MMG Kft. MK 8747 MŰSZERKÖNYV CORI-FORCE-CMM. tömegáramlásmérő érzékelő május CMM_H_4M

Átírás

1 MMG Kft. Honlap: MK 8747 MŰSZERKÖNYV ORI-FORE-MM tömegáramlásmérő érzékelő május MM_H_4M

2 TRTLOMJEGYZÉK 1. LKKLMZÁSI TEÜLET MŰKÖDÉSI ELV MEHNIKI KILKÍTÁS ISMERTETÉSE MŰSZKI DTOK Típusválaszték mért közeggel érintkező anyagok minősége mérőn várható nyomásesés Hőmérsékleti határok Mérési hibák Tömegáramlás mérési hibája Sűrűségmérés bizonytalansága Hőmérsékletmérés hibája Mechanikai méretek, csatlakozások, tömegek Túlterhelhetőség ELŐZETES ÚTMUTTÁSOK HSZNÁLTI UTSÍTÁS Biztonsági intézkedések Villamos csatlakoztatás Előzetes beállítás, üzembe helyezés KRBNTRTÁS, JVÍTÁS... 9 ÁBRÁK JEGYZÉKE 1. ábra Érzékelő csatlakozó bekötése normál (nem robbanásveszélyes) esetben ábra Robbanásveszélyes térben működő érzékelő bekötése normál tokozású jelfeldolgozó esetén ábra MM-300 és ennél nagyobb érzékelők bekötése ábra Geometriai méretek ábra Felszerelés, rögzítés

3 1. LKKLMZÁSI TEÜLET z ipari folyamatok irányítása során az állapotjellemzők ismerete mellett fontos az anyagáramok kézbentartása, mérése és szabályozása is. Sok esetben elegendő a térfogatáram mérése, azonban egyre több helyen merül fel a tömegarányok, tömegegyensúlyok ellenőrzésének igénye valamint a tömegre történő elszámolás szükségessége is. hagyományos mérőműszerekből felépített, a térfogatáram méréséből kiinduló tömegárammérést közvetett mérésnek is nevezik, mivel a tömegáramot különböző állapotjellemzőkkel (sűrűség, nyomás, hőmérséklet, öszszetétel, stb.) való korrigálással közvetett úton nyerik. Ez a módszer sok járulékos hibát tartalmaz, melyet a ORI-FORE MM típusú közvetlen tömegáramlásmérő kiküszöböl. Néhány alkalmazási terület, melyek többségében szinte kizárólag csak a közvetlen tömegáramlás mérés jelenti a problémamentes megoldást: Vegyi üzemekben előforduló agresszív közegek adagolása Keverési arányok tömegegyensúlyának mérése és szabályozása Folyékony gáz mérése, letöltése, tömegelszámolása Gázok és gőzök közvetlen tömegmérése (szükségtelenné válik a térfogatmérés esetén megkövetelt nyomás, hőmérséklet és összetétel korrekció) Zagyok, iszapok, többfázisú és különlegesen nagy viszkozitású közegek mérése FIGYELEM! mennyiben az érzékelőt robbanásveszélyes környezetben kell működtetni, akkor meg kell akadályozni a gyújtószikra keletkezését. jelfeldolgozó egység kivitelétől függően erre két lehetőség van: Normál tokozású (-MSS-021) jelfeldolgozó alkalmazása esetén az érzékelő egység és a biztonságos (nem robbanásveszélyes) zónában felszerelt jelfeldolgozó közé egy un. Biztonsági Gyújtószikragát Egységet (BGE) kell iktatni. z érzékelő robbanásbiztonsági védelmi fokozata az TEX 94/9E; EN :200; EN :2004; EN :200; EN 024-1:2004 szabványok előírásainak megfelelően az alábbi lesz: MM-10 és ennél kisebb méretű érzékelők esetén: II 2G Ex ib IIB T MM-300 és ennél nagyobb méretű érzékelők esetén: II 2G Ex ib d IIB T Robbanásbiztos tokozású (-MSS-021-D) jelfeldolgozó alkalmazása esetén az érzékelő egység és a jelfeldolgozó egyaránt felszerelhető a robbanásveszélyes zónában. Gyújtószikragát egység ebben az esetben gyárilag be van építve a -MSS-021-D jelfeldolgozó robbanásbiztos kivitelű tokozatába. z érzékelő robbanásbiztonsági védelmi fokozata változatlan marad. 2. MŰKÖDÉSI ELV Mint ismeretes szögsebességgel forgó rendszerben v sebességgel mozgó m tömegre ható Fc orioliserő a szögsebesség és a tömeg sebességének vektoriális szorzatával arányos: F = 2m x v sőben áramló tömeget forgó rendszeren átvezetni eléggé körülményes, ha azonban egyenletes forgó mozgást végző csőrendszer helyett rezgő csőrendszert alakítunk ki, a műszer mechanikai felépítése lényegesen egyszerűsödik és a rezgésből származó egyéb előnyök is kihasználhatók. Ennek megfelelően a ORI-FORE-MM is rezgő mérőcsöveket tartalmaz. z áramlásmérő bemeneti csövén keresztül belépő tömegáramot áramlás-elosztó osztja el két párhuzamosan és szimmetrikusan elhelyezett mérőcsőben. mérendő közeg a mérőcsöveken keresztül haladva a mérőtestben ismét egyesül, és a kifolyócsövön át hagyja el a mérőt. szimmetrikus kialakítású mérőcső-pár a mindenkori rezonancia frekvenciáján folyamatosan és ugyancsak szimmetrikusan rezeg egy rájuk szerelt elektromágneses rezgető tekercs jóvoltából. Ugyancsak a csövekre van szimmetrikusan felszerelve két érzékelő tekercs, amelyek a rezgések szimmetriáját érzékelik. Áramlásmentes esetben a két rezgés-érzékelő tekercs villamos jele fázisban és amplitúdóban egyaránt azonos színuszjel. Ha a csöveken keresztül tömegáram indul meg, a rezgés szimmetriája megbomlik. Ennek következtében az egyik oldali érzékelő szinuszos jele fázisban eltolódik a másik oldali érzékelő szinuszos jelétől. z időeltolódás nagysága a tömegáramlással egyenesen arányos. ORI-FORE-MM tömegáramlásmérő rendszer (mérőkör) két fő részből áll: MM érzékelő egység amely a fent leírt csőelrendezést, csőcsatlakozásokat, a rezgető és rezgésérzékeltő elemeket, a közeg hőmérsékletét érzékelő Pt100 ellenálláshőmérőt, kábelcsatlakozót, burkolatot és annak biztonsági kiegészítéseit tartalmazza. -MSS-021 jelfeldolgozó egység 3

4 amely fogadja a két rezgés érzékelő és a hőmérséklet érzékelő jelét, gondoskodik a rezgető tekercs megfelelő meghajtásáról. ( jelfeldolgozó egységeket külön műszerkönyv ismertetik részletesen.) z érzékelő tekercsek jelének időeltolódásából az alábbi összefüggés szerint történik a tömegáram kiszámítása: Mf = K dt ahol: Mf tömegáramlás [kg/s] K arányossági tényező [kg/s 2 ] dt időeltolódás [s] K arányossági tényező a geometriai adatokon kívül a rezgő csövek anyagának rugalmassági modulusától is függ. Ennek következtében ez az állandó igen kis mértékben ugyan, de hőmérsékletfüggő. E hőmérsékletfüggést a jelfeldolgozó folyamatosan kompenzálja azáltal, hogy K értékét az alábbi képletből számítja: K = FF F 1+aT T -TB ahol: FF kalibrációs állandó [kg/s 2 ] F kal. állandó szorzó tényezője [-] at hőmérsékleti tényező [1/ ] T közeghőmérséklet [ ] TB vonatkoztatási hőmérséklet [ ] rezonancia-frekvencia mérésével a közeg sűrűségének meghatározására is lehetőség nyílik az alábbi öszszefüggés segítségével: DeB De = De 2 fre 1 De T - T0D ahol: De a sűrűség pillanatnyi értéke, [kg/m 3 ] fre a rezgés frekvenciája [Hz] T a közeg hőmérséklete [ ] T0D a sűrűség-kalibráció vonatkoztatási hőmérséklete [ ] De hőmérsékleti tényező [1/ ] De kalibrációs állandó [kg/m 3 ] DeB kalibrációs állandó [kg/m 3 /s 2 ] Összefoglalva: a ORI-FORE-MM tömegáramlásmérő rendszer lényegében három érzékelőt tartalmaz, amelyek az alábbi három mennyiséget mérik meg egyidőben és egymástól függetlenül: tömegáramlás sűrűség hőmérséklet jelfeldolgozó egység ezen három elsődleges mennyiség felhasználásával további mennyiségeket számít ki. Ezek közül a legfontosabbak: t összegzett tömeg M = Mfdt térfogatáramlás t0 Mf Vf = De összegzett térfogat V = Vf dt t t0 fenti alapszámításokon kívül más mennyiségek számítására, kijelzésére ill. azok továbbítására is lehetőség van a jelfeldolgozó mikroprocesszorának programverziójától függően, melyet annak műszerkönyve részletez. 4

5 3. MEHNIKI KILKÍTÁS ISMERTETÉSE fent ismertetett elvet megvalósító rezgőcsövek rozsdamentes lemezből készült lehegesztett (nem bontható) burkolatban helyezkednek el. Ennek homlokfelületein találhatók a csővezetékek csatlakozó csonkjai, valamint a villamos jelek csatlakozója és egyéb szerelvények. főbb mechanikai méreteket típusonként a 4. ábra tartalmazza. 4. MŰSZKI DTOK 4.1 Típusválaszték Termék kód Méret nyag Nyomásfokozat E Ex védelem G 0,075 S Inox 010 N Nincs 0,15 0,3 0, Maximális áramlás (t/h) X Egyedi bar Ex Gátegységgel (1) Exd Gátegységgel + Exd rezgetővel (2) MM F Karimás R NPT E ERMETO sőcsatlakozás B NT o HT o Közeg hőmérséklet D H Környezeti hőm. < +90 o Környezeti hőm. < +125 o Kábel csatlakozó F Megjegyzések: (1) sak MM-10 és ennél kisebb méret esetén (2) sak MM-300 és ennél nagyobb méret esetén 4.2 mért közeggel érintkező anyagok minősége Mérőcső: rozsdamentes acél (1.4404) Többi közeggel érintkező anyag: rozsdamentes acél ( és ) Speciális anyagok (Hastelloy 22; Titanium) egyedi igények szerinti kivitelben 5

6 4.3 mérőn várható nyomásesés z alábbi táblázat a MM mérőkön keletkező nyomásveszteséget tartalmazza az adott érzékelőhöz tartozó maximális áramlás esetén víz +20 o os vízzel mérve. Nyomásveszteség Méret +20 o ) [bar] MM 0,15 2 MM 0,3 1,8 MM 0,5 1,9 MM 1 1,7 MM 3 1,5 MM 1.9 MM 14 1,0 MM 40 1,3 MM 80 0,9 MM 10 1,8 MM 300 2,1 Víztől eltérő közegek mérése esetén javasoljuk, hogy vegye fel a kapcsolatot a gyártó (MMG KFT.) szakemberével Itt hívjuk fel a figyelmet a kavitáció veszélyére, amely meghamisíthatja a mérést, ha a mérőcsövek belsejében keletkezik. kavitáció akkor lép fel, ha a folyadék nyomása egy adott helyen az ott uralkodó hőmérséklethez tartozó un. telítési gőznyomás alá csökken. telítési gőznyomás a mérnedő folyadék fontos jellemzője. jelenség elkerülhető a mérő után felszerelt nyomászabályozó szelep alkalmazásával. szelep által szabályozott kimeneti nyomást úgy kell meghatározni, hogy az legalább 0,5 barral nagyobb legyen a mérendő közeg telítési nyomásánál a maximális áramlás és maximális hőmérséklet mellett. 4.4 Hőmérsékleti határok tömegáramlásmérő által mért közeg hőmérsékletének határai: NT normál kivitelben: HT magas hőmérsékletű kivitelben: z érzékelő egység környezeti hőmérséklet tartománya: H Hirschman kábelcsatlakozóval: annon kábelcsatlakozóval: FIGYELEM! Gyújtószikramentes, és vegyes védelmi módú mérőkör esetén a közeg és a környezet hőmérséklet tartományát a védelmi fokozat hőmérsékleti osztálya korlátozza. 4.5 Mérési hibák Tömegáramlás mérési hibája Tömegáramlás mérés maximális hibája két összetevőből áll: ±0,2% a mért értékre vonatkoztatva ±0.05% a felső méréshatárra vonatkoztatva Képletben megfogalmazva: 5 h = %Mf Mf %Mf = 100 MfM ahol: h a mérés max. hibája a mért értékre vonatkoztatva [%] %Mf áramlási terhelés [%] Mf mérendő tömegáram [kg/s] MfM maximális tömegáram [kg/s]

7 4.5.2 Sűrűségmérés bizonytalansága z alábbi táblázat a sűrűségmérés maximális hibáját tartalmazza a mért értékre vonatkoztatva a 0,7...1,3 g/cm 3 mérési tartaományban +20 o on és 1 bar nyomáson. Méret Sűrűség mérés bizonytalansága [g/cm 3 ] MM 0,15 15 MM 0,3 8 MM 0,5 0,005 MM 1 15 MM 3 1 MM 1 MM 14 0,0008 MM 40 0,0008 MM Peciális kalibrálással a fent említett mérési tartományon kívüli sűrűségek is mérhetők, valamint a mérési hiba is csökkenthető. z erre vonatkozó lehetőségeket egyedi igény szerint kell megvizsgálni a gyártó szakemberével folytatott konzultáció során Hőmérsékletmérés hibája 4.5. pontban meghatározott közeghőmérséklet tartományon belül a jelfeldolgozó egység kijelzőjén leolvasható hőmérséklet maximális hibája: ±1. 4. Mechanikai méretek, csatlakozások, tömegek befoglaló mechanikai és csatlakozási méretek a 4. ábrán találhatók. tömegáramlás érzékelők tömegeit rendre az alábbi táblázat tartalmazza. Méret Tömeg [kg] MM 0,075 8,5 MM 0,15 8,5 MM 0,3,5 MM 0,5,8 MM 1 7,5 MM 3 11,0 MM 14,0 MM 14 18,0 MM MM MM MM Túlterhelhetőség tömegáramlás érzékelők áramlási túlterhelését a nyomásesés korlátozza. túlterhelés az érzékelőben kavitációs eróziót okozhat, amennyiben a háttérnyomás (a mérő kimeneti nyomása) nem elég magas a közeg telítési gőznyomásához képest. specifikáció szerinti pontossági adatok ebben a tartományban nem érvényesek. 7

8 5. ELŐZETES ÚTMUTTÁSOK Kicsomagolásnál ügyeljünk arra, hogy a tömegáramlás érzékelőt, illetve annak burkolatát ne üssük hozzá semmihez, mert az érzékelők megpattanhatnak, és ez a készülék üzemképtelenségét okozhatja. Ha a csővezeték rendszer üzemszerűen rezgésnek van kitéve, akkor ennek leválasztása érdekében rugalmas csőszakaszok közé iktassuk be a mérőt, és közvetlenül a csatlakozó karimák mellett megfogva rezgésmentes szerelvényhez rögzítsük. (5. ábra) Ügyeljünk a helyes áramlási irány betartására is. z átfolyás iránya a mérőn fel van tüntetve. mérő időszakos nulla kalibrálásához a megelőző és követő csőszakaszba elzáró szerelvényeket kell beiktatni (pl. gömbcsapokat). Ügyelni kell a tökéletes elzárhatóságra, mert szivárgás esetén hibás lesz a nulla kalibrálás. z 5. ábra útmutatásokat tartalmaz a mérő javasolt felszerelési pozíziójára és rögzítési módjaira.. HSZNÁLTI UTSÍTÁS.1 Biztonsági intézkedések mennyiben az érzékelőt robbanásveszélyes környezetben kell működtetni, akkor meg kell akadályozni a gyújtószikra keletkezését. jelfeldolgozó egység kivitelétől függően erre két lehetőség van: Normál tokozású (-MSS-021) jelfeldolgozó alkalmazása esetén az érzékelő egység és a biztonságos (nem robbanásveszélyes) zónában felszerelt jelfeldolgozó közé egy un. Biztonsági Gyújtószikragát Egységet (BGE) kell iktatni. z érzékelő robbanásbiztonsági védelmi fokozata az TEX 94/9E; EN :200; EN :2004; EN :200; EN 024-1:2004 szabványok előírásainak megfelelően az alábbi lesz: MM-10 és ennél kisebb méretű érzékelők esetén: II 2G Ex ib IIB T MM-300 és ennél nagyobb méretű érzékelők esetén: II 2G Ex ib d IIB T Robbanásbiztos tokozású (-MSS-021-D) jelfeldolgozó alkalmazása esetén az érzékelő egység és a jelfeldolgozó egyaránt felszerelhető a robbanásveszélyes zónában. Gyújtószikragát egység ebben az esetben gyárilag be van építve a -MSS-021-D jelfeldolgozó robbanásbiztos kivitelű tokozatába. z érzékelő robbanásbiztonsági védelmi fokozata változatlan marad. tömegáramlásmérő érzékelő fémburkolatát az oldallapon található földelő csavar segitségével le kell földelni az életvédelmi földelő hálózathoz. Külön megrendelésre a biztonság fokozása érdekében a mérő lemezburkolatát hasadótárcsával lehet felszerelni. Ez azt a célt szolgálja, hogy a doboz belsejében lévő mérőcső esetleges sérülése esetén a mérőrendszerben uralkodó nyomás a hasadótárcsát hasítja el, így a burkolat épen marad. kiömlő közeg összegyűjtése céljából a hasadótárcsát magába foglaló szerelvényre egy elvezető csövet kell csatlakoztatni..2 Villamos csatlakoztatás z érzékelő és a jelfeldolgozók villamos összekötését, csatlakoztatását az 1, 2 és 3 ábrák mutatják. Robbanásveszélyes környezetben felszerelt érzékelő esetén az alábbiakat feltétlenül be kell tartani: sak szilárd felszerelés után szabad a villamos csatlakoztatást elkészíteni. sak az érzékelőhöz gyári tartozékként szállított speciális érzékelő kábelt szabad használni a gyújtószikramentesített villamos összekötetésekhez. Különálló meghajtó tekercs esetén (MM-300 és ennél nagyobb érzékelőknél) szigorúan be kell tartani a páncélozott kábelek kölső átmérőjére előírt határokat (3. ábra)..3 Előzetes beállítás, üzembe helyezés z érzékelőt beszerelt állapotban fel kell tölteni teljesen légbuborék mentesen a mérni kívánt közeggel. Ezt legkönnyebben a közeg néhány perces, min. 20 %-os terhelésnek megfelelő áramoltatásával lehet elérni. mérőt közrefogó elzáró szerelvények zárása után várjunk másodpercet, majd végezzük el a rendszer nulla-kalibrálását a jelfeldolgozó egység műszerkönyvében leírtak szerint. z üzemvitel adta lehetőségektől függően később is ellenőrizzük a mérőkör nulláját az áramlás megszüntetésével és szükség esetén végezzünk újabb nulla kalibrálást a jelfeldolgozó műszerkönyvében írt utasításokat követve. fentiek elvégzése után az érzékelő egység mérésre kész. mérőkörre vonatkozó további előzetes beállításokat a jelfeldolgozó egység műszerkönyvében foglaltak szerint kell elvégezni. 8

9 7. KRBNTRTÁS, JVÍTÁS tömegáramlásmérő érzékelő karbantartást nem igényel. Mivel az érzékelő lehegesztett dobozban foglal helyet, a helyszínen semmilyen javítás nem végezhető rajta. z érzékelőt a gyártó szakemberei is csak a szakműhelybe történő visszaszállítás után javíthatják. 9

10 ORI-FORE-MM tomegárammérő érzékelő Pt10) Szenzor B -MSS-021 csatlakozó Szenzor Rezgető MM MK 8747 ÁBRÁK piros 1 B fehér 2 lila 3 D zöld 4 E narancs 5 F G H kék szürke citrom 7 8 J K barna fekete helyi földelés 1. ábra Érzékelő csatlakozó bekötése normál (nem robbanásveszélyes) esetben 10

11 ORI-FORE MM tömegárammérő érzékelő Pt10) Szenzor B Szenzor Biztonsági Gyújtószikragát Egység (BGE) -MSS-021 csatlakozó Rezgető MM MK 8747 piros IS D(+) 1 1 B fehér IS D(-) 2 2 lila IS (+) 3 3 D zöld IS (-) 4 4 E narancs IS B(+) 5 5 F kék IS B(-) G szürke IS RTD1 7 7 H citrom IS RTD2 8 8 J barna IS RTD3 9 9 K fekete IS RTD GND helyi földelés Robbanásveszélyes tér Biztonságos tér 2. ábra Robbanásveszélyes térben működő érzékelő bekötése normál tokozású jelfeldolgozó esetén 11

12 Ø 13,5 Ø 10 Ø 10 Ø 13,5 Kimeneti kábel Ø 10 Ø 13,5-1 MM MK 8747 MM 300 és ennél nagyobb érzékelő meghajtó tekercsének nyomásálló kábelcsatlakozó doboza Robbanásveszélyes zóna Biztonságos zóna Normál kábelkötő doboz D(-) Normál tömszelence D(+) D(-) D(+) Fekete Piros Meghajtó kábel (1m) TEX ömszelence Páncélozott kábel Páncélozott kábelvég kiképzése a meghajtó oldalon Érzékelő kábelcsatlakozó (3.ábra) -MSS-021 Normál tokozású jelfeldolgozó (-MSS-021) Kimeneti kábelcsatlakozó (4. ábra) 0 40 Normál tokozású jelfeldolgozó esetén MM 300 és ennél nagyobb érzékelő meghajtó tekercsének nyomásálló kábelcsatlakozó doboza D(-) Páncélozott meghajtó kábel Nyomásálló tokozású jelfeldolgozó (-MSS-021-D) D(+) TEX tömszelencék Páncélozott kábelvégek kiképzése Meghajtó oldalon V GND Data(+) Data(-) D(-) D(+) O1 O F1 F2 -MSS-021-D oldalon F1 315 m táplálás (24V) biztosítéka F2 250 m különálló meghajtó biztosítéka Nyomásálló tokozású jelfeldolgozó esetén 3. ábra MM-300 és ennél nagyobb érzékelők bekötése 12

13 MM-0,300 - MM-00 méretek esetén Méret X Y Z P Q R W Max. nyomás (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) Menetes Karimás (bar) 0, NPT ½ DN NPT ½ DN NPT ½ DN NPT ¾ DN NPT 1 DN NPT 1 ½ DN40/ DN80/ DN100/ DN DN MM-0,075 és MM-0,150 méretek esetén: Ø 4. ábra Geometriai méretek 13

14 Folyadék mérése esetén Gáz mérése esetén Leüríthető felszerelés B B MM MM B MM B Rögzítő bilincs nyag: cél (műanyag nem lehetséges) Helyzet: lehető legközelebb a karimához Silárdan kötve (hegesztve) az alphoz (B) B lap Nehéz, merev, rezgésmentes elem (betonfal, vagy merev acél állványzat) Rugalmas csőszakasz (szilfon membrán) csatlakozó csöveken keresztül érkező rezgések csillapítására Megjegyzés: z, B és elemek csak abban az esetben szükségesek, ha a csatlakozó csövek erős vibrációnak vannak kitéve pl. szivattyú, vagy más rezgéskeltő elem révén. 5. ábra Felszerelés, rögzítés 14