ALTOSONIC Ultraschall-Durchflussmesser UFM 800

© KROHNE 12/2000 D 31 IF10 02 D
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Installations- und
Betriebsanweisungen
ALTOSONIC
Ultraschall-Durchflussmesser
UFM 800
Schwebekörper-Durchflussmesser
Wirbelfrequenz-Durchflussmesser
Durchflusskontrollgeräte
Magnetisch-Induktive Durchflussmesser
Ultraschall-Durchflussmesser
Masse-Durchflussmesser
Füllstand-Messgeräte
Kommunikationstechnik
Engineering-Systeme & -Lösungen

Inhalt Seite
1 Installationsbeschreibung 3
1.1 Lieferumfang für Einzelstrahl (SB) 3
1.2 Lieferumfang für Zweistrahl (DB) 3
2.0 Berechnung der Sensorabstände 4
3.0 Einbau der Sensorhalter und des Vierkantrohrs 5
4 Sensorausrichtung 5
4.1 Flüssigkeitsjustierung 6
4.2 Laserausrichtung 7
5.0 Anschweißen der Sensoren am Sensorhalter 7
6.0 Montage der Sensoren 8
7.0 Verkabelung, Anschluss, Endmontage 8
8.0 Programmieren des UFC 500-Wandlers 9
9.0 Nullpunkt-Messung 10
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Installations- und Betriebsanweisungen UFM 800 W / UFM 800 C
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1.0 Installationsbeschreibung
Die Installation entspricht grundsätzlich der des UFM 400F (Einzelstrahl SB) oder des UFM 500F (Zweistrahl DB). Der Unterschied liegt darin,
dass die Sensoren in eine bestehende Stahlrohrleitung eingeschweißt werden. Da eine Kalibrierung im befüllten Zustand nicht möglich ist, wird
die Primärkonstante (GK) aus der Geometrie berechnet. Wenn ein Referenzwert für die Durchflussrate vorliegt, kann die Installation vor Ort
kalibriert werden.
1.1 Lieferumfang für Einzelstrahl (SB)
– 2 FS 500W-Sensoren
– 2 Sensorhalter
– 2 geschützte Sensorkabel (Länge hängt von Außendurchmesser ab)
– 1 Vierkantrohr mit 2 Gewindelöchern
– 1 Anschlussdose, einschließlich Aufdruck, Dichtung, Befestigungsschrauben und Abdeckung
– 1 Anschlusskabel MR02 für den Anschluss der Anschlussdose am Rohr und dem Signalwandler (Länge 5 - 50 m)
– UFC 500F-Signalwandler mit Wandhalterungssatz
– 1 Tube Schmierfett für Akustikkopplung
– 1 Flasche Silikonöl AK 2000
1.2 Lieferumfang für Zweistrahl (DB)
– 4 FS 500W-Sensoren
– 4 Sensorhalter
– 4 geschützte Sensorkabel (Länge hängt von Außendurchmesser ab)
– 1 Vierkantrohr mit 4 Gewindelöchern
– 1 Anschlussdose, einschließlich Aufdruck, Dichtung, Befestigungsschrauben und Abdeckung
– 1 Anschlusskabel MR02 für den Anschluss der Anschlussdose am Rohr und dem Signalwandler (Länge 5 - 50 m)
– UFC 500F-Signalwandler mit Wandhalterungssatz
– 1 Tube Schmierfett für Akustikkopplung
– 1 Flasche Silikonöl AK 2000
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Installations- und Betriebsanweisungen UFM 800 W / UFM 800 C 3

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2.0 Berechnung der Sensorabstände
Für die Berechnung des Sensorabstands A muss der Innendurchmesser Di bekannt sein. Für die Zentrierung der Sensorhalter muss die
Wandstärke t und der Außendurchmesser D bekannt sein.
Abbildung 1: Einstrahl-Durchflussmesser, Grundabmessungen für Sensorpositionierung und GK-Berechnung A = Di + 11 mm
Abbildung 2: Zweistrahl-Durchflussmesser, Grundabmessungen für Sensorpositionierung und GK-Berechnung
In Abbildung 2:
α = 360° ⋅ ((Di ⋅ π/12 – 3,9) / (Di ⋅ π)
A = Di ⋅ 0,866 ⋅ √ 1 – tg2α + 7,8
1 + tg2α Der über die Außenseite der Rohrleitung gemessene Abstand der Sensoren 1 und 2 entspricht dann 180 - 2α ⋅ π⋅ DΟ 360
Der über die Außenseite der Rohrleitung gemessene Abstand der Sensoren 1 und 4 entspricht dann 2α ⋅ π⋅ D Ο
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3.0 Einbau der Sensorhalter und des Vierkantrohrs
● Markieren Sie die Punkte, an denen die Sensoren auf der Rohrleitung angebracht werden (Abbildung 1/2 SB/DB).
● Bringen Sie an diesen Punkten Bohrungen mit Durchmesser 40 mm (Abbildung 3) ein.
● Bearbeiten Sie die Sensorhalter so, dass sich diese an die entsprechende Rohrkrümmung (Außendurchmesser der Rohrleitung) anpassen und
die richtige Länge besitzen (Abbildung 3). Schweißen Sie die Sensorhalter rechtwinklig zur Rohrwandung auf die Rohrleitung und umschweißen
Sie diese vollständig entlang der Bohrungen. Achten Sie darauf, dass der Abstand zwischen Rohrleitungsinnenseite und Sensorhalter 40 mm
beträgt. Durch das Schweißen kann das Gewinde des Sensorhalters verformt werden. Dies kann durch die Verwendung eines Gewindestopfens
(42 x 1,5 mm) vermieden werden.
● Rohrinnenseite und Sensorhalter entgraten. Achten Sie dabei besonders darauf, das Innengewinde der Sensorhalter nicht zu beschädigen.
● Schweißen Sie das Vierkantrohr an der entsprechenden Stelle auf die Rohrleitung (Abbildung 1/2). Das Vierkantrohr muss rundum verschweißt
werden, um in der Rohrleitung eine geschlossene Atmosphäre herbeizuführen (Schutzklasse IP 67/68).
Abbildung 3: Sensor FS 500W. 1. Abdeckung, 2. Mutter, 3. Führungsstück für Piezoelement, 4. Sensorgehäuse, 5. Sensorhalter, 6. O-Ring,
7. Piezoelement
4.0 Sensorausrichtung
Die Sensoren jedes akustischen Messpfads müssen zueinander ausgerichtet sein, um eine optimale Übertragung akustischer Signale zu gewährleisten.
Dies erreicht man am besten über Flüssigkeitsjustierung, bei der die Rohrleitung mit einer Flüssigkeit befüllt wird und die Sensorposition
durch Überwachung der Übertragung der akustischen Signale optimiert wird. Wenn dies nicht möglich ist, kann der Sensor optisch ausgerichtet
werden. Bei dieser Methode muss man Zugang zum Rohrinneren haben. Als Ergebnis liegen die akustischen Fenster parallel zueinander und auf
der gleichen Achse. Für die Übertragung akustischer Signale ist dies ausreichend.
Bei Einstrahlausführungen (SB) werden nur ein Ultraschall-Messpfad und zwei Sensoren verwendet (Abbildung 1). Dieser Messpfad wird Messpfad
1 genannt und besteht aus den Sensoren 1 und 2. Bei einer Zweistrahlausführung (DB) werden zwei akustische Messpfade und vier Sensoren
eingesetzt (Abbildung 2). Der obere Messpfad heißt Messpfad 1 und besteht aus den Sensoren 1 und 2. Der untere Messpfad heißt Messpfad 2
und besteht aus den Sensoren 4 und 3. Es ist sehr wichtig, dass beide akustische Messpfade die gleiche Signalstärke besitzen. Dies kann nur
durch Flüssigkeitsjustierung oder Laserausrichtung optimiert werden.
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Installations- und Betriebsanweisungen UFM 800 W / UFM 800 C 5

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4.1 Flüssigkeitsjustierung
Für eine korrekte Justierung wird eine Service-Adapterkarte wie im folgenden Diagramm benötigt.
Anmerkung:
DS (linke Seite des
Widerstands)
Metallgehäuse
SMB-Anschlüsse können als
Massebezug für die
Messung verwendet werden
SIGNALSTEUERUNG SIGNALERKENNUNG SIGNALVERARBEITUNG
1/2 Messpfad 1/2 Auswahl TrL Triggerpegel TrC Triggerverlauf
U/D Pulsrichtung TW Zeitfenster TrD Triggerverzögerung
/SP Startpuls Tff Trigger-Flipflop DS Dual Slope
T1-4 Sensoren für Startpuls BAGC Puls empfangen TrF Triggerzeit
INR empfangener Puls vor dem AGC /TrDA Triggerverzögerung
3/4 Triggerpunkt AGCL AGC-Level verstärkt
für DS-Kalibrierung AAGC empfangener Puls
nach dem AGC
Die „kursiv“ gedruckten Signale werden nicht erläutert, da diese für die Beschreibung der Ausrichtung nicht notwendig sind.
Installations- und Betriebsanweisungen UFM 800 W / UFM 800 C
Der Serviceadapter
muss mit einem
Flachkabel an den
Serviceanschluss des
Wandlers auf der
Rückseite der Anzeige
angeschlossen
werden.
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Verfahren für die Flüssigkeitsjustierung mit der Service-Adapterkarte:
1. Die vier Sensoren ausrichten
2. Sensorkabel (1, 2, 3, und 4) an den Wandler anschließen, wie in Abschnitt 7 beschrieben
3. Service-Adapterkarte installieren
4. Netzteil anschließen
5. Wandler programmieren (Durchmesser, Zeitfenster usw.), wie in Abschnitt 8 beschrieben
6. In Adresse 5.2.6. Messpfad 1 auswählen (d. h. Sensoren 1 und 2)
7. Gleichspannung an AGCL (rot) und MASSE (schwarz) messen
8. Einen Sensor des Sensorpaars 1 auf die höchste Spannung einstellen
9. Den anderen Sensor des Sensorpaars 1 auf die höchste Spannung einstellen
10. In Adresse 5.2.6. Messpfad 2 auswählen (d. h. Sensoren 3 und 4)
11. Einen Sensor des Sensorpaars 2 auf die höchste Spannung einstellen
12. Den anderen Sensor des Sensorpaars 2 auf die höchste Spannung einstellen
13. Service-Adapterkarte entfernen
4.2 Laserausrichtung
Wenn eine Flüssigkeitsjustierung nicht vorgenommen werden kann, können die Sensoren mit Hilfe eines Laserstrahls ausgerichtet werden. Das
heißt, dass die akustischen Fenster jedes Messpfads der Sensoren parallel zueinander und auf der gleichen Achse liegen werden. Bei dieser
Methode muss man Zugang zum Rohrinneren haben.
Benötigte Spezialausrüstung:
● Laser-Abgleichwerkzeug (muss gesondert bestellt werden)
Richten Sie die Sensoren mit dem Laser-Abgleichwerkzeug folgendermaßen aus:
● Sensoren vollständig in die Sensorhalter einschrauben. Die Sensoren dürfen nicht in das Rohrinnere hineinragen. In diesem Fall müssen die
Sensoren wieder so weit herausgeschraubt werden, bis diese bündig sind. Dann jeden Sensor so weit drehen, bis das akustische Fenster dem
jeweiligen anderen Sensor des gleichen Messpfads genau gegenüber liegt (Abbildung 1/2 SB/DB).
● Diese Sensoren mit einem Schweißpunkt fixieren.
● Die Ausrichtung nochmals überprüfen.
● Diesen Vorgang für Messpfad 2 wiederholen (Sensoren 3 und 4).
5.0 Anschweißen der Sensoren am Sensorhalter (nach Flüssigkeitsjustierung)
Bevor die Sensoren vollständig rundum verschweißt werden, sind die innen liegenden Bauteile (Abbildung 3) aus den Sensorgehäusen zu
entfernen. Bewahren Sie die innen liegenden Teile jedes Sensors in einem sauberen Behälter oder einem Kunststoffbeutel auf. Decken Sie das
aufgeriebene Sensorgehäuse mit einer Schutzschraube ab, um zu verhindern, dass während des Schweißens und Schleifens Staub oder Schmutz
eindringen. Schweißen Sie die Sensorgehäuse vollständig am Sensorhalter fest und lassen Sie diese vor der Montage der innen liegenden
Bauteile abkühlen. Durch das Schweißen kann das Gewinde des Sensorhalters verformt werden. Dies kann durch die Verwendung eines
Gewindestopfens (20 x 1,5 mm) vermieden werden. Montieren Sie die innen liegenden Bauteile der Sensoren wie in Abschnitt 6 auf der nächsten
Seite beschrieben.
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6.0 Montage der Sensoren
● Die Anschlussdose der Sensoren 1 und 4 mit "P” und die Anschlussdose der Sensoren 2 und 4 mit "N” markieren (Siehe Abbildung 2).
● Innenseite des Sensorhalters mit Aceton reinigen, anschließend mit Druckluft trocknen.
● Piezokristall reinigen.
● Kristall mit dem Schmierfett für Akustikkopplung auf das Kupferblech am Ende des Führungsstücks für das Piezoelement ankleben.
ANMERKUNG:
Bei einem „P“-Sensor: der Kristall muss mit der grün markierten Seite auf das Führungsstück des Piezoelements zeigen.
Bei einem „N“-Sensor: der Kristall darf mit der grün markierten Seite unter keinen Umständen auf das Führungsstück des
Piezoelements zeigen.
● Isolierring um den Kristall herum anbringen.
● 3 Tropfen Silikonöl AK 2000 auf die frei liegende Seite des Kristalls geben. Stellen Sie sicher, dass keine Luftblasen auf dem Kristall oder im Öl
verbleiben.
● Den Halter mit dem Kristall in das Gehäuse einführen.
● Versuchen Sie, den Halter in der richtigen Richtung einzuführen.
● Halter mit Federring und Mutter befestigen.
● Kabelverbinder an Sensor anbringen.
● Kabel anhand der markierten Nummern am entsprechenden Sensor anbringen (siehe Abbildung 1 oder 2).
● Abdeckung anbringen.
7.0 Verkabelung, Anschluss, Endmontage
Die Sensorkabel sind auf der einen Seite an die entsprechenden Sensoren (Nummerierung) und auf der anderen Seite an das Vierkantrohr
anzuschließen:
Abbildung 7: Sensorkabel mit Anakonda-Schutzschlauch 1. Sealtite-geschützter Anakondaschlauch
mit Mutter, Dichtmasse und Einlage, vormontiert, 2. Silikonschutz (glasfaserverstärkt),
3. Koaxialkabel für Signalübertragung, 4. Schild mit Sensornummer, 5. Kabeldichtung,
6. SMB-Anschluss
● SMB-Anschluss (6) durch Gewindeloch in das Sensorgehäuse einführen und Kabeldichtung (5) in das Sensorgehäuse einschrauben und fest
anziehen. SMB-Anschluss mit dem Netzsteckeranschluss verbinden. Anakondaschlauch auf die Kabeldichtung schieben und die Überwurfmutter
anziehen (diese kann sich auf der Dichtung drehen). Fest anziehen. Die Dichtung muss aus der Kabeldichtung herausquellen, um eine wasserdichte
Verbindung zu gewährleisten.
● Abdeckungen (1) mit dem abdichtenden O-Ring (7) auf die Sensoren schrauben (Abbildung 3). O-Ring mit wenig Schmierfett einstreichen und
darauf achten, dass der O-Ring richtig platziert ist und nicht durch das Gewinde beschädigt wird, um einen guten Schutz gegen äußere
Einflüsse zu gewährleisten (IP 65/68). Die Abdeckung muss soweit eingeschraubt werden, bis der O-Ring nicht mehr sichtbar ist und diese fest
angezogen ist.
● Den SMB-Anschluss auf der gegenüber liegenden Seite in das Vierkantrohr einführen und den Anakondaschlauch wie oben beschrieben an
dem Vierkantrohr befestigen.
● Anschlussdose auf dem Vierkantrohr befestigen und gleichzeitig die Silikondichtung anbringen. Anschließend die SMB-Anschlüsse der
Sensorkabel mit den richtigen Anschlüssen der Anschlussdose verbinden.
● Anschlüsse in der Anschlussdose befestigen.
● Signalwandler mit der Wandhalterung an der Wand befestigen.
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● MR02- oder MR04-Kabel mit dem einen Ende mit der Anschlussdose auf dem Vierkantrohr verbinden. Das andere Ende ist an der Anschlussdose
unter dem Signalwandler anzubringen. Die Anschlüsse sind mit dem richtigen Gegenstück zu verbinden (auf Nummerierung achten!).
Kabeldichtung PG16 fest anziehen, um einen guten Schutz gegen äußere Einflüsse zu gewährleisten.
● Beide Anschlussdosen schließen. Dabei auf richtige Platzierung der Dichtungen achten.
● Netz- und Ausgabekabel am Wandler anschließen (Installations- und Betriebshandbuch 400/500).
● Rohrleitung mit Flüssigkeit befüllen und die Signale im UFC 500 mittels Verfahren 4.1 überprüfen.
TRIGGER PEGEL
Abbildung 10: Triggereinstellung
Der Optimalwert für den Triggerpegel liegt zwischen dem ersten und zweiten Spitzenwert. Die Werkseinstellung von 200 mV ist für die meisten
Anwendungen ausreichend. In manchen Fällen kann eine Nachjustierung erforderlich sein.
8.0 Programmieren des UFC 500-Wandlers
Siehe UFM 500 K/F-Handbuch.
Geben Sie die folgenden Werte in die entsprechenden Programmfunktionen ein. Andere Funktionen können nach Wunsch verändert werden
(Ausgabe, Zeitkonstante, niedriger Durchfluss-Cut-Off).
Nr. Funktion Beschreibung
3.1.1. FULL SCALE Gewünschte Durchflussrate für vollen Zeigerausschlag (= 100 %)
3.1.5. METER SIZE Exakter Innendurchmesser in mm oder Zoll
3.1.6. GK VALUE Wert der Primärkonstante: entsprechend der PC-Berechnungen
5.2.6. SEL PATH Einzelstrahl: Messpfad 1
Zweistrahl: Messpfade 1 + 2
5.3.1. T. WINDOW ≥ DN 100/4 33 µS
> DN 100/4 ca. 70 % der Laufzeitdifferenz für Wasser (siehe Fkt. 3.2.4.)
Zugangscode für Menü 5:
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9.0 Nullpunkt-Messung
Es ist wichtig, bei Ultraschall-Durchflussmessern einen guten Nullpunkt zu haben. Um einen Nullpunkt zu setzen, ist es sehr wichtig, eine Situation
herbeizuführen, in der der Durchfluss absolut Null beträgt. Wenn dies nicht möglich ist, kann der Standard-Nullpunkt verwendet werden, der einen
guten Näherungswert darstellt.
● Flüssigkeitsdurchfluss für mindestens fünf Minuten auf hohe Durchflussrate einstellen. Durchfluss anhalten und die Ventile in Durchflussrichtung
und Gegenrichtung schließen (wenn vorhanden).
● Flüssigkeit stabilisieren lassen, bis die angezeigte Durchflussrate einen stabilen Wert einnimmt. (mindestens einige Minuten, für größere
Durchmesser (> DN 300) für einen längeren Zeitraum.
● Nullpunkt-Messung durchführen (Fkt. 3.1.4.) und überprüfen, ob die Anzeige auf Null geht. Anderenfalls die Nullpunkt-Messung so oft durchführen,
bis ein stabiler Nullpunkt vorliegt.
Jetzt sollte der UFM 800W-Ultraschall-Durchflussmesser betriebsbereit sein.
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