Resistance thermometer TR12 and thermocouple TC12 Ignition

Transcription

Operating instructions
Betriebsanleitung
Resistance thermometer TR12 and thermocouple TC12
Ignition protection type Ex d flameproof
GB
Widerstandsthermometer TR12 und Thermoelemente TC12
Zündschutzart druckfeste Kapselung Ex d
D
Ex d BVS 07 ATEX E 071 X
IECEx BVS 11.0042X
Models TR12-B-xDxx,
TC12-B-xDxx
Models TR12-M-xDxx,
TC12-M-xDxx
GB Operating instructions models TR12, TC12
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D Betriebsanleitung Typen TR12, TC12
Page
2
WIKA operating instructions models TR12, TC12
Contents
Contents
GB
1.
Safety instructions
4
3.
Dimensions and mounting
6
2.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
General information
5
Specifications and electrical connection
11
General information on explosion protection
12
Maintenance and service
Safety-related instructions for the different variants
Calculation examples, self-heating at the sensor tip
Disposal
Appendix 1: EC-type examination certificate
Appendix 2: WIKA housings and equipment list
Appendix 3: IECEx declaration of conformity
Appendix 4: EC declaration of conformity
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13
16
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19
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28
32
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Information
This symbol provides you with information, notes or tips.
WARNING!
This symbol warns you against actions that can cause injury to people or
damage to the instrument.
3
1. Safety instructions
1. Safety instructions
■■ Using the instrument for purposes other than those described in the following
instructions is considered contrary to its designated use and must therefore be
avoided.
■■ If faults cannot be eliminated, the instrument must be taken out of operation and
prevented from being accidentally put back into service.
■■ Before installation, commissioning and operation the user must ensure that
the appropriate thermometer is selected, with regard to scale range and
performance and the appropriate wetted material (corrosion) for the respective
application‘s specific measuring conditions.
■■ Non-observance of the respective regulations can cause serious injuries and/or
damage to the equipment.
■■ For hazardous media such as oxygen, acetylene, flammable or toxic gases or
liquids, and refrigeration plants, compressors, etc., in addition to all standard
regulations, the appropriate existing codes or regulations must also be followed.
■■ Residual media in the dismounted temperature measuring instrument can result
in a risk to personnel, the environment and equipment. Sufficient precautionary
measures must be taken.
■■ Repairs may only be carried out by the manufacturer. The instrument must not
be interfered with or changed.
■■ Subject to technical modifications.
Further important safety instructions can be found in the individual
chapters of these instructions.
Avoid putting mechanical stress on the electrical connections and on the
enclosures.
All connections must only be opened when the instrument is
depressurised and has cooled down.
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GB
For all work on the temperature measuring instrument, please observe
national safety and accident prevention regulations and the safety
regulations indicated in these operating instructions.
4
2. General information
2. General information
2.1 Product description, design TR12
The model TR12-B (resistance thermometer) and model TC12-B (thermocouple) electrical
thermometers are comprised of a module (TR12-M, TC12-M) which is built into a certified
Ex d housing. The module is made up of a spring-loaded measuring insert (TR12-A,
TC12-A) built into a neck tube. The measuring insert acts in conjunction with the neck tube
as a flameproof joint. The measuring insert (TR12-A, TC12-A) is replaceable.
The active measuring component of the measuring insert is manufactured from a welded
tube or from mineral-insulated cable, optionally in combination with ceramic-insulated
thermocouple wires. The sensor is embedded in ceramic powder, heat-resistant potting
compound, cement compound or thermally conductive paste.
If the temperature sensor is designed as a grounded thermocouple, the thermocouple is
joined directly to the sheath. Designs with a diameter smaller than 3 mm and with grounded
thermocouples should be considered as galvanically connected with earth potential.
The connection side of the measuring insert consists of a transition sleeve with connected
connection wires.
Alternatively, the thermometer can be built into other certified housings (see Appendix 2
"WIKA housings and equipment list").
There are 3 different variants available:
■■ Variant 1: The thermometer is fitted with an enclosure certified with an ignition protection
type of "flameproof", in which the terminal block is fitted.
■■ Variant 2: The thermometer is fitted with an enclosure certified with an ignition protection
type of "flameproof", in which an electronic assembly is fitted.
■■ Variant 3: The thermometer is fitted with certified equipment (transmitter) with an ignition
protection type of "flameproof".
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The thermometer is marked with II 2G Ex d IIC Gb and is suitable for Zone 1.
The models TR12-B or TC12-B thermometer in variants 1 and 2 are built into an Ex d
certified connection head or series 1/4000, 5/6000 or 7/8000 WIKA connection enclosure.
These enclosures and covers are made from stainless steel or aluminium. The cover is
optionally available with a glass window.
5
GB
2. General information / 3. Dimensions and mounting
Possible sensor measuring ranges:
Model TR12: -200 … +600 °C
Model TC12: -40 ... +1200 °C
The thermometers described above are designed and manufactured using state-of-the-art
technology. All components undergo strict quality inspections during production.
Check instruments for any damage that may have been caused by transport.
Should there be any obvious damage, please inform the transport company and
WIKA without delay.
The following mounting and operating information has been compiled with care. However, it
is not possible to consider all potential application situations.
3. Dimensions and mounting
3.1 The following are the technical descriptions of the three different variants with
the possible markings:
TR12-M, TC12-M
Module
TR12-B, TC12-B
Variant 1
TR12-B, TC12-B
Variant 2
TR12-B, TC12-B
Variant 3
14039769.01
T4
Thread
T3
T1
Thread
Thread
Thread
Thread
Tundefined
T4: (-50)-40 °C < Ta < +85 °C
T3: (-50)-40 °C < Ta < +150 °C
T1: (-50)-40 °C < Ta < +300 °C
6
Legend:
 Connection head
 Neck tube
 Connection to thermowell




Measuring insert
Terminal block
Transmitter (option)
Field transmitter
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2.2 Designated use
Resistance thermometers from these model ranges must be installed with a thermowell
(minimum wall thickness: 1 mm). The designs of the thermowells can be selected as
desired, but the operational process data (temperature, pressure, density and flow rate)
must be taken into account.
Variant 1:
The thermometer is built into a certified enclosure, with an ignition protection type of
"flameproof", in which a terminal block has been fitted. If the thermometer is marked with
II 2G Ex d IIC T1-T6 Gb, then it is designed for use in zone 1. If the thermometer is marked
with II 1/2 G Ex d IIC T1-T6 Ga/Gb, then it is designed for use with a thermowell at the
partition to zone 0.
GB
Variant 2:
The thermometer is built into a certified enclosure, with an ignition protection type of
"flameproof", in which an electronic assembly has been fitted. If the thermometer is marked
with II 2G Ex d IIC T1-T6 Gb, then it is designed for use in zone 1. If the thermometer is
marked with II 1/2 G Ex d IIC T1-T6 Ga/Gb, then it is designed for use with a thermowell at
the partition to zone 0.
Variant 3:
The thermometer is fitted to certified equipment (transmitter) with an ignition protection type
of "flameproof". The thermometer is marked with II 2G Ex d IIC Tx Gb, and is designed for
use with a thermowell in zone 1. For any potential usage at the partition to zone 0 with a
thermowell, the approvals and conditions for the transmitter must be considered.
3.2 Neck tube version
"nipple-union-nipple"
neck tube
tapered
thread
parallel thread
with counter nut
14013854.01
fabricated neck tube
(neck tube welded)
Legend:




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Compression fitting
tapered
thread
parallel
thread
tapered
thread
parallel
thread
parallel
thread
tapered
thread
Neck tube
Thread to the thermowell
Measuring insert
Thread to the connection
head
A(U2)
Insertion length
(tapered thread)
Insertion length
A(L1)
(parallel thread)
NL
Nominal length
N (MH) Neck length
3.3 Housing- and connection heads
The dimensions of the housing- and connection heads are given in the respective data sheet.
7
3.4 Tightening torques
Connection head, selectable (example)
GB
Tightening torques between connection head and neck tube
Thread
Tightening torques in Nm
1/2 NPT
3/4 NPT
M20 x 1.5, with counter nut 1)
M24 x 1.5, with counter nut 1)
32
36
23
27
Connection head material
Aluminium
Stainless steel
35
40
25
30
1) only for versions with non-divisible neck tube
Tightening torques for connection to neck tube
Thread
R 1/2 1)
50 ... 60
1) only for versions with "nipple-union-nipple" neck tube
Tightening torques for connection to thermowell
Thread
1/2 NPT
3/4 NPT
G 1/2 B
G 3/4 B
M14 x 1.5
M18 x 1.5
M20 x 1.5
M27 x 2
35
40
35
40
25 ... 30
35
35 ... 40
40 ... 45
■■ Only ever screw in, or unscrew, the instrument via the spanner-flats and to the prescribed
torque using an appropriate tool.
■■ The correct torque depends on the dimensions of the connection thread and the gasket
contact surface.
■■ When screwing in the instrument, please observe that the threads are not skewed.
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used (form/material).
■■ When screwing in or unscrewing the instrument, do not use the connection head as
3.5 Removal and installation of the measuring insert
During the replacement of the measuring insert, the surfaces of the flameproof joint must
not be damaged. Scratches, grooves, dents, bumps etc. are not permissible. The joint
lengths and the joint widths of the flameproof joint must not be changed.
GB
Before removing the measuring insert, fully disconnect the
electrical connections to the terminal block or transmitter.
After that, the neck tube can be loosened and unscrewed from the head.
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Removed measuring insert with neck tube:
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and unscrew it.
The installation of the measuring insert is carried
out in the reverse order (clean the measuring
insert prior to installation).
The hexagonal crimped tip of the measuring
insert is guided by the screw-in of the hexagonal
socket screw.
Tightening torque of the screw: 12 ... 14 Nm
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GB
To disconnect the measuring
insert from the neck tube,
loosen the M16 screw at
the top end of the neck tube
4. Technical data and electrical connection / 5. Maintenance and ...
4. Technical data and electrical connection
4.1 Variant 1
For the electrical specifications (e.g. connection diagrams, tolerance values, etc.) please
refer to the data sheets TE 60.17 (for TR12) and TE 65.17 (for TC12).
GB
4.2 Variant 2
refer to the relevant operating instructions and/or data sheet for the built-in head-mounted
transmitter.
4.3 Variant 3
refer to the relevant operating instructions and/or data sheet for the built-in Ex d field
transmitter.
4.4 Variant 1 and 2
■■ Junction between Ex d cable gland and connection head
M20 x 1.5 thread: Tightening torques 12 Nm
½ NPT thread:
Tightening torques 30 Nm
■■ Junction between cable and Ex d cable gland
Screw the male nut tightly into the adapter (use appropriate tools!)
During installation, take care to
■■ Avoid distorting the cable sheath when tightening the male nut.
■■ Avoid cutting too deep into the cable sheath.
■■ Use suitable cable.
■■ Be careful of the clamping zone of the cable gland.
5. Maintenance and service
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The thermometers described here are completely maintenance-free! We do, however,
recommend regular calibration.
The transition point between the measuring wire and the bare wires is potted against
moisture ingress with a 2-component adhesive.
The bare wires have a cross-section of approx. 0.22 mm², are 150 mm long and are colourcoded dependent upon the sensor type.
The measuring insert is secured against twisting.
11
6. General information on explosion protection
6. General information on explosion protection
The requirements of the 94/9/EC (ATEX) directive must be followed. Additionally
the specifications of the respective national regulations concerning Ex-usage
(e.g. EN/IEC 60079-10 and EN/IEC 60079-14) apply.
GB
■■ The responsibility for classification of zones lies with the plant operator and not the
manufacturer/supplier of the equipment.
■■ The plant operator guarantees, and is solely responsible, that all thermometers in use
are identifiable with respect to all safety-relevant characteristics. Damaged thermometers
may not be used.
■■ For the installation of the thermometer, only components (e.g. cables, cable glands, etc.)
permitted for "flameproof" may be used.
■■ For earthing the conductive screen, follow the specifications of EN/IEC 60079-14.
■■ When using a transmitter/digital display, note and follow:
- The contents of these operating instructions and those of the transmitter/digital display
- The relevant regulations for installation and use of electrical systems
- The regulation and guidelines regarding explosion protection
■■ The certified flameproof thermometer should only be fitted to housing- or connection
heads certified with a "flameproof" ignition protection type.
■■ Certified and listed field cases (variant 3) should only be fitted and installed by a
specialist trained to the latest technology.
■■ For fitting, the permitted flameproof joints for electrical equipment for gas hazardous
areas are contained in EN/IEC 60079-1. Flameproof joints (section 5.3) for parallel
threads (in accordance with table 3), must be ≥ 5 mm for housing volumes < 100 cm³
and ≥ 8 mm for housing volumes > 100 cm³. There must be ≥5 threads engaged.
Flameprooof joints (section 5.3) for tapered threads (in accordance with table 3), must
have ≥ 5 available threads on each part. There must be ≥3.5 threads engaged.
These specifications for flameproof joints must be adhered to, without fail, when fitting
and during operation.
■■ The direct threaded connection of the thermometer to the connection head or housing
must not be twisted or opened. Any alignment of the housing may only be made using
the optional, detachable neck tube.
■■ The temperature resistance of the connecting cable must match the permissible
operating temperature of the housing.
For ambient temperatures above 60 °C, heat-resistant connecting cable must be used.
■■ No capacitor may be fitted within the flameproof enclosure that has a residual energy of
≥0.02 mJ at the end of the time required to open the housing. The housing must not be
opened during operation. After the power supply has been switched off, a waiting time of
2 minutes must be observed before the housing is opened.
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■■ No batteries may be built in to the flameproof housing.
6. General information on explosion protection / 7. Safety-related ...
■■ Mounting within metallic enclosures:
The housing must be grounded against electromagnetic fields and electrostatic
discharge. It does not have to be connected separately to the equipotential bonding
system. It is sufficient if the metallic thermowell has a solid and secured contact with the
metallic vessel or its structural components or pipelines, so long as these components
are connected to the equipotential bonding system.
■■ Fitting in non-metallic vessels:
All electrically-conductive thermometer components within the hazardous area must be
provided with equipotential bonding.
■■ Neither repairs nor structural modifications are permitted, and any would void the
guarantee and the respective certification.
■■ The manufacturer shall not be responsible for constructional modifications after delivery
of the instruments.
7. Safety-related instructions for different variants
7.1 Variant 1:
ATEX/IECEx Ex d housings or connection heads (with connection terminals, without
transmitter). Evaluation of the resistance or the thermoelectric potential between electronics
outside of the hazardous area.
7.1.1 Use in zone 1, marking II 2G Ex d IIC T1-T6 Gb
The flameproof housing or the connection head is in zone 1 (or zone 2). The sensor is in
zone 1. In the case of a separation of Ex-zones, a thermowell (from corrosion-resistant
steel, min. wall thickness 1 mm) must be used. In this case, no power limitation is needed,
since no failure source can occur from the evaluation electronics.
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7.1.2 Use at the partition to zone 0, marking II 1/2G Ex d IIC T1-T6 Ga/Gb
The flameproof housing or connection head is in zone 1 or zone 2. The sensor is within a
thermowell (min. wall thickness 1 mm) which extends into zone 0 via a process connection.
The thermometer should therefore be operated with a power-limiting circuit.
Pmax: 2 W
Umax: 30 V
A power supply with Ex-ia circuitry fulfills these conditions, but is not required if the limits
can be achieved through other measures. The responsibility rests with the operator.
7.1.3 Temperature class classification, ambient temperatures
For all WIKA connection heads, the following ambient temperature range applies:
(-50) 1) -40 … +80 °C
1) The value in brackets applies only for specific low-temperature designs
The permissible ambient temperatures for third-party products can be taken from the
relevant approvals and/or data sheets.
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GB
7.2 Variant 2:
ATEX/IECEx Ex d housing or connection head with built-in head-mounted transmitter. The
evaluation is made via a current (4 … 20 mA), voltage (2 … 10 V) or field bus signal, which
is generated from a head-mounted transmitter.
7.2.1 Use in zone 1, marking II 2G Ex d IIC T1-T6 Gb
7.2.2 Use at the partition to zone 0, marking II 1/2G Ex d IIC T1-T6 Ga/Gb
The flameproof housing or connection head is in zone 1 (or zone 2). The sensor is within a
thermowell (min. wall thickness 1 mm) which extends into zone 0 via a process connection.
The thermometer should therefore be operated with a power-limiting circuit.
Pmax: 2 W
Umax: 30 V
A power supply with Ex-ia circuitry fulfills these conditions, but is not required if the limits
can be achieved through other measures. The responsibility rests with the operator.
WIKA recommends realising the power limitation through a suitable fuse in the 4 ... 20 mA
current loop of the head-mounted transmitter. In the event of a failure, the head-mounted
transmitter will circuit will be interrupted through the fuse tripping.
Example for calculating the fuse for a maximum power at the sensor of 0.8 Watt:
The internal resistance of thermocouples is significantly lower than the thermal resistance
of a Pt100 sensor, so the much less-favourable case for a resistance thermometer has been
calculated.
Pmax = (1.7 x Is)² x Rw
Is = fuse rating
Pmax = maximum power at sensor = 0.8 W
Rw = resistance of the sensors (temperature dependant)
at 450 °C = 264.18 Ω in accordance with DIN EN 60751 for Pt100.
The following defines the fuse rating:
Is = sqrt (Pmax / Rw) / 1.7
Is = sqrt (0.8 W / 265 Ω) / 1.7
Is = 32.32 mA
This results in a rated current for a fuse link = 32 mA
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GB
There is no heating in the connection head with variant 1. However, an impermissible heat
reflux from the process which can exceed the operating temperature of the housing or the
temperature class, must be prevented through suitable heat insulation or a suitably long
neck tube.
Notes for fuse calculation:
The next smallest fuse value, in accordance with IEC 60127, must always be chosen. The
breaking capacity must be matched, by sensible engineering, to the voltage supply. Usual
values for such fuse links lie between AC 20 A and AC 80 A rated breaking capacity.
For a maximum power at the sensor of 0.5 W the following value is given:
Is = sqrt (0.5 W / 265 Ω) / 1.7
Is = 25.55 mA
This results in a rated value for a fuse link = 25 mA
When using multiple sensors and simultaneous operation, the sum of the individual powers
must not exceed the value of the maximum permissible power.
Internal resistance of Ø 6 mm TC measuring inserts: approx. 1.2 Ω/m
Internal resistance of Ø 3 mm TC measuring inserts: approx. 5.6 Ω/m
These measured values are valid for room temperature.
A heating in the connection head can occur with variant 2 through faulty electronics. The
permissible ambient temperatures depend on the housing used and any additionally-fitted
head-mounted transmitter.
For all WIKA connection heads with built-in WIKA temperature transmitters, the
following interrelation is valid:
The temperature increase on the surface of the connection head or housing is less than
25 K if the following conditions are observed: power supply UB maximum DC 30 V when the
transmitter is operated in a current limit of 22.5 mA.
This yields the following temperature class classification:
Temperature class
Ambient temperature
T6
(-50) 1) -40 … +55 °C
T5
(-50) 1) -40 … +75 °C
T4, T3, T2, T1
(-50) 1) -40 … +85 °C
The temperature class is dependent upon the user application and the ambient
temperature.
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The permissible ambient temperatures for third-party products can be seen from the
relevant approvals and/or data sheets. However, an impermissible heat reflux from the
process which can exceed the operating temperature of the housing or the temperature
class, must be prevented through suitable heat insulation or a suitably long neck tube.
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GB
7. Safety-related instructions for different variants / 8. Calculation ...
7.3.1 Use in zone 1, marking II 2G Ex d IIC Gb
The main marking for models TR12-B and TC12-B are found on the certified connection
housing or Ex d field transmitter.
The TR12-M and TC12-M modules are marked through a foil plate on the neck tube.
For a possible use at the partition to zone 0 with a thermowell, the approvals and conditions
of the relevant Ex d field transmitter must be followed.
For the measuring insert with neck tube, the following ambient temperature range applies:
(-50) 1) -40 … +85 °C
The permissible ambient temperatures of the certified Ex d field transmitter must be taken
form the respective operating instructions or data sheets. Through deviations in temperature
ranges, limitations can occur.
7.4 Use in methane atmospheres
As a result of the higher Minimum Experimental Safe Gap (MESG) and Minimum Ignition
Current (MIC) of Methane, the instrument can also be used in hazardous gas atmospheres
caused by this.
8. Calculation examples for self-heating at the thermowell tip
The self-heating at the thermowell tip depends upon the sensor type (TC/RTD), the
measuring insert diameter and the thermowell design. The table below shows the possible
combinations. The heating at the sensor tip of the bare measuring insert is clearly higher;
the representation of this value was omitted on the grounds of the required assembly with
a thermowell. From the table it is obvious that the thermocouples generate a much lower
self-heating than resistance thermometers.
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GB
7.3 Variant 3:
ATEX/IECEx Ex d certified temperature transmitter.
The evaluation is carried out over a current (4 … 20 mA), voltage (0 … 10 V) or field bus
signal, which is generated from an ATEX/IECEx Ex d certified temperature transmitter.
8. Calculation examples for self-heating at the thermowell tip
Thermal resistance [Rth in K/W]
Sensor type
Measuring insert diameter
RTD
With fabricated thermowell
(straight and tapered)
(e.g. TW30, TW35, TW40)
With solid material thermowell (straight and tapered)
(e.g. TW10, TW15, TW20, TW25, TW30)
Built into a blind bore
(minimum wall thickness 5 mm)
60
3.0 < 6.0
6.0 ≤ 8.0
37
TC
3.0 < 6.0
15
6.0 ≤ 8.0
5
22
16
10
3
22
16
10
3
GB
8.1 Example calculation for variant 2 with RTD sensor
Use at the partition to zone 0, marking II 1/2 G Ex d IIC T1-T6 Ga/Gb power-limited circuit,
through fuse, with 32 mA .
Calculate the maximum permissible temperature Tmax at the thermowell tip for the following
combination:
Ø 6 mm RTD measuring insert with built-in head-mounted transmitter, assembled with solid
material thermowell.
Tmax is obtained by adding the temperature of the medium and the self-heating. The
self-heating depends on the supplied power Po and the thermal resistance Rth. The
calculated supplied power, Po, comes from the chosen standard value for the fuse and is
only realised at the sensor tip.
It thus gives the following formula: Tmax = Po x Rth + TM
Tmax = Surface temperature (max. temperature at the thermowell tip)
Po = 0.8 W (fuse with 32 mA, a complete short-circuit of the transmitter is assumed)
Rth = Thermal resistance [K/W]
TM = Temperature of the medium
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Example: Resistance thermometer RTD
Diameter: 6 mm
Temperature of the medium TM = 150 °C
Supplied power: Po = 0.8 W
Temperature Class T3 (200 °C) must not be exceeded
Thermal resistance [Rth in K/W] from table = 16 K/W
Self-heating: 0.8 W x 16 K/W = 12.8 K
Tmax = TM + self-heating: 150 °C + 12.8 °C = 162.8 °C
As safety margin for type-examined instrument (for T6 to T3), an additional 5 °C must be
subtracted from the 200 °C; hence 195 °C would be permissible. This means that in this
case temperature class T3 is not exceeded.
17
8. Calculation examples for self-heating at the ... / 9. Disposal
*1 EN 50014: 1997 section 23.4.6.1
*2 EN 1127-1: 1997 section 6.4.2
8.2 Example calculation for variant 2 with TC sensor
Under the same conditions it gives a lower value for the self-warming, since the supplied
power is not only converted at the probe tip, but rather over the entire length of the
measuring insert.
Thermal resistance [Rth in K/W] from table = 3 K/W
Self-heating: 0.8 W x 3 K/W = 2.4 K
Tmax = TM + self-heating: 150 °C + 2.4 °C = 152.4 °C
As safety margin for type-examined instrument (for T6 to T3), an additional 5 °C must be
subtracted from the 200 °C; hence 195 °C would be permissible. This means that in this
case temperature class T3 is not exceeded.
In this example it is clear that the self-heating here is almost negligible.
9. Disposal
Dispose of instrument components and packaging materials in accordance with the
relevant country-specific waste disposal regulations for the delivery destination.
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GB
Additional information
Temperature class for T3 = 200 °C
Safety factor for type-tested instruments (for T6 to T3) *1 = 5 K
Safety factor for type-tested instruments (for T1 to T2) *1 = 10 K
Safety factor for applications for instrument category 1 (zone 0) *2 = 80 % finds no
application here.
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GB
19
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20
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Appendix 2: WIKA housings and equipment list
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27
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30
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GB
31
Appendix 3: IECEx declaration of conformity / Appendix 4: EC ...
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GB
32
Inhalt
Inhalt
1.
Sicherheitshinweise
34
3.
Abmessungen und Montage
36
2.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
Allgemeines
Technische Daten und elektrischer Anschluss
Wartung und Service
Hinweise zum Explosionsschutz allgemein
Sicherheitstechnische Hinweise für die verschiedenen
Varianten
Berechnungsbeispiele, Eigenerwärmung an der
Sensorspitze
Entsorgung
Anlage 1: EG-Baumusterprüfbescheinigung
Anlage 2: WIKA-Gehäuse- und Geräteliste
Anlage 3: IECEx-Konformitätserklärung
Anlage 4: EG-Konformitätserklärung
35
41
41
42
43
47
48
19
27
28
32
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Information
Dieses Zeichen gibt Ihnen Informationen, Hinweise oder Tipps.
WARNUNG!
Dieses Symbol warnt Sie vor Handlungen, die Schäden an Personen oder am
Gerät verursachen können.
WIKA Betriebsanleitung Typen TR12, TC12
33
D
1. Sicherheitshinweise
1. Sicherheitshinweise
Beachten Sie bei allen Arbeiten an dem Temperaturmessgerät die nationalen Sicherheits- und Unfallverhütungsvorschriften und die nachfolgenden Sicherheitshinweise in dieser Betriebsanleitung.
■■ Ein anderer Betrieb als der in der folgenden Anleitung beschriebene ist bestim-
mungswidrig und muss deshalb ausgeschlossen werden.
■■ Können Störungen nicht beseitigt werden, ist das Gerät außer Betrieb zu setzen
und gegen versehentliche Inbetriebnahme zu schützen.
■■ Beachten Sie unbedingt vor Montage, Inbetriebnahme und Betrieb, dass das
richtige Temperaturmessgerät hinsichtlich Messbereich, Ausführung und
aufgrund der spezifischen Messbedingungen der geeignete messstoffberührte
Werkstoff (Korrosion) ausgewählt wurde.
■■ Bei Nichtbeachten entsprechender Vorschriften können schwere Körperverlet-
zungen und/oder Sachschäden auftreten.
■■ Bei gefährlichen Messstoffen wie z. B. Sauerstoff, Acetylen, brennbaren oder
giftigen Stoffen, sowie bei Kälteanlagen, Kompressoren etc. müssen über die
gesamten allgemeinen Regeln hinaus die jeweils bestehenden einschlägigen
Vorschriften beachtet werden.
■■ Messstoffreste an ausgebauten Temperaturmessgeräten können zur Gefährdung
von Menschen, Umwelt und Einrichtung führen. Ausreichende Vorsichtsmaßnahmen sind zu ergreifen.
■■ Reparaturen dürfen nur vom Hersteller durchgeführt werden. Eingriffe und
Änderungen am Gerät sind unzulässig.
■■ Technische Änderungen vorbehalten.
Weitere wichtige Sicherheitshinweise befinden sich in den einzelnen
Abschnitten dieser Anleitung.
Mechanische Belastungen der elektrischen Anschlüsse und der Gehäuse sind zu vermeiden.
Alle Anschlüsse dürfen nur im drucklosen und abgekühlten Zustand
geöffnet werden.
11419904.01 04/2012 GB/D
D
34
2. Allgemeines
2. Allgemeines
2.1 Produktbeschreibung, Aufbau TR12
Die elektrischen Thermometer Typ TR12-B (Widerstandsthermometer) bzw. Typ TC12-B
(Thermoelement) bestehen aus einem Modul (TR12-M, TC12-M) welches an ein Ex
d zertifiziertes Gehäuse angebaut ist. Das Modul besteht aus einem federnd gelagertem Messeinsatz (TR12-A, TC12-A) eingebaut in ein Halsrohr. Der Messeinsatz wirkt in
Verbindung mit diesem Halsrohr als zünddurchschlagsicherer Spalt. Der Messeinsatz
(TR12-A,TC12-A) ist auswechselbar.
D
Der messaktive Teil des Messeinsatzes ist hergestellt aus einem angeschweißten
Röhrchen oder aus mineralisolierter Leitung, optional in Kombination mit keramikisolierten
Thermodrähten. Der Sensor ist eingebettet in Keramikpulver, hitzebeständiger Vergussmasse, Zementkitt oder Wärmeleitpaste.
Wenn der Temperatursensor als geerdetes Thermoelement ausgeführt ist, ist das Thermopaar direkt mit dem Mantel verbunden. Ausführungen mit Durchmesser kleiner 3 mm und
geerdete Thermoelemente sind als galvanisch mit Erdpotential verbunden zu betrachten.
Die Anschlussseite des Messeinsatzes besteht aus einer Übergangshülse mit verbundenen Anschlusslitzen.
Alternativ können die Thermometer an andere zertifizierte Gehäuse (siehe Anlage 2 „WIKAGehäuse- und Geräteliste“) angebaut werden.
Es sind 3 verschiedene Varianten verfügbar:
■■ Variante 1: Das Thermometer ist angebaut an ein bescheinigtes Leergehäuse in der
Zündschutzart „Druckfeste Kapselung“, in dem eine Klemmleiste eingebaut ist.
■■ Variante 2: Das Thermometer ist angebaut an ein bescheinigtes Leergehäuse in der
Zündschutzart „Druckfeste Kapselung“, in dem eine Elektronik eingebaut ist.
■■ Variante 3: Das Thermometer ist angebaut an ein bescheinigtes Betriebsmittel
(Transmitter) in der Zündschutzart “Druckfeste Kapselung”.
11419904.01 04/2012 GB/D
Das Thermometer ist gekennzeichnet mit II 2G Ex d IIC Gb und ist für Zone 1
geeignet.
Die Thermometer Typen TR12-B oder TC12-B in den Varianten 1 und 2 sind an Ex d
zertifizierte Anschlussköpfe bzw. Anschlussgehäuse der Serien 1/4000, 5/6000 oder
7/8000 von WIKA angebaut. Diese Gehäuse und Deckel sind aus CrNi-Stahl oder
Aluminium. Der Deckel ist optional mit einem Glasfenster versehen.
35
2. Allgemeines / 3. Abmessungen und Montage
2.2 Bestimmungsgemäßer Gebrauch
Widerstandsthermometer dieser Typenreihen müssen mit einem Schutzrohr (Mindestwandstärke: 1 mm) verbaut werden. Die Bauformen der Schutzrohre ist beliebig auswählbar,
jedoch sind die operativen Prozessdaten (Temperatur, Druck, Dichte und Strömungsgeschwindigkeit) zu berücksichtigen.
Die oben beschriebenen Thermometer werden nach den neuesten Erkenntnissen konstruiert und gefertigt. Alle Komponenten unterliegen während der Fertigung strengen Qualitätskriterien.
Geräte auf eventuell aufgetretene Transportschäden überprüfen. Sind offensichtliche Schäden vorhanden, teilen Sie dies bitte dem Transportunternehmen
und WIKA unverzüglich mit.
Die nachfolgenden Einbau- und Betriebshinweise haben wir mit Sorgfalt zusammengestellt.
Es ist jedoch nicht möglich, alle erdenklichen Anwendungsfälle zu berücksichtigen.
3. Abmessungen und Montage
3.1 Nachfolgend die technische Beschreibung der drei unterschiedlichen Varianten
mit den möglichen Kennzeichnungen:
TR12-M, TC12-M
Modul
TR12-B, TC12-B
Variante 1
TR12-B, TC12-B
Variante 2
TR12-B, TC12-B
Variante 3
14039769.01
T4
Gewinde
T3
T1
Gewinde
Gewinde
Gewinde
Gewinde
Tunbestimmt
T4: (-50)-40 °C < Ta < +85 °C
T3: (-50)-40 °C < Ta < +150 °C
T1: (-50)-40 °C < Ta < +300 °C
36
Legende:
 Anschlusskopf
 Halsrohr
 Anschluss zum Schutzrohr




Messeinsatz
Klemmsockel
Transmitter (Option)
Feldtransmitter
11419904.01 04/2012 GB/D
D
Mögliche Sensormessbereiche:
Typ TR12: -200 … +600 °C
Typ TC12: -40 ... +1200 °C
Variante 1:
Das Thermometer wird an ein bescheinigtes Leergehäuse in der Zündschutzart "Druckfeste
Kapselung", in dem eine Klemmleiste eingebaut ist, angebaut. Ist das Thermometer mit
II 2G Ex d IIC T1-T6 Gb gekennzeichnet, ist es für den Einsatz in der Zone 1 vorgesehen. Ist
das Thermometer mit II 1/2 G Ex d IIC T1-T6 Ga/Gb gekennzeichnet, ist es für den Einsatz
an der Trennwand zu Zone 0 mit einem Schutzrohr vorgesehen.
Variante 2:
Das Thermometer wird an bescheinigte Leergehäuse in der Zündschutzart "Druckfeste
Kapselung", in dem eine Elektronik eingebaut ist, angebaut. Ist das Thermometer mit II 2 G
Ex d IIC T1-T6 Gb gekennzeichnet, ist es für den Einsatz in der Zone 1 vorgesehen vorgesehen. Ist das Thermometer mit II 1/2 G Ex d IIC T1-T6 Ga/Gb gekennzeichnet, ist es für
den Einsatz an der Trennwand zu Zone 0 mit einem Schutzrohr vorgesehen.
Variante 3:
Das Thermometer wird an bescheinigte Betriebsmittel (Transmitter) in der Zündschutzart
"Druckfeste Kapselung" angebaut. Das Thermometer ist mit II 2G Ex d IIC Tx Gb gekennzeichnet, es ist für den Einsatz in der Zone 1 mit einem Schutzrohr vorgesehen. Für einen
etwaigen Einsatz an der Trennwand zu Zone 0 mit einem Schutzrohr sind die Zulassungen
und Bedingungen der jeweiligen Transmitter zu beachten.
3.2 Halsrohrausführungen
teilbares Halsrohr
(Nipple-Union-Nipple)
konisches
Gewinde
zylindrisches
Gewinde mit
Kontermutter
14013854.01
nicht teilbares Halsrohr
(Halsrohr verschweißt)
Legende:
11419904.01 04/2012 GB/D




Klemmverschraubung
konisches
Gewinde
Halsrohr
Gewinde zum Schutzrohr
Messeinsatz
Gewinde zum Anschlusskopf
A(U2)
zylindrisches
Gewinde
konisches
Gewinde
zylindrisches
Gewinde
zylindrisches
Gewinde
konisches
Gewinde
A(L1)
NL
Einbaulänge
(konisches Gewinde)
Einbaulänge
(zylindrisches Gewinde)
Nennlänge
N(MH) Halslänge
3.3 Gehäuse- und Anschlussköpfe
Die Abmessungen der Gehäuse- bzw. Anschlussköpfe dem jeweiligen Datenblatt entnehmen.
37
D
3.4 Anzugsdrehmomente
Anschlusskopf, wählbar (Beispiel)
D
Anzugsdrehmomente zwischen Anschlusskopf und Halsrohr
Gewinde
Anzugsdrehmomente in Nm
1/2 NPT
3/4 NPT
M20 x 1,5 mit Kontermutter 1)
M24 x 1,5 mit Kontermutter 1)
32
36
23
27
Werkstoff Anschlusskopf
Aluminium
CrNi-Stahl
35
40
25
30
1) nur bei Ausführungen mit nicht teilbarem Halsrohr
Anzugsdrehmomente für Anschluss zum Halsrohr
Gewinde
R 1/2 1)
50 ... 60
1) nur bei Ausführungen mit teilbarem Halsrohr
Anzugsdrehmomente für Anschluss zum Schutzrohr
Gewinde
1/2 NPT
3/4 NPT
G 1/2 B
G 3/4 B
M14 x 1,5
M18 x 1,5
M20 x 1,5
M27 x 2
35
40
35
40
25 ... 30
35
35 ... 40
40 ... 45
■■ Das Gerät nur über die Schlüsselflächen mit einem geeigneten Werkzeug und dem
vorgeschriebenen Drehmoment ein- bzw. ausschrauben.
■■ Das richtige Drehmoment ist abhängig von der Dimension des Anschlussgewindes
38
11419904.01 04/2012 GB/D
sowie der verwendeten Dichtung (Form/Werkstoff).
■■ Zum Ein- bzw. Ausschrauben nicht den Anschlusskopf als Angriffsfläche verwenden.
■■ Beim Einschrauben beachten, dass die Gewindegänge nicht verkantet werden.
3.5 Aus- und Einbau des Messeinsatzes
Beim Austausch des Messeinsatzes dürfen die Oberflächen des zünddurchschlagsicheren
Spaltes nicht beschädigt werden. Kratzer, Riefen, Dellen, Beulen usw. sind nicht zulässig.
Die Spaltlängen und Spaltweiten des zünddurchschlagsicheren Spaltes dürfen nicht verändert werden.
Vor dem Ausbau des Messeinsatzes die elektrischen Verbindungen zum Anschlusssockel oder Transmitter vollständig lösen.
D
Danach kann das Halsrohr vom Kopf gelöst und herausgeschraubt werden.
11419904.01 04/2012 GB/D
Ausgebauter Messeinsatz mit Halsrohr:
39
Zum Ausbau des Messeinsatzes
aus dem Halsrohr die
M16-Schraube am oberen
Ende des Halsrohres lösen
D
Der Einbau des Messeinsatzes wird in
umgekehrter Reihenfolge vorgenommen
(Messeinsatz vor der Montage reinigen).
Das sechseckig gecrimpte Ende des
Messeinsatzes wird beim Einschrauben der
Innensechskantschraube geführt.
Anzugsdrehmoment der Schraube: 12 ... 14 Nm
40
11419904.01 04/2012 GB/D
und herausschrauben.
4. Technische Daten und elektrischer Anschluss / 5. Wartung und ...
4. Technische Daten und elektrischer Anschluss
4.1 Variante 1
Die elektrischen Daten (z. B. Anschlussschaltbilder, Grenzabweichungen etc.) dem Datenblatt TE 60.17 (für TR12) und TE 65.17 (für TC12) entnehmen.
4.2 Variante 2
Die elektrischen Daten (z. B. Anschlussschaltbilder, Grenzabweichungen etc.) der jeweiligen Betriebsanleitung bzw. dem jeweiligen Datenblatt des eingebauten Kopftransmitters
entnehmen.
4.3 Variante 3
Die elektrischen Daten (z. B. Anschlussschaltbilder, Grenzabweichungen etc.) der jeweiligen Betriebsanleitung bzw. dem jeweiligen Datenblatt des angebauten Ex d-bescheinigten
Feldtransmitters entnehmen.
4.4 Variante 1 und 2
■■ Verbindung zwischen Ex d-Kabelverschraubung und Anschlusskopf
Gewinde M20 x 1,5: Anzugsdrehmomente 12 Nm
Gewinde ½ NPT:
Anzugsdrehmomente 30 Nm
■■ Verbindung zwischen Kabel und Ex d-Kabelverschraubung
Die Druckschraube fest in das Zwischenstück einschrauben (geeignete Werkzeuge
verwenden!)
Bei der Montage beachten
■■ Wegfließen des Kabelmantels bei fest angezogener Druckschraube vermeiden.
■■ Übermäßig tiefe Einschneidungen im Kabelmantel vermeiden.
■■ Geeignete Kabel verwenden.
■■ Klemmbereich der Kabelverschraubung beachten.
5. Wartung und Service
11419904.01 04/2012 GB/D
Die hier beschriebenen Thermometer sind absolut wartungsfrei! Wir empfehlen aber eine
regelmäßige Kalibrierung.
Die Übergangsstelle Messleitung/Anschlusslitzen sind mit einem 2-Komponenten-Kleber
feuchtigkeitsdicht vergossen.
Die Anschlusslitzen haben einen Querschnitt von ca. 0,22 mm², sind 150 mm lang und sind
je nach Sensortyp farblich gekennzeichnet.
Der Messeinsatz ist gegen Verdrehen gesichert.
41
D
6. Hinweise zum Explosionsschutz allgemein
6. Hinweise zum Explosionsschutz allgemein
Die Anforderungen der Richtlinie 94/9/EG (ATEX) müssen beachtet werden.
Zusätzlich gelten die Angaben der jeweiligen Landesvorschriften bezüglich
Ex-Einsatz (z. B. EN/IEC 60079-10 und EN/IEC 60079-14).
■■ Die Verantwortung über die Zoneneinteilung unterliegt dem Anlagenbetreiber und nicht
dem Hersteller/Lieferanten der Betriebsmittel.
■■ Der Betreiber der Anlage stellt in eigener Verantwortung sicher, dass vollständige und im
■■
■■
■■
■■
■■
■■
■■
■■
■■
■■
Einsatz befindliche Thermometer bezüglich aller sicherheitsrelevanten Merkmale identifizierbar sind. Beschädigte Thermometer dürfen nicht verwendet werden.
Bei der Installation der Thermometer, sind nur Bauteile (z. B. Leitungen, Kabelverschraubungen etc.) zulässig, die für druckfeste Kapselung geeignet sind.
Für die Erdung leitender Schirme die Bedingungen nach EN/IEC 60079-14 beachten.
Beim Einsatz eines Transmitters/Digitalanzeige beachten:
- Der Inhalt dieser und der zum Transmitter/Digitalanzeige gehörenden Betriebsanleitung
- Die einschlägigen Bestimmungen für Errichtung und Betrieb elektrischer Anlagen
- Die Verordnung und Richtlinien für den Explosionsschutz
Die druckfest bescheinigten Thermometer dürfen nur an bescheinigte Gehäuse- oder
Anschlussköpfe der Zündschutzart druckfeste Kapselung angebaut werden.
Bescheinigte und gelistete Feldgehäuse (Variante 3) dürfen nur von einer eingewiesenen Fachkraft nach dem Stand der Technik montiert und installiert werden.
Die für die Montage zulässigen Gewindespalte für elektrische Betriebsmittel für gasexplosionsgefährdete Bereiche sind in der EN/IEC 60079-1 enthalten. Gewindespalte
(Abs. 5.3) zylindrischer Gewinde (nach Tabelle 3), müssen bei Gehäusevolumen < 100
cm³ ≥ 5 mm und bei Gehäusevolumen > 100 cm³ ≥ 8 mm betragen. Es müssen sich ≥ 5
Gewindegänge im Eingriff befinden.
Gewindespalte (Abs. 5.3) konischer Gewinde (nach Tabelle 3), müssen an jedem Teil ≥
5 vorhandene Gewindegänge haben. Es müssen sich ≥ 3,5 Gewindegänge im Eingriff
befinden.
Diese Angaben der Gewindespalte müssen bei der Montage und im Betrieb zwingend
eingehalten werden.
Die direkte Schraubverbindung des Thermometers zum Anschlusskopf oder Gehäuse
darf nicht verdreht oder geöffnet werden. Eine Ausrichtung des Gehäuses kann nur über
das optional teilbare Halsrohr erfolgen.
Die Temperaturbeständigkeit der Anschlussleitung muss dem zulässigen Betriebstemperaturbereich der Gehäuse entsprechen.
Bei Umgebungstemperaturen über 60 °C sind wärmebeständige Anschlussleitungen zu
verwenden.
Es dürfen keine Batterien bzw. Zellen in das druckfeste Gehäuse eingebaut werden.
Es dürfen keine Kondensatoren in das druckfeste Gehäuse eingebaut werden, die
eine verbleibende Energie von ≥0,02 mJ nach der Zeit aufweisen, die zum Öffnen des
Gehäuses notwendig ist. Während des Betriebes darf das Gehäuse nicht geöffnet
werden. Nach dem Abschalten der Betriebsspannung eine Wartezeit von 2 Minuten vor
dem Öffnen des Gehäuses einhalten.
42
11419904.01 04/2012 GB/D
D
6. Hinweise zum Explosionsschutz allg. / 7. Sicherheitstechnische ...
■■ Montage in metallischen Behälter:
Das Gehäuse muss gegen elektromagnetische Felder und elektrostatische Aufladung
geerdet werden. Es muss nicht gesondert an das Potentialausgleichsystem angeschlossen werden. Es ist ausreichend, wenn das metallische Schutzrohr festen und gesicherten Kontakt mit dem metallischen Behälter oder dessen Konstruktionsteilen oder
Rohrleitungen hat, insofern diese Bauteile mit einem Potentialausgleichsystem verbunden sind.
■■ Montage in nichtmetallische Behälter:
Alle in den explosionsgefährdeten Bereich ragenden elektrisch leitenden Thermometerkomponenten müssen mit einem Potentialausgleich versehen werden.
■■ Reparaturen sowie bauliche Veränderungen sind nicht zulässig und führen zur
Erlöschung der Garantie und der jeweiligen Zulassung.
■■ Bauliche Veränderungen nach Auslieferung der Geräte obliegen nicht in der Verantwortung des Herstellers.
7. Sicherheitstechnische Hinweise für die verschiedenen Varianten
7.1 Variante 1:
ATEX/IECEx Ex d Gehäuse oder Anschlusskopf (mit Anschlussklemme, ohne Transmitter).
Auswertung des Widerstandes oder der Thermospannung mittels einer Elektronik außerhalb des explosionsgefährdeten Bereichs.
11419904.01 04/2012 GB/D
7.1.1 Einsatz in Zone 1, Kennzeichnung II 2G Ex d IIC T1-T6 Gb
Das druckfeste Gehäuse oder der Anschlusskopf befindet sich in Zone 1 (oder Zone 2). Der
Sensor befindet sich in Zone 1. Im Fall einer Zonentrennung muss ein Schutzrohr (aus korrosionsbeständigem Stahl, Wandstärke min. 1 mm) verwendet werden. In diesem Fall ist keine
Leistungsbegrenzung erforderlich, da keine Fehlerbetrachtung der Auswerteelektronik erfolgt.
7.1.2 Einsatz an der Trennwand zur Zone 0,
Kennzeichnung II 1/2G Ex d IIC T1-T6 Ga/Gb
Sensor befindet sich innerhalb eines Schutzrohres (Wandstärke min. 1 mm) welches über
einen Prozessanschluss in Zone 0 hineinragt.
Das Thermometer ist deshalb mit einer leistungsbegrenzenden Schaltung zu betreiben.
Pmax: 2 W
Umax: 30 V
Eine Speisung mit Ex-ia-Stromkreisen erfüllt diese Bedingungen, jedoch ist sie nicht
notwendig, wenn die Begrenzung durch andere Maßnahmen erreicht wird. Die Verantwortung dafür obliegt dem Betreiber.
7.1.3 Temperaturklasseneinteilung, Umgebungstemperaturen
Für alle WIKA-Anschlussköpfe gilt folgender Umgebungstemperaturbereich:
(-50) 1) -40 … +80 °C
1) Der Wert in Klammern gilt nur für spezielle Tieftemperaturausführungen
43
D
Die zulässigen Umgebungstemperaturen der Fremdfabrikate müssen aus den jeweiligen
Zulassungen oder Datenblättern entnommen werden.
Eine Erwärmung im Anschlusskopf findet bei Variante 1 nicht statt. Jedoch ist ein unzulässiger Wärmerückfluss aus dem Prozess, welcher die Betriebstemperatur des Gehäuses oder
die Temperaturklasse überschreitet, durch geeignete Wärmeisolierung oder ein entsprechend langes Halsrohr zu verhindern.
D 7.2 Variante 2:
ATEX/IECEx Ex d Gehäuse oder Anschlusskopf mit eingebautem Kopftransmitter.
Die Auswertung erfolgt über ein Strom- (4 … 20 mA), Spannung- (2 … 10 V) oder Feldbussignal, welches von einem Kopftransmitter erzeugt wird.
7.2.1 Einsatz in Zone 1, Kennzeichnung II 2G Ex d IIC T1-T6 Gb
Das druckfeste Gehäuse oder der Anschlusskopf befindet sich in Zone 1 (oder Zone 2).
Der Sensor befindet sich in Zone 1. Im Fall einer Zonentrennung muss ein Schutzrohr (aus
korrosionsbeständigem Stahl, Wandstärke min. 1 mm) verwendet werden. In diesem Fall ist
keine Leistungsbegrenzung erforderlich, da keine Fehlerbetrachtung der Auswerteelektronik erfolgt.
7.2.2 Einsatz an der Trennwand zur Zone 0,
Kennzeichnung II 1/2G Ex d IIC T1-T6 Ga/Gb
Sensor befindet sich innerhalb eines Schutzrohres (Wandstärke min. 1 mm) welches über
einen Prozessanschluss in Zone 0 hineinragt.
Das Thermometer ist deshalb mit einer leistungsbegrenzenden Schaltung zu betreiben.
Pmax: 2 W
Umax: 30 V
Beispiel zur Berechnung der Vorsicherung für eine maximale Leistung am Sensor
von 0,8 Watt:
Der Innenwiderstand von Thermoelementen ist deutlich geringer als der Warmwiderstand
eines Pt100-Sensors, deshalb wird der deutlich ungünstigere Fall für das Widerstandsthermometer berechnet.
Pmax = (1,7 x Is)² x Rw
Is = Sicherungsnennstrom
Pmax = maximale Leistung am Sensor = 0,8 W
Rw = Widerstand des Sensors (temperaturabhängig)
bei 450 °C = 264,18 Ω nach DIN EN 60751 für Pt100.
44
11419904.01 04/2012 GB/D
Eine Speisung mit Ex-ia-Stromkreisen erfüllt diese Bedingungen, jedoch ist sie nicht
notwendig wenn die Begrenzung durch andere Maßnahmen erreicht wird. Die Verantwortung dafür obliegt dem Betreiber.
WIKA empfiehlt mittels einer angepassten Vorsicherung im 4 ... 20 mA Stromkreis des
Kopftransmitters die Leistungsbegrenzung zu realisieren. Im Fehlerfall des Kopftransmitters
wird der Stromkreis durch Auslösen der Vorsicherung unterbrochen.
Daraus ergibt sich folgender Sicherungsnennstrom:
Is = sqrt (Pmax / Rw) / 1,7
Is = sqrt (0,8 W / 265 Ω) / 1,7
Is = 32,32 mA
Daraus resultiert ein Bemessungsstrom für einen G-Sicherungseinsatz = 32 mA
Hinweis zur Sicherungsberechnung:
Es muss immer der nächst kleinere Sicherungswert gemäß IEC 60127 gewählt werden.
Das Ausschaltvermögen muss ingenieurmäßig vernünftig an die Spannungsversorgung
angepasst werden. Übliche Werte für solche G-Sicherungseinsätze liegen zwischen AC 20
A und AC 80 A Bemessungsausschaltvermögen.
Für eine maximale Leistung am Sensor von 0,5 W ergibt sich folgender Wert:
Is = sqrt (0,5 W / 265 Ω) / 1,7
Is = 25,55 mA
Daraus resultiert ein Bemessungsstrom für einen G-Sicherungseinsatz = 25 mA
Bei der Verwendung von Mehrfachsensoren und zeitgleichem Betrieb darf die Summe der
Einzelleistungen den Wert der maximal zulässigen Leistung nicht überschreiten.
Innenwiderstand von TC-Messeinsätzen Ø 6 mm: ca. 1,2 Ω/m
Innenwiderstand von TC-Messeinsätzen Ø 3 mm: ca. 5,6 Ω/m
Diese Messwerte gelten für Raumtemperatur.
Eine Erwärmung im Anschlusskopf kann bei Variante 2 durch eine fehlerhafte Elektronik
stattfinden. Die zulässigen Umgebungstemperaturen richten sich nach den eingesetzten
Gehäusen und dem zusätzlich eingebautem Kopftransmitter.
Für alle WIKA-Anschlussköpfe mit eingebauten WIKA-Temperatur-Transmittern gilt
folgender Zusammenhang:
Die Temperaturerhöhung auf der Oberfläche des Anschlusskopfes oder Gehäuses beträgt
weniger als 25 K wenn folgende Bedingungen eingehalten werden: Hilfsenergie UB
maximal DC 30 V wenn der Transmitter in der Strom-begrenzung von 22,5 mA betrieben
wird.
11419904.01 04/2012 GB/D
Hieraus ergibt sich folgende Temperaturklasseneinteilung.
Temperaturklasse
Umgebungstemperatur
T6
(-50) 1) -40 … +55 °C
T5
(-50) 1) -40 … +75 °C
T4, T3, T2, T1
(-50) 1) -40 … +85 °C
Der Temperaturklasse ist abhängig von der Anwenderapplikation und der Umgebungstemperatur.
45
D
Die zulässigen Umgebungstemperaturen der Fremdfabrikate müssen aus den jeweiligen
Zulassungen oder Datenblättern entnommen werden. Ein unzulässiger Wärmerückfluss aus dem Prozess welcher die Betriebstemperatur des Transmitters oder Gehäuses
überschreitet, ist durch geeignete Wärmeisolierung oder ein entsprechend langes Halsrohr
zu verhindern.
7.3.1 Einsatz in Zone 1, Kennzeichnung II 2G Ex d IIC Gb
Das druckfeste Gehäuse oder der Anschlusskopf befindet sich in Zone 1 (oder Zone 2).
Der Sensor befindet sich in Zone 1. Im Fall einer Zonentrennung muss ein Schutzrohr (aus
korrosionsbeständigem Stahl, Wandstärke min. 1 mm) verwendet werden. In diesem Fall ist
keine Leistungsbegrenzung erforderlich, da keine Fehlerbetrachtung der Auswerteelektronik erfolgt.
Die führende Kennzeichnung Typ TR12-B, TC12-B befindet sich auf dem bescheinigten
Anschlussgehäuse bzw. Ex d-Feldtransmitter.
Die Module TR12-M und TC12-M sind durch ein Folienschild auf dem Halsrohr gekennzeichnet.
Für einen etwaigen Einsatz an der Trennwand zu Zone 0 mit einem Schutzrohr sind die
Zulassungen und Bedingungen der jeweiligen Ex d-Feldtransmitter zu beachten.
Für den Messeinsatz mit Halsrohr gilt folgender Umgebungstemperaturbereich:
(-50) 1) -40 … +85 °C
Die zulässigen Umgebungstemperaturen der bescheinigten Ex d-Feldtrans-mitter müssen
aus den jeweiligen Betriebsanleitungen oder Datenblättern entnommen werden. Durch
abweichende Temperaturbereiche können sich Einschränkungen ergeben.
7.4 Verwendung in Methan-Atmosphären
Aufgrund der höheren Grenzspaltweite (MESG) und Mindestzündstrom (MIC) von Methan
können die Geräte auch in dadurch verursachte explosionsfähige Gasatmosphären eingesetzt werden.
11419904.01 04/2012 GB/D
D
7.3 Variante 3:
ATEX/IECEx Ex d bescheinigte Temperaturtransmitter.
Die Auswertung erfolgt über ein Strom- (4 … 20 mA), Spannung- (0 … 10 V) oder Feldbussignal, welches von einem ATEX/IECEx Ex d-bescheinigten Temperatur-Transmitter erzeugt
wird.
46
8. Berechnungsbeispiele für die Eigenerwärmung an der ...
8. Berechnungsbeispiele für die Eigenerwärmung an der
Schutzrohrspitze
Die Eigenerwärmung an der Schutzrohrspitze hängt ab vom Sensortyp (TC/RTD), dem
Messeinsatzdurchmesser und der Bauart des Schutzrohres. Die nachstehende Tabelle
zeigt die möglichen Kombinationen. Die Erwärmung an der Sensorspitze des blanken
Messeinsatzes ist deutlich höher, auf die Darstellung dieser Werte wurde aufgrund des
notwendigen Zusammenbaus mit einem Schutzrohr verzichtet. Aus der Tabelle ist ersichtlich, dass Thermoelemente eine deutlich geringere Eigenerwärmung erzeugen als Widerstandsthermometer.
Wärmewiderstand [Rth in K/W]
Sensortyp
Messeinsatzdurchmesser
Mit mehrteiligem Schutzrohr
(gerade und verjüngt)
(z. B. TW30, TW35, TW40)
Mit Vollmaterialschutzrohr (gerade und verjüngt)
(z. B. TW10, TW15, TW20, TW25, TW30)
Eingebaut in ein Sackloch
(Mindestwandstärke 5 mm)
RTD
TC
3,0 < 6,0
6,0 ≤ 8,0
3,0 < 6,0
6,0 ≤ 8,0
22
16
10
3
22
16
10
3
60
37
15
5
8.1 Beispielsberechnung für die Variante 2 mit RTD-Sensor
Einsatz an der Trennwand zur Zone 0, Kennzeichnung II 1/2 G Ex d IIC T1-T6 Ga/Gb Leistungsbegrenzende Schaltung durch Vorsicherung mit 32 mA .
Gesucht wird die maximale mögliche Temperatur Tmax an der Schutzohrspitze für nachfolgende Kombination:
RTD-Messeinsatz Ø 6 mm mit eingebautem Kopftransmitter, zusammengebaut mit Vollmaterialschutzrohr.
11419904.01 04/2012 GB/D
Tmax ergibt sich aus der Addition der Mediumstemperatur sowie der Eigenerwärmung. Die
Eigenerwärmung hängt ab von der zugeführten Leistung Po und dem Wärmewiderstand
Rth. Die rechnerisch zugeführte Leistung Po ergibt aus dem gewählten Normwert für die
Vorsicherung und wird nur an der Fühlerspitze umgesetzt.
Es ergibt sich daher folgende Formel: Tmax = Po x Rth + TM
Tmax = Oberflächentemperatur (max. Temperatur an der Schutzrohrspitze)
Po = 0,8 W (Vorsicherung mit 32 mA, es wird ein vollständiger Kurzschluss des Transmitters angenommen)
Rth = Wärmewiderstand [K/W]
TM = Mediumstemperatur
Beispiel: Widerstandsthermometer RTD
Durchmesser: 6 mm
Mediumstemperatur: TM = 150 °C
Zugeführte Leistung: Po = 0,8 W
Temperaturklasse T3 (200 °C) darf nicht überschritten werden
47
D
8. Berechnungsbeispiele für die ... / 9. Entsorgung
Wärmewiderstand [Rth in K/W] aus Tabelle = 16 K/W
Eigenerwärmung: 0,8 W x 16 K/W = 12,8 K
Tmax = TM + Eigenerwärmung: 150 °C + 12,8 °C = 162,8 °C
Als Sicherheitsabstand für baumustergeprüfte Geräte (für T6 bis T3) müssen von den
200 °C noch 5 °C subtrahiert werden, es wären 195 °C zulässig. Somit wird in diesem Fall
die Temperaturklasse T3 nicht überschritten.
*1 EN 50014: 1997 Abs. 23.4.6.1
*2 EN 1127-1: 1997 Abs. 6.4.2
8.2 Beispielsberechnung für die Variante 2 mit TC-Sensor
Unter den gleichen Bedingungen ergibt sich ein geringerer Wert für die Eigenerwärmung,
da sich die zugeführte Leistung nicht nur an der Fühlerspitze umsetzt, sondern über die
gesamte Länge eines Messeinsatzes.
Wärmewiderstand [Rth in K/W] aus Tabelle = 3 K/W
Eigenerwärmung: 0,8 W x 3 K/W = 2,4 K
Tmax = TM + Eigenerwärmung: 150 °C + 2,4 °C = 152,4 °C
Als Sicherheitsabstand für baumustergeprüfte Geräte (für T6 bis T3) müssen von den
200 °C noch 5 °C subtrahiert werden, es wären 195 °C zulässig. Somit wird in diesem Fall
die Temperaturklasse T3 nicht überschritten.
In diesem Beispiel wird deutlich dass hier die Eigenerwärmung fast vernachlässigbar ist.
9. Entsorgung
Entsorgen Sie Gerätekomponenten und Verpackungsmaterialien entsprechend den
einschlägigen landesspezifischen Abfallbehandlungs- und Entsorgungsvorschriften des
Anliefergebietes.
11419904.01 04/2012 GB/D
D
Zusatzinformation:
Temperaturklasse für T3 = 200 °C
Sicherheitsabstand für baumustergeprüfte Geräte (für T6 bis T3) *1 = 5 K
Sicherheitsabstand für baumustergeprüfte Geräte (für T1 bis T2) *1 = 10 K
Sicherheitsabstand für Anwendungen der Gerätekategorie 1 (Zone 0) *2 = 80 % findet hier
keine Anwendung.
48
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