電動浮筒液位計

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電動浮筒液位計是根據(jù)阿基米德浮力原理設(shè)計的，用于測量液體的液位、界位和密度?？墒褂肞C機或375手持終端器，方便地對變送器進行遠程組態(tài)和管理（監(jiān)測），也可用常規(guī)的本機按鍵進行操作。變送器通過HART通

一、產(chǎn)品概述：

ZW-TDZ系列電動浮筒液位計采用xj****的稱重傳感技術(shù)，其傳感器和主要元器件選用進口優(yōu)質(zhì)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(shù)字信號。因此，智能變送器具有對輸出特性進行線化處理，監(jiān)測、遠程組態(tài)及遠程診斷、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，實現(xiàn)數(shù)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(yè)中各種容器內(nèi)液體液位、分層界面或比重的連續(xù)測量。

二、工作原理： 

ZW-TDZ系列電動浮筒液位計與由浮筒測量容室（頂裝 式無）、浮筒、扭力管系統(tǒng)及電子測量系統(tǒng)等組成。

浮筒浸沒在測量容室內(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)的電子線路測量過程變量，提供電流輸出，驅(qū)動 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環(huán)境溫度補償和線性化處理能力，同時對由于過程溫度變化而引起的液體密度變化進行相應(yīng)補償。 

三、應(yīng)用場合： 

ZW-TDZ系列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。 

四、主要特點：

ZW-TDZ系列電動浮筒液位計是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。

五、技術(shù)參數(shù)：

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(fù)性：≤±0.25％FS；

死區(qū)：≤±0.2％FS；

電源：12～30VDC；

輸出信號：模擬量：4～20mADC；

數(shù)字量：按HART或FOXCOM通迅協(xié)議、現(xiàn)場總線FF通信協(xié)議；

液晶顯示：模擬量mA或液位、界位及百分?jǐn)?shù)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(zhì)溫度：-196～＋400℃；

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(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，變送器輸出故障報警電流，根據(jù)設(shè)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(nèi)螺紋；

電纜直徑：6～12mm、

過程連接：

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，更小法蘭尺寸請訂貨時咨詢；

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)請用戶在訂貨時注明；

熱夾套：DN15 PN1.0RF，其它規(guī)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/用戶指定長度；

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；

扭力管：316L；Inconel 600、3J1、3J53、哈氏C合金；

接線盒：鋁合金。

六、變送器調(diào)校：

1、調(diào)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(guān)扭力管組件不得有介質(zhì)泄漏。

2、輸出信號檢測。出廠時，產(chǎn)品已按訂貨要求進行標(biāo)定，用戶在收到產(chǎn)品后，通常不必對測量范圍進行標(biāo)定。但由于運輸或搬運過程中的振動影響，投用時可能會發(fā)現(xiàn)變送器的零位發(fā)生了相應(yīng)的變化，但儀表的線性不受影響，故儀表在安裝至現(xiàn)場后，在投入使用前只需將零位標(biāo)定至±0.50%左右即可(相對應(yīng)液位而言)。

變送器在現(xiàn)場按裝后進行高低位設(shè)置校準(zhǔn)。當(dāng)浮筒容室內(nèi)液位變化時指示器讀數(shù)做相應(yīng)改變。

模擬輸出與參數(shù)的對應(yīng)如下：

低位設(shè)定：按0%鍵時間超過5秒，

LRV設(shè)定為4mA

高位設(shè)定：按100％鍵時間超過5秒

URV設(shè)定為20mA

阻尼設(shè)定：

在現(xiàn)場顯示時可調(diào)節(jié)阻尼時間，出廠時阻尼值為8秒，可在按鈕0——8秒之間調(diào)節(jié)。

按100％鍵少于3秒時顯示當(dāng)前阻尼值，繼續(xù)按住100％鍵逐步增加阻尼，待選定阻尼后快速按下，0％鍵確認(rèn)，通過HART協(xié)議校準(zhǔn)或FOXCOM協(xié)議校準(zhǔn)按相關(guān)用戶指南實施。

七、調(diào)試方法分掛重法和水標(biāo)法兩種：

1、掛重法：

液位調(diào)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(zhì)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(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。

2、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）

▲ 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.

2、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

（1） 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.

（2） 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。

▲ 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=HρQ

hm=Hρz

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)

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(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。

九、安裝與使用注意事項：

安裝在容器頂部(內(nèi)浮筒頂裝式)

1、對內(nèi)浮筒式液位計，安裝時須***輕輕將內(nèi)浮筒放置進容器中，并確認(rèn)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(yán)禁用力投擲內(nèi)浮筒，否則將可能導(dǎo)致傳感器損壞。

2、內(nèi)浮筒式變送器的掛鏈根據(jù)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(chǎn)品運行過程中鏈條不會從掛鉤脫落。

3、當(dāng)容器內(nèi)存在攪拌，或液位波動比較大時，浮筒須***安裝在導(dǎo)向保護管內(nèi)，在管子頂部zui大液位處應(yīng)有排氣孔，以使管內(nèi)液位與容器液位一致。此外，須***注意內(nèi)浮筒與保護管間的間隙須大于10mm，否則間隙內(nèi)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(chǎn)品更應(yīng)注意。

安裝在容器側(cè)面(外浮筒側(cè)裝式)

1、為保證產(chǎn)品正常運行，安裝時須***確保液位計筒體垂直，以使液位上下變化時內(nèi)浮筒不與外浮筒產(chǎn)生摩擦，內(nèi)浮筒所受浮力僅與液位高度有關(guān)；

2、搬運或安裝時，******不許拋擲、跌落或敲擊液位計。轉(zhuǎn)運時，應(yīng)按廠方提供的包裝箱和包裝方式包裝；

3、如果產(chǎn)品用于安裝在設(shè)備原已有的外筒上，則出廠時可能不帶外筒，則須***保證浮筒與外筒間的內(nèi)部間隙為5～10mm。

4、對壓力高于300＃(5.0MPa)的產(chǎn)品，建議采用專用級高強度或不銹鋼螺栓螺母。

使用：

1、高溫介質(zhì)安裝注意：

如果被測介質(zhì)溫度很高，以及帶有加熱夾套的夾持體用熱油進行加熱時，須***注意直接作用在傳感器外殼和放大器的溫度不允許超過50℃。

當(dāng)zui大允許溫度(溫度150℃，放大器85℃，LCD指示器70℃)超過時，所有輻射熱量的部件(夾持體、外筒、容器等)都須***進行隔熱，以確保沒有熱輻射傳遞到傳感器和放大器上。

2、安裝的位置應(yīng)避免陽光直射向傳感器和放大器外殼。

3、 夾持體加熱夾套zui大設(shè)計壓力為2.5MPa。

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《中華人民共和國防爆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，須***使用防火花滲透的緊固件。

十、選型編碼：