لول ترانسمیتر التراسونیک Prosonic M FMU41 اندرس هاوزر Endress+Hauser

پیکربندی ارائه‌شده دارای اتصال رزوه‌ای ANSI NPT 2 اینچ از PVDF، خروجی دو سیمه 4–20mA HART، Housing آلومینیومی F12 با IP68/NEMA6P، Cable Entry نوع M20 و Operation بدون نمایشگر محلی است و برای Non-Hazardous Area انتخاب شده است.

جدول مشخصات فنی Prosonic M FMU41

توضیحات محصول

لول ترانسمیتر Endress+Hauser Prosonic M FMU41 برای اندازه‌گیری پیوسته Level بدون تماس مستقیم با محصول طراحی شده است و در مخازن مایعات، مواد خمیری، برخی مواد جامد فله‌ای و کاربردهای Open Channel Flow قابل استفاده است.

این مدل از نظر Measuring Range بین FMU40 و FMU42 قرار می‌گیرد و برای مخازنی که برد پنج‌متری FMU40 کافی نیست اما به برد ده‌متری FMU42 نیز نیاز ندارند، گزینه مناسبی است.

نحوه عملکرد Ultrasonic Time-of-Flight

سنسور FMU41 یک پالس Ultrasonic را به سمت سطح ماده ارسال می‌کند. این موج پس از برخورد با سطح محصول منعکس شده و دوباره به سنسور بازمی‌گردد.

دستگاه مدت زمان رفت و برگشت موج را اندازه‌گیری کرده و با استفاده از سرعت صوت، فاصله بین Sensor Membrane و سطح ماده را محاسبه می‌کند.

سپس با استفاده از Empty Calibration و Full Calibration، مقدار فاصله به Level تبدیل می‌شود.

برد 8 متر برای مایعات

Maximum Measuring Range رسمی FMU41 برای مایعات برابر 8 متر معادل حدود 26 فوت است.

این مقدار حداکثر برد سنسور در شرایط مناسب است و شرایط واقعی فرایند می‌تواند برد قابل دستیابی را کاهش دهد.

برد 3.5 متر برای Bulk Solids

برای مواد جامد فله‌ای، Maximum Measuring Range دستگاه 3.5 متر معادل حدود 11 فوت است.

در مواد جامد، زاویه سطح، Dust، نوع ماده و قدرت بازتاب Ultrasonic Signal تاثیر زیادی بر برد واقعی دارند.

Blocking Distance برابر 35 سانتی‌متر

Blocking Distance مدل FMU41 برابر 0.35 متر یا 35 سانتی‌متر است.

Echoهایی که در داخل این ناحیه قرار داشته باشند به دلیل مشخصات گذرای Sensor قابل ارزیابی نیستند.

دقت ±2 میلی‌متر

Typical Measuring Error رسمی FMU41 در شرایط مرجع برابر ±2 میلی‌متر یا ±0.2 درصد از Measuring Distance است و مقدار بزرگ‌تر به‌عنوان خطا در نظر گرفته می‌شود.

Measured Value Resolution دستگاه نیز 1 میلی‌متر است.

فرکانس کاری حدود 50 kHz

Operating Frequency سنسور FMU41 تقریباً 50 کیلوهرتز است.

این فرکانس با طراحی سنسور و برد 8 متری FMU41 هماهنگ شده و پالس‌های صوتی پس از بازتاب از سطح برای محاسبه Distance مورد استفاده قرار می‌گیرند.

زاویه Beam برابر 11 درجه

Emitting Angle سنسور FMU41 برابر 11 درجه است.

با افزایش فاصله بین سنسور و سطح، قطر Ultrasonic Beam نیز افزایش پیدا می‌کند؛ بنابراین محل نصب باید به‌گونه‌ای انتخاب شود که تجهیزات داخلی مخزن در مسیر اصلی Beam قرار نگیرند.

سنسور دمای داخلی

سرعت صوت در هوا با Temperature تغییر می‌کند و این تغییر می‌تواند مستقیماً روی محاسبه Distance اثر بگذارد.

FMU41 دارای Integrated Temperature Sensor است که تغییر سرعت صوت ناشی از دما را به‌صورت خودکار Compensation می‌کند.

محدوده دمای 40- تا 80+ درجه

Process Temperature رسمی Prosonic M FMU41 برابر 40- تا 80+ درجه سانتی‌گراد است.

Ambient Temperature و Storage Temperature عمومی دستگاه نیز در محدوده 40- تا 80+ درجه سانتی‌گراد قرار دارند.

فشار فرایندی 0.7 تا 3 bar absolute

Process Pressure مجاز برای FMU41 برابر 0.7 تا 3 bar absolute است.

این محدوده تقریباً معادل 10.15 تا 43.5 psi absolute است.

اتصال NPT 2 اینچ از PVDF

Process Connection انتخاب‌شده برای این Configuration از نوع ANSI NPT 2" است.

بخش اصلی سنسور و اتصال فرایندی از PVDF ساخته شده‌اند که مقاومت شیمیایی مناسبی در برابر طیف گسترده‌ای از مواد دارد.

با این حال سازگاری PVDF با ماده فرایندی باید براساس نوع ماده، غلظت، دما و شرایط واقعی مخزن بررسی شود.

خروجی دو سیمه 4–20mA HART

Power Supply و Output انتخاب‌شده برای این نسخه از نوع 2-wire 4–20mA HART است.

همان دو سیم هم انرژی موردنیاز ترانسمیتر و هم Current Signal مربوط به Level را منتقل می‌کنند.

ارتباط HART نیز برای Configuration، Commissioning، Diagnostics و دسترسی به پارامترهای دیجیتال دستگاه قابل استفاده است.

ولتاژ تغذیه نسخه Non-Hazardous

در نسخه استاندارد دو سیمه HART، Terminal Voltage موردنیاز در جریان 4mA برابر 14 تا 36VDC است.

در Current برابر 20mA، محدوده 8 تا 36VDC اعلام شده و در Fixed Current برابر 11mA نیز ولتاژ 10 تا 36VDC قابل استفاده است.

ارتباط HART

برای HART Communication حداقل Load برابر 250 اهم موردنیاز است.

Endress+Hauser در صورت استفاده از HART، استفاده از کابل Shielded را توصیه می‌کند.

بدون نمایشگر محلی

نحوه تنظیم این پیکربندی با عبارت Without Display; Via Communication مشخص شده است.

بنابراین این دستگاه خاص دارای Local Display نیست و Configuration و Commissioning آن از طریق ارتباط HART و ابزارهای سازگار انجام می‌شود.

Housing آلومینیومی F12

Housing انتخاب‌شده برای این FMU41 از نوع F12 Aluminium با پوشش محافظ است.

متریال پایه Housing از AlSi10Mg ساخته شده و برای کاربردهای Field Instrumentation طراحی شده است.

درجه حفاظت IP68 / NEMA 6P

طبق پیکربندی ارائه‌شده، Housing دارای درجه حفاظت IP68 / NEMA 6P است.

در Technical Information رسمی، تست IP68 برای Housing بسته برابر 24 ساعت در عمق 1.83 متر آب ذکر شده است.

Gland M20

Cable Entry این دستگاه از نوع Gland M20 است.

Product Structure رسمی FMU41 این گزینه را با M20 × 1.5 مشخص می‌کند.

برای حفظ درجه حفاظت Housing، Cable Gland باید متناسب با کابل انتخاب و به‌درستی آب‌بندی شود.

Linearization تا 32 نقطه

Prosonic M FMU41 دارای قابلیت Linearization تا 32 جفت مقدار است.

با استفاده از این قابلیت می‌توان Level اندازه‌گیری‌شده را به Volume یا Flow تبدیل کرد و مقدار نهایی را در واحد موردنظر به سیستم کنترل انتقال داد.

محاسبه Volume مخزن

اگر رابطه Level و Volume در مخزن خطی نباشد، می‌توان جدول Linearization متناسب با Geometry مخزن تعریف کرد.

برای مخازن استوانه‌ای افقی نیز جدول Linearization مناسب در سیستم دستگاه قابل استفاده است.

اندازه‌گیری دبی در کانال باز

FMU41 علاوه بر Tank Level می‌تواند برای Open Channel Flow Measurement روی Flume یا Weir استفاده شود.

در این کاربرد سنسور ارتفاع سطح سیال را اندازه‌گیری می‌کند و دستگاه با استفاده از Q/h Curve مقدار دبی را محاسبه می‌کند.

محل نصب سنسور

برای اندازه‌گیری Level، سنسور باید تا حد امکان عمود بر سطح محصول نصب شود.

نصب دقیق در مرکز مخزن معمولاً توصیه نمی‌شود و بهتر است سنسور تقریباً در فاصله یک‌ششم قطر مخزن از دیواره قرار گیرد.

جلوگیری از نصب در Filling Stream

سنسور نباید مستقیماً در مسیر جریان ورودی ماده به مخزن نصب شود.

Filling Curtain می‌تواند باعث ایجاد Echo نامناسب شده و در صورت قرار گرفتن در Detection Range، Measuring Range عملی دستگاه را کاهش دهد.

جلوگیری از موانع داخل پرتو

تجهیزاتی مانند Heating Coil، Baffle، Pipe، Level Switch و Temperature Sensor نباید در مسیر اصلی Ultrasonic Beam قرار گیرند.

انعکاس موج از این تجهیزات می‌تواند False Echo ایجاد کند و باعث کاهش کیفیت اندازه‌گیری شود.

False Echo Suppression

Prosonic M دارای قابلیت Interference Echo Suppression است.

با استفاده از این قابلیت می‌توان Echoهای ناشی از اجزای ثابت مخزن مانند لبه‌ها، جوش‌ها و تجهیزات داخلی را شناسایی کرد تا دستگاه آنها را با Level واقعی اشتباه نگیرد.

تاثیر Foam

وجود Foam روی سطح مایع می‌تواند بخش قابل توجهی از انرژی Ultrasonic را جذب کند و باعث کاهش Echo بازگشتی شود.

بنابراین در کاربردهایی با کف شدید، Maximum Range واقعی ممکن است بسیار کمتر از 8 متر باشد.

تاثیر Turbulence

موج‌دار بودن سطح و Turbulence شدید نیز موجب افزایش Attenuation سیگنال می‌شوند.

در مخازن دارای Agitator باید محل نصب و Application Parameter به‌گونه‌ای انتخاب شوند که Echo پایدار باقی بماند.

Calibration بدون پر یا خالی کردن مخزن

برای Commissioning اولیه FMU41 الزاماً نیازی به پر یا خالی کردن کامل مخزن وجود ندارد.

با وارد کردن Empty Distance و Measuring Span براساس ابعاد مخزن، دستگاه می‌تواند Level را محاسبه کند.

کاربردهای Prosonic M FMU41

Prosonic M FMU41 برای اندازه‌گیری سطح آب، فاضلاب، محلول‌های صنعتی، مواد شیمیایی سازگار با PVDF، مواد خمیری و برخی Bulk Solidها قابل استفاده است.

این مدل همچنین برای مخازن ذخیره، مخازن دارای Agitator، Stockpileها، Conveyorها و اندازه‌گیری Flow در کانال‌های باز کاربرد دارد.

تفاوت FMU41 با FMU40 و FMU42

از نظر Measuring Range، مدل FMU41 بین FMU40 و FMU42 قرار دارد.

FMU40 برای مایعات تا 5 متر، FMU41 تا 8 متر و FMU42 تا 10 متر برد دارد.

Blocking Distance نیز در FMU41 برابر 0.35 متر است؛ این مقدار در FMU40 برابر 0.25 متر و در FMU42 برابر 0.4 متر است.

Non-Hazardous Area

Approval انتخاب‌شده برای این Configuration برابر Non-Hazardous Area است.

بنابراین همین دستگاه نباید به‌عنوان نسخه ATEX، IECEx یا Explosion-Protected معرفی شود؛ هرچند خانواده FMU41 در Configurationهای دیگری با تاییدیه‌های مناطق خطرناک نیز عرضه شده است.

جمع‌بندی

لول ترانسمیتر التراسونیک Endress+Hauser Prosonic M FMU41 یک Continuous Level Transmitter غیرتماسی برای اندازه‌گیری سطح مایعات تا 8 متر و مواد جامد فله‌ای تا 3.5 متر است.

این مدل دارای Blocking Distance برابر 0.35 متر، Beam Angle برابر 11 درجه، فرکانس کاری حدود 50kHz، Resolution برابر 1mm، دقت ±2mm یا ±0.2%، دمای فرایندی 40- تا 80+ درجه و فشار 0.7 تا 3bar absolute است.

پیکربندی ارائه‌شده به‌طور مشخص دارای اتصال ANSI NPT 2" از PVDF، خروجی دو سیمه 4–20mA HART، Housing آلومینیومی F12 با IP68/NEMA6P و Gland M20 است.

همچنین این نسخه فاقد Local Display است و تنظیم و راه‌اندازی دستگاه از طریق Communication انجام می‌شود.