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一、儀表概述:
智能電動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(jié)構(gòu)進行優(yōu)化升級、改進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(shè)計的,可用來測量液位、界位或密度。具有測量穩(wěn)定性高,尤其適合小量程、高溫、高壓、低密度的液位(界位)測量場合,同時滿足介質(zhì)密度差較小的界位測量。變送器輸出標(biāo)準(zhǔn)二線制 4~20mADC 直流信號,并支持HART通信協(xié)議輸出。可使用PC機軟件或使用與其兼容的 275、375等HART通信終端,方便地對變送器進行遠程組態(tài)、調(diào)試、監(jiān)控,也可通過變送器電子部件上的按鍵進行相應(yīng)操作。
二、結(jié)構(gòu)組成:
液位計由檢測、轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換部分由杠桿系統(tǒng)、傳感器等組成;變送器部分由A/D、D/A轉(zhuǎn)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(dāng)于被測液面高度的浮筒懸掛在下杠桿端部,液位上升時,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(dāng)液位上升時,浮筒失去自重,支承點杠桿力發(fā)生變化,通過稱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(zhuǎn)換,輸出與液位高度成比例的4~20mA.DC標(biāo)準(zhǔn)信號。遠傳至控制室,實現(xiàn)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,會影響浮筒浮力的大小,因此,變送器設(shè)有密度及零點、量程調(diào)節(jié)電位器,以便對輸出信號進行調(diào)整。
四、應(yīng)用范圍:
智能電動浮筒液位計具有測量精度高、性能可靠長期穩(wěn)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(shè)備對智能變送器在現(xiàn)場和遠程進行如下操作:
1、讀取過程變量 如原始變量值、mA值、百分比范圍等;
2、零點、量程設(shè)置 用手操器調(diào)整或用變送器零點、滿度電位器調(diào)整;
3、讀取診斷信息 診斷信息有:參數(shù)設(shè)置太高、太低;超過測量范圍;4~20mA超出范圍等;
4、HART通訊指令 利用手操器或其它設(shè)備與智能變送器進行通訊,在顯示屏上可讀取PV值、電流值、百分?jǐn)?shù)等信息。能實現(xiàn)使用范圍內(nèi)所有的HART指令。
六、技術(shù)指標(biāo):
1、測量精度:±0.5%;±1.0%;±1.5%(FS);
2、靈 敏 度:0.05%;
3、輸出信號:標(biāo)準(zhǔn)型:4~20mA.DC, 二線制;24V.DC供電 智能型:4~20mA,疊加符合HART協(xié)議的數(shù)字信號;
4、負(fù)載電阻:額定250Ω,zui高600Ω, 負(fù)載電阻與供電電壓關(guān)系;
5、出線口:M20×1.5(內(nèi));
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(biāo)準(zhǔn):PN1.6、2.5,平面,JB/T81-94 ,PN4.0~16.0,凸面,JB/T82.2-94 ,也可按用戶提供的規(guī)格及標(biāo)準(zhǔn)制造;
12、材 質(zhì):浮 筒:1Cr18Ni9Ti ,浮筒室及法蘭:Q23或1Cr18Ni9Ti;
七、調(diào)試說明:
1、變送器出廠前已按訂貨要求進行了逐臺調(diào)試,但經(jīng)長途運輸顛簸或長期庫存后,安裝使用前或設(shè)備大修時,需要對變送器的主要性能進行檢查。
2、標(biāo)牌上“介質(zhì)密度(差)"欄內(nèi)注明的范圍,是指該臺變送器可測密度在此范圍內(nèi)的任何液體。
3、標(biāo)牌上“出廠調(diào)試密度(差)"欄內(nèi)所標(biāo)注的數(shù)據(jù),是指用戶提供的數(shù)據(jù),并按此密度(差)調(diào)試出廠。在實際使用中,如果被測介質(zhì)密度(差)有所改變,則應(yīng)按實際密度(差)進行重新調(diào)試。
八、調(diào)試所需設(shè)備:
1、可調(diào)電源:0~30V.DC;
2、毫安表:0~30mA.DC,±0.2%;
3、負(fù)載電阻:250Ω,1只;
4、二等標(biāo)準(zhǔn)砝碼:1kg,1套;
5、刻度尺:1只;
九、調(diào)試方法分掛重法和水標(biāo)法兩種:
掛重法:
液位調(diào)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)零點調(diào)試(4mA)
在托盤上放入同浮筒重G等重的砝碼(含托盤重),調(diào)整零位電位器,使輸出為4mA.
2) 滿度調(diào)試(20mA)
在托盤上放入同F(xiàn)2等值的砝碼(含托盤重),調(diào)整量程電位器,使輸出為20mA.
按(1)、(2)兩步,反復(fù)調(diào)整幾次,直至滿意為止。
3界面調(diào)試:
根據(jù)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(量程)(cm)
ρQ-輕介質(zhì)密度(g/cm) ρz-重介質(zhì)密度(g/cm)
4、根據(jù)FQ和FZ計算出調(diào)零掛重砝碼重量fo和滿量程掛重砝碼重量fm。
fo=G-FQ
fm=G-FZ
式中:G-浮筒重量(標(biāo)牌上標(biāo)出)
1)零點調(diào)試(4mA)
l 在托盤上放入同fo等值的砝碼(含托盤重),調(diào)零點電位器,傳輸出為4mA
l 若輕介質(zhì)密度ρQ高于訂貨時提供的密度0.1g/cm3以上時,則有可能會出現(xiàn)調(diào)不出4mA的現(xiàn)象。此時,將零點電位器按原來調(diào)整方向的相反方向旋轉(zhuǎn)10圈左右,使電位器基本處于中間位置,再調(diào)整密度電位器,使輸出為4mA左右。然后調(diào)整零位電位器,使輸出為4mA準(zhǔn)確值。
2)滿度調(diào)試
在托盤上放入fm等值的砝碼,調(diào)量程電位器,使輸出為20mA.
水校法:
1. 液位調(diào)試
介質(zhì)密度≤1g/cm3(水)時:根據(jù)被測介質(zhì)密度和量程,計算滿量程所對應(yīng)的水位高度h(mm):h=H·ρ
式中,H-浮筒長度(量程)mm:
ρ-被測介質(zhì)密度,g/cm3
2、零點調(diào)試:
排凈浮筒室內(nèi)的清水,調(diào)整零位電位器,使輸出為4mA.
3、滿度調(diào)試:
打開進水閥,向浮筒室內(nèi)注入清水,使水位升高等于h,立即關(guān)閉水閥,調(diào)整量程電位器,使輸出為20mA.
按(1)、(2)兩步,反復(fù)調(diào)整幾次,直至滿意為止。
4、介質(zhì)密度>1g/cm3(水)時:
當(dāng)被測介質(zhì)密度大于水的密度時,則取量程內(nèi)的任意一點做為滿度(上限)調(diào)試點。調(diào)試前,應(yīng)先計算出該點所對應(yīng)的水位高度和該點在量程內(nèi)所對應(yīng)的電流值。
例如:量程為1500mm,被測介質(zhì)密度為1.1g/cm3,取1300mm處為滿度(上限)調(diào)試點,則:
對應(yīng)水位高度應(yīng)為:h=1300×1.1=1430(mm)
該點對應(yīng)的電流應(yīng)為:Ⅰ=4+1300/1500×16=17.87(mA)
計算結(jié)束后,調(diào)試方法如下:
1、零點調(diào)試
排凈浮筒室內(nèi)的清水,調(diào)整零位電位器,傳輸出為4mA。:
2、滿度調(diào)試
滿度調(diào)試則在水位為1430mm處調(diào)量程電位器,使輸出為17.87mA,反復(fù)幾次,直至滿意為止。
3、界面調(diào)試
兩種介質(zhì)密度均≤1g/cm3(水)時
l 根據(jù)兩種不同的介質(zhì)密度,分別計算出零點對應(yīng)的水位高度h0(mm)和滿度時所對應(yīng)的水位高度h(mm)
h0=H?ρQ
hm=H?ρz
式中,H-量程(浮筒長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為基準(zhǔn),分別畫出h0和hm在刻度標(biāo)尺上的標(biāo)記
4、零點調(diào)試:
l 向浮筒室內(nèi)注入清水,使水位高度等于h0,關(guān)閉進水閥,調(diào)整零位電位器,使輸出為4mA
l 若輕介質(zhì)的密度ρQ高于訂貨時所提供的密度0.1g/cm以上時,則有可能會出現(xiàn)調(diào)不出4mA的現(xiàn)象。此時,將零位電位器按原來調(diào)整方向的相反方向旋轉(zhuǎn)10圈左右,使電位器基本處于中間位置,再調(diào)整密度電位器,使輸出為4mA左右,然后,再調(diào)整零位電位器,使輸出為4mA準(zhǔn)確值2)滿度調(diào)試
向浮筒室內(nèi)注入清水,使水位高度等于hm,關(guān)閉進水閥,調(diào)量程電位器,使輸出為20mA。
按上述(1)、(2)兩步,反復(fù)調(diào)整幾次,直至滿意為止。
重介質(zhì)密度>1g/cm3(水)時
滿度的調(diào)整,可取高于零點調(diào)試水位h0的任意一點做為滿量程調(diào)試點,具體方法可參照水校法液位調(diào)試中“介質(zhì)密度>1g/cm3(水)"的調(diào)試方法。
5、測比重的調(diào)試方法:
調(diào)試方法與測量界面基本相同,只是計算浮力差時,按同一介質(zhì)比重在zui大和zui小兩點來計算。
6、線性度的調(diào)試方法:
變送器在出廠前線性度已調(diào)好,用戶一般不需檢查,只需根據(jù)工藝參數(shù)調(diào)好零點和滿度(上、下限)即可。如用戶要檢查線性度,可按下面公式計算配重,檢查量程內(nèi)任意一點的線性度。
1)測量液位時
任意位置(x%)砝碼重=G-π/4D·x%·H·ρ
2) 測量界面時 任意位置(x%)砝碼重=G-π/4D·H(x%·Δρ+ρQ)
3)測量比重時
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(浮筒長度)的百分?jǐn)?shù)
十、測界面時零點遷移問題:
測界面時,浮筒上端各部件均浸在輕介質(zhì)中,因此,會產(chǎn)生一定的浮力,此浮力是一個常數(shù),由它產(chǎn)生的附加電流也是一個學(xué)數(shù),它對調(diào)好的量程無任何影響,只是導(dǎo)致零點略高于已調(diào)好的零點值(4mA),這個附加電流值很小,若測量精度要求不高,就無須進行零點遷移,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(nèi)全部充滿輕介質(zhì)(注意:一定使浮筒上端部件全部浸在輕介質(zhì)中),調(diào)整零點電位器,使電流輸出4mA即可。
2、在可觀察到的任一界面上,調(diào)整零位電位器,使輸出電流與該點界面對應(yīng)的電流值即可。上述二種調(diào)試方法,用戶可根據(jù)實際情況選用,也可采用其它方法。但請注意,無論采用什么方法進行遷移,只能調(diào)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(yīng)用,必須注意限制環(huán)境溫度在允許范圍內(nèi)。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 50℃。例如使用的工況場合允許的zui大極限溫度(傳感器外殼溫度 80℃,電子部件 65℃,LCD指示器 60℃)超過時,所有輻射熱量的部件(夾持體、外筒、容器等)都必須進行隔熱,以確保沒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(yīng)避免陽光直射傳感器和電子部件外殼。
3.夾持體加裝熱夾套時,夾套內(nèi)原設(shè)計的zui大工作壓力為 2.5MPa。(特殊情況時訂貨說明)
4.儀表的內(nèi)外接地應(yīng)可靠牢固,防爆型產(chǎn)品的安裝應(yīng)嚴(yán)格按照《中華人民共和國爆炸危險場所電氣安全規(guī)程》試行的有關(guān)規(guī)定進行。本安系統(tǒng)的敷設(shè)電纜,應(yīng)遠離干擾源,以免影響儀表正常運行及防爆性能。當(dāng)應(yīng)用于 0 區(qū)時,必須使用防火花滲透的緊固件。