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Manuale flussometro elettromagnetico V1.0.doc Pagina 1 di 26

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PRODOTTO : MISURATORE ELETTROMAGNETICO DI PORTATA

VERSIONE : 1.0


INDICE 1. - GENERALITÀ ....................................... ............................................................................ 4

1.1 - CARATTERISTICHE ..............................................................................................................................................................4 1.2 - SPECIFICHE .............................................................................................................................................................................6 1.3 - TABELLA 1 – FONDO SCALA DELL’ USCITA IN CORRENTE........................................................................................................7

1.4 - DESCRIZIONE .........................................................................................................................................................................8 1.5 - PRINCIPIO DI FUNZIONAMENTO......................................................................................................................................9

2. INSTALLAZIONE ...................................... ........................................................................ 11

2.1 - PRECAUZIONI PER LA SCELTA DEL PUNTO DI INSTALLAZIONE.........................................................................11

2.2 - PRECAUZIONI MECCANICHE.....................................................................................................................................................11

2.3 -PRECAUZIONI ELETTRICHE.......................................................................................................................................................11

2.4 - INSTALLAZIONE CAVO ALIMENTAZIONE E CAVO USCITA ANALOGICA........................................................12 2.5 - CONDIZIONI DI INSTALLAZIONE...................................................................................................................................13

2.6 - IMPORTANTE: ......................................................................................................................................................................14 2.7 - METODO DI COLLEGAMENTO DEI CAVI .....................................................................................................................15

3. COLLEGAMENTI DI TERRA DELLE FLANGE................. ............................................... 16

4. INSTALLAZIONE SU TUBAZIONE DEL MISURATORE ........ ....................................... 17

5. COLLEGAMENTI DI TERRA SU MISURATORE .............. ............................................. 18

6. MESSA IN FUNZIONE ...................................................................................................... 19

6.1 - CONTROLLI PRIMA DELLA MISURA.............................................................................................................................19 6.2 - SCELTA DEL FONDO SCALA DELL’USCITA ANALOGICA ......................................................................................19

6.3 - FILTRO SULLA MISURA ....................................................................................................................................................19

6.4 - SEGNALAZIONE TUBO VUOTO.......................................................................................................................................19

6.5 - PREPARAZIONE PER LA MISURA...................................................................................................................................19

6.6 -VERIFICA DEL PUNTO DI ZERO .......................................................................................................................................19

6.7 -VERIFICA DELLA DIREZIONE DEL FLUSSO .................................................................................................................19 6.8 - MISURA..................................................................................................................................................................................19

7. COLLEGAMENTI ELETTRICI DELL’ ALIMENTAZIONE E DELL’U SCITA 4÷÷÷÷20 mA PASSIVA............................................ ............................................................................... 20

8. COLLEGAMENTI ELETTRICI DEL USCITA IN FREQUENZA ..... ................................... 21

9. COLLEGAMENTI ELETTRICI CON IL MISURATORE........... .......................................... 22

10. SELEZIONE FONDO SCALA E FILTRO ..................... ..................................................... 23

11. TABELLA N°2 – DIMENSIONI E PESI FLANGE PIANE....... ........................................... 24

12. DATI TECNICI CONVERTITORE DI PORTATA .............. ................................................ 25


INTRODUZIONE

- GENERALITÀ Il misuratore di portata elettromagnetico utilizza la legge di Faraday di induzione elettromagnetica per misurare la portata di liquidi elettricamente conduttivi. Questo dispositivo, progettato per essere compatto e di peso contenuto, è composto da due parti unite tra loro: - il misuratore elettromagnetico attraverso il quale scorre il liquido che viene misurato - il convertitore che amplifica e trasforma il segnale elettrico proveniente dal misuratore . Un'altra caratteristica particolare di questo strumento è l'utilizzo di una corrente di eccitazione ad onda quadra per il misuratore; questo permette di ottenere una eccellente stabilità del punto di zero (autozero).

- CARATTERISTICHE

I misuratori elettromagnetici ed il convertitore hanno le seguenti caratteristiche: 1 - compatto, peso contenuto, breve distanza tra le bocche di ingresso e uscita (se per esempio

consideriamo un dispositivo da 100 mm - 4" la lunghezza è di soli 250 mm ed il peso 10Kg.) 2 - elevata precisione con lunghezze minime di tratti rettilinei a monte ed a valle: misure accurate si

possono ottenere anche quando sussistano irregolarità del flusso. 3 - eccitazione ad onda quadra, stabilità dello zero: il punto di zero non viene influenzato dalla

presenza di depositi sugli elettrodi fino al momento in cui non sono completamente isolati. 4 - utilizzo di circuiti a tecnologia C-MOS: migliorata affidabilità e l'utilizzo di un microprocessore

diminuisce la complessità della parte elettronica ed aumenta l’affidabilità. 5 - limitato consumo di energia elettrica: solamente 3 watt. 6 - convertitore montato combinato con il misuratore per tutte le applicazioni che non permettano

l'installazione del convertitore separato. 7 - non è necessaria una precedente scelta del tipo di fluido; se il fluido da misurare è conduttivo e non

magnetico, sono comunque possibili misure stabili e prive di errori della portata, indipendenti dalle condizioni di rumore.

8 - permette misure accurate della portata di fanghi; sopporta bene gli effetti della distribuzione non uniforme della velocità presente nel flusso di fanghi, permettendo una elevata precisione.

9 - perdita di carico trascurabile: non esiste alcuna perdita di carico apprezzabile dal momento che non esiste alcun ostacolo al flusso del liquido.

10 - relazione lineare tra la portata ed il segnale di uscita: è possibile eseguire delle misurazioni accurate su un ampio campo di portate.

11 - misura non influenzata dai parametri dei fluidi: la precisione della misura non è influenzata dalla temperatura del fluido, dalla pressione, dalla densità, dalla conduttività elettrica e dal tipo di fluido.

12 - la presenza di depositi sugli elettrodi non influenza la misura. Si avrà un blocco totale del funzionamento solo quando saranno completamente isolati.


- SPECIFICHE

Campo di misura: da 0,1 a 6 m/s (velocità del flusso) Precisione:

MISURATORE

ELETTROMAGNETICO DI PORTATA

ELECTROMAGNETIC FLOWMETER

PRECISIONE CON VELOCITA DA 0,6 a 12

m/s

PRECISIONE CON VELOCITA’ DA 0,1 a 0,6 m/s CURVA

DN 3 ÷ 100 ± 1 % DEL VALORE

LETTO ± 1 % OF READING

PRECISIONE% ACCURACY% )/(

6,0

smV= 3

DN 20 ÷ 300 ± 0,5 % DEL VALORE

LETTO ± 0,5 % OF READING


3,0

smV= 2

DN 350 ÷ 1000 ± 1 % DEL VALORE



6,0

smV= 3

DN 1100 ÷ 1200 ± 2 % DEL VALORE



2,1

smV= 4


- Tabella 1 – Fondo scala dell’ uscita in corrente

DN (mm) 1.5 m/sec

F.S. [mc/h]

3 m/sec F.S. [mc/h]

6 m/sec F.S. [mc/h]

3 0,0375 0,075 0,15 6 0,15 0,3 0,6 8 0,25 0,5 1

10 0,5 1 2 15 1 2 4 20 2 4 8 25 2,5 5 10 32 5 10 20 40 7,5 15 30 50 10 20 40 65 15 30 60 80 25 50 100

100 50 100 200 125 75 150 300 150 100 200 400 175 125 250 500 200 200 400 800 250 250 500 1000 300 375 750 1500 350 500 1000 2000 400 750 1500 3000 450 900 1800 3600 500 1000 2000 4000 600 1500 3000 6000 700 2000 4000 8000 800 2500 5000 10000 900 3000 6000 12000

1000 3750 7500 15000 1100 4200 8400 16800 1200 5000 10000 20000 1300 6000 12000 24000 1400 7000 14000 28000 1600 9000 18000 36000 1800 11500 23000 46000 2000 14000 28000 56000


figura 1

Conducibilità minima: 5 µS Pressione del fluido : da -1 alla pressione standard prevista dal tipo di flangiatura.

- DESCRIZIONE

È costituito da un tubo di misura in AISI 304 flangiato alle estremità con flange in acciaio al carbonio e rivestito internamente con un materiale isolante (teflon o gomma). Il rivestimento è munito di risvolti che ricoprono le flange. All'esterno del tubo sono alloggiati gli avvolgimenti per la generazione del campo magnetico; essi sono protetti da uno scudo di acciaio al carbonio e da una colata di resina anticondensa. A metà del misuratore, su due punti diametralmente opposti, si trovano i due elettrodi di misura. I misuratori, a richiesta, possono essere forniti anche con flange in acciaio inox.


PRINCIPIO DI FUNZIONAMENTO

Il misuratore elettromagnetico è uno strumento che misura la portata di un fluido utilizzando la legge di induzione elettromagnetica di Faraday. Come illustrato in figura 2, il fluido che scorre in una condotta isolata di diametro D è attraversato da un flusso magnetico di densità B posto perpendicolarmente alla direzione del flusso. Se il flusso che scorre nella condotta è elettricamente conduttivo si induce una differenza di potenziale E rilevabile da due elettrodi posizionati perpendicolarmente alla direzione del flusso e del campo magnetico. La differenza di potenziale E è proporzionale alla velocità media del liquido V.

E = K * B * D * V (V) (formula 1)

E: (V) tensione indotta agli elettrodi K: costante adimensionale B: (T) densità di flusso magnetico D: (m) diametro del condotto V: (m/s) velocità del liquido

La portata volumica del fluido Q (m3/s) è data dalla seguente formula:

Q = PI * D * D * V / 4 (formula 2)

La combinazione delle formule (1) e (2) dà la formula (3):

E = (K * B * D * 4) / ( PI * D * D) * Q = (4 * K * B) / (PI * D) * Q (formula 3)

E' quindi possibile ottenere una differenza di potenziale E proporzionale alla portata.

fig. 2 - Principio di funzionamento Un misuratore elettromagnetico può essere eccitato in c.c. o in c.a. I sistemi eccitati in c.a. possono essere influenzati dal rumore prodotto dalla induzione elettrostatica o elettromagnetica. Al contrario, i sistemi eccitati in c.c. sono meno sensibili al rumore di induzione elettromagnetica dal momento che il voltaggio indotto agli elettrodi è una c.c. Si inducono però degli errori di misura a causa della polarizzazione elettrochimica fra gli elettrodi e il fluido. Il misuratore elettromagnetico eccitato ad onda quadra elimina gli svantaggi dei sistemi eccitati in c.c. e in c.a. ed ha i vantaggi di entrambi. Il misuratore è eccitato per mezzo di una corrente a onda quadra la cui polarità è controllata dal circuito di temporizzazione con una frequenza di 12,5 impulsi al secondo; il misuratore genera una forza elettromotrice la cui forma d'onda è la stessa della corrente di eccitazione. Questa forza elettromotrice è applicata all'ingresso del convertitore e viene amplificata da un amplificatore differenziale ad alta impedenza.


Il campo di velocità del fluido è determinato nello stadio successivo costituito da un amplificatore a guadagno variabile controllato dal microprocessore. A questo punto il segnale viene applicato all'ingresso del modulo di conversione; in tale stadio il segnale viene integrato per un tempo determinato; il risultato è una tensione proporzionale all'ampiezza del segnale in ingresso e quindi proporzionale alla velocità del liquido. Questa tensione viene memorizzata dal microprocessore che ne fa la differenza con quella della successiva integrazione per determinare la misura di porata.


INSTALLAZIONE

- PRECAUZIONI PER LA SCELTA DEL PUNTO DI INSTALLAZIONE

Precauzioni meccaniche

Per misura di portata media scegliere un punto dove le pulsazioni di portata sono più attenuate. Evitare di installare il misuratore in punti in cui la condotta vada in depressione. Evitare di installare l'apparecchiatura in punti soggetti a forti vibrazioni. Evitare l'esposizione diretta ai raggi del sole. Evitare l'installazione in atmosfere corrosive o con elevata umidità. Evitare zone in cui il misuratore risulti installato a notevole altezza da terra o in spazio stretto. Scegliere un punto in cui sia facile operare e sia aerato. Non installarlo su tubazioni con protezione catodica senza i relativi giunti dielettrici. Evitare che la condensa possa raggiungere i pressacavi. Iniettare altri liquidi a valle del misuratore di portata. Rispettare la direzione del flusso indicato dalla freccia attaccata al misuratore. Per un corretto funzionamento il misuratore deve essere sempre pieno di liquido anche a portata zero

Precauzioni elettriche

Uscita in corrente: eseguire i collegamenti con cavo schermato 2 x 1 mmq Alimentazione: eseguire i collegamenti con cavo 3 x 1,5 mmq Alimentazione da linea strumentale esente da disturbi di rete. Assicurarsi di avere un buon collegamento di terra. Evitare l’installazione in prossimità di dispositivi elettrici che possono provocare disturbi (come motori, trasformatori, trasmettitori radio o qualsiasi altro generatore di disturbi elettromagnetici o elettrostatici). In caso di ambiente particolarmente disturbato, come potrebbe essere l’ambiente industriale pesante, bisogna intubare i cavi su conduit e collegarlo a terra (riprodurre l’ambiente elettromagneticamente equivalente all’industria leggera). TENERE TAPPATI I PRESSACAVI NON UTILIZZATI.


- INSTALLAZIONE CAVO ALIMENTAZIONE E CAVO USCITA ANALOGICA


- CONDIZIONI DI INSTALLAZIONE

(a) Quando la condotta a monte del misuratore è dotata di elementi di disturbo, installare fra l'elemento di disturbo ed il misuratore un tratto rettilineo di condotta come indicato in figura 3. Il diametro interno della condotta deve essere uguale o superiore (max 3%) al diametro interno del misuratore.

Nota: nella figura 3, D è il diametro del misuratore, L è la lunghezza della condotta diritta a monte del misuratore ed L' è la lunghezza della condotta a valle. Per lunghezza di condotta diritta si intende la lunghezza della condotta stessa più la metà della lunghezza del misuratore . Una variazione di diametro della tubazione deve essere realizzata con coni con grado di apertura/chiusura ≤ 7,5 ° .

fig. 3. Lunghezza minima di condotta diritta installata tra elementi di disturbo a monte e a valle del misuratore


(b) Il misuratore può essere installato orizzontalmente, verticalmente o con qualunque inclinazione rispetto al piano di terra. Se la posizione di installazione non è orizzontale, è opportuno che il senso del fluido sia diretto dal basso verso l'alto (vedi fig. 4) .

fig. 4 - Posizione di installazione del misuratore In qualunque posizione di installazione, posizionare gli elettrodi orizzontali rispetto al piano di terra (vedi fig.5)

fig. 5 - Metodo di installazione del misuratore

(c) La direzione del flusso deve essere concorde con la freccia riportata sul corpo del misuratore.

(d) Nel caso sia necessaria una verifica o sia necessario controllare spesso o pulire il misuratore, questo va installato con un by-pass.

(e) Per rendere più facile l’installazione , i misuratori di grosso diametro sono dotati di due golfare.

- IMPORTANTE:

PRIMA DI INSTALLARLO, PULIRE PERFETTAMENTE GLI ELET TRODI CON TRIELINA O CON SOSTANZE SGRASSANTI.


- METODO DI COLLEGAMENTO DEI CAVI

Le uscite per i cavi di collegamento sono dotate di pressacavi a tenuta d'acqua IP67 (vedi fig. 6).

fig.6

Dopo aver tolto la piastrina cieca, far passare il cavo all’interno dei vari componenti. Collegare dei capicorda a puntalino alle estremità del cavo e serrarli negli appositi morsetti. Regolare la tensione del cavo; stringere il dado pressacavo fino a rendere il collegamento a tenuta d’aria. Fare attenzione che il cavo nella zona della guarnizione di tenuta sia in condizioni perfette per non danneggiare la tenuta stessa. NON LASCIARE MAI PRESSACAVI INUTILIZZATI SENZA LA P IASTRINA DI CHIUSURA CIECA.


COLLEGAMENTI DI TERRA DELLE FLANGE


INSTALLAZIONE SU TUBAZIONE DEL MISURATORE


COLLEGAMENTI DI TERRA SU MISURATORE


MESSA IN FUNZIONE

- CONTROLLI PRIMA DELLA MISURA

Dopo l'installazione ed il collegamento del misuratore magnetico controllare i seguenti punti prima di iniziare la misura: a) verifica del cablaggio secondo lo schema di collegamento; b) verifica della tensione di alimentazione con i dati riportati sulla targhetta del misuratore; c) assicurarsi che le viti di fissaggio dei collegamenti elettrici siano correttamente serrate; d) verificare la perfetta tenuta dei pressacavi e delle guarnizioni sui tubi; e) controllare la direzione del flusso in modo che corrisponda con quella indicata dalla freccia riportata

sul corpo del misuratore; f) verificare la presenza di un buon collegamento di terra sul misuratore.

- SCELTA DEL FONDO SCALA DELL’USCITA ANALOGICA

Se non specificato diversamente all’atto dell’ordine, il misuratore viene consegnato con fondo scala dell’uscita analogica a 3 m/s; è possibile portare questo valore a 1,5 m/s oppure a 6 m/s, mediante l’inserimento dei dip-switch uno alla volta tramite un piccolo cacciavite.

- FILTRO SULLA MISURA

Nel caso di portate instabili è possibile aumentare il filtro sull’uscita in corrente semplicemente spostando dalla posizione MIN alla posizione MAX il selettore FILTER posto sulla scheda morsettiera.

- SEGNALAZIONE TUBO VUOTO

Quando la tubazione si svuota completamente, dopo pochi secondi viene bloccata la misura a 4 mA il led ROSSO siglato (TV) si accende.

- PREPARAZIONE PER LA MISURA

Se tutte le verifiche sono risultate positive, prepararsi per la misura secondo i seguenti passi:

- VERIFICA DEL PUNTO DI ZERO

a) riempire il misuratore col liquido ed assicurarsi che sia fermo; b) alimentare elettricamente il convertitore per almeno 10 minuti; c) verificare che la corrente in uscita sia 4.0 mA o 12.0 mA per la versione bidirezionale

- VERIFICA DELLA DIREZIONE DEL FLUSSO

a) far scorrere il liquido; b) controllare che la corrente in uscita tenda ad aumentare; se la corrente tende a diminuire, verificare

che la direzione del flusso coincida con quella indicata dalla freccia sul corpo del misuratore.

- MISURA

Dopo le operazioni sopra indicate inizia la misura. Con il fluido in movimento è possibile ottenere un segnale in uscita tipo 4÷20 mA lineare con la portata. A questo punto il misuratore è correttamente configurato.


COLLEGAMENTI ELETTRICI DELL’ ALIMENTAZIONE E DELL’U SCITA 4÷20 mA PASSIVA


COLLEGAMENTI ELETTRICI DEL USCITA IN FREQUENZA


COLLEGAMENTI ELETTRICI CON IL MISURATORE


SELEZIONE FONDO SCALA E FILTRO


TABELLA N°2 – DIMENSIONI E PESI FLANGE PIANE


DATI TECNICI CONVERTITORE DI PORTATA

CONVERTITORE DI PORTATA ELECTROMAGNETIC FLOW CONVERTER

DATI TECNICI Versione : Per impieghi generici Installazione : a bordo misuratore Contenitore : pressofusione di alluminio verniciato Campo di misura : 0,1÷1,5 o 0,1÷3 o 0,1÷6 m/s (selezionabile-vedi tabella) Ingresso di misura : da misuratore elettromagnetico di portata Uscite continue : 4÷20 mA separate galvanicamente, tecnica 2 fili ( 10 ÷ 30 Vdc) (Optional SMART protocollo HART) Uscita digitale : frequenza (0÷10kHz) (Optional) Precisione : +/-0,5 % v.l. Dispositivo di tubo vuoto : con blocco a zero della misura di portata Collegamenti elettrici : con morsettiera Temperatura ambiente : -10÷50°C Umidità : 5÷90% non condensante (presenza di aria in morsettiera) Grado di protezione : IP67 (CEI EN 60529)

Alimentazione : std 100/240Vac (3W) ( Optional 12÷24 Vac - 10÷35 Vdc) Dimensioni : L120 P80 H80 mm Parametri di Qualità Indice internazionale di affidabilità : MTBF 10.000 ore Tempo di prova (Test) prima della consegna : BURN-IN 10 ore

Tabella dei campi di lavoro

DN

(mm)

Min. misurabile

(mc/h)

Min. F.S.

(1,5m/s)(mc/h)

Med. F.S. (3m/s) (mc/h)

Max. F.S. (6 m/s) (mc/h)

DN

(mm)

Min. misurabile

(mc/h)

Min. F.S. (1,5m/s)

(mc/h)

Med. F.S. (3m/s) (mc/h)

Max. F.S. (6 m/s) (mc/h)

3 0,0025 0,0375 0,075 0,15 175 8,4 125 250 500

6 0,01 0,15 0,3 0,6 200 14 200 400 800

8 0,017 0,25 0,5 1 250 17 250 500 1000

10 0,034 0,5 1 2 300 25 375 750 1500

15 0,067 1 2 4

20 0,14 2 4 8

25 0,17 2,5 5 10

32 0,34 5 10 20

40 0,5 7,5 15 30

50 0,67 10 20 40

65 1 15 30 60

80 1,7 25 50 100

100 3,4 50 100 200

125 5 75 150 300

150 6,7 100 200 400

CONVERTITORE


DATI TECNICI MISURATORE

MISURATORE ELETTROMAGNETICO DI PORTATA COMPATTO

ELECTROMAGNETIC FLOWMETER

DATI TECNICI MISURATORE Versione : base per impieghi industriali generici Attacchi : flange, foratura UNI – ANSI – DIN – ISO – EN 1092-1 Diametro Nominale : DN20÷300 Rivestimento interno in PTFE (-40÷130°C) Pressione Nominale : PN10 – PN16 – PN25 – PN40 – PN64 – PN100 Tubo di misura : acciaio inox Corpo calotta : acciaio inox imbullonata revisionabile (non saldata) Flange : acciaio inox) Elettrodi : AISI 316L Campo di misura : 0,1÷6 m/s (vedi convertitore) Taratura : su tre punti con metodo assoluto Temperatura ambiente : -10÷50°C Grado di protezione : IP67 (CEI EN 60529) (protetto contro momentanea immersione per 30’ a 1 metro di profondità) Umidità : 4÷95% non condensante (presenza di aria in morsettiera) Parametri di Qualità Indice internazionale di affidabilità : MTBF 40.000 ore Tempo di prova (Test) prima della consegna : BURN-IN 40 ore

e-mail siel@sielsiel · la portata volumica del fluido q (m 3/s) è data dalla seguente formula: q...

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