لول ترانسمیتر التراسونیک Prosonic M FMU42 اندرس هاوزر Endress+Hauser

پیکربندی ارائه‌شده دارای Mounting Bracket FAU20، خروجی دو سیمه 4–20mA HART، بدون نمایشگر محلی، Housing آلومینیومی F12 با IP68/NEMA6P، Gland M20 و آب‌بندی FKM Viton است و برای Non-Hazardous Area انتخاب شده است.

جدول مشخصات فنی Prosonic M FMU42

توضیحات محصول

لول ترانسمیتر Endress+Hauser Prosonic M FMU42 برای اندازه‌گیری پیوسته سطح به روش Ultrasonic طراحی شده و سنسور آن برای انجام اندازه‌گیری نیاز به تماس با مایع یا ماده داخل مخزن ندارد.

این ویژگی باعث می‌شود FMU42 در بسیاری از مخازن ذخیره، مخازن فرایندی، مواد شیمیایی سازگار، آب و فاضلاب، مواد خمیری و Bulk Solids قابل استفاده باشد.

نحوه عملکرد Ultrasonic Time-of-Flight

سنسور FMU42 یک پالس Ultrasonic را به سمت سطح ماده ارسال می‌کند. موج پس از برخورد با سطح محصول منعکس شده و دوباره توسط سنسور دریافت می‌شود.

دستگاه مدت زمان رفت و برگشت موج یا Time-of-Flight را اندازه‌گیری کرده و با توجه به سرعت صوت، فاصله بین سنسور و سطح ماده را محاسبه می‌کند.

با مشخص بودن Empty Calibration، ترانسمیتر این Distance را به مقدار Level تبدیل می‌کند.

اندازه‌گیری بدون تماس

یکی از مزیت‌های اصلی Prosonic M FMU42، Non-contact Level Measurement است.

چون سنسور با سطح ماده تماس مکانیکی ندارد، قطعات متحرک یا Probe بلند داخل مخزن وجود ندارد و سایش مکانیکی ناشی از حرکت سطح محصول نیز مطرح نیست.

برد 10 متر برای مایعات

Maximum Measuring Distance مدل FMU42 برای مایعات تا 10 متر معادل حدود 33 فوت است.

این مقدار حداکثر برد تحت شرایط مناسب اندازه‌گیری است و وجود Foam، Turbulence، بخار شدید یا سطح با بازتاب ضعیف می‌تواند Measuring Range عملی را کاهش دهد.

برد 5 متر برای مواد جامد

برای Bulk Solids حداکثر Measuring Range اعلام‌شده حدود 5 متر معادل 16 فوت است.

علت کوتاه‌تر بودن برد در مواد جامد معمولاً کیفیت پایین‌تر بازتاب Ultrasonic نسبت به بسیاری از سطوح مایع است.

Blocking Distance برابر 40 سانتی‌متر

Blocking Distance سنسور FMU42 برابر 0.4 متر است.

در این ناحیه Echo قابل ارزیابی نیست؛ بنابراین Maximum Fill Level باید به‌اندازه کافی از Sensor Membrane فاصله داشته باشد.

Beam Angle برابر 9 درجه

Beam Angle یا زاویه انتشار موج Ultrasonic در FMU42 برابر 9 درجه است.

با افزایش فاصله از سنسور، قطر Beam نیز افزایش پیدا می‌کند؛ بنابراین لوله‌ها، Baffleها، Heating Coilها و سایر اجزای داخل مخزن نباید وارد محدوده انتشار موج شوند.

دقت اندازه‌گیری

Accuracy رسمی FMU42 برابر ±4 میلی‌متر یا ±0.2 درصد از Measuring Range تنظیم‌شده اعلام شده است.

دقت عملی علاوه بر مشخصات خود سنسور به شرایط سطح، کیفیت Echo، محل نصب، وجود موانع و شرایط فرایندی نیز وابسته است.

جبران تغییر سرعت صوت با دما

سرعت انتشار صوت در هوا با تغییر Temperature تغییر می‌کند و این موضوع می‌تواند بر Distance Measurement اثر بگذارد.

FMU42 دارای Integrated Temperature Sensor است که برای جبران خودکار تغییر سرعت صوت بر اثر دمای محیط فرایندی استفاده می‌شود.

محدوده دمای 40- تا 80+ درجه

Process Temperature رسمی Prosonic M FMU42 برابر 40- تا 80+ درجه سانتی‌گراد است.

همین محدوده به‌عنوان Ambient Temperature عمومی دستگاه نیز اعلام شده است.

فشار فرایندی

محدوده Process Pressure مدل FMU42 برابر 0.7 تا 2.5 bar absolute است.

بنابراین این عدد باید به‌صورت Absolute Pressure تفسیر شود و نه Gauge Pressure.

سنسور PVDF

بخش اصلی سنسور در تماس با فضای فرایند از PVDF ساخته شده است.

PVDF دارای مقاومت شیمیایی مناسبی در برابر بسیاری از مواد فرایندی است؛ با این حال سازگاری نهایی باید با نوع ماده، غلظت، فشار و دمای واقعی بررسی شود.

Mounting Bracket FAU20

Process Connection یا روش نصب انتخاب‌شده در Configuration ارسالی از نوع Mounting Bracket FAU20 است.

این براکت امکان قرار دادن سنسور در بالای مخزن یا کانال و تنظیم موقعیت مناسب آن نسبت به سطح محصول را فراهم می‌کند.

Endress+Hauser نیز FAU20 را به‌عنوان Accessory رسمی خانواده FMU42 معرفی می‌کند.

نصب عمود بر سطح محصول

برای دریافت Echo مناسب، Sensor Membrane باید تا حد امکان عمود بر سطح محصول قرار گیرد.

نصب سنسور در مرکز دقیق مخزن معمولاً توصیه نمی‌شود، زیرا انعکاس‌های نامطلوب از کف یا اجزای متقارن مخزن می‌توانند Measuring Signal را تحت تاثیر قرار دهند.

فاصله از دیواره مخزن

در دستورالعمل نصب Endress+Hauser پیشنهاد شده سنسور تقریباً در فاصله یک‌ششم قطر مخزن از دیواره نصب شود.

موقعیت دقیق باید به‌گونه‌ای انتخاب شود که Filling Stream، Agitator، Coil و سایر موانع وارد Beam Ultrasonic نشوند.

خروجی دو سیمه 4–20mA HART

پیکربندی ارائه‌شده دارای خروجی 2-wire 4–20mA HART است.

همان دو سیم برای تامین انرژی دستگاه و انتقال Current Signal استفاده می‌شوند و HART نیز به‌صورت یک سیگنال دیجیتال روی Loop آنالوگ قرار می‌گیرد.

تغذیه نسخه Non-Hazardous

در نسخه استاندارد Non-Ex دو سیمه HART، Terminal Voltage موردنیاز مستقیماً به Current Loop وابسته است.

در جریان 4mA محدوده 14 تا 36VDC و در جریان 20mA محدوده 8 تا 36VDC اعلام شده است.

در Fixed Current برابر 11mA نیز Terminal Voltage بین 10 تا 36VDC قرار می‌گیرد.

ارتباط HART

برای ارتباط HART، حداقل Communication Resistance در Loop برابر 250Ω است.

در صورتی که HART استفاده شود، Endress+Hauser استفاده از کابل Shielded را توصیه می‌کند.

بدون نمایشگر محلی

Operation انتخاب‌شده در این Configuration برابر Without Display; Via Communication است.

بنابراین این دستگاه خاص به Local Display مجهز نیست و Configuration و Commissioning آن از طریق Communication انجام می‌شود.

Housing آلومینیومی F12

Housing انتخاب‌شده در Configuration از نوع F12 Aluminium, Coated است.

طبق Configuration ارسالی، درجه حفاظت این نسخه IP68 / NEMA 6P است.

Housing را می‌توان برای تنظیم جهت ورود کابل و دسترسی مناسب‌تر تا حدود 350 درجه چرخاند.

Gland M20

Cable Entry این دستگاه از نوع Gland M20 انتخاب شده است.

برای حفظ درجه حفاظت Housing باید Cable Gland به‌درستی نصب و آب‌بندی شود و از ورود رطوبت به Terminal Compartment جلوگیری شود.

FKM Viton

Process Sealing Sensor / Flange در این Configuration از نوع FKM Viton است.

سازگاری Viton با ماده فرایندی باید براساس ترکیب شیمیایی، دما و شرایط واقعی مخزن بررسی شود.

Linearization تا 32 نقطه

Prosonic M FMU42 دارای قابلیت Linearization تا 32 نقطه است.

به کمک Linearization می‌توان Distance یا Level اندازه‌گیری‌شده را به واحدهای دیگری مانند Volume یا Flow Rate تبدیل کرد.

اندازه‌گیری دبی کانال باز

FMU42 علاوه بر Tank Level می‌تواند برای اندازه‌گیری Open Channel Flow نیز به کار رود.

در این کاربرد سطح آب بالادست Flume یا Weir اندازه‌گیری شده و با استفاده از Q/h Curve مقدار Flow محاسبه می‌شود.

Calibration بدون پر و خالی کردن مخزن

از مزیت‌های اندازه‌گیری Ultrasonic این است که Empty و Full Calibration بر پایه Geometry مخزن انجام می‌شود و برای راه‌اندازی اولیه الزاماً نیازی به پر یا خالی کردن کامل مخزن وجود ندارد.

تاثیر Foam بر اندازه‌گیری

فوم می‌تواند بخشی از انرژی موج Ultrasonic را جذب کند و باعث ضعیف شدن Echo بازگشتی شود.

در فرایندهایی با Foam شدید، Maximum Measuring Range قابل دستیابی ممکن است بسیار کمتر از 10 متر باشد.

تاثیر Turbulence

Turbulence، Agitation شدید یا Filling Stream می‌تواند سطح بازتابی نامنظم ایجاد کرده و Echo را ضعیف کند.

به همین دلیل انتخاب موقعیت نصب مناسب یکی از مهم‌ترین مراحل استفاده از یک Ultrasonic Level Transmitter است.

کاربردهای Prosonic M FMU42

Prosonic M FMU42 برای اندازه‌گیری سطح مخازن آب، فاضلاب، مایعات صنعتی، مواد شیمیایی سازگار با PVDF، مواد خمیری، مخازن ذخیره و برخی Bulk Solidها قابل استفاده است.

این مدل همچنین در کانال‌های باز و Weirها برای اندازه‌گیری Flow بر پایه Level کاربرد دارد.

تفاوت لول ترانسمیتر با لول سوئیچ

FMU42 یک Continuous Level Transmitter است و مقدار پیوسته سطح را اندازه‌گیری می‌کند.

بنابراین برخلاف Point Level Switch، تنها وضعیت پر یا خالی بودن یک نقطه را اعلام نمی‌کند و می‌تواند Level را به‌صورت پیوسته از طریق خروجی 4–20mA HART در اختیار سیستم کنترل قرار دهد.

Non-Hazardous Area

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

بنابراین این دستگاه مشخص نباید به‌عنوان نسخه دارای ATEX، IECEx یا سایر Explosion Protection Approvalها معرفی شود؛ هرچند خانواده FMU42 در Configurationهای دیگر با تاییدیه‌های مناطق خطرناک نیز قابل ارائه است.

جمع‌بندی

لول ترانسمیتر التراسونیک Endress+Hauser Prosonic M FMU42 یک ترانسمیتر غیرتماسی برای اندازه‌گیری پیوسته سطح مایعات تا 10 متر و مواد جامد فله‌ای تا 5 متر است.

دستگاه دارای دقت ±4mm یا ±0.2%، Blocking Distance برابر 0.4m، Beam Angle برابر 9°، محدوده دمای 40- تا 80+°C و محدوده فشار 0.7 تا 2.5bar absolute است.

پیکربندی ارائه‌شده به‌طور مشخص دارای Mounting Bracket FAU20، تغذیه و خروجی دو سیمه 4–20mA HART، Housing F12 آلومینیومی IP68/NEMA6P، Gland M20 و Process Seal از FKM Viton است.

همچنین این نسخه فاقد Local Display است و راه‌اندازی و تنظیمات آن از طریق Communication انجام می‌شود.