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一、儀表概述:
智能電動(dòng)浮筒液位計的電子部件以及傳感器等核心部件均為美國FOX*,產(chǎn)品即保持了原裝變送器的各種性能,又對產(chǎn)品結構進(jìn)行優(yōu)化升級、改進(jìn)了變送器的散熱性能、全面提升變送器的使用可靠性。變送器是基于阿基米德浮力原理設計的,可用來(lái)測量液位、界位或密度。具有測量穩定性高,尤其適合小量程、高溫、高壓、低密度的液位(界位)測量場(chǎng)合,同時(shí)滿(mǎn)足介質(zhì)密度差較小的界位測量。變送器輸出標準二線(xiàn)制 4~20mADC 直流信號,并支持HART通信協(xié)議輸出??墒褂肞C機軟件或使用與其兼容的 275、375等HART通信終端,方便地對變送器進(jìn)行遠程組態(tài)、調試、監控,也可通過(guò)變送器電子部件上的按鍵進(jìn)行相應操作。
二、結構組成:
液位計由檢測、轉換和變送器三部分組成。檢測部分由浮筒、浮筒室、連桿組件等部分組成;轉換部分由杠桿系統、傳感器等組成;變送器部分由A/D、D/A轉換、微處理器及信號輸出電路等部分組成。
三、測量原理:
智能電動(dòng)浮筒液位計是借助于阿基米德定律及力平衡原理而工作的。相當于被測液面高度的浮筒懸掛在下杠桿端部,液位上升時(shí),浮筒沉浸在液體中,并受到阿基米德定律向上的浮力作用。
當液位上升時(shí),浮筒失去自重,支承點(diǎn)杠桿力發(fā)生變化,通過(guò)稱(chēng)重傳感器測得浮筒浮力的大小,即可得到液面的高度。經(jīng)轉換,輸出與液位高度成比例的4~20mA.DC標準信號。遠傳至控制室,實(shí)現遠程液位顯示或工藝流程的控制。
利用不同的計算方法,可以測出兩種不同介質(zhì)的界面高度或某些介質(zhì)的比重。變送器帶有0~100%指示表,0%為4mA,100%為20mA。
由于介質(zhì)密度的不同,會(huì )影響浮筒浮力的大小,因此,變送器設有密度及零點(diǎn)、量程調節電位器,以便對輸出信號進(jìn)行調整。
四、應用范圍:
智能電動(dòng)浮筒液位計具有測量精度高、性能可靠長(cháng)期穩定性好、使用方便,廣泛適用于電力、石油、化工、冶金、環(huán)保、建筑、食品等行業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程中的液位、界位測量與控制。
五、主要功能:
利用手操編程器和符合HART通訊協(xié)議的其它設備對智能變送器在現場(chǎng)和遠程進(jìn)行如下操作:
1、讀取過(guò)程變量 如原始變量值、mA值、百分比范圍等;
2、零點(diǎn)、量程設置 用手操器調整或用變送器零點(diǎn)、滿(mǎn)度電位器調整;
3、讀取診斷信息 診斷信息有:參數設置太高、太低;超過(guò)測量范圍;4~20mA超出范圍等;
4、HART通訊指令 利用手操器或其它設備與智能變送器進(jìn)行通訊,在顯示屏上可讀取PV值、電流值、百分數等信息。能實(shí)現使用范圍內所有的HART指令。
六、技術(shù)指標:
1、測量精度:±0.5%;±1.0%;±1.5%(FS);
2、靈 敏 度:0.05%;
3、輸出信號:標準型:4~20mA.DC, 二線(xiàn)制;24V.DC供電 智能型:4~20mA,疊加符合HART協(xié)議的數字信號;
4、負載電阻:額定250Ω,zui高600Ω, 負載電阻與供電電壓關(guān)系;
5、出線(xiàn)口:M20×1.5(內);
6、工作壓力:1.6~16.0MPa;
7、介質(zhì)溫度:-20~150℃ ,150~400℃(帶散熱片);
8、介質(zhì)密度:0.4~2.0g/cm(測液位) ,密 度 差:≥0.15g/cm(測界面);
9、防爆型防爆等級:ExdIICT4-6、ExiaIICT4-6 ,防爆合格證號:8060710 ,外殼防護等級:IP66;
10、環(huán)境條件:溫度,-20~60℃ ,濕度,≤85%;
11、連接方式:法蘭連接,DN40 ,法蘭標準:PN1.6、2.5,平面,JB/T81-94 ,PN4.0~16.0,凸面,JB/T82.2-94 ,也可按用戶(hù)提供的規格及標準制造;
12、材 質(zhì):浮 筒:1Cr18Ni9Ti ,浮筒室及法蘭:Q23或1Cr18Ni9Ti;
七、調試說(shuō)明:
1、變送器出廠(chǎng)前已按訂貨要求進(jìn)行了逐臺調試,但經(jīng)長(cháng)途運輸顛簸或長(cháng)期庫存后,安裝使用前或設備大修時(shí),需要對變送器的主要性能進(jìn)行檢查。
2、標牌上“介質(zhì)密度(差)"欄內注明的范圍,是指該臺變送器可測密度在此范圍內的任何液體。
3、標牌上“出廠(chǎng)調試密度(差)"欄內所標注的數據,是指用戶(hù)提供的數據,并按此密度(差)調試出廠(chǎng)。在實(shí)際使用中,如果被測介質(zhì)密度(差)有所改變,則應按實(shí)際密度(差)進(jìn)行重新調試。
八、調試所需設備:
1、可調電源:0~30V.DC;
2、毫安表:0~30mA.DC,±0.2%;
3、負載電阻:250Ω,1只;
4、二等標準砝碼:1kg,1套;
5、刻度尺:1只;
九、調試方法分掛重法和水標法兩種:
掛重法:
液位調試:
1、 浮力計算:
l 浮筒浮力:F1=π/4·D·H·ρ
l 浮筒重G與浮力之差:F2=G-F1
式中:D-浮筒外徑(cm);
H-浮筒長(cháng)度(變送器量程)(cm)
ρ-介質(zhì)密度(g/cm3)
2、將變送器水平固定在校驗架上。
1)零點(diǎn)調試(4mA)
在托盤(pán)上放入同浮筒重G等重的砝碼(含托盤(pán)重),調整零位電位器,使輸出為4mA.
2) 滿(mǎn)度調試(20mA)
在托盤(pán)上放入同F2等值的砝碼(含托盤(pán)重),調整量程電位器,使輸出為20mA.
按(1)、(2)兩步,反復調整幾次,直至滿(mǎn)意為止。
3界面調試:
根據兩種介質(zhì)密度,分別計算出輕重密度下的浮力FQ和Fz
FQ=π/4·D2·H·ρQ
FZ=π/4·D·H·ρz
式中:D-浮筒外徑(cm) H-浮筒長(cháng)(量程)(cm)
ρQ-輕介質(zhì)密度(g/cm) ρz-重介質(zhì)密度(g/cm)
4、根據FQ和FZ計算出調零掛重砝碼重量fo和滿(mǎn)量程掛重砝碼重量fm。
fo=G-FQ
fm=G-FZ
式中:G-浮筒重量(標牌上標出)
1)零點(diǎn)調試(4mA)
l 在托盤(pán)上放入同fo等值的砝碼(含托盤(pán)重),調零點(diǎn)電位器,傳輸出為4mA
l 若輕介質(zhì)密度ρQ高于訂貨時(shí)提供的密度0.1g/cm3以上時(shí),則有可能會(huì )出現調不出4mA的現象。此時(shí),將零點(diǎn)電位器按原來(lái)調整方向的相反方向旋轉10圈左右,使電位器基本處于中間位置,再調整密度電位器,使輸出為4mA左右。然后調整零位電位器,使輸出為4mA準確值。
2)滿(mǎn)度調試
在托盤(pán)上放入fm等值的砝碼,調量程電位器,使輸出為20mA.
水校法:
1. 液位調試
介質(zhì)密度≤1g/cm3(水)時(shí):根據被測介質(zhì)密度和量程,計算滿(mǎn)量程所對應的水位高度h(mm):h=H·ρ
式中,H-浮筒長(cháng)度(量程)mm:
ρ-被測介質(zhì)密度,g/cm3
2、零點(diǎn)調試:
排凈浮筒室內的清水,調整零位電位器,使輸出為4mA.
3、滿(mǎn)度調試:
打開(kāi)進(jìn)水閥,向浮筒室內注入清水,使水位升高等于h,立即關(guān)閉水閥,調整量程電位器,使輸出為20mA.
按(1)、(2)兩步,反復調整幾次,直至滿(mǎn)意為止。
4、介質(zhì)密度>1g/cm3(水)時(shí):
當被測介質(zhì)密度大于水的密度時(shí),則取量程內的任意一點(diǎn)做為滿(mǎn)度(上限)調試點(diǎn)。調試前,應先計算出該點(diǎn)所對應的水位高度和該點(diǎn)在量程內所對應的電流值。
例如:量程為1500mm,被測介質(zhì)密度為1.1g/cm3,取1300mm處為滿(mǎn)度(上限)調試點(diǎn),則:
對應水位高度應為:h=1300×1.1=1430(mm)
該點(diǎn)對應的電流應為:Ⅰ=4+1300/1500×16=17.87(mA)
計算結束后,調試方法如下:
1、零點(diǎn)調試
排凈浮筒室內的清水,調整零位電位器,傳輸出為4mA。:
2、滿(mǎn)度調試
滿(mǎn)度調試則在水位為1430mm處調量程電位器,使輸出為17.87mA,反復幾次,直至滿(mǎn)意為止。
3、界面調試
兩種介質(zhì)密度均≤1g/cm3(水)時(shí)
l 根據兩種不同的介質(zhì)密度,分別計算出零點(diǎn)對應的水位高度h0(mm)和滿(mǎn)度時(shí)所對應的水位高度h(mm)
h0=H?ρQ
hm=H?ρz
式中,H-量程(浮筒長(cháng)mm)
ρQ-輕介質(zhì)密度(g/cm)
ρz-重介質(zhì)密度(g/cm)
l 計算出h0和hm后,以浮筒底面高度的刻度線(xiàn)為基準,分別畫(huà)出h0和hm在刻度標尺上的標記
4、零點(diǎn)調試:
l 向浮筒室內注入清水,使水位高度等于h0,關(guān)閉進(jìn)水閥,調整零位電位器,使輸出為4mA
l 若輕介質(zhì)的密度ρQ高于訂貨時(shí)所提供的密度0.1g/cm以上時(shí),則有可能會(huì )出現調不出4mA的現象。此時(shí),將零位電位器按原來(lái)調整方向的相反方向旋轉10圈左右,使電位器基本處于中間位置,再調整密度電位器,使輸出為4mA左右,然后,再調整零位電位器,使輸出為4mA準確值2)滿(mǎn)度調試
向浮筒室內注入清水,使水位高度等于hm,關(guān)閉進(jìn)水閥,調量程電位器,使輸出為20mA。
按上述(1)、(2)兩步,反復調整幾次,直至滿(mǎn)意為止。
重介質(zhì)密度>1g/cm3(水)時(shí)
滿(mǎn)度的調整,可取高于零點(diǎn)調試水位h0的任意一點(diǎn)做為滿(mǎn)量程調試點(diǎn),具體方法可參照水校法液位調試中“介質(zhì)密度>1g/cm3(水)"的調試方法。
5、測比重的調試方法:
調試方法與測量界面基本相同,只是計算浮力差時(shí),按同一介質(zhì)比重在zui大和zui小兩點(diǎn)來(lái)計算。
6、線(xiàn)性度的調試方法:
變送器在出廠(chǎng)前線(xiàn)性度已調好,用戶(hù)一般不需檢查,只需根據工藝參數調好零點(diǎn)和滿(mǎn)度(上、下限)即可。如用戶(hù)要檢查線(xiàn)性度,可按下面公式計算配重,檢查量程內任意一點(diǎn)的線(xiàn)性度。
1)測量液位時(shí)
任意位置(x%)砝碼重=G-π/4D·x%·H·ρ
2) 測量界面時(shí) 任意位置(x%)砝碼重=G-π/4D·H(x%·Δρ+ρQ)
3)測量比重時(shí)
計算公式與測液位公式基本相同,只是按不同比重值計算配重。
各式中:G-浮筒重(g)
H-浮筒長(cháng)度(cm)
ρ-介質(zhì)密度(g/cm)
Δρ-兩種介質(zhì)密度差,Δρ=ρz-ρQ
ρz-重介質(zhì)密度(g/cm)
ρQ-輕介質(zhì)密度(g/cm)
x%-量程(浮筒長(cháng)度)的百分數
十、測界面時(shí)零點(diǎn)遷移問(wèn)題:
測界面時(shí),浮筒上端各部件均浸在輕介質(zhì)中,因此,會(huì )產(chǎn)生一定的浮力,此浮力是一個(gè)常數,由它產(chǎn)生的附加電流也是一個(gè)學(xué)數,它對調好的量程無(wú)任何影響,只是導致零點(diǎn)略高于已調好的零點(diǎn)值(4mA),這個(gè)附加電流值很小,若測量精度要求不高,就無(wú)須進(jìn)行零點(diǎn)遷移,若測量精度要求較高,需將此附加電流遷移掉。
下面介紹二種遷移方法,供參考:
1、將浮筒室內全部充滿(mǎn)輕介質(zhì)(注意:一定使浮筒上端部件全部浸在輕介質(zhì)中),調整零點(diǎn)電位器,使電流輸出4mA即可。
2、在可觀(guān)察到的任一界面上,調整零位電位器,使輸出電流與該點(diǎn)界面對應的電流值即可。上述二種調試方法,用戶(hù)可根據實(shí)際情況選用,也可采用其它方法。但請注意,無(wú)論采用什么方法進(jìn)行遷移,只能調整零位電位器。
十一、使用及注意事項:
1.高溫介質(zhì)安裝注意:
對某些高溫介質(zhì)應用,必須注意限制環(huán)境溫度在允許范圍內。如果用于高熱容量的濃縮介質(zhì)(如約 300℃飽和蒸汽),或夾持體帶有用熱油(約 300℃)加熱的熱夾套,直接作用在傳感器外殼和電子部件上的環(huán)境溫度不能超過(guò) 50℃。例如使用的工況場(chǎng)合允許的zui大極限溫度(傳感器外殼溫度 80℃,電子部件 65℃,LCD指示器 60℃)超過(guò)時(shí),所有輻射熱量的部件(夾持體、外筒、容器等)都必須進(jìn)行隔熱,以確保沒(méi)有熱輻射傳遞到傳感器和放大器上。
2.變送器安裝的位置應避免陽(yáng)光直射傳感器和電子部件外殼。
3.夾持體加裝熱夾套時(shí),夾套內原設計的zui大工作壓力為 2.5MPa。(特殊情況時(shí)訂貨說(shuō)明)
4.儀表的內外接地應可靠牢固,防爆型產(chǎn)品的安裝應嚴格按照《中華人民共和國爆炸危險場(chǎng)所電氣安全規程》試行的有關(guān)規定進(jìn)行。本安系統的敷設電纜,應遠離干擾源,以免影響儀表正常運行及防爆性能。當應用于 0 區時(shí),必須使用防火花滲透的緊固件。