereinstimmung mit den technischen Daten
verwendet werden.
Copyright Siemens Milltronics Process
Instruments Inc. 2000. All Rights Reserved
Haftungsausschluss
Diese Unterlage ist sowohl in gebundener als
auch in elektronischer Form verfügbar. Wir
fordern Benutzer dazu auf, genehmigte
gebundene Betriebsanleitungen zu erwerben
oder die von Siemens Milltronics Process
Instruments Inc. entworfenen und genehmigten
elektronischen Ausführungen zu betrachten.
Siemens Milltronics Process Instruments Inc. ist
für den Inhalt auszugsweiser oder vollständiger
Wiedergaben gebundener oder elektronischer
Ausführungen nicht verantwortlich.
Wir haben den Inhalt der Druckschrift
auf Übereinstimmung mit dem beschriebenen Gerät geprüft. Dennoch
können Abweichungen nicht
ausgeschlossen werden, so dass wir für
die vollständige Übereinstimmung keine
Gewähr übernehmen. Die Angaben in
dieser Druckschrift werden regelmäßig
überprüft, und notwendige Korrekturen
sind in den nachfolgenden Auflagen
enthalten. Für Verbesserungsvorschläge
sind wir dankbar.
Technische Änderungen bleiben
vorbehalten.
MILLTRONICS®ist eine eingetragene Marke der Siemens Milltronics Process Instruments Inc.
Wenn Sie Fragen haben, wenden Sie sich bitte an SMPI Technical Publications unter:
Technical Publications
Siemens Milltronics Process Instruments Inc.
1954 Technology Drive, P.O. Box 4225
Peterborough, Ontario, Canada, K9J 7B1
Email: techpubs@milltronics.com
Weitere SMPI Betriebsanleitungen finden Sie auf unserer Website: www.milltronics.com
© Siemens Milltronics Process Instruments Inc. 2001
DER ULTRASCHALLSENSOR
Die Echomax Sensoren der Serie XPS / XCT
werden mit Ultraschallmeßsystemen von
Milltronics verwendet.
Sensor
Der Sensor wandelt die elektrische Energie des
Sendeimpulses vom Meßumformer in Ultraschallimpulse um. Anschließend wird die akustische Energie
des Echos wieder in elektrische Energie zurückgewandelt, um die Laufzeit zwischen Senden und
Empfang des Echos zu bestimmen.
Sensorsendefläche
– 3 db
Grenzlinie
ÜbertragungsDie effektive akustische Energie wird von der Sensorachse,
sendefläche nach außen ausgestrahlt. Ihre Amplitude
senkrecht zur
nimmt dabei mit einer Geschwindigkeit ab, die zum
SensorsendeQuadrat des Abstands umgekehrt proportional ist.
fläche
Die maximale Leistung erhält man an der sogenannten
Übertragungsachse, senkrecht zur Sensorsendefläche.
An der Stelle, wo die Leistung nur noch halb so stark
ist (– 3 dB), entsteht ein Kegel, der die Schallkeule
definiert und dessen Mittellinie die Übertragungsachse darstellt. Die Bestimmung des Kegeldurchmessers in Grad legt den Strahlungswinkel fest. Durch Techniken zur Impedanzmessung wird die Energieübertragung vom Sensor in die Luft und umgekehrt optimiert.
Die XPS / XCT Sensoren sind mit einem internen Temperaturfühler ausgestattet. Dieser
meldet dem Meßumformer die Temperatur am Ultraschallsensor. Der Anschluß ist
transparent: sowohl Ultraschall- als auch Temperaturkomponenten des Sensors verwenden
dieselben Leitungen.
ALLGEMEINE HINWEISE
Diese Sensoren können in allen explosionsgefährdeten Bereichen, mit allen Gasen und
jeweils in den Temperaturbereichen T1, T2, T3 und T4 (XPS Serie: XPS-10, XPS-15, XPS-30
und XPS-40) oder T1, T2 und T3 (XCT Serie: XCT-8 und XCT-12) eingesetzt werden. Die
XPS Serie ist nur für Umgebungstemperaturen von - 40°C bis 95°C, die XCT Serie für einen
Bereich von -40°C bis 145°C zugelassen. Diese Grenzwerte dürfen keinesfalls überschritten
werden.
Die Installation darf nur durch geschultes Personal und unter Beachtung der einschlägigen
Bestimmungen durchgeführt werden.
Die Versorgungsspannung dieser Geräte muß von einem Schaltkreis kommen, der eine
geeignete Sicherung mit einer Kurzschlußkapazität von 4000A enthält. Meßumformer von
Milltronics sind mit dieser Sicherung ausgestattet.
Bei der Reparatur dieser Geräte sind die einschlägigen technischen Bestimmungen zu
beachten.
Die Betriebsmittel-Zulassung richtet sich nach folgenden verwendeten Werkstoffen:
Material
XPS Serie
XCT Serie
Gehäuse
Kynar 710
Kynar 710
Verguß
LA-9823-76
Durapot 861-F3 & 864
Ein manuelles Ausschalten ist mit dem Leitungsschutzschalter möglich, der kundenseitig am
zugehörigen Meßumformer installiert ist.
PL-521-3
3
TECHNISCHE DATEN
Modell:
XPS - 10
XPS - 15
XPS - 30
XPS - 40
XCT - 8
XCT - 12
0.3 - 10
(1 - 33)
0.3 - 15
(1 - 50)
0.6 - 30
(2 - 100)
0.9 - 40
(3 - 130)
0.45 - 8
(1.5 - 26)
0.45 - 12
(1.5 - 40)
Frequenz (kHz):
43
43
30
22
43
43
Schallkegel:
12°
6°
6°
6°
12°
6°
Meßbereich, m
(ft.):
Umgebung:
- Montage:
drinnen / draußen
- Höhe:
max. 2000 m
- Umgebungstemperatur:
– 40 bis 95 °C ( – 40 bis 203 °F)
- Umgebungsdruck:
– 40 bis 145 °C (– 40 - 293
°F)
800 kPa (8 Bar, 120 PSI)
200 kPa (2 Bar, 30 PSI) für Flanschmontage
- Verschmutzungsgrad:
4
Ausführung:
Kynar®
- Material (Gehäuse):
- Montage:
1" NPT oder BSP
Gewinde
1-1/2 " NPT oder BSP
Gewinde
1" NPT oder BSP
Gewinde
- Optionen: » werkseitig geflanscht, für ANSI, DIN und JIS Standard Flansche
» Beschichtung der Sensorsendefläche mit Polyethylenschaum für Umgebungen
mit Staub- oder Dampfentwicklung
» Überflutungsschutz, falls notwendig (nur erhältlich für XPS-10, XPS-15)
» Split-Flansch für Feldmontage gemäß ANSI, DIN und JIS Standard (nicht
erhältlich für den Sensor Typ XPS-40)
Beinhaltet:
2-adrig verdrillte Litze Folienabgeschirmt, 0,5 mm 2
(20 AWG), PVC Mantel
2-adrig verdrillte Litze mit
Folie geschirmt, 0,5 mm2
(20 AWG), PVC Mantel
- Kabel:
Maximale Länge:
100 m (330 ft.)
Silikonmantel
RG-62 A/U Koaxialkabel
Maximale Länge:
365 m (1200 ft.)
Versorgung:
Gewicht *, kg (lb):
Abstand:
Die Sensoren dürfen nur an zugelassenen Milltronics Meßumformern
betrieben werden.
0.8 (1.7)
1.3 (2.8)
4.3 (9.5)
8 (18)
0.8 (1.7)
Zulassungen:
CE**, CSA, FM, CENELEC/ATEX
für weitere Angaben siehe Firmenschild oder erkundigen Sie sich bei Milltronics
* ungefähres Versandgewicht des Sensors mit Standardkabellänge
**
1.3 (2.8)
max. 365 m (1200 ft.) vom Sensor
EMC Bescheingung auf Anfrage erhältlich
Kynar® ist ein eingetragenes Warenzeichen von Elf Atochem.
PL-521-3
4
ABMESSUNGEN
Sensorsendefläche
Flanschmontage (Option)
Standard
siehe zugehörige Anleitungen
Split-Flansch (Option)
siehe zugehörige Anleitungen
Überflutungshülse (Option)
siehe zugehörige Anleitungen
Modell
Abmessung
XPS - 10
XPS - 15
XPS - 30
XPS - 40
XCT - 8
XCT - 12
A
86 mm (3.4")
119 mm (4.7")
173 mm (6.8")
206 mm (8.1")
86 mm (3.4")
119 mm (4.7")
B
122 mm (4.8") 132 mm (5.2")
198 mm (7.8")
229 mm (9.0") 122 mm (4.8") 132 mm (5.2")
C
gemäß ANSI, DIN und JIS Standard-Flansch Maßen
D*
128 mm (5.0") 138 mm (5.4")
204 mm (8.0")
E
124 mm (4.9") 158 mm (6.2")
-
-
-
-
F
152 mm (6.0") 198 mm (7.8")
-
-
-
-
* nominal
PL-521-3
5
235 mm (9.2") 128 mm (5.0") 138 mm (5.4")
MONTAGE
BEACHTEN SIE...
Besondere Vorsichtsmaßnahmen sind geboten, um die Sensorsendefläche vor etwaiger
Beschädigung zu schützen.
Bei der Montage des Sensors ist ein Mindestabstand zwischen Sendefläche und maximalem
Materialfüllstand zu beachten. Dieser Abstand entspricht der Nahbereichsausblendung. Siehe
Betriebsanleitung des verwendeten Meßumformers.
Bei Applikationen mit Flüssigkeiten ist der Sensor so anzubringen, daß die Übertragungsachse senkrecht zur Flüssigkeitsoberfläche steht.
Bei Applikationen mit Schüttgütern ist ein Verstellflansch Typ EA von Milltronics zu
verwenden, um die Ausrichtung des Sensors zu erleichtern.
Beim Einschrauben das Gewinde nicht zu stark anziehen. Eine Befestigung von Hand ist
ausreichend.
Bringen Sie bei Bedarf eine Sicherungskette zwischen Sensor und einem festen Bauteil an.
Ein optionaler Temperaturfühler kann bei der Montage des Sensors installiert werden.
MONTAGE - APPLIKATIONEN MIT SCHÜTTGÜTERN
Verstellflansch Typ EA
(typisches Modell)
Sicherungskette
Sensor
PL-521-3
6
MONTAGE - APPLIKATIONEN MIT FLÜSSIGKEITEN
Abgehängte Montage
Halterung
flexible
Kabeleinführung
Stahlhalterung
Reduziermuffe
Sicherungskette
Sensor
Ein Sensor, der abgehängt montiert ist,
sollte keinem Wind oder Vibrationen
ausgesetzt werden.
Sperrholz
Überflutungssicher
festes Metallrohr
Sicherungskette
Reduziermuffe
Überflutungshülse
Sensor mit Überflutungshülse für
Applikationen mit Überflutungsgefahr.
PL-521-3
Eine Sperrholzmontage ergibt eine
ausgezeichnete Isolierung, muß aber
stabil genug sein, damit es bei Belastung
nicht zum Durchhängen kommt.
7
MONTAGE - APPLIKATIONEN MIT FLÜSSIGKEITEN (Fortsetzung)
Blindflansch
an den Blindflansch
geschweißte Verschraubung
Reduziermuffe
Flansch, Dichtung und Material vom Kunden geliefert.
Siehe Abschnitt Applikationen mit Flüssigkeiten - Standrohr.
Flanschmontage
Reduziermuffe
Sensor in Flanschausführung
Schraube
Dichtung
Gegenflansch vom
Kunden
Mutter
Standrohr mit kundenseitigem Flansch. Soll ein Metallflansch an das Rohr geschweißt
werden, siehe Abschnitt Applikationen mit Flüssigkeiten - Standrohr.
PL-521-3
8
ANSCHLUSS
Milltronics Meßumformer
Ausschließlich
beim EnviroRanger
ERS500 sind alle
drei Kabel separat
anzuschließen.
Direkter Anschluß
schwarz
weiß
Schirm
Ausschließlich
beim EnviroRanger
ERS500 sind alle
drei Kabel separat
anzuschließen.
2-Leiter Verlängerung
weiß
schwarz
Anschlußkasten
Schirm
Kabelverlängerung mit einem 18 AWG, geschirmten / verdrillten Kabel
Koaxialverlängerung
Beim Anschluß an einen EnviroRanger ERS500 darf
KEIN Koaxialkabel verwendet werden. Verwenden Sie
eine 2-Leiter Verlängerung (siehe Abb. oben).
Kabelverlängerung mit RG - 62 A/U Koaxialkabel für optimale Störsicherheit.
PL-521-3
9
BEACHTEN SIE...
Die Installation darf nur durch qualifiziertes Personal und
unter Beachtung der einschlägigen technischen Bestimmungen erfolgen.
Kabel dürfen nicht offen verlegt werden.
Zur optimalen Störsicherheit sind die Kabel getrennt in einem geerdeten Metallrohr zu
verlegen.
Alle Gewindeanschlüsse sind so abzudichten, daß das Eindringen von Feuchtigkeit verhindert
wird.
Vermeiden Sie eine Kabelverlegung in der Nähe von Hochspannungs-, Motorleitungen,
Schaltschützen oder Frequenzumrichtern (SCR Steuerantriebe).
PL-521-3
10
APPLIKATIONEN
Den Sensor nur gemäß den Anweisungen in dieser Betriebsanleitung verwenden.
Der Sensor erfordert im Normalfall keine Wartung oder Reinigung. Sollten dennoch Änderungen in der Betriebsleistung festgestellt werden, ist das Meßsystem sofort abzuschalten und
eine gründliche Prüfung, insbesondere am Ultraschallsensor durchzuführen.
APPLIKATIONEN MIT FLÜSSIGKEITEN - MEßSCHACHT / Messung
im offenen Gerinne
Blindflansch
Entlüftungskappe
TS-3 *
Sensor
Standrohr
Stützwerk
Standrohrzulauf
Gerinne
Meßschacht
Einlaß Meßschacht
Siehe Abschnitt Applikationen mit Flüssigkeiten - Standrohr.
* die Verwendung eines TS-3 Temperaturfühlers optimiert die Temperaturmessung
in Applikationen mit starken Temperaturschwankungen.
PL-521-3
11
APPLIKATIONEN MIT FLÜSSIGKEITEN - ÜBERFLUTUNG
Für Applikationen mit Überflutungsgefahr kann der Sensor▼ mit einer Überflutungshülse
ausgestattet werden. Diese bildet eine Luftblase vor der Sensorsendefläche.
Der angeschlossene Meßumformer▼ erkennt den Überflutungszustand und reagiert in
entsprechender Weise.
Angaben zur Programmierung finden Sie in der
Betriebsanleitung des Meßumformers.
Sensor
Überflutungshülse *
Luftblase
*
▼
PL-521-3
für weitere Angaben zum Zusammenbau schlagen Sie in
der entsprechenden Betriebsanleitung nach.
bei anwendbaren Modellen.
12
APPLIKATIONEN MIT FLÜSSIGKEITEN - STANDROHR
In zahlreichen Applikationen erfolgt die Messung im Behälter über ein Standrohr. In diesen
Fällen kann ein werkseitig geflanschter Sensor oder ein Split-Flansch zur Anpassung an das
Standrohr mit Flansch verwendet werden. Der Sensor kann auch unter dem Blindflansch, im
Standrohr montiert werden.
Das Standrohr sollte so kurz und der Durchmesser so groß wie möglich sein. Als Faustformel
gilt, daß sich der -3dB Kegel der Schallkeule nicht mit der Standrohrwand überschneiden soll,
wenn das Standrohr über einem Behälter angebracht ist. Ansonsten muß die Nahbereichsausblendung vergrößert werden, um Störechos zu unterdrücken.
Hinweis: Bei Verwendung eines Messschachts ist darauf zu achten, dass die
Schachtinnenwand glatt und frei von Ablagerungen, Schweißstellen oder Verstrebungen ist.
Die Zuverlässigkeit der Füllstandmessung kann ansonsten beeinträchtigt werden.
Sensor mit
Flansch
kein Behälter
keine
Überschneidung
Behälter
keine zusätzliche Ausblendung
notwendig
keine zusätzliche Ausblendung
notwendig
in den
Blindflansch
in den Blindflansch
geschweißte
geschweißte Verschraubung
Verschraubung
Sensor
Sensor
Sensor kann
Füllstand in
oder unter
dem Standrohr
erfassen
Schallkeule
trifft auf
Standrohr
Behälter
Reflexion durch die
Öffnung im Überschneidungsbereich
Standrohr in
einem 45 °
Winkel
abgeschnitten
(typisch)
Erweiterung der Ausblendung
150 mm (6") über das Standrohrende
hinaus kann notwendig sein.
keine zusätzliche Ausblendung
notwendig
PL-521-3
13
APPLIKATIONEN MIT FLÜSSIGKEITEN - VOLUMEN
Position ’Optional ’
‘ Bevorzugt ’
‘ Schlecht ’
Füllstand 100%
(Angabe des
Herstellers)
Für die Kalibrierung
des Vollpunkts,
den Füllstand auf
100% halten. Befindet
sich der Füllstand
innerhalb der Nahbereichsausblendung
(grauer Bereich), so
werden falsche Werte
gemessen.
Strahlungswinkel
Meßbereich: entspricht
dem Abstand zwischen 0
- 100% des Füllstands
Anstieg
Füllstand 0% bei der
Position ’optional’.
Unterhalb dieses
Füllstands kann sich
das Echo vom Sensor
verspiegeln.
Reflektorplatte kann notwendig
sein, um Nullpunkt stabil zu halten.
Füllstand 0%
(Angabe des
Herstellers)
Auslauf
1. Der Behälterboden darf nicht erfaßt werden. Wenn dies der Fall ist, verwenden Sie die
Parameter zur Endbereichserweiterung (des Meßumformers, wenn möglich), um Störechos
zu ignorieren. Ein Strahlungswinkel von 6° stellt einen Anstieg von 20 : 1 dar (10 : 1 bei 12°).
In den meisten Behältern ist der Sensor so weit mittig wie möglich anzubringen (ohne
Überschneidung mit der Befüllung), um eine optimale Genauigkeit zu gewährleisten.
2. Die Schallkeule muß senkrecht zum Flüssigkeitsspiegel sein. Bei Verwendung eines
Standrohrs, siehe Abschnitt Applikationen mit Flüssigkeiten - Standrohr.
3. Das Echo wird vom Sensor nicht erfaßt, da dieser falsch angebracht ist.
4. Bei einer Kalibrierung des Null- oder Vollpunkts muß der Behälter unter normalen
Bedingungen (Dampf, Temperatur,...) betrieben werden.
PL-521-3
14
APPLIKATIONEN MIT FLÜSSIGKEITEN - WASSER / ABWASSER
DIFFERENZMESSUNG
HEBEANLAGE
PUMPENSTEUERUNG
PL-521-3
15
TYPISCHE APPLIKATIONEN MIT SCHÜTTGÜTERN
Verstellflansch Typ EA
1
Schweißnähte
3
2
Befüllprofil
Entleerprofil
1. Der Winkel des Sensor ist so eingestellt, daß
Störungen von Schweißnähten der Behälterwand
vermieden werden. Ausrichtung auf den Materialabzug zur Messung des Leerpunkts.
3. Sensor zu nahe der Befüllung.
Einfallendes Material schneidet die
Schallkeule und verursacht falsche
Meßwerte und Echoverlust.
2. Störechos durch Schweißnähte, Einbauten und
Verstrebungen sind zu vermeiden. Andernfalls,
siehe Anleitung des Meßumformers.
Sensor
minimale
Schüttkegelbildung
5
4
Materialabzug
5. Bei Behältern mit zwei
Materialabzügen ist jeder Sensor auf
einen Abzug auszurichten.
4. Bei flüssigkeitsähnlichen
Schüttgütern ist der Sensor
senkrecht zur Materialoberfläche auszurichten.
PL-521-3
16
SPEZIELLE APPLIKATIONEN MIT SCHÜTTGÜTERN
BEHÄLTER MIT RÜHRWERK
Befüllung
Rührwerk
1. Der Sensor sollte von der Befüllung entfernt sein.
2. Bei Betrieb von Rührwerken ist der Parameter Rührwerksblende (wenn vorhanden) des
Meßumformers zu verwenden.
3. Der Sensor darf nicht auf Vorsprünge in der Wand ausgerichtet werden.
TROCKNER - HOLZSPÄNE
Befüllung
Förderband
typischer Min. Füllstand
1. Der Sensor sollte senkrecht zum Schüttkegel der Holzspäne angebracht sein.
PL-521-3
17
typischer
Max. Füllstand
INSTALLATIONSZEICHNUNG
Aktuelle Angaben zu dieser Zeichnung finden Sie unter der Milltronics Zeichnung Nr.
0-9650017Z-DI-A.
PL-521-3
18
NUR FÜR KANADISCHE INSTALLATIONEN IM EX-BEREICH
Aktuelle Angaben zu dieser Zeichnung finden Sie unter der Milltronics Zeichnung Nr.
0-8850004Z-DI-A.
PL-521-3
19
*7ml19981ak31*