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一、儀表概述:
智能型電動(dòng)浮筒液位變送器采用*稱(chēng)重傳感技術(shù),其傳感器和主要元器件選用進(jìn)口器件,變送器采用微處理技術(shù),輸出4~20mA模擬信號和疊加在此信號上符合HART通訊協(xié)議的數字信號。因此,智能變送器具有對輸出特性進(jìn)行線(xiàn)化處理,監測、遠程組態(tài)及遠程診斷、調整等功能。智能變送器應配有手操編程器、全中文的便攜式PC-HART通訊器等,可與所有符合HART協(xié)議的設備聯(lián)網(wǎng)使用,實(shí)現數字雙向通訊與工藝過(guò)程檢測和控制。智能型變送器可廣泛用于石油、化工、煉化、制藥等工業(yè)中各種容器內液體液位、分層界面或比重的連續測量。
二、結構與測量原理:
智能型電動(dòng)浮筒液位變送器與由浮筒測量容室(頂裝 式無(wú))、浮筒、扭力管系統及電子測量系統等組成。
浮筒浸沒(méi)在測量容室內的液體中,與扭力管系統剛性連接,扭力管系統承受的力是浮筒自重減去浮筒所受的浮力的凈值,在這種合力作用下的扭力管扭轉一定角度。浮筒容室內液體的位置、密度或界位高低的變化引起浸沒(méi)在液體中的浮筒受到的浮力變化,從而使扭管轉角也隨之變化。該變化被傳遞到與扭力管剛性連接的傳感器上,使傳感器輸出電壓發(fā)生變化,繼而被電子部件放大并轉換為 4~20mA 電流輸出。
變送器采用微控制器與相關(guān)的電子線(xiàn)路測量過(guò)程變量,提供電流輸出,驅動(dòng) LCD 顯示及提供 HART 通信能力。變送器內的電子部件不僅可以對環(huán)境溫度補償和線(xiàn)性化處理能力,同時(shí)對由于過(guò)程溫度變化而引起的液體密度變化進(jìn)行相應補償。
三、適用范圍:
智能型電動(dòng)浮筒液位變送器具有測量精度高、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。
四、主要性能:
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。
五、技術(shù)指標:
測量范圍:200~4000mm(更大量程可定做);
精度:液位測量±0.5%FS,界位測量±0.5%FS;
重 復 性:≤±0.25%FS;
死區:≤±0.2%FS;
電源:12~30VDC;
輸出信號:模擬量:4~20mADC;
數字量:HART 1200 波特移頻鍵控(FSK);
液晶顯示:模擬量 mA 或液位、界位及百分數范圍;
負載電阻:650Ω(24VDC 供電時(shí));
密度范圍:50<ρ<2000 kg/m3;
zui小密度差:0.05 g/cm3;
工作壓力:2.5~32.0MPa;
介質(zhì)溫度:-196~+420℃;
環(huán)境溫度:-40~+70℃;
工作條件的影響:
供電影響:當電壓在規定的電壓zui小值與zui大值之間變化時(shí),輸出變化≤±0.2%FS;
溫度影響:≤0.1%/10℃;
報警電流:當液位低于變送器量程下限 10%或高于變送器量程上限 10%時(shí),變送器輸出故障;
報警電流為 3.8mA 或 22.8mA;
防護等級:IP65(NEMA 4X);
防爆等級:本安型:ExiaIICT1-T6;
隔爆型:ExdIICT1~T6
電氣接口:2 個(gè) 1/2NPT 內螺紋;
電纜直徑:8~12mm;
過(guò)程連接:
內浮筒式:采用 DIN 或 ANSI 法蘭標準,法蘭通徑 DN80 或 3"以上,更小法蘭尺寸請訂貨時(shí)咨詢(xún);
外浮筒式:HG20592~20635-97 DN20 以上法蘭,其他法蘭標準(如 GB、JB/T、HGJ、ANSI、DIN 等)請用戶(hù)在訂貨時(shí)注明;
熱夾套:DN15 PN1.0RF,其它規格請訂貨時(shí)注明;
放大器分體安裝式安裝附件:安裝支架組件
電纜長(cháng)度:3m / 10m。
材質(zhì):
浮筒:304;316;
夾持體:碳鋼;304;316;哈氏C合金;
夾持體熱夾套:304;
外浮筒:碳鋼;304;316;
扭矩管:316L;哈氏 C 合金或 Inconel 600;
接線(xiàn)盒:鋁合金;
對于適應酸性氣體材質(zhì)的選用,按 NACE 標準 MR-0175:夾持體:316L;扭矩管:哈氏C合金。
六、變送器調試說(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。
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;
七、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
八、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。
九、使用注意事項:
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。