智能型浮筒液位計

智能型浮筒液位計

一、儀表概述：
智能型浮筒液位計可廣泛適用于石油、化工、制藥等工業中常壓或帶壓容器內各種液體液位、分層界面或比重的連續測量。變送器按其功能的不同，可分為標準型和智能型兩種。型號分別為：標準型電動浮筒液位變送器 型號：ZWTD-B；l智能型電動浮筒液位變送器型號：ZWTD-Z。
1、ZW-TDB標準型電動浮筒液位變送器，采用*的稱重傳感技術，使測量系統具有測量精度高、性能穩定、抗過載偏心能力強等特性。 變送器將液位或界面或比重的變化連續的轉換為4～20mA.DC標準電流信號輸出。同時，表頭指針以百分數形式連續指示出被測參數的量值。輸出信號遠傳至控制室，實現被測參數的遠程顯示或對工藝過程的控制。
2、ZW-TDZ智能型電動浮筒液位變送器，采用*的稱重傳感技術，其傳感器和主要元器件選用進口優質器件，變送器采用微處理技術，輸出4～20mA模擬信號和疊加在此信號上符合HART通訊協議的數字信號。因此，智能變送器具有對輸出特性進行線化處理，監測、遠程組態及遠程診斷、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協議的設備聯網使用，實現數字雙向通訊與工藝過程檢測和控制。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、結構組成：
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：
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，浮筒沉浸在液體中，并受到阿基米德定律向上的浮力作用。
1、當液位上升時，浮筒失去自重，支承點杠桿力發生變化，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，實現遠程液位顯示或工藝流程的控制。
2、利用不同的計算方法，可以測出兩種不同介質的界面高度或某些介質的比重。變送器帶有0～指示表，0%為4mA，為20mA。
3、由于介質密度的不同，會影響浮筒浮力的大小，因此，變送器設有密度及零點、量程調節電位器，以便對輸出信號進行調整。

四、性能特點：
它是利用手操編程器和符合HART通訊協議的其它設備對智能變送器在現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、量程設置 用手操器調整或用變送器零點、滿度電位器調整；
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行通訊，在顯示屏上可讀取PV值、電流值、百分數等信息。能實現使用范圍內所有的HART指令。
五、技術指標：
測量范圍：300～3000mm(更大量程可定做)；
精度：液位測量±0.5％FS，界位測量±1％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：按HART或FOXCOM通迅協議、現場總線FF通信協議；
液晶顯示：模擬量mA或液位、界位及百分數范圍；
負載電阻：700Ω(24VDC供電時)；
密度范圍：100<ρ<2000 kg/m3；
zui小密度差：0.05 g／cm3；
工作壓力：2.5～32.0MPa；
介質溫度：-196～＋400℃；
環境溫度：-40～＋70℃。
工作條件的影響：
供電影響：當電壓在規定電壓的zui小值與zui大值間變化時，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，變送器輸出故障報警電流，根據設定為3.8mA或22.8mA；
防護等級：IP65(NEMA 4X)；
防爆等級：本安型：ExiaIICT1~T4；
隔爆型：ExdIICT1~T6；
電氣接口：2個1/2－14NPT內螺紋；
電纜直徑：6～12mm、
過程連接：
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咨詢；
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)請用戶在訂貨時注明；
熱夾套：DN15 PN1.0RF，其它規格請訂貨時注明；
放大器分體安裝式安裝附件：安裝組件；
電纜長度：3m / 10m/用戶長度；
材質：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；
扭力管：316L；Inconel 600、3J1、3J53、哈氏C合金；
接線盒：鋁合金。

六、變送器調校：
1、調試前仔細檢查整機是否按要求正確安裝接線,浮筒容室及相關扭力管組件不得有介質泄漏。
2、輸出信號檢測。出廠時，產品已按訂貨要求進行標定，用戶在收到產品后，通常不必對測量范圍進行標定。但由于運輸或搬運過程中的振動影響，投用時可能會發現變送器的零位發生了相應的變化，但儀表的線性不受影響，故儀表在安裝至現場后，在投入使用前只需將零位標定至±0.50%左右即可(相對應液位而言)。
變送器在現場按裝后進行高低位設置校準。當浮筒容室內液位變化時指示器讀數做相應改變。
模擬輸出與參數的對應如下：
低位設定：按0%鍵時間超過5秒，
LRV設定為4mA
高位設定：按100％鍵時間超過5秒
URV設定為20mA
阻尼設定：
在現場顯示時可調節阻尼時間，出廠時阻尼值為8秒，可在按鈕0——8秒之間調節。
按100％鍵少于3秒時顯示當前阻尼值，繼續按住100％鍵逐步增加阻尼，待選定阻尼后快速按下，0％鍵確認，通過HART協議校準或FOXCOM協議校準按相關用戶指南實施。

七、調試方法分掛重法和水標法兩種：
1、掛重法：
液位調試：
▲ 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-介質密度（g/cm3）
▲ 將變送器水平固定在校驗架上，并按圖5接線。
1）零點調試（4mA）
在托盤上放入同浮筒重G等重的砝碼（含托盤重），調整零位電位器，使輸出為4mA.
2） 滿度調試（20mA）
在托盤上放入同F2等值的砝碼（含托盤重），調整量程電位器，使輸出為20mA.
按（1）、（2）兩步，反復調整幾次，直至滿意為止。
2、界面調試：
▲根據兩種介質密度，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-輕介質密度（g/cm） ρz-重介質密度（g/cm）
▲ 根據FQ和FZ計算出調零掛重砝碼重量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（標牌上標出）
1）零點調試（4mA）
l 在托盤上放入同fo等值的砝碼（含托盤重），調零點電位器，傳輸出為4mA
l 若輕介質密度ρQ高于訂貨時提供的密度0.1g/cm3以上時，則有可能會出現調不出4mA的現象。此時，將零點電位器按原來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）滿度調試
在托盤上放入fm等值的砝碼，調量程電位器，使輸出為20mA.
2、水校法：
1. 液位調試
▲介質密度≤1g/cm3（水）時：
根據被測介質密度和量程，
計算滿量程所對應的水位高度h（mm）:
h=H·ρ
式中，H-浮筒長度（量程）mm:
ρ-被測介質密度，g/cm3
（1） 零點調試
排凈浮筒室內的清水，調整零位電位器，使輸出為4mA.
（2） 滿度調試
打開進水閥，向浮筒室內注入清水，使水位升高等于h,立即關閉水閥，調整量程電位器，使輸出為20mA.
按（1）、（2）兩步，反復調整幾次，直至滿意為止。
▲ 介質密度>1g/cm3（水）時：
當被測介質密度大于水的密度時，則取量程內的任意一點做為滿度（上限）調試點。調試前，應先計算出該點所對應的水位高度和該點在量程內所對應的電流值。
例如：量程為1500mm,被測介質密度為1.1g/cm3,取1300mm處為滿度（上限）調試點，則：
對應水位高度應為：h=1300×1.1=1430（mm）
該點對應的電流應為：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、滿度調試
滿度調試則在水位為1430mm處調量程電位器，使輸出為17.87mA，反復幾次，直至滿意為止。
3、界面調試
▲ 兩種介質密度均≤1g/cm3（水）時
l 根據兩種不同的介質密度，分別計算出零點對應的水位高度h0（mm）和滿度時所對應的水位高度h（mm）
h0=HρQ
hm=Hρz
式中，H-量程（浮筒長mm）
ρQ-輕介質密度（g/cm）
ρz-重介質密度（g/cm）
l 計算出h0和hm后，以浮筒底面高度的刻度線為基準，分別畫出h0和hm在刻度標尺上的標記
4、零點調試：
l 向浮筒室內注入清水，使水位高度等于h0，關閉進水閥，調整零位電位器，使輸出為4mA
l 若輕介質的密度ρQ高于訂貨時所提供的密度0.1g/cm以上時，則有可能會出現調不出4mA的現象。此時，將零位電位器按原來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）滿度調試
向浮筒室內注入清水，使水位高度等于hm,關閉進水閥，調量程電位器，使輸出為20mA。
按上述（1）、（2）兩步，反復調整幾次，直至滿意為止。
▲ 重介質密度>1g/cm3（水）時
滿度的調整，可取高于零點調試水位h0的任意一點做為滿量程調試點，具體方法可參照水校法液位調試中“介質密度>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，按同一介質比重在zui大和zui小兩點來計算。
6、線性度的調試方法：
變送器在出廠前線性度已調好，用戶一般不需檢查，只需根據工藝參數調好零點和滿度（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-介質密度（g/cm）
Δρ-兩種介質密度差，Δρ=ρz-ρQ
ρz-重介質密度（g/cm）
ρQ-輕介質密度（g/cm）
x%-量程（浮筒長度）的百分數
八、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中，因此，會產生一定的浮力，此浮力是一個常數，由它產生的附加電流也是一個學數，它對調好的量程無任何影響，只是導致零點略高于已調好的零點值（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、將浮筒室內全部充滿輕介質（注意：一定使浮筒上端部件全部浸在輕介質中），調整零點電位器，使電流輸出4mA即可。
2、在可觀察到的任一界面上，調整零位電位器，使輸出電流與該點界面對應的電流值即可。上述二種調試方法，用戶可根據實際情況選用，也可采用其它方法。但請注意，無論采用什么方法進行遷移，只能調整零位電位器。

九、安裝與使用注意事項：
安裝在容器頂部(內浮筒頂裝式)
1、對內浮筒式液位計，安裝時必須輕輕將內浮筒放置進容器中，并確認鏈條自然拉直，鏈條掛鎖與浮筒桿已可靠鎖緊，然后固定變送器主體。安裝時嚴禁用力投擲內浮筒，否則將可能導致傳感器損壞。
2、內浮筒式變送器的掛鏈根據用戶的安裝高度或訂貨長度提供，實際安裝時可對鏈條進行裁剪，裁剪時將鏈條與掛鉤松開，將多余的鏈條剪掉，然后再掛進掛鉤，確保掛鉤口閉合，產品運行過程中鏈條不會從掛鉤脫落。
3、當容器內存在攪拌，或液位波動比較大時，浮筒必須安裝在導向保護管內，在管子頂部zui大液位處應有排氣孔，以使管內液位與容器液位*。此外，必須注意內浮筒與保護管間的間隙須大于10mm，否則間隙內的液體表面張力將可能影響正常測量，尤其對于粘度較大及界位測量的產品更應注意。

主要技術參數：       

1、精度等級：0.5％、1.0％；

2、輸入信號：液位、界位或密度的變化；

3、輸出信號：模擬量4－20mADC；數字量：HART1200波特移頻鍵控（FSK）

4、負載能力：350Ω（48VDC供電時可為15Ω）；

5、測量范圍：300、500、800、1200、1600、2500、3000mm（也可根據用戶要求制作）；

6、介質比重：0.4－1.4（介質比重差＞0.2）；

7、工作壓力：1.6、2.5、4.0、6.4、10.0、16.0MPa；

      工作溫度：DLC3000系列數字式液位控制     -40—+70，  浮筒液位傳感器及外筒-110——+400 （對于用戶的特殊要求，可協商解決。）

8、供電電源：24VDC；

9、功率：0.5W；

10、防護等級：IP66；隔爆型：ExdIICT6；本質安全型：ExiaIICT6。

11、連接法蘭標準：可參照外形圖及安裝尺寸圖用戶如需配其它法蘭如：GB、SH、HGJ、ANSI等標準請在訂貨中說明，如有特殊要求可協商解決；

材質選擇: 用戶在選擇接液部分材質和內外筒材質時應參照表13和有關被測介質對接液部分的腐蝕輕重來選擇。以保證儀表在現場的正常運行。

安全柵的選擇：齊納安全柵LB805、LB830S（也可采用歐陸公司的MTL3041型）

DLC3000 系列智能液位控制器組和圖

外形圖中有關接口法蘭所表示的內容

 外形圖及安裝尺寸

                        頂置式                                            側置式

                      頂底式                                            頂側式伴熱

                       頂側式                                           頂底式伴熱

                       側底式                                            側底式伴熱

儀表現場接線方式: