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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(hào)和疊加在此信號(hào)上符合HART通訊協(xié)議的數(shù)字信號(hào)。因此,智能變送器具有對(duì)輸出特性進(jìn)行線化處理,監(jiān)測(cè)、遠(yuǎn)程組態(tài)及遠(yuǎn)程診斷、調(diào)整等功能。智能變送器應(yīng)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(shè)備聯(lián)網(wǎng)使用,實(shí)現(xiàn)數(shù)字雙向通訊與工藝過(guò)程檢測(cè)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(nèi)液體液位、分層界面或比重的連續(xù)測(cè)量。
二、結(jié)構(gòu)與測(cè)量原理:
智能型電動(dòng)浮筒液位變送器與由浮筒測(cè)量容室(頂裝 式無(wú))、浮筒、扭力管系統(tǒng)及電子測(cè)量系統(tǒng)等組成。
浮筒浸沒(méi)在測(cè)量容室內(nèi)的液體中,與扭力管系統(tǒng)剛性連接,扭力管系統(tǒng)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(zhuǎn)一定角度。浮筒容室內(nèi)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(zhuǎn)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(zhuǎn)換為 4~20mA 電流輸出。
變送器采用微控制器與相關(guān)的電子線路測(cè)量過(guò)程變量,提供電流輸出,驅(qū)動(dòng) LCD 顯示及提供 HART 通信能力。變送器內(nèi)的電子部件不僅可以對(duì)環(huán)境溫度補(bǔ)償和線性化處理能力,同時(shí)對(duì)由于過(guò)程溫度變化而引起的液體密度變化進(jìn)行相應(yīng)補(bǔ)償。
三、適用范圍:
智能型電動(dòng)浮筒液位變送器具有測(cè)量精度高、性能可靠長(zhǎng)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(guò)程中的液位、界位測(cè)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(shè)置 用手操器調(diào)整或用變送器零點(diǎn)、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(guò)測(cè)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(jìn)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(shí)現(xiàn)使用范圍內(nèi)所有的HART指令。
五、技術(shù)指標(biāo):
測(cè)量范圍:200~4000mm(更大量程可定做);
精度:液位測(cè)量±0.5%FS,界位測(cè)量±0.5%FS;
重 復(fù) 性:≤±0.25%FS;
死區(qū):≤±0.2%FS;
電源:12~30VDC;
輸出信號(hào):模擬量:4~20mADC;
數(shù)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?jǐn)?shù)范圍;
負(fù)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(dāng)電壓在規(guī)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(bào)警電流:當(dāng)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(bào)警電流為 3.8mA 或 22.8mA;
防護(hù)等級(jí):IP65(NEMA 4X);
防爆等級(jí):本安型:ExiaIICT1-T6;
隔爆型:ExdIICT1~T6
電氣接口:2 個(gè) 1/2NPT 內(nèi)螺紋;
電纜直徑:8~12mm;
過(guò)程連接:
內(nèi)浮筒式:采用 DIN 或 ANSI 法蘭標(biāo)準(zhǔn),法蘭通徑 DN80 或 3"以上,更小法蘭尺寸請(qǐng)訂貨時(shí)咨詢;
外浮筒式:HG20592~20635-97 DN20 以上法蘭,其他法蘭標(biāo)準(zhǔn)(如 GB、JB/T、HGJ、ANSI、DIN 等)請(qǐng)用戶在訂貨時(shí)注明;
熱夾套:DN15 PN1.0RF,其它規(guī)格請(qǐng)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(zhǎng)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;
接線盒:鋁合金;
對(duì)于適應(yīng)酸性氣體材質(zhì)的選用,按 NACE 標(biāo)準(zhǔn) MR-0175:夾持體:316L;扭矩管:哈氏C合金。
六、變送器調(diào)試說(shuō)明:
1、變送器出廠前已按訂貨要求進(jìn)行了逐臺(tái)調(diào)試,但經(jīng)長(zhǎng)途運(yùn)輸顛簸或長(zhǎng)期庫(kù)存后,安裝使用前或設(shè)備大修時(shí),需要對(duì)變送器的主要性能進(jìn)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(tái)變送器可測(cè)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(shí)際使用中,如果被測(cè)介質(zhì)密度(差)有所改變,則應(yīng)按實(shí)際密度(差)進(jìn)行重新調(diào)試。
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;
七、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(jì)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(zhǎng)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(yàn)架上。
1)零點(diǎn)調(diào)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(diào)整零位電位器,使輸出為4mA.
2) 滿度調(diào)試(20mA)
在托盤(pán)上放入同F(xiàn)2等值的砝碼(含托盤(pán)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(jì)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(zhǎng)(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(jì)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(diǎn)調(diào)試(4mA)
l 在托盤(pán)上放入同fo等值的砝碼(含托盤(pán)重),調(diào)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(xiàn)調(diào)不出4mA的現(xiàn)象。此時(shí),將零點(diǎn)電位器按原來(lái)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(pán)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(shí):根據(jù)被測(cè)介質(zhì)密度和量程,計(jì)算滿量程所對(duì)應(yīng)的水位高度h(mm):h=H·ρ
式中,H-浮筒長(zhǎng)度(量程)mm:
ρ-被測(cè)介質(zhì)密度,g/cm3
2、零點(diǎn)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(kāi)進(jìn)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(shí):
當(dāng)被測(cè)介質(zhì)密度大于水的密度時(shí),則取量程內(nèi)的任意一點(diǎn)做為滿度(上限)調(diào)試點(diǎn)。調(diào)試前,應(yīng)先計(jì)算出該點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的水位高度和該點(diǎn)在量程內(nèi)所對(duì)應(yīng)的電流值。
例如:量程為1500mm,被測(cè)介質(zhì)密度為1.1g/cm3,取1300mm處為滿度(上限)調(diào)試點(diǎn),則:
對(duì)應(yīng)水位高度應(yīng)為:h=1300×1.1=1430(mm)
該點(diǎn)對(duì)應(yīng)的電流應(yīng)為:Ⅰ=4+1300/1500×16=17.87(mA)
計(jì)算結(jié)束后,調(diào)試方法如下:
1、零點(diǎn)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(shí)
l 根據(jù)兩種不同的介質(zhì)密度,分別計(jì)算出零點(diǎn)對(duì)應(yīng)的水位高度h0(mm)和滿度時(shí)所對(duì)應(yīng)的水位高度h(mm)
h0=H?ρQ
hm=H?ρz
式中,H-量程(浮筒長(zhǎng)mm)
ρQ-輕介質(zhì)密度(g/cm)
ρz-重介質(zhì)密度(g/cm)
l 計(jì)算出h0和hm后,以浮筒底面高度的刻度線為基準(zhǔn),分別畫(huà)出h0和hm在刻度標(biāo)尺上的標(biāo)記
4、零點(diǎn)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(jìn)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(shí)所提供的密度0.1g/cm以上時(shí),則有可能會(huì)出現(xiàn)調(diào)不出4mA的現(xiàn)象。此時(shí),將零位電位器按原來(lái)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(jìn)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(shí)
滿度的調(diào)整,可取高于零點(diǎn)調(diào)試水位h0的任意一點(diǎn)做為滿量程調(diào)試點(diǎn),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(cè)比重的調(diào)試方法:
調(diào)試方法與測(cè)量界面基本相同,只是計(jì)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(jì)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(diǎn)和滿度(上、下限)即可。如用戶要檢查線性度,可按下面公式計(jì)算配重,檢查量程內(nèi)任意一點(diǎn)的線性度。
1)測(cè)量液位時(shí)
任意位置(x%)砝碼重=G-π/4D·x%·H·ρ
2) 測(cè)量界面時(shí) 任意位置(x%)砝碼重=G-π/4D·H(x%·Δρ+ρQ)
3)測(cè)量比重時(shí)
計(jì)算公式與測(cè)液位公式基本相同,只是按不同比重值計(jì)算配重。
各式中:G-浮筒重(g)
H-浮筒長(zhǎng)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(zhǎng)度)的百分?jǐn)?shù)
八、測(cè)界面時(shí)零點(diǎn)遷移問(wèn)題:
測(cè)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(shù),由它產(chǎn)生的附加電流也是一個(gè)學(xué)數(shù),它對(duì)調(diào)好的量程無(wú)任何影響,只是導(dǎo)致零點(diǎn)略高于已調(diào)好的零點(diǎn)值(4mA),這個(gè)附加電流值很小,若測(cè)量精度要求不高,就無(wú)須進(jìn)行零點(diǎn)遷移,若測(cè)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(diǎn)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(diǎn)界面對(duì)應(yīng)的電流值即可。上述二種調(diào)試方法,用戶可根據(jù)實(shí)際情況選用,也可采用其它方法。但請(qǐng)注意,無(wú)論采用什么方法進(jìn)行遷移,只能調(diào)整零位電位器。
九、使用注意事項(xiàng):
1、高溫介質(zhì)安裝注意:
對(duì)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(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(yīng)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(nèi)原設(shè)計(jì)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(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(guó)爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所電氣安全規(guī)程》試行的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行。本安系統(tǒng)的敷設(shè)電纜,應(yīng)遠(yuǎn)離干擾源,以免影響儀表正常運(yùn)行及防爆性能。當(dāng)應(yīng)用于 0 區(qū)時(shí),必須使用防火花滲透的緊固件。