nadajnik dla poziomu 7ML5221-1BA11 7ML5 221-1BA11 7ML52211BA11

Siemens 7ML5221-1BA11 | SITRANS Probe LU Ultradźwiękowy Transmiter Poziomu — 6m PVDF, 2-przewodowy zasilany z pętli, 4–20mA / HART, 2" NPT, Obudowa PBT, FM / CSA / CE

Przegląd

Urządzenie Siemens 7ML5221-1BA11 to SITRANS Probe LU w konfiguracji z 6-metrowym przetwornikiem PVDF — kompaktowy, 2-przewodowy transmiter poziomu ultradźwiękowego zasilany z pętli, który od lat służy w przemyśle wodnym, ściekowym i chemicznym jako praktyczny, łatwy w instalacji instrument do ciągłego bezkontaktowego pomiaru poziomu.

Podstawowa filozofia projektowania Probe LU to prostota bez poświęcania inteligencji pomiarowej: działa w całości z prądu pętli 4–20mA, nie wymaga oddzielnego kabla zasilającego, pasuje do standardowego króćca 2" NPT, który jest już powszechny w większości przemysłowych zbiorników, a konfiguracja odbywa się za pomocą lokalnego wyświetlacza w języku angielskim z intuicyjną nawigacją po menu, która nie wymaga odwoływania się do instrukcji do podstawowych zadań konfiguracyjnych.

Przetwornik z kopolimeru PVDF w tym wariancie odróżnia go od wersji z przetwornikiem ETFE. Zarówno PVDF, jak i ETFE oferują doskonałą odporność na szeroki zakres chemikaliów, ale wyższa obojętność chemiczna PVDF i odporność na silne kwasy, zasady, halogeny i środki utleniające sprawiają, że jest to preferowany wybór, gdy środowisko procesowe zawiera bardziej agresywne media lub gdy przestrzeń par nad cieczą jest korozyjna.

Zastosowania w magazynowaniu chemikaliów — zbiorniki na kwasy, naczynia na kaustykę, zbiorniki na rozpuszczalniki, studzienki procesowe chemiczne — stanowią naturalne środowisko dla Probe LU wyposażonego w PVDF.

Architektura 2-przewodowa zasilana z pętli niesie praktyczną korzyść, którą doceni każdy, kto zajmował się okablowaniem aparatury przemysłowej: te same dwa przewody, które przenoszą sygnał pomiarowy 4–20mA, zasilają również elektronikę transmitera. Nie jest wymagane prowadzenie oddzielnego kabla zasilającego 24V do transmitera.

Upraszcza to okablowanie szaf sterowniczych, zmniejsza koszty kabli przy nowych instalacjach i ułatwia modernizację pomiaru poziomu w istniejących analogowych pętlach instrumentów 4–20mA — transmiter po prostu zastępuje każde urządzenie podłączone wcześniej do pętli.

Kluczowe specyfikacje

Sonic Intelligence — Przetwarzanie echa zapewniające niezawodność pomiaru

Silnik przetwarzania sygnału Probe LU to Siemens Sonic Intelligence, zestaw algorytmów, który wykracza daleko poza prosty pomiar czasu lotu, aby zarządzać złożonością sygnałów echa w rzeczywistych zbiornikach przemysłowych.

Nadajnik ultradźwiękowy wysyła impuls w kierunku powierzchni cieczy i mierzy czas powrotu echa — zasada jest prosta, ale w praktyce powracające echo konkuruje z odbiciami od ścian zbiornika, konstrukcji wewnętrznych, rur dopływowych i fal stojących utworzonych przez turbulencje.

Bez inteligentnego przetwarzania, każde z tych konkurujących ech może zostać pomylone z powierzchnią cieczy.

Sonic Intelligence ocenia pewność echa — analizując kształt, siłę i spójność kandydatów na echa, aby zidentyfikować, które reprezentuje prawdziwą powierzchnię cieczy.

W połączeniu z funkcją Auto False Echo Suppression (AFES), która mapuje i filtruje echa od stałych przeszkód w zbiorniku zarejestrowanych podczas uruchamiania, silnik przetwarzania utrzymuje niezawodny pomiar nawet w zatłoczonych zbiornikach, gdzie prostsze instrumenty miałyby trudności.

Wewnętrzny czujnik temperatury dodaje kolejną warstwę integralności pomiaru. Prędkość dźwięku w powietrzu — medium, przez które podróżuje impuls ultradźwiękowy — zmienia się wraz z temperaturą.

Transmiter, który zakłada stałą prędkość dźwięku w temperaturze 20°C, będzie gromadził błędy w miarę zmian temperatury otoczenia.

Wewnętrzny czujnik temperatury Probe LU stale mierzy temperaturę otoczenia i odpowiednio koryguje obliczenia czasu lotu, utrzymując dokładność pomiaru w specyfikacji w typowym zakresie temperatur instalacji przemysłowej.

Obliczanie objętości, przepływu i pomiar w kanałach otwartych

Oprócz prostego pomiaru poziomu, Probe LU może bezpośrednio obliczać objętość zbiornika — jeśli zostanie zaprogramowany kształt zbiornika (cylindryczny z płaskim dnem, cylindryczny poziomy, stożkowy, paraboliczny lub niestandardowa tabela punktów zwrotnych), transmiter przelicza zmierzony poziom na objętość i wyprowadza sygnał 4–20mA reprezentujący objętość zamiast poziomu.

Jest to szczególnie cenne w zastosowaniach związanych z zarządzaniem zapasami, gdzie operatorzy śledzą ilość produktu, a nie wysokość napełnienia.

Do pomiaru przepływu w kanałach otwartych (przelewach, progach) Probe LU może być zainstalowany nad konstrukcją przepływową i zaprogramowany odpowiednim wzorem konwersji poziomu na przepływ (próg prostokątny, próg V-kształtny, kanał Parshall lub inne standardowe geometrie).

Transmiter wyprowadza sygnał natężenia przepływu, zamieniając prosty pomiar poziomu w instrument pomiaru przepływu bez dodatkowego sprzętu lub obliczeń.

PVDF vs ETFE — Wybór materiału przetwornika

Zarówno kopolimer PVDF, jak i ETFE (etylenotetrafluoroetylen) to materiały z rodziny fluoropolimerów o szerokiej odporności chemicznej.

PVDF oferuje lepszą odporność na związki chloru, stężone kwasy, w tym kwas fluorowodorowy, i wiele rozpuszczalników organicznych, które atakują ETFE w podwyższonych stężeniach. 

Ma również lepszą odporność na promieniowanie UV, co jest ważne w instalacjach zewnętrznych, gdzie przetwornik jest narażony na światło słoneczne.

ETFE, choć nieco mniej odporny chemicznie niż PVDF, radzi sobie z szerokim zakresem chemikaliów procesowych spotykanych w ogólnych zastosowaniach pomiaru poziomu i jest mniej podatny na pewne mechanizmy zmęczenia mechanicznego w zastosowaniach akustycznych o wysokiej częstotliwości.

W przypadku agresywnych środowisk par chemicznych, podwyższonych stężeń kwasów lub zastosowań, gdzie przetwornik będzie miał częsty kontakt z cieczą procesową podczas pracy zbiornika, PVDF jest bezpiecznym wyborem.

W przypadku ogólnych zastosowań wodnych, ściekowych i łagodnych chemikaliów, ETFE jest opłacalną alternatywą.

Często zadawane pytania

P1: Probe LU jest 2-przewodowy i zasilany z pętli. Jakie jest wymagane napięcie zasilania pętli i zakres prądu?

Napięcie zasilania pętli dla SITRANS Probe LU wynosi od 14,5 do 35V DC (dla zastosowań niebezpiecznych).

Transmiter pobiera moc roboczą z pętli i zmienia prąd między 4mA (reprezentującym 0% poziomu) a 20mA (reprezentującym 100% poziomu), aby zasygnalizować pomiar. 

Zasilacz pętli musi być w stanie dostarczyć co najmniej 20mA przy minimalnym napięciu roboczym transmitera — 14,5V — uwzględniając spadek napięcia na wszelkim rezystancji szeregowej (rezystancja kabla, bariery, izolatory) w pętli.

Standardowe zasilacze pętli 24V DC z odpowiednim budżetowaniem rezystancji pętli są kompatybilne z Probe LU.

P2: Jak programuje się Probe LU dla konkretnego zbiornika i czy można to zrobić bez komunikatora HART?

Tak — wbudowany wyświetlacz i przyciski Probe LU zapewniają pełny dostęp do menu konfiguracji bez żadnych zewnętrznych narzędzi.

Procedura programowania polega na prostej, prowadzonej sekwencji w języku angielskim: operator definiuje odległość pustego zbiornika (od czoła czujnika do dna zbiornika), odległość pełnego zbiornika (od czoła czujnika do nastawy wysokiego poziomu), wybiera jednostki pomiarowe i opcjonalnie programuje kształt zbiornika dla wyjścia objętości.

Wyświetlacz potwierdza każde wprowadzenie i zapewnia natychmiastową informację zwrotną o zmierzonym poziomie podczas całego procesu konfiguracji.

Komunikator HART lub komputer z SIMATIC PDM mogą uzyskać dostęp do dodatkowych parametrów i diagnostyki, ale podstawowe uruchomienie jest całkowicie samodzielne.

P3: Probe LU jest wycofywany. Czy nadal powinienem go specyfikować, czy przejść bezpośrednio do następcy Probe LU240?

W przypadku bieżących projektów, w których Probe LU został już określony i 7ML5221-1BA11 jest nadal dostępny do zamówienia, realizacja zamówienia zgodnie z pierwotną specyfikacją jest praktyczna. W przypadku inżynierii nowych projektów, specyfikacja SITRANS Probe LU240 (seria 7ML51) ma więcej sensu — jest to obecna platforma z zaktualizowaną elektroniką, ciągłym wsparciem oprogramowania i dłuższym pozostałym cyklem życia produktu.

Seria LU240 jest zaprojektowana jako funkcjonalny zamiennik Probe LU i obejmuje te same podstawowe zastosowania pomiaru poziomu z kompatybilnymi fizycznymi wymiarami montażowymi.

Potwierdź kod zamówieniowy LU240 z firmą Siemens dla równoważnej konfiguracji 6m PVDF 2" NPT HART.

P4: Czy SITRANS Probe LU może mierzyć poziom w zbiornikach z burzliwą lub napowietrzoną powierzchnią cieczy?

Zarówno turbulencje, jak i napowietrzenie wpływają na ultradźwiękowy pomiar poziomu.

Burzliwe powierzchnie rozpraszają impuls ultradźwiękowy i mogą zmniejszyć siłę echa powrotnego. Napowietrzenie — pęcherzyki powietrza rozproszone w cieczy — nie wpływa znacząco na pomiar ultradźwiękowy, o ile pomiar jest wykonywany na granicy ciecz-powietrze powyżej strefy napowietrzonej, co Probe LU robi z góry. 

Bardzo silne wzburzenie powierzchni, koce piany całkowicie pokrywające powierzchnię cieczy lub ekstremalnie burzliwe przepływy dopływowe mogą stanowić wyzwanie dla przetwarzania echa.

W takich przypadkach ocena pewności echa Sonic Intelligence i AFES pomagają utrzymać stabilny odczyt, ale jeśli turbulencje są silne, zwiększenie ustawienia tłumienia i włączenie dodatkowego uśredniania w konfiguracji transmitera poprawia stabilność kosztem czasu reakcji.

P5: Jaka jest minimalna odległość wygaszania poniżej Probe LU i jak wpływa ona na wybór nastawy wysokiego poziomu?

SITRANS Probe LU ma odległość wygaszania — strefę bezpośrednio poniżej czoła przetwornika, w której echa nie mogą być niezawodnie przetwarzane.

Dla Probe LU o zasięgu 6 metrów, strefa wygaszania rozciąga się na około 0,25 m (10 cali) poniżej czoła przetwornika. 

Każda powierzchnia cieczy w tej strefie nie może być dokładnie zmierzona.

Podczas pozycjonowania transmitera, maksymalna nastawa alarmu wysokiego poziomu powinna znajdować się co najmniej 0,25 m poniżej czoła przetwornika, a transmiter powinien być zamontowany wystarczająco wysoko, aby maksymalny poziom napełnienia zbiornika znajdował się poza strefą wygaszania. 

W bardzo wysokich zbiornikach strefa wygaszania rzadko ogranicza instalację; w płytkich zbiornikach lub studzienkach staje się ważnym parametrem lokalizacji.