Manuale flussometro elettromagnetico V1.0

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PRODOTTO
VERSIONE
e-mail [email protected]
: MISURATORE ELETTROMAGNETICO DI PORTATA
: 1.0
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Pagina 2 di 26
INDICE
1.
- GENERALITÀ ................................................................................................................... 4
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
2.
- CARATTERISTICHE ..............................................................................................................................................................4
- SPECIFICHE .............................................................................................................................................................................6
- TABELLA 1 – FONDO SCALA DELL’ USCITA IN CORRENTE ........................................................................................................7
- DESCRIZIONE .........................................................................................................................................................................8
- PRINCIPIO DI FUNZIONAMENTO......................................................................................................................................9
INSTALLAZIONE .............................................................................................................. 11
2.1
2.2
2.3
2.4
2.5
2.6
2.7
- PRECAUZIONI PER LA SCELTA DEL PUNTO DI INSTALLAZIONE.........................................................................11
- PRECAUZIONI MECCANICHE.....................................................................................................................................................11
-PRECAUZIONI ELETTRICHE .......................................................................................................................................................11
- INSTALLAZIONE CAVO ALIMENTAZIONE E CAVO USCITA ANALOGICA ........................................................12
- CONDIZIONI DI INSTALLAZIONE ...................................................................................................................................13
- IMPORTANTE: ......................................................................................................................................................................14
- 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
6.2
6.3
6.4
6.5
6.6
6.7
6.8
- CONTROLLI PRIMA DELLA MISURA .............................................................................................................................19
- SCELTA DEL FONDO SCALA DELL’USCITA ANALOGICA ......................................................................................19
- FILTRO SULLA MISURA ....................................................................................................................................................19
- SEGNALAZIONE TUBO VUOTO.......................................................................................................................................19
- PREPARAZIONE PER LA MISURA ...................................................................................................................................19
-VERIFICA DEL PUNTO DI ZERO .......................................................................................................................................19
-VERIFICA DELLA DIREZIONE DEL FLUSSO .................................................................................................................19
- MISURA ..................................................................................................................................................................................19
7.
COLLEGAMENTI ELETTRICI DELL’ ALIMENTAZIONE E DELL’USCITA 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
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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.
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- SPECIFICHE
Campo di misura: da 0,1 a 6 m/s (velocità del flusso)
Precisione:
MISURATORE
ELETTROMAGNETICO
DI PORTATA
ELECTROMAGNETIC
FLOWMETER
DN 3 ÷ 100
PRECISIONE CON
VELOCITA DA 0,6 a 12
m/s
± 1 % DEL VALORE
LETTO
± 1 % OF READING
DN 20 ÷ 300
± 0,5 % DEL VALORE
LETTO
± 0,5 % OF READING
DN 350 ÷ 1000
± 1 % DEL VALORE
LETTO
± 1 % OF READING
DN 1100 ÷ 1200
± 2 % DEL VALORE
LETTO
± 2 % OF READING
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PRECISIONE CON VELOCITA’
DA 0,1 a 0,6 m/s
PRECISIONE%
ACCURACY%
PRECISIONE%
ACCURACY%
PRECISIONE%
ACCURACY%
PRECISIONE%
ACCURACY%
CURVA
=
0,6
V (m / s )
3
=
0,3
V (m / s )
2
=
0,6
V (m / s )
3
=
1,2
V (m / s )
4
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- Tabella 1 – Fondo scala dell’ uscita in corrente
DN (mm)
3
6
8
10
15
20
25
32
40
50
65
80
100
125
150
175
200
250
300
350
400
450
500
600
700
800
900
1000
1100
1200
1300
1400
1600
1800
2000
1.5 m/sec
F.S.
[mc/h]
0,0375
0,15
0,25
0,5
1
2
2,5
5
7,5
10
15
25
50
75
100
125
200
250
375
500
750
900
1000
1500
2000
2500
3000
3750
4200
5000
6000
7000
9000
11500
14000
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3 m/sec
F.S. [mc/h]
6 m/sec
F.S. [mc/h]
0,075
0,3
0,5
1
2
4
5
10
15
20
30
50
100
150
200
250
400
500
750
1000
1500
1800
2000
3000
4000
5000
6000
7500
8400
10000
12000
14000
18000
23000
28000
0,15
0,6
1
2
4
8
10
20
30
40
60
100
200
300
400
500
800
1000
1500
2000
3000
3600
4000
6000
8000
10000
12000
15000
16800
20000
24000
28000
36000
46000
56000
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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.
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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)
E:
K:
B:
D:
V:
(V)
(T)
(m)
(m/s)
(formula 1)
tensione indotta agli elettrodi
costante adimensionale
densità di flusso magnetico
diametro del condotto
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.
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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.
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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.
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- INSTALLAZIONE CAVO ALIMENTAZIONE E CAVO USCITA ANALOGICA
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- 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
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(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 ELETTRODI CON TRIELINA O CON
SOSTANZE SGRASSANTI.
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- 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 PIASTRINA DI CHIUSURA
CIECA.
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COLLEGAMENTI DI TERRA DELLE FLANGE
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INSTALLAZIONE SU TUBAZIONE DEL MISURATORE
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COLLEGAMENTI DI TERRA SU MISURATORE
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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.
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COLLEGAMENTI ELETTRICI DELL’ ALIMENTAZIONE E DELL’USCITA 4÷20 mA
PASSIVA
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COLLEGAMENTI ELETTRICI DEL USCITA IN FREQUENZA
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COLLEGAMENTI ELETTRICI CON IL MISURATORE
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SELEZIONE FONDO SCALA E FILTRO
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TABELLA N°2 – DIMENSIONI E PESI FLANGE PIANE
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DATI TECNICI CONVERTITORE DI PORTATA
CONVERTITORE DI PORTATA
ELECTROMAGNETIC FLOW CONVERTER
Tabella dei campi di lavoro
DN
(mm)
Min.
Min. Med. F.S. Max. F.S.
misurabile F.S.
(3m/s)
(6 m/s)
(mc/h) (1,5m/s) (mc/h)
(mc/h)
(mc/h)
DN
(mm)
Min.
Min. F.S. Med. F.S. Max. F.S.
misurabile (1,5m/s) (3m/s)
(6 m/s)
(mc/h)
(mc/h)
(mc/h) (mc/h)
3
0,0025
0,0375
0,075
0,15
175
8,4
125
250
6
0,01
0,15
0,3
0,6
200
14
200
400
800
8 CONVERTITORE
0,017
0,25
10
0,034
0,5
0,5
1
250
17
250
500
1000
300
25
375
750
1500
1
2
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
500
DATI TECNICI
Versione
Installazione
Contenitore
Campo di misura
Ingresso di misura
Uscite continue
Uscita digitale
Precisione
Dispositivo di tubo vuoto
Collegamenti elettrici
Temperatura ambiente
Umidità
Grado di protezione
Alimentazione
Dimensioni
: Per impieghi generici
: a bordo misuratore
: pressofusione di alluminio verniciato
: 0,1÷1,5 o 0,1÷3 o 0,1÷6 m/s (selezionabile-vedi tabella)
: da misuratore elettromagnetico di portata
: 4÷20 mA separate galvanicamente, tecnica 2 fili ( 10 ÷ 30 Vdc)
(Optional SMART protocollo HART)
: frequenza (0÷10kHz) (Optional)
: +/-0,5 % v.l.
: con blocco a zero della misura di portata
: con morsettiera
: -10÷50°C
: 5÷90% non condensante (presenza di aria in morsettiera)
: IP67 (CEI EN 60529)
: std 100/240Vac (3W) ( Optional 12÷24 Vac - 10÷35 Vdc)
: 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
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DATI TECNICI MISURATORE
MISURATORE ELETTROMAGNETICO DI PORTATA
COMPATTO
ELECTROMAGNETIC FLOWMETER
DATI TECNICI
MISURATORE
Versione
Attacchi
Diametro Nominale
: base per impieghi industriali generici
: flange, foratura UNI – ANSI – DIN – ISO – EN 1092-1
: DN20÷300 Rivestimento interno in PTFE (-40÷130°C)
Pressione Nominale
Tubo di misura
Corpo calotta
: PN10 – PN16 – PN25 – PN40 – PN64 – PN100
: acciaio inox
: 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
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