SMARTSENS PH Digitaler ph-sensor für die Wasser- und Abwasserindustrie. Technisches Datenblatt

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1 SMARTSENS PH 8320 Technisches Datenblatt Digitaler ph-sensor für die Wasser- und Abwasserindustrie Stromschleifengespeister 2-Leiter-Sensor mit integrierter Transmittertechnologie Hochwertiger und präziser Glassensor mit Offline-Kalibrierfunktion Installation in explosionsgefährdetem Bereich, Zone 0 KROHNE

2 INHALT SMARTSENS PH Produkteigenschaften SMARTSENS ph-sensor Design und Optionen ph-messung Technische Daten Technische Daten Abmessungen Installation Allgemeine Hinweise zur Installation Bestimmungsgemäße Verwendung Voraussetzungen vor der Installation Installation des Sensors Allgemeine Montagehinweise Elektrische Anschlüsse Sicherheitshinweise Anschluss des Kabels für die Verbindung mit dem Sensor Anschluss des Sensorkabels Anschluß mit Verteilerdose SJB 200 W Bestellinformationen Bestellschlüssel Verbrauchsmaterial und Zubehör Notizen 18 2

3 SMARTSENS PH 8320 PRODUKTEIGENSCHAFTEN SMARTSENS ph-sensor SMARTSENS Analysesensoren von KROHNE sind die erste und einzige Sensorlinie auf dem Markt mit integrierter Transmittertechnologie. Der gesamte Schaltkreis ist miniaturisiert und passt in den Sensorkopf. Diese technische Errungenschaft halbiert den Preis um die Hälfte, im Vergleich zu allen bisherigen Messsystemen. KROHNE bietet als einziger Anbieter einen echten offenen Standard ohne Transmitter an und mit der direkten Verbindung per standardisiertem Feldbus vom Sensor zum Prozessleitsystem. Der SMARTSENS Sensor speichert alle Daten und überträgt sie als bidirektionales digitales Signal mit ma / HART 7-Protokoll an die Kontroll- und Assetmanagement-Systeme, Handhelds, PC und andere Peripheriegeräte. Der SMARTSENS PH 8320 erfüllt alle Anforderungen der Wasser- und Abwasserindustrie. 1 Kabelanschlussstecker VarioPin 2.0 (VP 2.0) 2 Vernickelter Messingkörper 3 Glas 4 Diaphragma 5 Membranglas 3

4 1 PRODUKTEIGENSCHAFTEN SMARTSENS PH 8320 Highlights Schmutzabweisendes PTFE-Diaphragma für eine langlebige und zuverlässige ph-messung Doppel-Referenzkammer für eine lange Lebensdauer und ein breites Anwendungsspektrum Sensorausführung mit Salzringen für eine höhere Referenz-Lebensdauer in weichem Wasser Wartungsarm - hohes Kosteneinsparungspotential durch die Offline-Kalibrierung unter kontrollierten Bedingungen Mit integriertem Pt1000 und standardisiertem VP 2.0 Steckverbinder Branchen Industrielles Abwasser Kommunale Abwasser Wasser Anwendungen Überwachung der Biologie in Abwasser Überwachung der Neutralisierungsprozesse in kommunalen Abwasser Überwachung von Oberflächenwasser und Abwasser Dosierung von Flockungsmittel Ölige und fettige Messmedien Prozesssteuerung 1.2 Design und Optionen Der SMARTSENS PH 8320 ist mit einem PTFE Ringdiaphragma, einer Doppel-Referenzkammer oder Salzringen und Pt1000 ausgestattet. Verschiedene Zertifikate für die Installation in explosionsgefährdete Bereiche, wie IECEx, ATEX, FM, NEPSI und CSA (in Vorbereitung), sind verfügbar. Der Sensor kann in das Prozessleitsystem via PACTware TM (FDT/DTM) mit dem offenen Standard für Feldbussysteme, HART, integriert werden. SMARTSENS PH 8320 ist mit allen stromschleifengespeisten 2-Leiter Anzeigen kompatibel. 4

5 SMARTSENS PH 8320 PRODUKTEIGENSCHAFTEN 1 Einfach passend Armaturen der Serie SENSOFIT Als Komplettanbieter im Bereich Wasseranalytik bieten wir selbstverständlich auch ein vollständiges Programm an Armaturen an. Neben Wechsel- und Eintaucharmaturen ist auch eine Vielzahl an Durchfluss- und Einbauarmaturen in den verschiedensten Werkstoffen verfügbar. Sonderausführungen für spezielle Einsatzbedingungen sind auf Anfrage ebenfalls erhältlich. Für den SMARTSENS PH 8320 Sensor sind das im Einzelnen folgende Armaturen: SENSOFIT FLOW 1000 Serie Durchflussarmaturen SENSOFIT IMM 1000 / 2000 Serie Eintaucharmaturen SENSOFIT INS 1000 / 7000 Serie Einbauarmaturen SENSOFIT RET/RAM 5000 Serie - Manuelle und pneumatische Wechselarmaturen Weitere Informationen finden Sie in den technischen Datenblättern. 5

6 1 PRODUKTEIGENSCHAFTEN SMARTSENS PH ph-messung Abbildung 1-1: Messprinzip für ph-messung 1 Referenzelektrode 2 Messelektrode 3 Diaphragma in Kontakt mit KCl-Lösung und Messmedium 4 Innenpuffer ph 7 5 Oberflächenpotenzial an der Innenseite (Kontakt mit Pufferlösung) 6 ph-sensitives Glas (Membranglas) 7 Oberflächenpotenzial an der Außenseite (Kontakt mit Messmedium) 8 Messmedium Das Messprinzip eines ph-sensors basiert auf ph-sensitivem Glas (Membranglas). Wenn dieses ph-sensitive Glas mit einer Flüssigkeit in Kontakt kommt, bildet sich an der Oberfläche eine dünne Gelschicht, die den Ionenaustausch zwischen der Glasoberfläche und der Flüssigkeit ermöglicht. Das sogenannte Nernst-Potenzial baut sich an der Glasoberfläche auf. Wenn beide Seiten des Glases mit Flüssigkeiten in Kontakt sind, kann zwischen den beiden Oberflächenpotenzialen eine Spannung gemessen werden. Die Spannung entspricht der Differenz in der H + Ionenkonzentration und damit der Differenz zwischen den ph-werten beider Flüssigkeiten. Der ph-sensor enthält einen Innenpuffer mit bekanntem ph-wert. Wenn der ph-wert des Messmediums an der Außenseite des Sensors dem ph-wert des Innenpuffers entspricht, beträgt die Spannung 0 V. Wenn sich der ph-wert des Messmediums dagegen vom ph-wert des Innenpuffers unterscheidet, kann eine Spannung zwischen der inneren und der äußeren Schicht gemessen werden. Ausgehend von dieser Spannung lässt sich die ph-differenz der beiden Flüssigkeiten berechnen. Die Spannung wird mit einer Messelektrode und einer Referenzelektrode gemessen, die beide in den Sensor integriert sind. Die Messelektrode ist in Kontakt mit der bekannten Pufferlösung im ph-sensitiven Glaskolben. Die Referenzelektrode wird in eine gesättigte Kaliumchloridlösung (KCl) eingetaucht. Die KCl-Lösung wiederum ist über ein Diaphragma in elektrischem Kontakt mit dem Messmedium. Das Diaphragma verhindert, dass das Messmedium in das Referenzsystem eindringt, ermöglicht jedoch den elektrischen Kontakt mit dem Messmedium. 6

7 SMARTSENS PH 8320 PRODUKTEIGENSCHAFTEN 1 Die Spannungsänderung eines ph-sensors bei 25 C/ 77 F beträgt circa -59 mv pro ph-einheit. Dies wird auch als Steilheit des ph-sensors bezeichnet. Diese Steilheit ist temperaturabhängig und nimmt über die Lebensdauer des Sensors ab. Abbildung 1-2: Optimale Steilheit bei 25 C/ 77 F Um die Temperaturabhängigkeit der ph-messung auszugleichen, kann die Temperatur des Messmediums gemessen und automatisch kompensiert werden. Abbildung 1-3: Temperaturabhängigkeit der Steilheit 7

8 2 TECHNISCHE DATEN SMARTSENS PH Technische Daten Die nachfolgenden Daten berücksichtigen allgemeingültige Applikationen. Wenn Sie Daten benötigen, die Ihre spezifische Anwendung betreffen, wenden Sie sich bitte an uns oder Ihren lokalen Vertreter. Zusätzliche Informationen (Zertifikate, Arbeitsmittel, Software,...) und die komplette Dokumentation zum Produkt können Sie kostenlos von der Internetseite (Download Center) herunterladen. Messsystem Messprinzip Messbereich Potentiometrisch 0 14 ph Design Schaftdurchmesser 12 mm / 0,47" Einbaulänge 120 mm / 4,72"; 225 mm / 8,86" Temperaturfühler Pt1000 Steckverbinder VarioPin 2.0 (VP 2.0) Einsatzbedingungen Temperaturbereich Prozessdruck Messgenauigkeit 0,5 % Leitfähigkeit Einbaubedingungen Schutzart IP 68 Gewicht Prozessanschluss PG 13,5 Werkstoffe Sensorschaft Membranglas C / F 16 bar / 232 psi Min. 150 µs/cm Ca. 80 g / 0,18 lb Glas AH Glas Innenpuffer ph 7,0 Referenz Diaphragma Dichtung Sensorkopf Ag/AgCl/TepoxGel Doppel-Referenzkammer oder Ag/AgCl/TepoxGel mit Salzringen PTFE EPDM (FDA) Vernickelter Messingkörper mit VP 2.0 Steckverbinder PEEK-Körper mit VP 2.0 Steckverbinder (in Vorbereitung) 8

9 SMARTSENS PH 8320 TECHNISCHE DATEN 2 Kommunikation ph-messbereich Auflösung ph-bereich Ausgangssignal ph 0,02 ph Auflösung Ausgang 20 µa Feldkommunikation Filtereinstellung Elektrische Anschlüsse Spannungsversorgung Messbereich Bürde 4 20 ma (passiv) HART 7 - FSK 1200 Physical Layer für die Definition der Bit-Übertragung Sekunden VDC, stromschleifengespeist ma + HART -Protokoll Fehlersignal Nach NAMUR NE 43 HART Geräterevision 1 Physical Layer Gerätekategorie Systemvoraussetzung en Multidrop-Betrieb Minimal 0 Ω; maximal R L = ((U ext VDC) / 22 ma) Oberer Wert: 21,0 ma HART -Protokoll über Stromausgang FSK Sensor galvanisch getrennt 250 Ω Bürde für HART -Kommunikation 4 ma Zulassungen CE Ex Dieses Messgerät erfüllt die gesetzlichen Anforderungen der EG-Richtlinien. Der Hersteller bescheinigt die erfolgreiche Prüfung durch das Anbringen des CE-Zeichens. Stoßfestigkeit: IEC Umgebungstest Teil 2: Test Ec Elektromagnetische Verträglichkeit: Nach EN 61326, NAMUR NE 21 Niederspannungsrichtlinie: Sicherheitsbestimmungen für elektrische Mess-, Steuer-, Regel- und Laborgeräte nach EN :2001 IECEx: EN/IEC , IEC (in Vorbereitung) ATEX: II 1G Ex ia IIC T3/T4/T6 (in Vorbereitung) FM/CSA: FM/CSA IS/NI Kl. I Div. 1 & 2 GP A - D (in Vorbereitung) NEPSI: NEPSI Ex ia IIC T3 / T4 / T6 (in Vorbereitung) Bitte wenden Sie sich für weitergehende Informationen an Ihr regionales Vertriebsbüro. 9

10 2 TECHNISCHE DATEN SMARTSENS PH Abmessungen Abbildung 2-1: SMARTSENS PH 8320 mit VP 2.0 Abmessungen [mm] Abmessungen [Zoll] a 104 4,09 b 120 / 225 4,7 / 8,86 c 12 0,5 d Ø12 Ø0,5 10

11 SMARTSENS PH 8320 INSTALLATION Allgemeine Hinweise zur Installation Prüfen Sie die Verpackungen sorgfältig auf Schäden bzw. Anzeichen, die auf unsachgemäße Handhabung hinweisen. Melden Sie eventuelle Schäden beim Spediteur und beim örtlichen Vertreter des Herstellers. Prüfen Sie die Packliste, um festzustellen, ob Sie Ihre Bestellung komplett erhalten haben. Prüfen Sie anhand der Typenschilder, ob das gelieferte Gerät Ihrer Bestellung entspricht. Prüfen Sie, ob auf dem Typenschild die korrekte Spannungsversorgung angegeben ist. 3.2 Bestimmungsgemäße Verwendung Die Verantwortung für den Einsatz der Messgeräte hinsichtlich Eignung, bestimmungsgemäßer Verwendung und Korrosionsbeständigkeit der verwendeten Werkstoffe gegenüber dem Messstoff liegt allein beim Betreiber. Der Hersteller haftet nicht für Schäden, die aus unsachgemäßem oder nicht bestimmungsgemäßem Gebrauch entstehen. Der bestimmungsgemäße Gebrauch des Sensors SMARTSENS PH 8320 ist die Messung von ph in Flüssigkeiten. 3.3 Voraussetzungen vor der Installation Achten Sie darauf, das Membranglas des Sensors nicht zu berühren oder zu verkratzen. Lagern Sie den Sensor in seiner Originalverpackung an einem trockenen, staubfreien Ort. Schützen Sie ihn vor Schmutz. Reinigen Sie den Sensor wie es im Handbuch des Sensors beschrieben ist. Abbildung 3-1: Auspacken des Sensors Auspacken des Sensors Schrauben Sie die auf das Plastikrohr 1 geschraubte und/oder gesteckte Aufbewahrungskappe auf. Ziehen Sie den Sensor vorsichtig aus dem Plastikrohr 2. Legen Sie den Sensor auf eine weiche Unterlage/ein weiches Tuch 3. 11

12 3 INSTALLATION SMARTSENS PH Installation des Sensors Allgemeine Montagehinweise Die Sensorspitze muss immer komplett mit dem Messmedium in Kontakt sein. Die Einbaulage des Sensors darf nicht mehr als 75 von der vertikalen Lage (nach unten zeigende Sensorspitze) abweichen. Anderenfalls besteht die Gefahr, dass innere Luftblasen in die Glasspitze des Sensors gelangen. Dies würde den elektrischen Kontakt zwischen dem Innenpuffer und der Glasoberfläche unterbrechen. Abbildung 3-2: Installationsanforderungen 1 Messmedium 2 Maximale Abweichung um 75 von der vertikalen Lage 12

13 SMARTSENS PH 8320 ELEKTRISCHE ANSCHLÜSSE Sicherheitshinweise Arbeiten an den elektrischen Anschlüssen dürfen nur bei ausgeschalteter Spannungsversorgung durchgeführt werden. Beachten Sie die auf dem Typenschild angegebenen elektrischen Daten. Beachten Sie die nationalen Installationsvorschriften! Die örtlich geltenden Gesundheits- und Arbeitsschutzvorschriften müssen ausnahmslos eingehalten werden. Sämtliche Arbeiten am elektrischen Teil des Messgeräts dürfen nur von entsprechend ausgebildeten Fachkräften ausgeführt werden. Prüfen Sie anhand der Typenschilder, ob das gelieferte Gerät Ihrer Bestellung entspricht. Prüfen Sie, ob auf dem Typenschild die korrekte Spannungsversorgung angegeben ist. 4.2 Anschluss des Kabels für die Verbindung mit dem Sensor Feuchtigkeit im Steckverbinder des Sensors ist auf jeden Fall zu vermeiden! Feuchtigkeit kann zu einem Kurzschluss führen und damit zu ungenauen Messwerten! Wenn Feuchtigkeit in den Steckverbinder eingedrungen ist, trocknen Sie ihn anschließend mit Luft (z. B. mit einem Fön). Abbildung 4-1: Anschluss des Kabels für die Verbindung mit dem Sensor Anschluss des Kabels für die Verbindung mit dem Sensor Schrauben Sie die Schutzkappe vom Steckverbinder des Sensors ab und bewahren Sie sie für den zukünftigen Gebrauch auf. Vergewissern Sie sich, dass sowohl das Kabel als auch der Sensor-Steckverbinder absolut trocken sind 1. Schrauben Sie den Kabelstecker 2 auf den Sensor und ziehen Sie ihn von Hand fest. 13

14 4 ELEKTRISCHE ANSCHLÜSSE SMARTSENS PH Anschluss des Sensorkabels Arbeiten an den elektrischen Anschlüssen dürfen nur bei ausgeschalteter Spannungsversorgung durchgeführt werden. Beachten Sie die auf dem Typenschild angegebenen elektrischen Daten. Prüfen Sie anhand der Typenschilder, ob das gelieferte Gerät Ihrer Bestellung entspricht. Prüfen Sie, ob auf dem Typenschild die korrekte Spannungsversorgung angegeben ist. Kabel ph/orp-w Sensor VarioPin (VP) Schwarz (innere Koaxialabschirmung) Weiß Ub+ Ub Anschluß mit Verteilerdose SJB 200 W Abbildung 4-2: SJB 200 W mit SMARTMAC 200 W und Widerstand R (links). SJB 200 W mit SMARTMAC 200 W ohne Widerstand R (rechts). SJB 200 W mit SMARTMAC 200 W und Widerstand R SJB 200 W mit SMARTMAC 200 W ohne Widerstand R B Sensor + A Sensor + C Sensor - C Sensor - D Display + D Display + E Display - E Display - F PLC - (Prozessleitsystem.) F PLC - (Prozessleitsystem.) H PLC + (Prozessleitsystem) I PLC + (Prozessleitsystem) 14

15 SMARTSENS PH 8320 ELEKTRISCHE ANSCHLÜSSE 4 Abbildung 4-3: SJB 200 W and SD 200 W/R (links). SJB 200 W für HART -Kommunikation und Widerstand R (rechts). SJB 200 W und SD 200 W/R SJB 200 W für HART -Kommunikation und Widerstand R A Sensor + B Sensor + C Sensor - C Sensor - D Display + G PLC - (Prozessleitsystem.) E Display - H PLC + (Prozessleitsystem) F PLC - (Prozessleitsystem.) I PLC + (Prozessleitsystem) Abbildung 4-4: SJB 200 W für HART -Kommunikation ohne Widerstand R (links). SJB 200 W (rechts). SJB 200 W für HART -Kommunikation ohne Widerstand R SJB 200 W A Sensor + A Sensor + C Sensor - C Sensor - G PLC - (Prozessleitsystem.) G PLC - (Prozessleitsystem.) I PLC + (Prozessleitsystem) I PLC + (Prozessleitsystem) 15

16 5 BESTELLINFORMATIONEN SMARTSENS PH Bestellschlüssel Die hellgrau hervorgehobenen Zeichen im Bestellschlüssel stellen den Standard dar. VGS P 4 Sensortyp VGS P 4 4 SMARTSENS PH 8320 Diaphragma 3 PTFE Referenz F G Ag/AgCl/TepoxGel Doppel-Referenzkammer Ag/AgCl/TepoxGel mit Salzringen Prozessbedingungen C, 16 bar / F, 232 psi C, 6 bar / F, 87 psi Einbaulänge B 120 mm / 4,7" C 225 mm / 8,9" Kommunikation A ma / HART 7 Steckverbindertyp 1 VP 2.0, PG 13.5, PEEK (in Vorbereitung) 4 VP 2.0, PG 13.5, Messing Zertifikate 1 ohne 2 ATEX (in Vorbereitung) 3 IECEx (in Vorbereitung) 4 FM (in Vorbereitung) 5 FM + CSA (in Vorbereitung) 6 NEPSI (in Vorbereitung) 7 CSA (in Vorbereitung) Dokumentation 1 ohne 2 Englisch 3 Deutsch 4 Französisch 5 Spanisch 6 Italienisch 7 Türkisch 16

17 SMARTSENS PH 8320 BESTELLINFORMATIONEN Verbrauchsmaterial und Zubehör Verbrauchsmaterial Bestellschlüssel 250 ml ph-pufferlösungen ph4 XGA S ml ph-pufferlösungen ph7 XGA S Zubehör Anzeige SD 200 R - Display für SMARTSENS Sensoren, Wandmontage SD 200 R - Display für SMARTSENS Sensoren, Schalttafeleinbau SD 200 R - Display für SMARTSENS Sensoren, Wandmontage, Ex SD 200 R - Display für SMARTSENS Sensoren, Schalttafeleinbau, Ex Transmitter SMARTMAC 200 W - Transmitter für SMARTSENS Sensoren, Wandmontage SMARTMAC 200 W - Transmitter für SMARTSENS Sensoren, Wandmontage, Ex USB-Schnittstellenkabel SMARTBRIDGE - USB-Schnittstellenkabel für SMARTSENS/SMARTBASE SMARTBRIDGE - USB-Schnittstellenkabel für SMARTSENS/SMARTBASE, Ex Datenbank SMARTBASE DBE - Datenbank für Offline- Kalibrierung SMARTSENS inkl. DTM SMARTBASE DBB - Datenbank für Offline- Kalibrierung SMARTSENS inkl. DTM und Statistikmodul SMARTBASE DBN - Datenbank für Offline- Kalibrierung SMARTSENS inkl. DTM und Statistikmodul (Netzwerkversion) Verteilerdose SJB 200 W - Verteilerdose für den Anschluss des Sensors an das Prozessleitsystem SJB 200 W - Verteilerdose für den Anschluss des Sensors an das Prozessleitsystem, Ex Bestellschlüssel auf Anfrage auf Anfrage auf Anfrage auf Anfrage auf Anfrage auf Anfrage XGA S XGA S XGA S XGA S XGA S XGA S XGA S

18 6 NOTIZEN SMARTSENS PH

19 SMARTSENS PH 8320 NOTIZEN 6 19

20 K K K KROHNE - Änderungen ohne vorherige Ankündigungen bleiben vorbehalten. KROHNE Produktübersicht Magnetisch-induktive Durchflussmessgeräte Schwebekörper-Durchflussmessgeräte Ultraschall-Durchflussmessgeräte Masse-Durchflussmessgeräte Wirbelfrequenz-Durchflussmessgeräte Durchflusskontrollgeräte Füllstandmessgeräte Temperaturmessgeräte Druckmessgeräte Analysenmesstechnik Produkte und Systeme für die Öl- und Gasindustrie Messsysteme für die Schifffahrtsindustrie Hauptsitz KROHNE Messtechnik GmbH Ludwig-Krohne-Str Duisburg (Deutschland) Tel.:+49 (0) Fax:+49 (0) info@krohne.de Die aktuelle Liste aller KROHNE Kontakte und Adressen finden Sie unter: