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Magnetisch-induktiverDurchflussmesser
COPA-XL
D184S072U01 Rev. 00 / 09.2001
Der COPA-XL ist ein magnetisch-induktiver Durchflussmesser. Mit dem COPA-XL, kann der Durchfluss von Flüssigkeiten mit einer elektrischen Mindestleitfähigkeit von 20 µS/cm gemessen werden. Der Messumformer ist direkt auf dem Durchflussaufnehmer mon-tiert. Beide bilden eine kompakte Einheit.
Der COPA-XL zeichnet sich durch folgende Merkmale aus:
■ Sehr kleine Abmessungen.■ Geringes Gewicht.■ Schnell ein- und auszubauen.■ Hilfsenergie und Signalausgänge werden über Stecker ange-
schlossen.■ Nennweite DN10 - 300■ Prozessanschluss: Flansch nach DIN und ANSI.
■ Upgradefähig■ Display zur Anzeige von Durchfluss und Zählerstand.■ Einfache, bedienergeführte Parametrierung im Klartext.■ Betriebsbereite Auslieferung.
Abb. 1
COPA-XL D184S072U01
Übersicht Ausführungsvarianten
Messwertabweichung 0,5 % v.M.
Modellnummer DL43F
AufnehmerNennweite DN 10 bis DN 300
Prozessanschluss Flansch nach DIN und ANSI
Auskleidung PTFE oder Hartgummi
Leitfähigkeit mind. 20 µS/cm
Elektroden Hast. C oder Niro 1.4571
Schutzart IP 65
max. zul. Messstofftemperatur 80 °C für DN 10 - DN 250; 60 °C für DN 300
MessumformerHilfsenergie 24 V AC/DC
Stromausgang 0/4 - 20 mA
Signalausgang passiv Optokoppler Funktion entweder als Impulsausgang oder als Schaltausgang
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COPA-XL D184S072U01
Arbeitsweise und Systemaufbau
MessprinzipDie Grundlage für die magnetisch-induktive Durchflussmessung ist das Faraday´sche Induktionsgesetz. Wird in einem Magnetfeld ein Leiter bewegt, so wird in ihm eine Spannung induziert.
Bei der gerätetechnischen Ausnutzung dieses Messprinzips durchfließt der leitfähige Messstoff ein Rohr, in dem senkrecht zur Fließrichtung ein Magnetfeld erzeugt wird . Die im Messstoff indu-zierte Spannung wird von zwei diametral angeordneten Elektroden abgegriffen. Diese Messspannung UE ist der magnetischen Induk-tion B, dem Elektrodenabstand D sowie der mittleren Strömungs-geschwindigkeit v proportional. Wird berücksichtigt, dass die magnetische Induktion B und der Elektrodenabstand D konstante Werte sind, so ergibt sich eine Proportionalität zwischen Messspannung UE und der mittleren Strömungsgeschwindigkeit v. Aus der Berechnung des Volumendurchflusses folgt, dass die Messspannung UE linear und proportional zum Volumendurch-fluss ist.
Im Messumformer wird die induzierte Messspannung in normierte, analoge und digitale Signale umgesetzt.
SystemaufbauBei dem COPA-XL ist der Messumformer direkt auf dem Durch-flussaufnehmer montiert.
EingangDer Messbereich ist, je nach Nennweite, in fogendem Bereich stu-fenlos einstellbar.
UE
y
z
x
BD
E
v
Magnetspule
Messrohr inElektrodenebene
Messelektrode
Messspannung
UE = MesspannungB = magnetische InduktionD = Elektrodenabstandv = mittlere Strömungsgeschwindigkeitqv = Volumendurchfluss
qv = UE ~ qv
UE B D v⋅ ⋅ ⋅
D2π4
---------- v⋅
Abb. 2 Schema eines mangetisch-induktiven Durchflussmessers
NennweiteDN
StandardDruckstufe
PN
min. MessbereichFließgeschw.0 bis 0,5 m/s
max. MessbereichFließgeschw.0 bis 10 m/s
101520
404040
0 bis 2,25 l/min0 bis 5,0 l/min0 bis 7,5 l/min
0 bis 45 l/min0 bis 100 l/min0 bis 150 l/min
253240
404040
0 bis 10 l/min0 bis 20 l/min0 bis 30 l/min
0 bis 200 l/min0 bis 400 l/min0 bis 600 l/min
506580
404040
0 bis 3 m3/h0 bis 6 m3/h0 bis 9 m3/h
0 bis 60 m3/h0 bis 120 m3/h0 bis 180 m3/h
100125150
161616
0 bis 12 m3/h0 bis 21 m3/h0 bis 30 m3/h
0 bis 240 m3/h0 bis 420 m3/h0 bis 600 m3/h
200250300
10/1610/1610/16
0 bis 54 m3/h0 bis 90 m3/h0 bis 120 m3/h
0 bis 1080 m3/h0 bis 1800 m3/h0 bis 2400 m3/h
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COPA-XL D184S072U01
Durchflussnomogramm
DurchflussnomogrammDer Volumenstrom hängt von der Fließgeschwindigkeit und der Nennweite des Durchflussmessgerätes ab. Das Durchflussnomo-gramm zeigt, welchen Durchflussbereich ein Messgerät be-stimmter Nennweite erfassen kann, und welche Nennweite für ei-nen bestimmten Durchfluss geeignet ist.
Beispiel:Durchfluss = 7 m3/h (Maximalwert = Messbereichsendwert). Geeignet sind Aufnehmer mit den Nennweiten DN 25 bis DN 50 für eine Fließgeschwindigkeit von 0,5 bis 10 m/s.
102
l/min 3/hm l/s
54
3
2
104
8
6
54
3
2
6
103
8
654
4
3
3
2
2
103
8
654
3
2
8
654
3
2
102
8
654
3
2
108
654
3
2
108
654
3
210-1
8
654
3
2
1
32 4 5 6 8 1010,80,60,5m/s
8
654
3
10-1
18
654
3
2
108
654
3
2
2
8
654
3
2
10
3
8
654
3
2
10
DN 1
00DN
125D
N 15
0DN
200
DN 2
50DN
300
DN 8
0
DN 6
5
DN 5
0
DN 4
0
DN 3
2
DN 2
5
DN 2
0
DN 1
5
DN 1
0
Bei
spie
l
Abb. 3 Durchflussnomogramm
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COPA-XL D184S072U01
Technische Daten: Ausgang, Kennwerte und Einbaubedingungen
AusgängeOptokoppler alsa) Impulsausgang passiv
(Daten des Optokopplers:)16 V ≤ UCEH ≤ 30 V; 0 V ≤ UCEL ≤ 2 V; 0 mA ≤ ICEH ≤ 0,2 mA ; 2 mA ≤ ICEL ≤ 220 mAfmax = 20 Impulse/sec; Impulsbreite min. 20 ms; max. 2550 ms
oderb) Schaltausgang passiv
Die Funktion des Ausganges ist einstellbar z.B. Vor-/Rücklaufsignalisierung, min./ max. Kontakt, Systemalarm, Datendes Optokopplers: siehe Impulsausgang
Die Funktion des Optokopplerausganges kann vor Ort eingestellt werden. Der Optokopplerausgang kann entweder Funktion “Im-pulsausgang” oder die Funktion “Schaltausgang” annehmen.
Stromausgangeinstellbar 0/4 bis 20 mA; Bürde ≤ 600 Ohm
AusfallsignalDer Schaltausgang (Optokoppler) ist als Systemalarm konfigurierbar. Daten des Optokopplers: siehe Impulsausgang
BürdeMax. Bürde des Stromausganges: ≤ 600 Ohm
SchleichmengenunterdrückungDie Schleichmenge ist einstellbar. Werksvoreinstellung: 1%
KennwerteMessabweichung bei Referenzbedingungen(Impulsausgang)
Wiederholbarkeit≤ 0,2 % v.M.
EinschwingzeitAls Sprungfunktion 0-99 % (entspr. 5 ) ≥ 5 sErregerfrequenz : 6 1/4 Hz
EinbaubedingungenEinbauhinweiseDer Durchflussmesser sollte nicht in der Nähe von starken elektro-magnetischen Feldern installiert werden. Die Einbaulage ist belie-big! Es muß jedoch sichergestellt sein, dass das Messrohr immer voll gefüllt ist. Eine Teilfüllung verursacht Messfehler.
Ventile oder andere Absperrorgane sollten hinter dem Durchfluss-messer montiert werden. Eine leichte Steigung der Leitung von ca. 3 % ist zur Entgasung günstig. Bei Einbau in horizontale Leitungen sollte gewährleistet sein, dass die gedachte Verbindungslinie der beiden Elektroden möglichst waagerecht liegt, damit keine Luft- oder Gasblasen die Messspannung, die durch die Elektroden ab-gegriffen wird, beeinflussen kann.
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 2 4 6 8 10
Fließgeschwindigkeit
Standard-kalibrierung0,5 % v.M.
6
5
4
3
2
1
0 2 4 6 8 10 20 40 60 80 100 %Q
v [m/s]
Q max DN
Mes
swer
tabw
eich
ung
%
v.M
.
Standardkalibrierung (Impulsausgang):Q > 0,07 Q 0,5 % v.M.Q < 0,07 Q 0,00035 Q
maxDN
maxDN maxDN
Q = max. Durchfluss der Nennweite bei 10 m/smaxDN
Abb. 4 Messwertabweichung des Messsystems
τ
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COPA-XL D184S072U01
Technische Daten
Ein- und AuslaufstreckenEs wird eine gerade Einlaufstrecke von 3 x DN vor dem Gerät und eine Auslaufstrecke von 2 x DN hinter dem Gerät empfohlen.
DruckverlustDer COPA-XL besitzt keine in das Messrohr hineinragende Teile. Der Druckverlust ist vernachlässigbar klein.
UmgebungsbedingungenUmgebungstemperatur-25 °C bis 50 °C
SchutzartIP65 (nach EN 60529)
Elektromechanische VerträglichkeitDas Gerät entspricht den NAMUR-Empfehlungen NE21. Elektro-magnetische Verträglichkeit von Betriebsmitteln der Prozess- und Laborleittechnik 5/93 und EMV Richtlinie 89/336/EWG (EN50081-1, EN 50082-2).
! Achtung: Bei geöffnetem Gehäusedeckel ist der EMV-Schutz eingeschränkt.
ProzessbedingungenProzesstemperaturZulässige MessstofftemperaturDN 10-250 mit Hartgummi oder PTFE Auskl.: -25 °C bis +80 °CDN 300 mit Hartgummi Auskl.:-25 °C bis +60 °C
LeitfähigkeitMin. 20 µS/cm
LufteinschlüsseEs ist sicherzustellen, dass das Messgerät stets voll gefüllt ist. Eine Teilfüllung verursacht ebenso wie im Medium mitgeführte Gasblasen einen zusätzlichen Messfehler.
Minimal und max. zulässiger Druck in Abhängigkeit der Mess-stofftemperatur
Temperaturdiagramm Flanschausführung
Werkstoffe: Messstoffberührte Teile
Nicht messstoffberührte Teile
RohrleitungsvibrationMaximal zulässig 15 m/s2 (10 - 150 Hz)
BauformenDN 10 bis DN 300Zweischalengehäuse: Alu-Guss, lackiert
Einbaulänge Flansch (kurze Bauform)Nennweiten DN 15 bis DN 300 entsprechen in DIN Flanschausfüh-rung VDE/VDI 2641 und den nach DVGW Arbeitsblatt W420 fest-gelegten Einbaulängen (Wasserzähler, Bauart WP ISO 4064 kurz sowie ISO 13359).
Auskleidung Nennweite DN
PBetriebbar
PBetrieb bei TBetriebmbar abs.°C
HartgummiKTW zugelassen
100 bis 250 40 0 < 80
300 25 0 < 60
PTFE 10 bis 250 4025
270500
< 20< 80
Teile Standard
Auskleidung PTFE, Hartgummi
Messelektrode bei- Hartgummi Niro W.-Nr. 1.4571
Messelektrode bei- PTFE Hast.-C4
Teile Standard
GehäuseDN 10 - DN 300
ZweischalengehäuseAlu-Guss, lackiert,Farbanstrich, 60 µm dickRAL 9002
FlanschDN 10 - DN 15DN 20 - DN 300
Niro 1.4571 (Standard)Stahl (verzinkt)
Messumformergehäuse Alu-Legierung, lackiert, 60 µm dickRahmen: dunkelgrau, RAL 7012Deckel: hellgrau, RAL 9002
Messrohr Niro W.-Nr. 1.4301
60
25
-25
Standard
Niroflansch
Messstoff-temp. °C
Umgebungstemperatur °C
8050
10
0
Abb. 5 Messstofftemperatur in Abhängigkeit von derUmgebungstemperatur COPA-XL
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COPA-XL D184S072U01
Maßzeichnungen: Durchflussaufnehmer DN 10 - DN 100, Flansch nach DIN und ANSI, Modell DL43F
Alle Maße in mm
k
35
88
d2
Winkelstecker Pg 9
Anzahl der Löcher N
Dd4
A
L
b
104
CE
F
DIN 2501
AnschlussmaßeDN PN L D b k d2 d4 N A C E F Gewicht ca. kg
10 (1/2“) 10-40 200 90 18 60 14 40 4 66.5 62 101 129 3
15 ((1/2“) 10-40 200 95 18 65 14 45 4 66,5 62 101 129 3
20 (3/4“) 10-40 200 105 20 75 14 58 4 87 73 112 140 3,5
25 (1“)10-40150 lb
200270
115108
2016
8579,2
1415,7
6850,8
4 87 73 112 140 4
32 (1 1/4“) 10-40 200 140 20 100 18 78 4 95 78 117 145 5
40 (1 1/2“)10-40150 lb
200280
150127
2019,5
11098,6
181537
8873,2
4 100 82 121 149 6
50 (2“)10-40150 lb
200280
165152,4
2121
125120,6
1819,1
10292,2
4 116 90 129 157 8
65 (2 1/2“) 25-40 200 185 25 145 18 122 8 100 104 153 171 12
80 (3“)10-40150 lb
200340
200190,5
2726
160152,4
1819,1
138127
84
100 110 159 177 16
100 (4“)10-40150 lb
250400
220229
2326
180190,5
1819,1
158157,2
8 130 130 179 197 15
Abb. 6
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COPA-XL D184S072U01
Maßzeichnungen: Durchflussaufnehmer DN 125 - DN 300, Flansch nach DIN und ANSI, Modell DL43F
Alle Maße in mm
k
35
88
d2
Winkelstecker Pg 9
Anzahl derLöcher N
Dd4
bA
L
CEF
104
DIN 2501
AnschlussmaßeDN PN L D b k d2 d4 N A C E F Gewicht ca. kg
125 (5“) 10-16 250 250 25 210 18 188 8 124 127 173 199 27
150 (6“)10-16150 lb
300450
285279,4
2529,4
240241,3
2222,2
212215,9
88
170170
148148
194194
220220
2938
200 (8“)1016
350350
340340
2828
295295
2222
268268
812 195 179 225 251
5353
150 lb 500 342,9 33,6 298,4 22,2 269,9 8 66
250 (10“)1016
450450
395405
3030
350355
2226
320320
1212 250 207 253 279
7979
150 lb 550 406,4 35,2 361,9 25,4 323,8 12 98
300 (10“)1016
500500
445460
3133
400410
2226
370378
1212
250250
250250
296296
322322
8686
Abb. 7
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COPA-XL D184S072U01
Elektrischer Anschluss, Anschlussbeispiele für Peripherie
GND
4
4
3
2
2
1
1
Funktionserde
Hilfsenergie Signalausgänge
24 V AC/DC
Die Pinbelegung ist in nachfolgender Tabelle zusammengefasst.
Kabelverschraubung: PG 9
Impulsausgang, passiv, Optokoppler + Pin 3 - Pin 4
Stromausgang 0/4 -20 mA + Pin 2 - Pin 1
Abb. 8 Anschlussplan
Pin 3
Pin 4
externintern
Impulsausgang passiv, Optokoppler und Stromausgang 0/4 - 20 mA oder Schaltausgang passiv, Optokoppler und Stromausgang 0/4 - 20 mA)
RB*
Pin 2
Pin 1
Impulsausgang
–
+
0/4 - 20 mAPin 4
Pin 1
Pin 2
24 V AC/DC
GND
Funktionserde
Hilfsenergie(24 V AC/DC)
Technische Daten der SignalausgängeImpulsausgang passiv (Daten des Optokopplers:)16 V ≤ UCEH ≤ 30 V; 0 V ≤ UCEL ≤ 2 V; 0 mA ≤ ICEH ≤ 0,2 mA ; 2 mA ≤ ICEL ≤ 220 mAfmax = 20 Impulse/sec; Impulsbreite min. 20 ms; max. 2550 ms
Schaltausgang passiv, Optokoppler Die Funktion des Optokopplers für den Impulsausgang kann per Software umgeschaltet werden.Entweder Funktion als Impulsausgang oder Funktion als Schaltausgang.In der Funktion “Schaltausgang” kann einer der folgenden Zustände signalisiert werden:Vor-/Rücklaufsignalisierung, min./max. Kontakt, Systemalarm.
Stromausgang einstellbar 0/4 bis 20 mA; Bürde ≤ 600 Ohm
Hilfsenergie 16,8 V AC - 26,4 V AC bzw. 16,8 V DC - 31, 2 V DCOberwelligkeit: 5 %Leistungsaufnahme < 5 W
Abb. 9 Anschlussbeispiele für Peripherie, Daten der Signalausgänge
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COPA-XL D184S072U01
Erdung
Bei Einbau des Gerätes ist ein Potentialausgleich entsprechend obiger Abbildung zu installieren.
! Achtung:Wird zusammen mit der Hilfsenergie (linker Stecker) eine Funktionserde am Stecker angeschlossen (Punkt A), dann muß die Leitung, die am Punkt B angeschlossen wird, das-selbe Potential haben, wie Punkt A.
Ist dieses nicht sicherzustellen, dann ist nur an einem Punkt - entweder im Stecker (Punkt A) oder außen am Ge-rät (Punkt B) - anzuschließen.
Wir empfehlen eine Funktionserde am Punkt B anzuschlie-ßen.
Anzeige und Bedienoberfläche
Mit Display, Parametrierung erfolgt im Klartext, bedienergeführt. Dateneingabe über Folientastatur.
Die interne Durchflusszählung erfolgt auf separaten Zählern für jede Durchflussrichtungen.
Die Prozessanzeige gibt in der ersten Zeile den Wert des momen-tanen Durchflusses und in der zweiten Zeile die Einheit an. In der unteren Zeile wird der Zählerstand der aktuell anstehenden Fließ-richtung angezeigt. Bei Alarm oder anderen Fehlermeldungen wird das Display umgeblendet und es erscheint die Fehlermeldung im Klartext.
A
B
Funktionserde
Abb. 10 Erdung des Aufnehmers
COPA-XL���
>V 122.5l/min
>V 3256 l
Abb. 11
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COPA-XL D184S072U01
Bestellinformationen
Bei Geräten mit Hart-/Weichgummiauskleidung DN 125 - 300 ist ein leitfähiges Element standardmäßig integriert. Erdungselektroden können hier entfallen.Wird das Gerät in eine Kunststoffleitung montiert, ist eine Erdungsscheibe erforderlich. Bitte separat bestellen!
Bestellnummer DL43FAuskleidung DN Elektroden PN Flansch
PTFE DN 10 Hast. C-4 PN 40 Flansch 1.4571 T10HF3
PTFE DN 15 Hast. C-4 PN 40 Flansch 1.4571 T15HF3
PTFE DN 20 Hast. C-4 PN 40 Stahlflansch T20HF1
PTFEPTFE
DN 25DN 25
Hast. C-4Hast. C-4
PN 40150 lbs
StahlflanschStahlflansch
T25HF1T25HP1
PTFE DN 32 Hast. C-4 PN 40 Stahlflansch T32HF1
PTFEPTFE
DN 40DN 40
Hast. C-4Hast. C-4
PN 40150 lbs
StahlflanschStahlflansch
T40HF1T40HP1
PTFEPTFE
DN 50DN 50
Hast. C-4Hast. C-4
PN 40150 lbs
StahlflanschStahlflansch
T50HF1T50HP1
PTFE DN 65 Hast. C-4 PN 40 Stahlflansch T65HF1
PTFEPTFE
DN 80DN 80
Hast. C-4Hast. C-4
150 lbsPN 40
StahlflanschStahlflansch
T80HP1T80HF1
PTFEPTFEHartgummi
DN 100DN 100DN 100
Hast. C-4Hast. C-4Niro 1.4571
PN 16150 lbsPN 16
StahlflanschStahlflanschStahlflansch
T1HHD1T1HHP1H1HSD1
PTFEHartgummi
DN 125DN 125
Hast. C-4Niro 1.4571
PN 16PN 16
StahlflanschStahlflansch
T1QHD1H1QSD1
PTFEPTFEHartgummi
DN 150DN 150DN 150
Hast. C-4Hast. C-4Niro 1.4571
PN 16150 lbsPN 16
StahlflanschStahlflanschStahlflansch
T1FHD1T1FHP1H1FSD1
PTFEPTFEHartgummiHartgummiHartgummi
DN 200DN 200DN 200DN 200DN 200
Hast. C-4Hast. C-4Niro 1.4571Niro 1.4571Niro 1.4571
PN 10PN 16PN 10PN 16150 lbs
StahlflanschStahlflanschStahlflanschStahlflanschStahlflansch
T2HHC1T2HHD1H2HSC1H2HSD1H2HSP1
PTFEPTFEHartgummiHartgummiHartgummi
DN 250DN 250DN 250DN 250DN 250
Hast. C-4Hast. C-4Niro 1.4571Niro 1.4571Niro 1.4571
PN 10PN 16PN 10PN 16150 lbs
StahlflanschStahlflanschStahlflanschStahlflanschStahlflansch
T2FHC1T2FHD1H2FSC1H2FSD1H2FSP1
HartgummiHartgummi
DN 300DN 300
Niro 1.4571Niro 1.4571
PN 10PN 16
StahlflanschStahlflansch
H3HSC1H3HSD1
ZubehörOhne A
TemperaturbereichDN 10 - 250 max. 80 °C; DN 300 max. 60 °C S
BescheinigungenOhne A
Kalibrier-BescheinigungenStandard A
HilfsenergieKleinspannung 16,8 - 26,4 V AC / 16,8 - 31,2 V DC K
Display / SignalausgängeMit / Impulsausgang Opto + 20 mA Signal 04
Konstruktions A
ElektrodenausführungStandard 1
Erregerfrequenz6 1/4 Hz (DN 10 - 300) 1
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Technische Änderungen vorbehalten.Printed in the Fed. Rep. of Germany
Zertifiziert nach DIN EN ISO 9001D184S072U01 Rev. 00
ABB Automation Products GmbHDransfelder Str. 2, D-37079 GöttingenTel. 0551/90 5 - 0 Fax 0551/90 57 77http://www.abb.de/durchfluss
Übersicht AusführungsvariantenAusgängeKennwerteEinbaubedingungenUmgebungsbedingungenProzessbedingungenBauformen
Arbeitsweise und SystemaufbauDurchflussnomogrammTechnische Daten: Ausgang, Kennwerte und EinbaubedingungenTechnische DatenMaßzeichnungen: Durchflussaufnehmer DN 10 - DN 100, Flansch nach DIN und ANSI, Modell DL43FMaßzeichnungen: Durchflussaufnehmer DN 125 - DN 300, Flansch nach DIN und ANSI, Modell DL43FElektrischer Anschluss, Anschlussbeispiele für PeripherieErdungBestellinformationen