LEVEL INSTRUMENTS CZ LEVEL EXPERT s.r.o. Příbramská 1337/9, 710 00 Ostrava Tel.: 599 526 776 Fax : 599 526 777 HOT LINE: 774 464 120 www.levelexpert.cz Návod k instalaci a seřízení Plovákový snímač výšky hladiny TORRIX (Magnetostrikční princip měření)
Změny ve specifikaci vyhrazeny. 2 TORRIX
Obsah: 1 Základní vlastností TORRIXU...4 2 Bezpečnostní předpisy...5 3 Popis snímače...6 4 Instalace...8 Instalace snímače (závitové připojení)...8 5 Elektrické připojení...10 6 Nastavení...13 Měřící rozsah snímače...13 Proudový výstup a chybový mód...14 7 Technické údaje...16 Snímač...16 Provedení do prostředí s nebezpečím výbuchu...17 Plovák...18 Poznámky:...19 TORRIX 3
1 Základní vlastností TORRIXU Jedná se o vysoce přesný plovákový snímač výšky hladiny, určený pro spojité měření ve všech kapalných mediích, kde nedochází k ulpívání média na vodící tyči. Snímač pracuje na magnetostrikčním principu a je nezávislý na teplotě (teplotní vliv je zanedbatelný). Nejčastější oblast uplatnění najde v chemickém průmyslu, kde je požadována vysoká přesnost a rozlišitelnost. Snímač je použitelný téměř ve všech nádržích. Vyrábí se v délce od 200 mm do 4 000 mm s přírubovým nebo závitovým procesním připojením. Přednosti závitového procesního připojení je možnost posuvu šroubení po vodící tyči a snadné nastavení instalační výšky snímače v měřeném prostoru v nádrže. Snímač je schválený do prostředí s nebezpečím výbuchu, s procesním přírubovým nebo závitovým připojením, které platí pro el. zařízení kategorie 1/2 (zóna 0). 4 TORRIX
2 Bezpečnostní předpisy Snímač TORRIX se smí používat jen k účelům, pro které byl určen, tj. pro spojité měření výšky hladiny v kapalných médiích. Výrobce nezodpovídá za škody vzniklé nesprávným použitím nebo způsobem použití, vyjma účelu, pro které byl přístroj vyroben Snímač je vyráběn pod přísným bezpečnostním dohledem, za pomocí nejmodernějších technologií s ohledem na bezpečnostní předpisy. To, ale není důvod nedodržovat následující bezpečnostní předpisy. Není dovolené provádět jakékoliv modifikace, nadstavce nebo změny bez schválení od výrobce. Instalaci, obsluhu a údržbu smí provádět pouze pověřená osoba. Osoba musí mít speciální školení. Personál provádějící obsluhu, nastavení a údržbu musí brát v potaz veškeré bezpečnostní předpisy. Jedná se především o místní předpisy, jenž nejsou zde zahrnuty. Ty lze shrnout následovně: Případné nedodržení těchto předpisů, může mít za následek poškození snímače nebo jeho nesprávnou funkci. Splnění daných bezpečnostních předpisů přinese bezchybnou činnost snímače a usnadnění Vaší práce. TORRIX 5
3 Popis snímače Nákres snímače je na obr.1. Tato varianta je se šroubovacím procesním připojením. Uvnitř hlavice (1) jsou samotné svorky pro připojení a elektronika snímače, která je chráněna šroubovacím víčkem (2). Elektrické připojení je realizováno přes kabelovou vývodku M16 x 1,5 (3), jenž je umístěna na válcové části hlavice (vyh. elektroniky). Na spodní straně je umístěna zemnící svorka (4). (Viz. kapitola 4 Instalace a kap. 5 Nastavení ). Na vodící tyči (5) je umístěno posuvné závitové procesní připojení, (zařezávací kroužky se šroubením s 1/2"závitem) pro instalaci v nádrži, případně příruba (není zobrazená). Plovák (7) je určen pro spojité měření výšky hladiny nebo pro separaci vrstev a je zafixován ukončovacím kroužkem (8) na konci vodící tyče. Obr.1. Plovákový snímač TORRIX Princip měření je zobrazen na obr. 2. Pracuje na magnetostrikčním principu, jenž je z velké částí nezávislý na teplotě. Uvnitř vodící tyče je integrován vodič (1), vyrobený z magnetostrikčního materiálu. Řídicí elektronika snímače vysílá v časových intervalech proudové impulsy (2) do daného vodiče, kolem něhož vytváří kruhové magnetické pole (3). V plováku je integrován magnet (4). Magnetické pole plováku axiálně magnetuje vodič, díky čemuž je vygenerována torzní vlna (5) a postupuje v obou směrech od plováku. Jedná část běží přímo ke snímací hlavě (řídicí elektronice), zatímco druhá je odražena na konec vodící tyče. Je měřen čas mezi vysláním impulsu a jeho návratem zpět k řídicí elektronice. Pozice plováku je pak vypočtena na základě časového průchodu. 6 TORRIX
Obr. 2. Princip činnosti snímače TORRIX 7
4 Instalace Instalaci a údržbu snímače v prostředí s nebezpečím výbuchu je nutné provádět podle místních předpisů a směrnic. Instalace snímače (závitové připojení) Tento odstavec popisuje instalaci snímače s posuvným závitovým připojením. V případě, že je snímač opatřen přírubou, pro její fixaci použijte šrouby. V průběhu instalace je nutné zabezpečit takový postup, aby nedošlo k ohybu vodící tyče plováku a zvláště pak k poškození plováku nebo ostatních částí snímače. Snímač schváleny do prostředí s nebezpečím výbuchu, musí být instalován takovým způsobem, aby snímací hlava (řídicí elektronika) nebyla v zóně 0. Může být umístěna v zóně 1 a vyšší. Vložení snímače do nádrže. Plovák odnímejte z vodící tyče pouze v případě, že je prováděna instalace do úzké montážní díry a plovák nelze prostrčit instalačním otvorem. V opačném případě postupujte tak, jak je uvedeno v krocích č.3, 6 případně 7 1. Demontujte pojistný kroužek (1) a sejměte plovák (2) z vodící tyče (3). (V případě, že je snímač určen do prostředí s nebezpečím výbuchu je plovák zajištěn na konci vodící tyče pomocí dvou kroužků). 2. V případě nutnosti posuňte šroubení (4) do vhodné pozice pro instalaci. 3. Vložte snímač do nádrže, nastavte správnou montážní výšku a utáhněte šroubení (4) na vodící tyči. 8 TORRIX
4. Povytáhněte snímač z nádrže tak, aby bylo možné nasunout plovák (2) na vodící tyč (3). Pro zajištění správné funkce je nutné plovák nasunout na vodící tyč tak, aby jeho označení bylo směrem ke snímací hlavě. Obr. 3. Instalace snímače 5. Zašroubujte pojistný kroužek (1) na konec vodící tyče (3), který slouží jako doraz pro plovák (2). (U snímače určeného do prostředí s nebezpečím výbuchu zašroubujte pojistné kroužky až po drážku). 6. Nastavte pozici snímače a dotáhněte převlečnou matici (5). 7. V daném místě dojde k zafixováni pozice šroubení pomocí matice (5). (Vznikne deformace materiálu v daném místě) V případě, že má být pozice šroubení změněna po utažení převlečné matice, je potřeba poslat snímač zpět k výrobci pro výměnu vodící tyče. TORRIX 9
5 Elektrické připojení V prostředí s nebezpečím výbuchu musí být TORRIX připojen pouze přes oddělovací zdroj, který je schválen do daného prostředí a má následující technické parametry: U i 30 V I i 0,2 A P i 1 W Pro připojení snímače je zapotřebí 2 vodičový nestíněný kabel, který je připojen na svorky uvnitř hlavice snímače. Zapojení a zdroj musí být provedeno tak, aby napájecí napětí neklesalo pod 10 V při výstupním proudu 21,5 ma a dané délce kabelu. Měděný vodič 100 m dlouhý (100 m tam a 100 m zpět) má odpor 3,4 Ω za předpokladu, že jeho průřez je 1 mm 2 (R=0,034 Ω x L (m) / F (mm 2 )). Například, jestliže zdroj má 13 V při 21,5 ma tak, součet všech odporů v napájecí větví nesmí přesáhnout (13 V 10 V)/ 0,0215 A = 139 Ω. V případě, že vedení má průřez 0,5 mm 2 a není zde jiná zátěž, tak délka připojení nesmí přesáhnout L=139 Ω x 0,5 (mm 2 )/ 0,034 m = 2 050 m. V případě, že je snímač použit v prostředí s nebezpečím výbuchu, tak se ujistěte, že kapacitní a indukční poměry napájecího zdroje nejsou překročeny délkou přívodního kabelu. Připojovací kabel na oddělovací zdroj musí být modré barvy, pro prostředí s nebezpečím výbuchu je jediný modrý (kabel pro vnitřně bezpečný okruh) a může mít vnější průměr 5-10 mm. 10 TORRIX
Připojení snímače (viz. obr. 4, 5a a 5b): Obr. 4. Připojení snímače 1. Odšroubujte uzavírací víčko snímače (1) s pomocí vhodného klíče. 2. Odšroubujte převlečnou matici (2) na kabelové vývodce (3). 3. Prostrčte dvojvodičový kabel (4) kabelovou vývodkou (3). 4. Připojte 2-vodičový kabel na šroubovací svorky označené (+) a (-) na PCB. 5. Zašroubujte uzavírací víčko (1). Dodržujte obvyklý instalační postup Svorky na oddělovacím zesilovači jsou označeny podobně V případě chybného připojení, nebude protékat el. proud, tudíž snímač nebude pracovat. Snímač může být uzemněn (za podmínkou stejného potenciálu) požitím zemnící svorky na spodní straně snímací hlavice (vyh. jednotky). Dodržujte obvyklý instalační postup TORRIX 11
Ochrana elektroniky proti vodě: Těsnění kabelové vývodky je funkční za předpokladu, že průměr kabelu není menší než 5 mm. Ujistěte se, že převlečná matice kabelové vývodky je dostatečně přitažena a uzavírací víčko je náležitě dotaženo. Obr. 5a. Připojení snímače v prostředí s nebezpečím výbuchu Snímač, který není určen pro instalaci do prostředí s nebezpečím výbuchu je zapojen podle následujícího zapojení. Obr. 5b. Připojení v prostředí bez nebezpečí výbuchu Minimální napětí: U min = 10 V + 0,0215 A x Σ R Σ R = celkový odpor vedení zahrnující veškerou zátěž. 12 TORRIX
6 Nastavení Měřící rozsah snímače Pro nastavení limitních bodů snímače, tj. 4 ma a 20 ma slouží dvě tlačítka a LED dioda. Ty se nacházejí pod uzavíracím víčkem snímače na desce PCB. Snímač je při výrobě nastaven na maximální měřící rozsah. tj. 4 ma pro spodní koncovou část vodící tyče a 20 ma pro začátek vodící tyče (u vyh. jednotky). Měřící rozsah může být kdykoliv nastaven individuálně na základě požadavků měření. Vzdálenost mezi limitami nesmí být menší než 5 mm, jinak dojde automaticky k převrácení nastavovaných hodnot Nastavení měřícího rozsahu (viz. obr. 6.) Odšroubujte uzavírací víčko (1) s pomocí vhodného klíče Zmačkněte tlačítko (2) označené jako 4 ma na 3 sec. Obr. 6. Nastavení parametrů TORRIX 13
Snímač je nyní v nastavovacím módu. Zelená LED (4) Cal/Err problikla. Proudový výstup snímače je 12 ma, pod podmínkou, že tlačítko nebylo znovu zmačknuto. V tomto nastavovacím módu snímač zůstává po dobu 20 sec. před návratem do měřícího módu bez změny jeho nastavení. Definice 4 ma bodu: Nastavte plovák do požadované pozice zmačkněte tl. (2) 4 ma krátce na (0,1-2 sec.) Indikační LED zhasne na 5 sec. a proudový výstup snímače je 4 ma, později se vrátí na 12 ma. Snímač zůstává v nastavovacím módu po dalších 15 sec. před návratem do měřícího módu bez změny nastavení 20 ma bodu. Definice 20 ma bodu: Nastavte plovák do požadované pozice zmačkněte tl. (3) 20 ma krátce na (0,1-2 sec.) Indikační LED se rozsvítí na 5 sec. a proudový výstup snímače je 20 ma, později se vrátí na 12 ma. Snímač zůstává v nastavovacím módu dalších 15 sec. před návratem do měřicího módu. Nové nastavení měřicího rozsahu je provedeno pouze v případě, že snímač automaticky přepíná (po dané časové prodlevě) z nastavovacího módu do měřicího módu (LED zhasíná). Z tohoto důvodu je nutné neodpojovat předčasně snímač od napájecího napětí. Proudový výstup a chybový mód V případě, že snímač není schopen rozpoznat pozici plováku (výšku hladiny), například při překročení mimo nastavené meze snímače je na výstupu snímače proudový chybový signál. Tento signál je při výrobě nastaven na 21,5 ma a může být případně nastaven na 3,6 ma. 14 TORRIX
Nastavení chybové úrovně proudového výstupu (viz. obr. 5) Odšroubujte uzavírací víčko snímače (1) s pomocí vhodného klíče Stiskněte současně tl. (2) 4 ma a tl. (3) 20 ma na nejméně 3 sekundy Zelené LED Cal/Err bliká rychle. Proudový výstup snímače je 16 ma. Po 5 sec. LED přestane blikat a chybové nastavení proudového výstupu je indikováno na 2,5 sec. Jestliže LED dioda svítí trvale, je I chybové = 21,5 ma. V opačném případě LED zhasne a I chybové = 3,6 ma. Za předpokladu, že není tlačítko znovu zmačknuto, zůstává snímač v chybovém módu dalších 2,5 sec. před návratem do měřícího módu bez změny nastavení. Nastavení chybového proudového výstupu 3,6 ma během 10 sekundového setrvání v chybovém módu. Stiskněte tl. (2) 4 ma krátce na (0,1-2 sec.) Nastavení chybového proudového výstupu 21,5 ma běhen 10 sekundového setrvání v chybovém módu. Stiskněte tl. (3) 20 ma krátce na (0,1-2 sec.) Nové nastavení měřicího rozsahu je provedeno pouze v případě, že snímač automaticky přepíná (po dané časové prodlevě) z nastavovacího módu do měřicího módu (LED zhasíná). Z tohoto důvodu je nutné neodpojovat předčasně snímač od napájecího napětí. TORRIX 15
7 Technické údaje Snímač Elektrické připojení Procesní připojení: Přesnost Snímací hlavice Vodící tyč 2-vodičové připojení 10 30 V/DC 3,8-20,5 ma pro měření výšky hladiny 21,5 ma (3,6 ma) pro chybové hlášení Posuvné šroubení pro změnu výšky instalace (standardně s 1/2" závitem) Příruby na požádaní Materiál: viz. vodící tyč Linearita: lepší než ± 0,5 mm Rozlišení: < 0,1 mm Analogová část: ± 0,1 % (20 C) + 0,01 % K Výška: 115 mm Průměr: 52 mm Krytí: IP 68 Materiál: nerezová ocel Průměr kabelu: 5-10 mm Délka: 200 4 000 mm Průměr: 12 mm Materiál: 1.4571, titan, hastelloy C/B Měřící rozsah: volitelně nastavitelný ( > 10 mm) 16 TORRIX
Provedení do prostředí s nebezpečím výbuchu Schválení: Typ schválení: TÜV 01 ATEX 1772 X EEx ia IIC Pro přípustnou teplotu: Přípustná teplota okolí pro elektrická zařízení třídy 1/2 nebo 2 viz. následující tabulky: Třída 1/2 (zóna 0) Teplotní třída T Okolí T Média T6 T5 T4 T3 T2-20 +40 C -20 +55 C -20 +85 C -20 +85 C -20 +85 C max. 60 C max. 60 C max. 60 C max. 60 C max. 60 C Třída 2 (zóna 1) Teplotní třída T Okolí T Média T6 T5 T4 T3 T2-20 +40 C -20 +55 C -20 +85 C -20 +85 C -20 +85 C max. 85 C max. 100 C max. 135 C max. 200 C max. 250 C Při použití titanového plováku ve třídě 1, v prostředí s nebezpečím výbuchu je nutné při instalaci postupovat opatrně, tak aby nedošlo ke vzniku výboje vlivem tření nebo nárazem do plováku. Limitní hodnoty: U o 30 V, P o 1W, I o 0,2 A C o 5 nf, L o 250 µh TORRIX 17
Plovák Plovák je základní části snímače a je přímým zprostředkovatelem změny výšky hladiny média s ohledem na hustotu, tlak, pevnost a odolnost na dané médium. Plováky uvedené v tabulce níže mohou být přiobjednány individuálně. Na vyžádaní je možné získat i další typy plováků. Hustota a poloha magnetu stejných plováků může být nepatrně rozdílná, v tomto případě je nutné provést přenastavení snímače. všechny plováky lze použít do tlaku 0,1 Pa (vakuum), a lze je opatřit teflonovým PTFE kluzný pouzdrem. Tlak Materiál Proces Médium Tvar plováku Teplota 1 PN 16 1.4571 Výška hl. 0,7 g/cm 3 Válec ø 43 x H 43-40 125 C 2 PN 25 1.4571 Výška hl. 0,6 g/cm 3 Koule ø 52-40 125 C 3 PN 40 1.4571 Výška hl. 0,8 g/cm 3 Koule ø 52-40 125 C 4 PN 40 1.4571 Rozhraní 0,86 g/cm 3 Koule ø 43-40 125 C 1,0 g/cm 3 5 PN 16 Hastelloy Výška hl. 0,7 g/cm 3 Válec ø 46 x H 46-40 125 C C276 Tlaková odolnost plováku je garantovaná pouze na nepoškozený plovák. K poškození může dojít např. pádem na zem, i když na první pohled není nic patrné, dojde k porušení plováku, což má za následek snížení tlakové odolnosti. 18 TORRIX
Poznámky: TORRIX 19