Übertrager für die Stufe 7ML5221-1BA11 7ML5 221-1BA11 7ML52211BA11

Siemens 7ML5221-1BA11 | SITRANS Probe LU Ultraschall-Füllstandssensor — 6m PVDF, 2-Draht-Schleifenversorgung, 4–20mA / HART, 2" NPT, PBT-Gehäuse, FM / CSA / CE

Übersicht

Der Siemens 7ML5221-1BA11 ist der SITRANS Probe LU in seiner 6-Meter-PVDF-Copolymer-Konfiguration — ein kompakter, 2-Draht-schleifenversorgter Ultraschall-Füllstandssensor, der seit Jahren als praktisches, installationsfreundliches Instrument für die kontinuierliche berührungslose Füllstandsmessung in der Wasser-, Abwasser- und Chemikalienspeicherindustrie eingesetzt wird.

Die grundlegende Designphilosophie des Probe LU ist Einfachheit ohne Einbußen bei der Messintelligenz: Er wird vollständig aus dem 4–20mA Schleifenstrom versorgt, benötigt kein separates Stromversorgungskabel, passt in eine Standard 2" NPT-Muffe, die bereits auf den meisten Industriebehältern üblich ist, und wird über ein lokal gut lesbares Display mit intuitiver Menüführung in einfacher Sprache in Betrieb genommen, das für grundlegende Einrichtungsschritte kein Handbuch erfordert.

Der PVDF-Copolymer-Transducer in dieser Variante unterscheidet ihn von der Version mit ETFE-Transducer. Sowohl PVDF als auch ETFE bieten eine ausgezeichnete Beständigkeit gegen eine breite Palette von Chemikalien, aber die höhere chemische Inertheit und Beständigkeit von PVDF gegen starke Säuren, Basen, Halogene und Oxidationsmittel machen es zur bevorzugten Wahl, wenn die Prozessumgebung aggressivere Medien enthält oder der Dampfraum über der Flüssigkeit korrosiv ist.

Anwendungen in der Chemikalienlagerung — Säurebehälter, Laugenbehälter, Lösungsmittelbehälter, Chemikalienprozesssumpfe — sind die natürliche Heimat für den mit PVDF ausgestatteten Probe LU.

Die 2-Draht-Schleifenversorgungsarchitektur bietet einen praktischen Vorteil, den jeder, der Industrieinstrumentierung verdrahtet hat, zu schätzen weiß: Die gleichen zwei Leiter, die das 4–20mA Messsignal übertragen, versorgen auch die Sender-Elektronik. Die Verlegung eines separaten 24V-Stromversorgungskabels zum Sender ist nicht erforderlich.

Dies vereinfacht die Schaltschrankverdrahtung, reduziert die Kabelkosten bei Neuinstallationen und erleichtert die Nachrüstung von Füllstandsmessungen in bestehende analoge 4–20mA Instrumentenschleifen — der Sender ersetzt einfach jedes Gerät, das zuvor an die Schleife angeschlossen war.

Wichtige Spezifikationen

Sonic Intelligence — Echo-Verarbeitung, die die Messung zuverlässig hält

Die Signalverarbeitungs-Engine des Probe LU ist Siemens' Sonic Intelligence, eine Suite von Algorithmen, die weit über die einfache Laufzeitmessung hinausgeht, um die Komplexität von Echosignalen in realen Industriebehältern zu bewältigen.

Ein Ultraschallsender sendet einen Impuls zur Flüssigkeitsoberfläche und misst, wie lange es dauert, bis das Echo zurückkehrt — prinzipiell einfach, aber in der Praxis konkurriert das zurückkehrende Echo mit Reflexionen von Behälterwänden, internen Strukturen, Einlassrohren und stehenden Wellen, die durch Turbulenzen entstehen.

Ohne intelligente Verarbeitung könnte jedes dieser konkurrierenden Echos mit der Flüssigkeitsoberfläche verwechselt werden.

Sonic Intelligence wertet die Echo-Zuverlässigkeit aus — analysiert Form, Stärke und Konsistenz von Kandidaten-Echos, um zu identifizieren, welches die wahre Flüssigkeitsoberfläche darstellt.

In Kombination mit Auto False Echo Suppression (AFES), das Echos von festen Behälterhindernissen, die während der Inbetriebnahme aufgezeichnet wurden, abbildet und filtert, sorgt die Verarbeitungs-Engine für eine zuverlässige Messung auch in unübersichtlichen Behältern, in denen einfachere Instrumente Schwierigkeiten hätten.

Der interne Temperatursensor sorgt für eine weitere Ebene der Messintegrität. Die Schallgeschwindigkeit in Luft — dem Medium, durch das der Ultraschallimpuls reist — ändert sich mit der Temperatur.

Ein Sender, der eine feste Schallgeschwindigkeit bei 20°C annimmt, sammelt Fehler, wenn sich die Umgebungstemperatur ändert.

Der interne Temperatursensor des Probe LU misst kontinuierlich die Umgebungstemperatur und korrigiert die Laufzeitberechnung entsprechend, wodurch die Messgenauigkeit über den typischen Temperaturbereich einer Industrieinstallation hinaus spezifikationsgerecht bleibt.

Volumenberechnung, Durchfluss- und Offene-Kanal-Messung

Über die einfache Füllstandsmessung hinaus kann der Probe LU das Behältervolumen direkt berechnen — wenn die Behälterform (zylindrisch mit flachem Boden, horizontaler Zylinder, konisch, parabolisch oder eine benutzerdefinierte Sprungpunkttabelle) programmiert ist, wandelt der Sender den gemessenen Füllstand in Volumen um und gibt ein 4–20mA Signal aus, das das Volumen anstelle des Füllstands darstellt.

Dies ist besonders wertvoll bei Inventur-Anwendungen, bei denen Betreiber die Produktmenge und nicht die Füllhöhe verfolgen.

Für die Durchflussmessung in offenen Kanälen (Gerinne, Wehre) kann der Probe LU über der Strömungsstruktur installiert und mit der entsprechenden Füllstand-zu-Durchfluss-Umrechnungsformel (rechteckiges Wehr, V-Kerbwehr, Parshall-Gerinne oder andere Standardgeometrien) programmiert werden.

Der Sender gibt ein Durchflussratensignal aus und verwandelt eine einfache Füllstandsmessung in ein Durchflussmessinstrument ohne zusätzliche Hardware oder Berechnung.

PVDF vs. ETFE — Auswahl des Transducermaterials

Sowohl PVDF-Copolymer als auch ETFE (Ethylen-Tetrafluorethylen) sind Materialien der Fluorpolymer-Familie mit breiter chemischer Beständigkeit.

PVDF bietet eine überlegene Beständigkeit gegen Chlorverbindungen, konzentrierte Säuren einschließlich Flusssäure und viele organische Lösungsmittel, die ETFE bei erhöhten Konzentrationen angreifen. 

Es hat auch eine bessere UV-Beständigkeit, was für Außeninstallationen wichtig ist, bei denen der Transducer Sonnenlicht ausgesetzt ist.

ETFE, obwohl etwas weniger chemisch beständig als PVDF, verarbeitet eine breite Palette von Prozesschemikalien, die bei der allgemeinen Füllstandsmessung auftreten, und ist weniger anfällig für bestimmte mechanische Ermüdungsmechanismen bei Hochfrequenz-Akustikanwendungen.

Für aggressive chemische Dampfumgebungen, erhöhte Säurekonzentrationen oder Anwendungen, bei denen der Transducer während des Behälterbetriebs häufig mit der Prozessflüssigkeit in Kontakt kommt, ist PVDF die konservative Spezifikation.

Für allgemeine Wasser-, Abwasser- und milde chemische Anwendungen ist ETFE eine kostengünstige Alternative.

FAQ

F1: Der Probe LU ist 2-Draht schleifenversorgt. Was ist die erforderliche Schleifenspeisespannung und der Strombereich?

Die Schleifenspeisespannung für den SITRANS Probe LU beträgt 14,5 bis 35V DC (für nicht-gefährliche Anwendungen).

Der Sender bezieht seine Betriebsspannung aus der Schleife und variiert den Strom zwischen 4mA (entspricht 0% Füllstand) und 20mA (entspricht 100% Füllstand), um die Messung zu signalisieren. 

Die Schleifenstromversorgung muss in der Lage sein, mindestens 20mA bei der minimalen Betriebsspannung des Senders — 14,5V — zu liefern, unter Berücksichtigung des Spannungsabfalls über jeglichen Reihenwiderstand (Kabelwiderstand, Barrieren, Isolatoren) in der Schleife.

Standard 24V DC Schleifenstromversorgungen mit entsprechender Schleifenwiderstandsplanung sind mit dem Probe LU kompatibel.

F2: Wie wird der Probe LU für einen bestimmten Tank programmiert und kann dies ohne HART-Kommunikator erfolgen?

Ja — das integrierte Display und die Tasten des Probe LU bieten vollständigen Zugriff auf das Konfigurationsmenü ohne externe Werkzeuge.

Das Programmierverfahren folgt einer einfachen, englischsprachigen geführten Sequenz: Der Bediener definiert den Leerraum (Sensorebene bis Tankboden), den vollen Abstand (Sensorebene bis Hochpegel-Sollwert), wählt die Maßeinheiten und programmiert optional die Behälterform für die Volumenausgabe.

Das Display bestätigt jede Eingabe und liefert während der Einrichtung sofortiges Feedback zum gemessenen Füllstand.

Ein HART-Kommunikator oder ein PC mit SIMATIC PDM kann auf zusätzliche Parameter und Diagnosen zugreifen, aber die grundlegende Inbetriebnahme ist vollständig eigenständig.

F3: Der Probe LU ist ein Auslaufmodell. Sollte ich ihn noch spezifizieren oder direkt zum Nachfolger Probe LU240 wechseln?

Für laufende Projekte, bei denen der Probe LU bereits spezifiziert wurde und der 7ML5221-1BA11 noch bestellbar ist, ist die Fertigstellung der Bestellung gemäß der ursprünglichen Spezifikation praktikabel. Für die Planung neuer Projekte ist die Spezifikation des SITRANS Probe LU240 (7ML51 Serie) sinnvoller — es ist die aktuelle Plattform mit aktualisierter Elektronik, fortgesetztem Software-Support und einer längeren verbleibenden Produktlebensdauer.

Die LU240-Serie ist als funktionaler Ersatz für den Probe LU konzipiert und deckt die gleichen Kern-Füllstandsmessungsanwendungen mit kompatiblen physikalischen Montageabmessungen ab.

Bestätigen Sie den LU240-Bestellcode bei Siemens für die entsprechende 6m PVDF 2" NPT HART-Konfiguration.

F4: Kann der SITRANS Probe LU den Füllstand in Tanks mit turbulenten oder belüfteten Flüssigkeitsoberflächen messen?

Turbulenzen und Belüftung beeinflussen beide die Ultraschall-Füllstandsmessung.

Turbulente Oberflächen streuen den Ultraschallimpuls und können die Stärke des Rückkehr-Echos verringern. Belüftung — in der Flüssigkeit dispergierte Luftblasen — beeinträchtigt die Ultraschallmessung nicht wesentlich, solange die Messung an der Flüssigkeits-Luft-Grenzfläche oberhalb der belüfteten Zone erfolgt, was der Probe LU von oben tut. 

Sehr starke Oberflächenbewegung, Schaumdecken, die die Flüssigkeitsoberfläche vollständig bedecken, oder extrem turbulente Einströmungen können die Echo-Verarbeitung beeinträchtigen.

In diesen Fällen helfen die Echo-Zuverlässigkeitsbewertung von Sonic Intelligence und AFES, eine stabile Anzeige aufrechtzuerhalten, aber bei starker Turbulenz verbessert die Erhöhung der Dämpfungseinstellung und die Aktivierung zusätzlicher Mittelwertbildung in der Senderkonfiguration die Stabilität auf Kosten der Reaktionszeit.

F5: Was ist die minimale Blindzone unterhalb des Probe LU und wie wirkt sie sich auf die Auswahl des Hochpegel-Sollwerts aus?

Der SITRANS Probe LU hat eine Blindzone — der Bereich unmittelbar unterhalb der Transducer-Oberfläche, innerhalb dessen Echos nicht zuverlässig verarbeitet werden können.

Für den 6-Meter-Probe LU erstreckt sich die Blindzone etwa 0,25 m (10 Zoll) unterhalb der Transducer-Oberfläche. 

Jede Flüssigkeitsoberfläche innerhalb dieses Bereichs kann nicht genau gemessen werden.

Bei der Positionierung des Senders sollte der maximale Hochpegel-Alarm-Sollwert mindestens 0,25 m unterhalb der Transducer-Oberfläche liegen, und der Sender sollte hoch genug montiert sein, dass der maximale Füllstand des Behälters außerhalb der Blindzone liegt. 

Für sehr hohe Behälter schränkt die Blindzone die Installation selten ein; für flache Behälter oder Sumpfe wird sie zu einem wichtigen Aufstellungsparameter.