Inżynieria projektowania, wytyczne

Transkrypt

1 KROHNE 01/2001 KROHNE Endra Sp. z o.o. ul. Stary Rynek Oliwski 8A, Gdańsk Zadaniem niniejszej dokumentacji jest pomoc i wsparcie użytkownika lub projektanta w doborze optymalnego typu przyrządu, ocenie właściwości pomiarowych i planowaniu mechanicznej oraz elektrycznej instalacji punktu pomiarowego. Informacje szczegółowe, dotyczące montażu, instalacji i obsługi urządzeń: BM 70 A/P i BM 702 zawarte są w stosownych instrukcjach montażu i eksploatacji oraz w skrótowych podręcznikach obsługi dostarczanych razem z przyrządem. Inżynieria projektowania, wytyczne BM 70 A, BM 70 P, BM 702 Przetworniki radarowe Zakres zastosowań Radarowe przyrządy pomiarowe BM 70 A/P i BM 702 przeznaczone są do pomiarów odległości, poziomu, objętości i współczynnika odbicia dla cieczy, past, szlamów, mułów, ciał stałych i substancji o zawieszonych cząstkach stałych, w znajdujących się w zbiornikach magazynowych, procesowych lub rurach piętrzących. BM 70 P został zaprojektowany specjalnie do pomiarów charakteryzujących się najwyższą dostępną dokładnością pomiarową, w przypadku zbiorników magazynowych. BM 702 jest przetwornikiem 2-przewodowym, przeznaczonym dla prostszych zastosowań w zbiornikach magazynowych i procesowych, jak również do montażu w rurach piętrzących i bocznikach. Wersje iskrobezpieczne: BM 70 A/P Ex i BM 702 Ex przeznaczone są do użycia w obszarach zagrożonych wybuchem strefach 0, 1 i 2. Na terenie Niemiec (oraz, zależnie od stosowanych dopuszczeń w zakresie zgodności elektromagnetycznej, również w innych państwach) użycie w/w przyrządów ograniczone jest do zbiorników zamkniętych, wykonanych z metalu lub betonu. Jednakże, dzięki niskiemu poziomowi sygnału, stosowane mikrofale nie są szkodliwe dla człowieka. : odpowiedni : nieodpowiedni K : kontakt z KROHNE Zastosowanie BM 702 BM 70 A BM 70 P Zakres pomiarowy 20 m Zakres pomiarowy m - Zakres pomiarowy m - K - Zbiorniki magazynowe Rury piętrzące / zbiorniki referencyjne Zbiorniki procesowe o nieznacznie zmiennej powierzchni K Trudne zbiorniki procesowe (np. z mieszaczem) - - Obecność w zbiorniku dużych lub licznych wewn. elementów technolog. - K Części stałe - K - Wysoka dokładność (± 1mm) - - Doskonała powtarzalność pomiaru - - Wyjście prądowe 4-20 ma z protokołem HART Wyjście 2-przewodowe - - Przyłącze magistralowe (RS 485, PROFIBUS_PA, FF) K

2 2. Zasada działania 2.1 Zasada pomiaru FMCW (Fala ciągła modulowana częstotliwościowo) Przyrząd wykorzystuje sygnał wysokiej częstotliwości (ok. 10 GHz), który podczas pomiaru podlega liniowemu wzrostowi częstotliwości (tzw. omiatanie zakresu pomiędzy 8.5 i 9.9 GHz (1)). Po wyemitowaniu i odbiciu od powierzchni mierzonego medium, następuje jego powrót do przetwornika, z pewnym opóźnieniem czasowym (2) i obliczenie różnicy częstotliwości ( f) pomiędzy nim a częstotliwością aktualnie emitowanego sygnału (3). Różnica ta jest wprost proporcjonalna do odległości pomiędzy przetwornikiem, a powierzchnią medium i konwertowana jest na widmo niższych częstotliwości z użyciem szybkiej transformaty Fouriera (FFT) i w efekcie przetwarzana na odległość pomiarową. Liniowe omiatanie zakresu częstotliwości Dokładność pomiarowa przetwornika radarowego zdeterminowana jest w dużym stopniu poprzez cechę liniowości zmian częstotliwości i ich powtarzalność. Odchyłki w liniowości korygowane są w oparciu o pomiar referencyjny (odniesienia) charakterystyk oscylatora, do poziomu 98% (BM 700 / BM 70 A). W przypadku BM 70 P, ze względu na oczekiwanie wyższej dokładności pomiarowej, konieczna jest bezpośrednia regulacja (i stabilizacja) częstotliwości. Poprzez zastosowanie technologii PLL (Fazowo blokowanej pętli), częstotliwość sygnału zostaje bezpośrednio zapamiętana w postaci danych cyfrowych, a oscylator nadajnika ustabilizowany automatycznie na poprawnej częstotliwości. Ponieważ częstotliwość transmisji zmieniania jest w krótkich odstępach czasu, transmitowana częstotliwość musi osiągać wartość nominalną w ciągu mikrosekund. Realizowane jest to z użyciem modemu, szybkiej elektroniki i procesorów. Zalety FMCW W porównaniu z prostą technologią impulsową, użycie FMCW charakteryzuje się następującymi zaletami: Większa szerokość pasma częstotliwości sygnału mikrofalowego -> lepsza separacja odbić -> wiarygodna redukcja szumu Wyższa częstotliwość transmisyjna -> mały kąt wiązki -> mniej odbić zakłócających Wyższa częstotliwość transmisyjna -> mniejsza średnica anteny dla tego samego zakresu pomiarowego. Inżynieria projektowania, wytyczne BM 70 A, BM 70 P, BM 702 przetworniki radarowe 2/19

3 2.2 Cyfrowa Obróbka sygnału Dalsza obróbka sygnału przeprowadzana jest z wykorzystaniem mikroprocesora, przy użyciu inteligentnych procedur, uwzględniających wiarygodność i historię pomiaru. 2.3 Zalety technologii radarowej W porównaniu z innymi technikami pomiaru poziomu, technologia radarowa oferuje szereg udogodnień: Pomiar bezkontaktowy Niezależność pomiaru od składu i temperatury gazowej atmosfery zbiornika Możliwość kontynuowania pomiaru w atmosferze oparów i pyłów Niezależność od własności elektrycznych mierzonego medium (przewodność właściwa, przenikalność elektryczna) Niezależność pomiaru od gęstości i ciśnienia mierzonego medium Brak zagrożeń związanych z napromieniowaniem Bardzo wysoka dokładność pomiaru (wersja BM 70 P) 2.4 Modularność (przetwornik sygnałowy, kołnierz, antena) System pomiarowy składa się z tzw. systemu kołnierza i przetwornika sygnału. System kołnierza z kolei z mikrofalowego okna, separującego od ciśnienia oraz systemu anteny. Przetwornik sygnałowy o budowie zwartej (kompaktowej) zawiera generator mikrofalowy i całość systemu obróbki sygnału, włączając w to funkcję dostarczania standardowego sygnału wyjściowego (prądowego: 4 20 ma lub interfejsu cyfrowego określonego typu). Przetwornik sygnałowy może zostać odłączony od systemu kołnierza bez przerywania procesu, bez straty ciśnienia lub wydostania się mierzonego produktu. 3. Wejście 3.1 Wielkość mierzona (odległość, poziom, objętość, odbicie) Podstawową wielkością mierzoną jest odległość pomiędzy punktem odniesienia (standardowo: kołnierz montażowy zbiornika) a powierzchnią odbicia (np. powierzchnią mierzonej cieczy). Poziom wypełnienia zbiornika obliczany jest na drodze arytmetycznej, przy założeniu znanej (i wprowadzonej) wysokości zbiornika. Pomiary objętości możliwe są dzięki zastosowaniu (wprowadzeniu) tablic konwersji (maks. 50 punktów). Siła odbicia sygnału mierzona jest dla jakościowej oceny produktu znajdującego się w zbiorniku, lub też jego powierzchni (dotyczy tylko BM 70 A/P). 3.2 Zakres pomiarowy [ / 35 / 40 / 100 m] Minimalna wysokość zbiornika: 0.5 m Maksymalny zakres pomiarowy wynosi odpowiednio: BM 70 A 40 m, opcjonalnie do 100 m BM 70 P 35 m BM m Wersja z anteną prętową 20 m (zalecana) Zakres użyteczny pomiaru zależy od rozmiaru anteny, własności odbiciowych mierzonego medium, pozycji montażowej i obecności odbić zakłócających (patrz: rozdział 6.1 i 7.3) Inżynieria projektowania, wytyczne BM 70 A, BM 70 P, BM 702 przetworniki radarowe 3/19

4 3.3 Odległość blokowania (pomiaru) Odległość blokowania jest to minimalna odległość pomiarowa pomiędzy kołnierzem montażowym (punkt odniesienia) a powierzchnią mierzonego medium. Zalecane minimalne wartości pokazano na rysunkach: Antena tubowa bez rury piętrzącej Rura piętrząca / prowadnica fali Antena prętowa 3.4 Zachowanie podczas przekroczenia zakresu pomiarowego Przy przekroczeniu zakresu pomiarowego (również przy zalaniu), wartość pomiarowa jest utrzymywana na wartości równej nastawialnej wartości blokowania. Jeżeli wartość mierzona spadnie poniżej dolnej wartości zakresu pomiarowego, wskazywana jest nastawiona dolna granica pomiaru (odległość = wysokość zbiornika). 4. Wyjście 4.1 Warianty BM 70 A, BM 70 P Wariant Komentarz Opis w rozdziale Wyjście prądowe Ex-e (HART ) Ex-e; aktywne; protokół HART ; razem z wyjściem przełączanym i wejściem cyfrowym Wyjście prądowe Ex-i (IS) (HART ) Iskrobezpieczne; pasywne; protokół HART (opcjonalnie z wyjściem przełączanym IS) Wyjście prądowe Ex-e; aktywne; bez komunikacji 4.5 RS wyjście prądowe Protokół BM 70 lub ModBus-RTU lub HART Profibus-PA Iskrobezpieczne; patrz: instrukcje dodatkowe - Foundation Fieldbus (FF) Iskrobezpieczne; patrz: instrukcje dodatkowe - BM 702 Wyjście prądowe Ex-i (IS) (HART ) Iskrobezpieczne; pasywne; protokół HART Profibus-PA Iskrobezpieczne; patrz: instrukcje dodatkowe - Foundation Fieldbus (FF) Iskrobezpieczne; patrz: instrukcje dodatkowe - Wszystkie wersje z protokołem HART lub BM 70 obsługiwane są przez oprogramowanie PC-CAT (patrz: rozdział 7.7.7). Inżynieria projektowania, wytyczne BM 70 A, BM 70 P, BM 702 przetworniki radarowe 4/19

5 Przegląd możliwości dotyczących komunikacji cyfrowej. 4.2 Wyjście prądowe Ex-e, HART Funkcja Natężenie prądu Dokładność / liniowość Dryft temperaturowy Obciążenie Wpływ impedancji obciążenia Wpływ energii elektrycznej zasilającej Wykonanie przeciwwybuchowe Uwaga Poziom, odstęp, objętość (tabela konwersji) lub odbicie, oraz rozpoznanie błędów; galwaniczny rozdział od wejścia cyfrowego i wyjścia przełączającego 4 20 ma; bez meldunku błędu lub z meldunkiem (2 ma lub 22 ma) 0,05% (względem 20 ma; przy T=25 C; opór obciążenia 100 Ω i napięcie robocze nominalne) 100 ppm/k (wartość typowa 30 ppm/k) 500 omów 0,02% (względem 20 ma dla R B = Ω) 0,02% (względem 20 ma dla U B w zakresie granic tolerancji) Ex e Razem z wyjściem przełączanym i wejściem cyfrowym Wejście cyfrowe (zaciski 81 / 82): Może być stosowane do całkowitego przerwania przebiegu pomiaru, co oznacza zamrożenie pomiaru (nastawa standardowa) lub do przeprowadzenia gorącego rozruchu (przeprogramowanie przez służbę serwisową firmy KROHNE). Stosowane napięcie: V DC Rezystancja wejściowa: 1 kω Wyjście przełączane (zaciski 41 / 42) Może być programowane jako: przełacznik krańcowy, styk wyzwalający alarm lub wskaźnik błędu. Styk w stanie beznapięciowym jest otwarty. Dane robocze: maks. 100 ma / 30 V DC lub 30 V AC Rezystancja wewnętrzna: 20 Ω Inżynieria projektowania, wytyczne BM 70 A, BM 70 P, BM 702 przetworniki radarowe 5/19

6 4.3 Wyjście prądowe iskrobezpieczne Ex-i HART (rodzaj ochrony przeciwwybuchowej: Ex de [ia]) BM 70 A, BM 70 P: Funkcja Natężenie prądu Dryft temperaturowy Dokładność / liniowość Poziom, odstęp, objętość (tabela konwersji) lub odbicie, oraz rozpoznanie błędów; pasywne wyjście (dren prądowy) 4 20 ma; bez meldunku błędu lub z meldunkiem 3.6 ma lub 22 ma 4 ma w sposób stały nastawiane dla HART -Multidrop 100 ppm/k (wartość typowa 30 ppm/k) 0,05% (względem 20 ma; przy T=25 C; napięcie zasilania 10 V i napięcie robocze nominalne) Napięcie zasilania U 8 30 V (między zaciskami 31 i 32) Obciążenie (U S 8V) / 22 ma (U S = zewnętrzne napięcie zasilania) Wpływ napięcia 0,02% (względem 20 ma dla U = V) zasilania Wpływ zasilania 0,02% (względem 20 ma dla U B w granicach tolerancji) w energię elektryczną Uwaga Wejście cyfrowe nie jest dostępne Opcjonalne wyjście przełączane (zaciski 41 / 42) Może być programowane jako: przełacznik krańcowy, styk wyzwalający alarm lub wskaźnik błędu. Styk w stanie beznapięciowym jest otwarty. Dane robocze: V; ILOW 110 ma; ULOW 2 V; IHIGH 900 µa (U = 30 V) i ; IHIGH = 200 µa (U = 8 V); Ograniczenia bezpieczeństwa Ex-i Obwód sygnałowy dla typu ochrony: (IS) EEx ia IIC/IIB lub EEx ib IIC/IIB przeznaczony do podłączenia do certyfikowanego obwodu iskrobezpiecznego z następującymi, dopuszczalnymi wartościami chwilowymi: Ui = 30 V; Ii = 250 ma; Pi = 1 W Pojemność wewnętrzna skuteczna Ci 0; Indukcyjność wewnętrzna skuteczna Li 0 BM 702: Funkcja Poziom, odstęp, objętość (tabela konwersji) lub odbicie, oraz rozpoznanie błędów; pasywne wyjście (dren prądowy) Natężenie prądu 4 20 ma; bez meldunku błędu lub z meldunkiem 3.6 ma lub 22 ma 4 ma w sposób stały nastawiane dla HART -Multidrop Dryft temperaturowy 100 ppm/k (wartość typowa 30 ppm/k) Dokładność / liniowość 0,15% (względem 20 ma; przy T=25 C; napięcie na zaciskach 24 V) Napięcie zasilania U V (między zaciskami); Umin zależne od prądu (patrz: rozdział 9.1) Obciążenie Wpływ napięcia zasilania (U S 13V) / 20 ma (U S = zewnętrzne napięcie zasilania) 0,02% (względem 20 ma dla U = V) Ograniczenia bezpieczeństwa Ex-i Obwód sygnałowy dla typu ochrony: (IS) EEx ia IIC/IIB lub EEx ib IIC/IIB przeznaczony do podłączenia do certyfikowanego obwodu iskrobezpiecznego z następującymi, dopuszczalnymi wartościami chwilowymi: Ui = 30 V; Ii = 100 ma; Pi = 1 W Pojemność wewnętrzna skuteczna Ci 11 nf; Indukcyjność wewnętrzna skuteczna Li 0 Inżynieria projektowania, wytyczne BM 70 A, BM 70 P, BM 702 przetworniki radarowe 6/19

7 4.4 Komunikacja HART Protokół komunikacji HART może być wykorzystany razem z przyrządem BM 70A/P, zgodnie ze standardem Rosemount. Podłączenie elektryczne: patrz rozdz. 7.6 Istnieją dwa rodzaje wykorzystania komunikacji HART : a) Jako połączenie punkt do punktu między przyrządem BM 70A/P, BM 702 i urządzeniem nadrzędnym HART (HART Master). Można stosować przyrząd BM 70A/P, BM 702 albo z wyjściem prądowym Ex-e HART lub z wyjściem prądowym Ex-i HART. b) Jako połączenie wielopunktowe (Multidrop): do 15-stu przyrządów (BM 70, BM 70A/P, BM 702 lub inne oprzyrządowanie HART ), w sposób równoległy, poprzez magistralę 2-przewodową. Oprócz typowego wykorzystania wyjścia prądowego Ex-i (BM 70 A/P, BM 702), możliwe jest także zastosowanie wyjścia prądowego Ex-e. W obu przypadkach występuje stała wartość 4 ma. Inny przyrząd HART Inny przyrząd HART 4.5 Wyjście prądowe, wersja RS 485 (bez komunikacji) Funkcja Poziom, odstęp, objętość (tabela konwersji) lub odbicie, oraz rozpoznanie błędów; Natężenie prądu 4 20 ma; bez meldunku błędu lub z meldunkiem 2 ma lub 22 ma Dryft temperaturowy 200 ppm/k (wartość typowa 70 ppm/k) Dokładność / liniowość 0,3% (względem 20 ma; przy T=25 C; 100 om obciążenia i napięcie robocze nominalne) Obciążenie 250 om Wpływ impedancji 0,1% (względem 20 ma dla RB = om) obciążenia Wpływ zasilania 0,1% (względem 20 ma dla U B w granicach tolerancji) w energię elektryczną Wersja Ex-e przeciwwybuchowa W przypadku wykorzystania, jako wyjścia przełączalnego (wyjście cyfrowe) Funkcja Przełącznik krańcowy, styk alarmowy lub meldunek błedu Stan niski Prąd < 2 ma Stan wysoki Prąd = 22 ma (dla obciążenia 250 om) Napięcie jałowe 18 V Inżynieria projektowania, wytyczne BM 70 A, BM 70 P, BM 702 przetworniki radarowe 7/19

8 4.6 Interfejs cyfrowy RS 485 KROHNE Endra Sp. z o.o. Złącze cyfrowe RS 485 jest magistralą, która umożliwia komunikację dwudrożną (półdupleks) z przetwornikiem BM 70 A/P, który przekazuje na zapytanie systemu komputerowego, informacje o: odległości, poziomie, objętości (tabela konwersji), odbiciu, parametrach i statusie. Komputer (PC) może skonfigurować każdy przetwornik BM 70A/P poprzez magistralę (wymagany jest konwerter RS 485/RS 232) przy pomocy programu PC-CAT, jeżeli żaden układ nadrzędny (Master) nie jest aktywny. Maksymalna długość kabla bez wzmacniacza wynosi 2000 metrów. Szybkość przesyłania do bodów danych: Adres: 0 do 255 Protokoły: Protokół KROHNE, Modbus RTU, HART Dodatkowe informacje: patrz instrukcja BM 70A/P, komunikacja RS 485 Dodatkowe wyjście Wyjście prądowe jest galwanicznie sprzężone ze złączem standardowym prądowe: RS 485! Dane techniczne patrz rozdz. 4.5 Uwaga: Odmiana ta nie dysponuje stykiem przełączanym i wejściem cyfrowym. Wyjście prądowe można jednak konfigurować jako wyjście przełączane. Różne konfiguracje magistrali A) Przyłączenie jednego przyrządu BM 70A/P jako pojedynczego abonenta dla RS 485 Przyłącze RS 485 musi na końcówkach posiadać rezystancję 120 Ω (w razie potrzeby włączyć opornik między A i B) Z opornikiem końcowym 120 Ω B) Przyłączenie większej ilości przyrządów BM 70A/P w systemie magistrali RS 485 poprzez stroiki torowe do kabla magistrali Przyłącze RS 485 Bez opornika Bez opornika Bez opornika Z opornikiem musi na końcówkach końcowego końcowego końcowego końcowym 120 Ω posiadać rezystancję 120 Ω (w razie potrzeby włączyć opornik między A i B) C) Przyłączenie większej ilości przyrządów BM 70A/P w systemie magistrali RS 485 z zasilaniem z pętli prądowej do dalszych przyrządów polowych Przyłącze RS 485 Bez opornika Bez opornika Bez opornika Z opornikiem musi na końcówkach końcowego końcowego końcowego końcowym 120 Ω posiadać rezystancję 120 Ω (w razie potrzeby włączyć opornik między A i B) Inżynieria projektowania, wytyczne BM 70 A, BM 70 P, BM 702 przetworniki radarowe 8/19

9 Wskazówki Jeżeli na wspólnej magistrali, razem z przetwornikiem BM 70A/P, eksploatowane są inne urządzenia, wówczas wszystkie przyrządy muszą stosować taki sam protokół komunikacyjny (np. przyrządy Modbus różnych producentów lub np. BM 70A/P i TTM 70 z protokołem KROHNE). Ponieważ odbicia sygnałów na końcach przewodu mogą zakłócać komunikację, zarówno początek przewodu (od strony systemu komputerowego) jak i jego koniec (przy ostatnim przyrządzie) powinny być zakończone typową opornością falową kabla (120 Ω). Wewnątrz przetwornika BM 70A/P można dokonać przełączenia pomiędzy opornością wysoką a końcową (120 om). 4.7 Sygnał alarmowy Informacja o zakłóceniu (awarii) może być podawana poprzez: Lokalny wskaźnik: migające wskazania, informacja prostym tekstem. Wyjście prądowe: sygnał błędu 2 / 3.6 ma lub 22 ma. Wyjście sprzełączane: otwarcie lub zamknięcie styku. Złącze cyfrowe: odpytywanie flag statusowych błędów 4.8 Wejście cyfrowe Wejście cyfrowe (dane elektryczne patrz rozdz. 4.2) może być stosowane do czasowego zamrożenia pomiaru lub do przeprowadzenia gorącego rozruchu. Wejście to jest dostępne jedynie dla wersji wyjścia prądowego Ex-e HART. Funkcję zamrożenia można stosować dla wytłumienia większych, sporadycznych zakłóceń (mieszadło o niskiej liczbie obrotów, zasuwa, zawór kulowy w rurze piętrzącej). W każdym przypadku na wyjściach i wyświetlaczu prezentowana jest ostatnia wartość pomiaru. Inżynieria projektowania, wytyczne BM 70 A, BM 70 P, BM 702 przetworniki radarowe 9/19

10 5. Dokładność pomiarowa 5.1 Warunki odniesienia Temperatura = + 20 C Ciśnienie = 1013 mbar ciśnienia bezwzględnego Wilgotność powietrza = 65 % Medium dobrze odbijające fale (np. woda) o spokojnym lustrze Średnica zbiornika > 5 metrów Montaż od brzegu zbiornika co najmniej w odległości 1/7 x wysokość zbiornika (BM 70P: 1/5 x wys. zbiornika) Bez odbić zakłócających wewnątrz rozkładu promieni (± 9 ; patrz rozdz ) 5.2 Błąd pomiarowy Z uwagi na metodę pomiarową, która wyznacza jako wartość pierwotną - odległość, można wyznaczyć dokładność pomiarową tylko w odniesieniu do tej właśnie wartości. W związku z tym wszystkie dane w rozdziale 5 odnoszą się do mierzonej odległości. BM 70A BM 702 Inżynieria projektowania, wytyczne BM 70 A, BM 70 P, BM 702 przetworniki radarowe 10/19

11 BM 70A Precision (wzorcowanie specjalne i certyfikat): Tylko z anteną typ 4 (200 mm) lub rurą piętrzącą mm średnicy = Zakres wzorcowania = Obszar nie zweryfikowany przez wzorcowanie BM 70 P Tylko z anteną typ 4 (200 mm) lub rurą piętrząca o średnicy mm + antena 1S...4S (patrz 7.2) 5.3 Powtarzalność Powtarzalność jest równa połowie wartości błędu pomiarowego. 5.4 Rozdzielczość / histereza Rozdzielczość wynosi: 1 mm dla BM 70A i BM 702 oraz 0,1 mm dla BM 70P Histereza jest co najmniej 20 razy mniejsza niż błąd pomiarowy. 5.5 Czas narastania sygnału Czas narastania sygnału jest określony przez parametr: stała czasowa ( s). Czas narastania sygnału do uchybu wynoszącego 1% od stanu ustalonego jest w przybliżeniu równy 4,6-krotności stałej czasowej. Przy bardzo szybkich zmianach poziomu, czas narastania sygnału może jednak odbiegać od tej wartości. Inżynieria projektowania, wytyczne BM 70 A, BM 70 P, BM 702 przetworniki radarowe 11/19

12 5.6 Dryft załączania / charakterystyka załączania Po włączeniu przyrządu BM 70A, po upływie około 1 minuty następuje wskazanie przybliżonej wartości pomiarowej. Pierwsze samoczynne wzorcowanie kończy się po około dwóch minutach. Pełną dokładność pomiarową uzyskuje się po 30 minutach czasu pracy. Wartość mierzona pochodząca z BM 70 P i BM 702 stabilizuje się w pełni zaraz po zakończeniu fazy startowej (po ok. 1,5 minuty). Typowy dryft załączania: 5.7 Dryft długotrwały Dryft długotrwały znajduje się w granicach specyfikowanego błędu pomiarowego. 5.8 Wpływ temperatury otoczenia Współczynnik temperaturowy wyjścia sygnałowego: Wyjście prądowe Ex-e HART : < 100 ppm / C (typowa wartość 30 ppm/ C) Wyjście prądowe Ex-i HART : < 100 ppm/ C (typowa wartość 30 ppm/ C) Wyjście prądowe (wersja RS 485): < 200 ppm/ C (typowa wartość 70 ppm/ C) Złącza cyfrowe: nie podlega wpływowi temperatury Wpływ temperatury na wartość mierzoną nie zachodzi, gdyż przyrząd przeprowadza regularne, samoczynne wzorcowanie. Wpływ temperatury atmosfery, lokalizowanej nad powierzchnią mierzonej cieczy wynosi zwykle ok. 1 ppm/ C dla powietrza. Dla udokumentowania wpływu temperatury na wartość pomiarową przy pomocy pomiarów porównawczych w zbiornikach cieczy, należy uwzględnić, że ciecze posiadają ogólnie biorąc duży współczynnik rozszerzalności objętościowej (ciecze organiczne: typowa wartość 0,15%/ C)! Inżynieria projektowania, wytyczne BM 70 A, BM 70 P, BM 702 przetworniki radarowe 12/19

13 6.0 Warunki stosowania przyrządu 6.1 Warunki montażowe W celu optymalnego doboru anteny, należy odnieść się do rozdziału 7.3! Kąt wiązki Kąt wiązki zdefiniowany jest jako kąt α odniesiony do pionowej linii, przy którym gęstość mocy fal radarowych przyjmuje połowę wartości maksymalnej gęstości mocy (szerokość połówkowa): Typ anteny Średnica Kąt wiązki Rozszerzenie płata charakterystyki anteny s na każdy metr odległości Typ mm 6 10 cm Typ mm 8 14 cm Typ 2* 100 mm 12 * 22 cm Typ 1* 80 mm 16 * 30 cm Antena prętowa 25 mm 9 16 cm Prowadnica fali / rura piętrząca mm Propagacja jedynie wewnątrz rury piętrzącej * Należy stosować jedynie w rurach piętrzących; podany kąt wiązki dotyczy swobodnego rozchodzenia się fali, tzn. bez rury piętrzącej Zalecenia dla pozycjonowania na zbiorniku A) Antena tubowa lub prętowa bez rury piętrzącej Antena typu 3 lub antena prętowa Antena typu 4 Zalecana odległość od ściany zbiornika: Jeśli jest to możliwe, należy zamontować kołnierz w taki sposób, aby oś przetwornika (kierunek wyświetlacza) była zwrócona stycznie do ściany zbiornika (patrz: rysunek). Inżynieria projektowania, wytyczne BM 70 A, BM 70 P, BM 702 przetworniki radarowe 13/19

14 Przy stożkowym dnie zbiornika dolny zakres pomiarowy jest ograniczony W jednym zbiorniku można eksploatować większą ilość przyrządów BM 70A/P Minimalny poziom, wiarygodnego pomiaru Nie montować w środku zbiornika! (Odbicia wielokrotne!) Nie montować w środku pokrywy włazu! (Odbicia wielokrotne!) Nie montować nad elementami wbudowanymi! (Odbicia wielokrotne!) Jeżeli podane zalecenia nie mogą być dotrzymane ze względu na geometrię zbiornika, należy skontaktować się z firmą KROHNE. B) Rura piętrząca lub prowadnica fali Każde położenie rury piętrzącej lub prowadnicy fali w zbiorniku jest dozwolone. (Patrz również rozdział 6.1.4; odnośnie odległości blokowania patrz rozdział 3.3). Stosowanie rury piętrzącej Montaż w rurze bocznikowej BM 70A - prowadnica fali Inżynieria projektowania, wytyczne BM 70 A, BM 70 P, BM 702 przetworniki radarowe 14/19

15 W przypadku leżących zbiorników cylindrycznych zaleca się bezwzględne stosowanie rury piętrzącej lub prowadnicy fali (dla uniknięcia odbić wielokrotnych) Montaż na króćcu zbiornika Antena tubowa powinna być montowana na króćcu zbiornika możliwie poziomo (odchylenie ±2 ) Wyjątek: Jeżeli powierzchnia medium nie jest pozioma (elementy stałe), kołnierz może zostać ustawiony w przybliżeniu - równolegle do powierzchni medium. Antena powinna wystawać z króćca: Antena Średnica D Długość L Typ mm 335 mm * Typ mm 223 mm * * Hastelloy: + 30 mm Jeżeli antena nie wystaje z króćca, należy stosować wydłużenie anteny Wydłużenia anteny dostępne są w zakresach długości od 100 do 2000 mm, w odstępach co 100 mm. Można łączyć kolejne wydłużenia ze sobą. Wyjątek: W przypadku symetrycznego króćca zbiornika, koniec anteny może znajdować się wewnątrz króćca, w celu powiększenia zakresu pomiarowego (minimalizacji przestrzeni górnej - wyłączonej z pomiaru; patrz: rozdział 3.3 i 5.2). Inżynieria projektowania, wytyczne BM 70 A, BM 70 P, BM 702 przetworniki radarowe 15/19

16 Wąski króciec Jeżeli średnica wewnętrzna króćca jest mniejsza niż średnica anteny i jeśli króciec dostępny jest do montażu od środka, można antenę wraz z przedłużeniem montować od wewnątrz zbiornika (nie dotyczy odmian wykonanych z tytanu lub tantalu). Przedłużenie anteny powinno być około 100 mm dłuższe niż wysokość króćca. Antena prętowa Należy stosować się do wymagań dotyczących średnicy i długości króćca: Wersja Długość L Maksymalna wysokość króćca X Standard 384 mm 150 mm Opcja mm L 234 mm Bez płyty 270 mm 50 mm Montaż na rurach piętrzących Typ anteny Średnica zewnętrzna 1S* 76 mm 1 80 mm 2, 2S* 100 mm mm 3S* 152 mm 4, 4S* 200 mm * dla BM 70 P Jeśli to konieczne, należy dobrać większy rozmiar anteny. Wielkość anteny musi być dopasowana do wewnętrznej średnicy rury Standardowa antena prętowa nie funkcjonuje w rurze piętrzącej! Należy wówczas użyć anteny prętowej typu SW (40 50 mm).! Inżynieria projektowania, wytyczne BM 70 A, BM 70 P, BM 702 przetworniki radarowe 16/19

17 Dalsze wymagania dla rur piętrzących: Rura musi być elektrycznie przewodząca Minimalna średnica wewnętrzna rury: 40 mm ( dla BM 70P min. 80 mm, najlepiej 100mm) W miarę możliwości należy stosować gładkie i proste rury piętrzące. Jeżeli jednak musi zostać wykorzystana już zamontowana rura piętrząca, to skokowe zmiany średnicy wzdłuż rury muszą być mniejsze niż 1 mm. Szorstkość powierzchniowa strony wewnętrznej rury nie powinna wynosić więcej niż ± 0.1 mm. Wolno przeprowadzić pomiary przez otwarty zawór kulowy o pełnym przelocie, jeżeli zawór i przejścia do kształtek rurowych powyżej i poniżej zaworu są względnie gładkie. Pomiary poziomu poniżej końca rury piętrzącej nie są możliwe. Dla zapewnienia wyrównania ciśnienia należy wywiercić jeden lub dwa małe otwory w rurze piętrzącej powyżej wartości końcowej zakresu pomiarowego poziomu. Jeżeli to jest konieczne, można wzdłuż całej rury wywiercić większą ilość otworów. Z każdego otworu muszą zostać usunięte zadziory. Otwory powinny być tak małe jak to tylko jest możliwe. Ich wzajemny odstęp powinien być możliwie duży. Na rysunku z prawej przedstawiono zalecenia w tym zakresie. Zalecane jest określenie punktu odniesienia na końcu rury piętrzącej. Należy użyć wyłącznie pręta lub śruby o średnicy 6 mm Prowadnica fali Antena określana jako prowadnica fali, jest to rura o średnicy zewnętrznej 30 mm i średnicy wewnętrznej 25 mm, która jest bezpośrednio przykręcona do systemu kołnierzy przyrządu BM 70A (identycznie jak wydłużenie anteny). Pracuje ona jak rura piętrząca i może być stosowana dla czystych substancji. Prowadnica fali nie jest zalecana dla BM 70 P ze względu na brak możliwości uzyskania wysokiej dokładności. Maksymalna długość: W wykonaniu przeciwwybuchowym: maks. 3 m W wykonaniu normalnym: do 3 metrów bez dodatkowych podpór; rury dłuższe niż 3 metry, muszą być podparte w dwóch punktach. 6.2 Warunki zewnętrzne (otoczenia) Obszary zagrożone wybuchem Przyrząd BM 70A/P Ex może być eksploatowany w obszarach zagrożonych wybuchem: Strefy: 0, 1, 2 Klasy temperaturowe: T6... T2 Grupy wybuchowości: IIA... IIC Dalsze informacje: patrz rozdział 10! Temperatura otoczenia przetwornika pomiarowego wersja standardowa: -20 C C wersja specjalna: -40 C* C * Poniżej -20 C wyświetlacz LCD ulega zamrożeniu, jednak w wyższych temperaturach wraca do normalnych wskazań. Podczas pracy w obszarach zagrożonych wybuchem dla klas temperaturowych T5 i T6, zastosowanie BM 702i ograniczone jest do temperatury otoczenia +40 C! Przy eksploatacji na wolnym powietrzu z możliwością silnego nasłonecznienia, należy przewidzieć daszek przeciwsłoneczny BM 70 (patrz rozdz ). Inżynieria projektowania, wytyczne BM 70 A, BM 70 P, BM 702 przetworniki radarowe 17/19

18 6.2.3 Temperatura kołnierza Minimalna Antena tubowa, prowadnica fali (standard V96): -30 C Antena tubowa, prowadnica fali (wersja specjalna V96), jedynie z Kalrezem 4079 i 2035: -60 C Antena prętowa z płytą kołnierza: -40 C Antena prętowa bez płyty kołnierza: -20 C Maksymalna Wersja podstawowa V96: +130 C Odmiana wysokotemperaturowa V96 z elementami dystansowymi i - uszczelką FFKM (Kalrez 4079 lub KLR 6375: +250 C ** - uszczelką Kalrez 1091: +250 C - uszczelką Kalrez 2035: +210 C - uszczelką Viton: +200 C - uszczelką obłożoną FEP: +200 C Antena prętowa PP, ciągłe oddziaływanie: +100 C Antena prętowa, zależnie od ciśnienia (patrz rozdz ), bez obciążenia mechanicznego, promieniowego do pręta anteny: do +150 C Antena prętowa, czyszczenie parą (CIP, SIP) przez 30 minut: maks C ** Granica bezpieczeństwa technicznego: +280 C Granice temperatur otoczenia Przetwornik pomiarowy Funkcje pomiarowe prawidłowe, lecz wyświetlacz ciekłokrystaliczny zostaje zamrożony : min. 40 C Granica górna, funkcjonalna dwie godziny: maks. +70 C System kołnierzy: Patrz rozdział Temperatura magazynowania -20 C C Klasa klimatyczna Miejsca eksploatacji z bezpośrednim oddziaływaniem klimatu naturalnego, stopień surowości D1, zgodnie z EN Stopień ochrony Przetwornik pomiarowy: IP 66 / IP 67 (Nema 6) Wytrzymałość udarowa Przyrząd wytrzymuje próbę udarową zgodnie z EN 61010, rozdział 8.2 przy oddziaływaniu energią 0,5J, oraz próbę zrzutową według pren 50178: Wytrzymałość zmęczeniowa Warunki dla próby typu: wg IEC i pren (10 57 Hz: 0,075 mm / Hz: 1 g) Zgodność elektromagnetyczna (EMC) Przyrządy spełniają wymagania EN , EN i zalecenia NAMUR. 6.3 Warunki produktowe Własności fizyczne produktu Własności fizyczne substancji mierzonej (takie jak gęstość, lepkość, przewodnictwo, stała dielektryczna względna, własności magnetyczne, itd.) nie mają wpływu na wynik pomiaru. Stała dielektryczna względna powinna jedynie posiadać określoną wartość minimalną dla uzyskania wiarygodnego wyniku pomiaru (patrz rozdz ) Stała dielektryczna względna Stała dielektryczna względna mierzonego medium (ε R, Epsilon R) determinuje natężenie odbitego sygnału. Jak długo odbity sygnał jest dostatecznie silny, wartość ε R nie wpływa na wynik pomiaru, jednakże od stałej dielektrycznej zależy niezawodność pomiaru i maksymalny zakres pomiarowy. Przy ε R < 4 należy stosować rurę piętrzącą. Minimalna stała dielektryczna względna wynosi około ε R = 1,5. Patrz również rozdział 7.3. Jeżeli antena prętowa używana jest w stanie zanurzonym, ε R musi być 4. Inżynieria projektowania, wytyczne BM 70 A, BM 70 P, BM 702 przetworniki radarowe 18/19

19 Inżynieria projektowania, wytyczne BM 70 A, BM 70 P, BM 702 przetworniki radarowe 19/19