передатчик для уровня 7ML5221-1BA11 7ML5 221-1BA11 7ML52211BA11

Siemens 7ML5221-1BA11 | SITRANS Probe LU Ультразвуковой уровнемер — 6м ПВДФ, 2-проводная петля питания, 4–20мА / HART, 2" NPT, корпус из ПБТ, FM / CSA / CE

Обзор

Siemens 7ML5221-1BA11 представляет собой SITRANS Probe LU в конфигурации с 6-метровым сополимером ПВДФ — компактный, 2-проводной ультразвуковой уровнемер с питанием от токовой петли, который на протяжении многих лет служил в отраслях водоснабжения, водоотведения и хранения химикатов в качестве практичного, простого в установке прибора для непрерывного бесконтактного контроля уровня.

Основная философия дизайна Probe LU — простота без ущерба для интеллектуальности измерения: он полностью работает от тока токовой петли 4–20 мА, не требует отдельного кабеля питания, устанавливается в стандартный штуцер 2" NPT, который уже является стандартным для большинства промышленных емкостей, и конфигурируется через простой англоязычный локальный дисплей с интуитивно понятной навигацией по меню, не требующей обращения к руководству для выполнения базовых задач настройки.

Сополимерный преобразователь из ПВДФ в этом варианте отличает его от версии с преобразователем из ЭТФЭ. Как ПВДФ, так и ЭТФЭ обладают отличной стойкостью к широкому спектру химических веществ, но более высокая химическая инертность и стойкость ПВДФ к сильным кислотам, щелочам, галогенам и окислителям делают его предпочтительным выбором, когда технологическая среда включает более агрессивные среды или когда пространство над жидкостью коррозионно.

Приложения для хранения химикатов — резервуары с кислотами, емкости с каустиком, резервуары для хранения растворителей, приямки химических процессов — являются естественной средой для Probe LU с ПВДФ.

Архитектура с 2-проводным питанием от токовой петли несет практическое преимущество, которое оценят все, кто занимался монтажом промышленного оборудования: те же два проводника, которые передают сигнал измерения 4–20 мА, также питают электронику преобразователя. Прокладка отдельного кабеля питания 24 В к преобразователю не требуется.

Это упрощает монтаж в шкафах управления, снижает затраты на кабель при новых установках и делает модернизацию измерения уровня в существующих аналоговых контурах приборов 4–20 мА простой — преобразователь просто заменяет любое устройство, ранее подключенное к контуру.

Ключевые характеристики

Sonic Intelligence — обработка эха, обеспечивающая надежность измерения

Движок обработки сигналов Probe LU — это Siemens Sonic Intelligence, набор алгоритмов, который выходит далеко за рамки простого измерения времени пролета для управления сложностями эхо-сигналов в реальных промышленных емкостях.

Ультразвуковой передатчик посылает импульс к поверхности жидкости и измеряет время, которое требуется для возврата эха — в принципе просто, но на практике возвращающееся эхо конкурирует с отражениями от стенок емкости, внутренних конструкций, входных трубопроводов и стоячих волн, создаваемых турбулентностью.

Без интеллектуальной обработки любое из этих конкурирующих эхо может быть ошибочно принято за поверхность жидкости.

Sonic Intelligence оценивает достоверность эха — анализируя форму, силу и постоянство кандидатных эхо-сигналов, чтобы определить, какой из них представляет истинную поверхность жидкости.

В сочетании с Auto False Echo Suppression (AFES), который картирует и фильтрует эхо от фиксированных препятствий в емкости, записанных во время ввода в эксплуатацию, движок обработки обеспечивает надежное измерение даже в загроможденных емкостях, где более простые приборы испытывали бы трудности.

Внутренний датчик температуры добавляет еще один уровень целостности измерения. Скорость звука в воздухе — среде, через которую проходит ультразвуковой импульс — изменяется с температурой.

Преобразователь, который предполагает фиксированную скорость звука при 20°C, будет накапливать ошибку по мере изменения температуры окружающей среды.

Внутренний датчик температуры Probe LU непрерывно измеряет температуру окружающей среды и соответствующим образом корректирует расчет времени пролета, поддерживая точность измерения в пределах спецификации в типичном диапазоне температур промышленной установки.

Расчет объема, расхода и измерение в открытых каналах

Помимо простого измерения уровня, Probe LU может напрямую рассчитывать объем емкости — если запрограммирована форма емкости (цилиндр с плоским дном, горизонтальный цилиндр, конический, параболический или пользовательская таблица точек перегиба), преобразователь преобразует измеренный уровень в объем и выводит сигнал 4–20 мА, представляющий объем, а не уровень.

Это особенно ценно в приложениях управления запасами, где операторы отслеживают количество продукта, а не высоту заполнения.

Для измерения расхода в открытых каналах (лотки, водосливы) Probe LU может быть установлен над конструкцией потока и запрограммирован с соответствующей формулой преобразования уровня в расход (прямоугольный водослив, V-образный водослив, лоток Паршалла или другие стандартные геометрии).

Преобразователь выводит сигнал расхода, превращая простое измерение уровня в прибор измерения расхода без какого-либо дополнительного оборудования или расчета.

ПВДФ против ЭТФЭ — выбор материала преобразователя

Как сополимер ПВДФ, так и ЭТФЭ (этилентетрафторэтилен) являются материалами семейства фторполимеров с широкой химической стойкостью.

ПВДФ обладает превосходной стойкостью к хлорсодержащим соединениям, концентрированным кислотам, включая плавиковую кислоту, и многим органическим растворителям, которые атакуют ЭТФЭ при повышенных концентрациях. 

Он также обладает лучшей стойкостью к УФ-излучению, что важно для наружных установок, где преобразователь подвергается воздействию солнечного света.

ЭТФЭ, хотя и немного менее химически стойкий, чем ПВДФ, справляется с широким спектром технологических химикатов, встречающихся при измерении уровня общего назначения, и менее подвержен определенным механизмам усталости при высокочастотных акустических применениях.

Для агрессивных сред с химическими парами, повышенных концентраций кислот или применений, где преобразователь будет часто контактировать с технологической жидкостью во время работы емкости, ПВДФ является консервативным выбором.

Для общего водоснабжения, водоотведения и применения с мягкими химикатами ЭТФЭ является экономически эффективной альтернативой.

Часто задаваемые вопросы

В1: Probe LU имеет 2-проводное питание от токовой петли. Каково требуемое напряжение питания петли и диапазон тока?

Напряжение питания петли для SITRANS Probe LU составляет от 14,5 до 35 В постоянного тока (для не взрывоопасных применений).

Преобразователь потребляет рабочую мощность от петли и изменяет ток в диапазоне от 4 мА (представляющих 0% уровня) до 20 мА (представляющих 100% уровня) для сигнализации измерения. 

Источник питания петли должен быть способен подавать не менее 20 мА при минимальном рабочем напряжении преобразователя — 14,5 В — с учетом падения напряжения на любом последовательном сопротивлении (сопротивление кабеля, барьеры, изоляторы) в петле.

Стандартные источники питания петли 24 В постоянного тока с соответствующим бюджетом сопротивления петли совместимы с Probe LU.

В2: Как программируется Probe LU для конкретного бака, и можно ли это сделать без коммуникатора HART?

Да — встроенный дисплей и кнопки Probe LU обеспечивают полный доступ к меню конфигурации без каких-либо внешних инструментов.

Процедура программирования следует простой последовательности с пошаговым руководством на английском языке: оператор определяет пустое расстояние (от лицевой стороны датчика до дна бака), полное расстояние (от лицевой стороны датчика до уставки высокого уровня), выбирает единицы измерения и при необходимости программирует форму бака для вывода объема.

Дисплей подтверждает каждую запись и предоставляет немедленную обратную связь по измеренному уровню на протяжении всего процесса настройки.

Коммуникатор HART или ПК с SIMATIC PDM могут получить доступ к дополнительным параметрам и диагностике, но базовая настройка полностью автономна.

В3: Probe LU выводится из эксплуатации. Стоит ли его по-прежнему указывать в спецификациях, или следует перейти непосредственно к преемнику Probe LU240?

Для текущих проектов, где Probe LU уже был указан в спецификации и 7ML5221-1BA11 все еще доступен для заказа, завершение заказа по первоначальной спецификации является практичным. Для проектирования новых проектов более целесообразно указывать SITRANS Probe LU240 (серия 7ML51) — это текущая платформа с обновленной электроникой, постоянной поддержкой программного обеспечения и более длительным оставшимся жизненным циклом продукта.

Серия LU240 разработана как функциональная замена Probe LU и охватывает те же основные приложения измерения уровня с совместимыми физическими размерами монтажа.

Подтвердите код заказа LU240 у Siemens для эквивалентной конфигурации 6 м ПВДФ 2" NPT HART.

В4: Может ли SITRANS Probe LU измерять уровень в баках с турбулентной или аэрированной поверхностью жидкости?

Турбулентность и аэрация влияют на ультразвуковое измерение уровня.

Турбулентные поверхности рассеивают ультразвуковой импульс и могут уменьшить силу возвращающегося эха. Аэрация — пузырьки воздуха, диспергированные в жидкости — не оказывает существенного влияния на ультразвуковое измерение, пока измерение производится на границе раздела жидкость-воздух над аэрированной зоной, что Probe LU делает сверху. 

Очень сильное перемешивание поверхности, пенные шапки, полностью покрывающие поверхность жидкости, или чрезвычайно турбулентные входные потоки могут создать проблемы для обработки эха.

В этих случаях оценка достоверности эха Sonic Intelligence и AFES помогают поддерживать стабильное показание, но если турбулентность сильная, увеличение настройки демпфирования и включение дополнительного усреднения в конфигурации преобразователя улучшает стабильность за счет времени отклика.

В5: Каково минимальное расстояние отсечки ниже Probe LU, и как оно влияет на выбор уставки высокого уровня?

SITRANS Probe LU имеет зону отсечки — зону непосредственно под лицевой стороной преобразователя, в пределах которой эхо не может быть надежно обработано.

Для 6-метрового Probe LU зона отсечки простирается примерно на 0,25 м (10 дюймов) ниже лицевой стороны преобразователя. 

Любая поверхность жидкости в этой зоне не может быть измерена точно.

При позиционировании преобразователя максимальная уставка сигнализации высокого уровня должна быть не менее чем на 0,25 м ниже лицевой стороны преобразователя, а преобразователь должен быть установлен достаточно высоко, чтобы максимальный уровень заполнения емкости находился вне зоны отсечки. 

Для очень высоких емкостей зона отсечки редко ограничивает установку; для неглубоких емкостей или приямков она становится важным параметром размещения.