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前言：

   液化石油氣簡(jiǎn)稱(chēng)液化氣，是石油產(chǎn)品之一，主要成份為丙烷及少量丁烷，液化氣在適當(dāng)壓力和溫度下以液態(tài)儲(chǔ)存于儲(chǔ)罐容器中。在石化行業(yè)的煉制過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)碰到液化氣球罐的液位測(cè)量，但由于液化氣的介電常數(shù)εr＜1.9，液化程度受溫度、壓力變化影響很大，因此對(duì)于傳統(tǒng)的液位測(cè)量?jī)x表就無(wú)法準(zhǔn)確的測(cè)量其液位。過(guò)去大多用靜壓式液位計(jì)測(cè)量，靜壓式液位計(jì)受介質(zhì)密度和溫度影響很大，測(cè)量不夠準(zhǔn)確。近年來(lái)出現(xiàn)的雷達(dá)液位計(jì)，雖然安裝簡(jiǎn)單，但其精度較略低。所以只有伺服液位計(jì)比較適用于液化氣罐區(qū)的液位測(cè)量。目前有29臺(tái)伺服液位計(jì)用于我廠液化氣罐區(qū)。

1、伺服液位計(jì)工作原理和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

1.1基本原理

   伺服液位計(jì)基于力平衡的原理，由微伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)體積較小的浮子，使其中精確地進(jìn)行液位或界面測(cè)量，其基本工和過(guò)程是：浮子用測(cè)量鋼絲懸掛在儀表外殼內(nèi)，而測(cè)量鋼絲纏繞在精密加工過(guò)的外輪鼓上，外磁鐵被固定在外輪鼓內(nèi)，并與固定在內(nèi)輪鼓內(nèi)磁鐵耦合在一起。當(dāng)液位計(jì)工作時(shí)，浮子作用于細(xì)鋼絲上的重力在外輪鼓的磁鐵上產(chǎn)生力矩，從而引起磁通量的變化。輪鼓組件間的磁通量變化導(dǎo)致內(nèi)磁鐵上的電磁傳感器（霍爾元件）的輸出電壓信號(hào)發(fā)生變化，其電壓值與貯存于CPU中的參考電壓相比較。當(dāng)浮子的位置平衡時(shí)，其差值為零。當(dāng)被測(cè)介質(zhì)液位變化時(shí)，使得浮子發(fā)生改變。其結(jié)果是磁耦力矩被改變，使得帶有溫度補(bǔ)償?shù)幕魻栐妮敵鲭妷喊l(fā)生變化。該電壓值與CPU中的參考電壓的差值驅(qū)動(dòng)伺服電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)浮子上下移動(dòng)重新達(dá)到平衡點(diǎn)。整個(gè)系統(tǒng)構(gòu)成了一個(gè)閉環(huán)反饋回路，其精確度可達(dá)±0.7mm，而且其自身帶有的掛料補(bǔ)償功能，能夠補(bǔ)償由于鋼絲或浮子上附著被測(cè)介質(zhì)導(dǎo)致的鋼絲張力的改變。

1.2液位測(cè)量：

   液位的變化引起浮子浸沒(méi)深度的變化，浮子所受的浮力同時(shí)也變化，浮力的變化被力傳感器檢測(cè)到?？刂茊卧獙?duì)測(cè)量值和設(shè)定值之間的偏差進(jìn)行比較后，發(fā)出指令，引起步進(jìn)馬達(dá)位置的變化，升高和降低浮子的位置，直到測(cè)量值和設(shè)定值相等為止，停止伺服電機(jī)。為了避免振動(dòng)，控制單元還可以調(diào)整滯后作用和積分時(shí)間，這樣可以得到比較穩(wěn)定和精確的平均液位。

1.3結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：

   伺服液位計(jì)采用多功能模塊化結(jié)構(gòu)，由微處理器控制的智能化儀表，在結(jié)構(gòu)上由磁鼓室、接線室、電氣室三部分組成，接液部件與電子回路完全分離保障了隔爆安全。液體測(cè)量精度達(dá)到+/-0.7mm，可測(cè)量三種比重不同的液體之間的兩個(gè)界面。提供整個(gè)儲(chǔ)罐（儲(chǔ)罐分布）和上層液體（I/F分布）密度分析功能。可接入單點(diǎn)溫度計(jì)（PT100Ω，3線制）。具有多種輸出信號(hào)包括V1、RS485、WM500、M/S、EnrafBPM以及HART協(xié)議。還可以選擇液位模擬信號(hào)輸出、伺服密度測(cè)量、外接油水界面測(cè)量設(shè)備的功能，我廠目前使用的是V1協(xié)議與DCS通訊。

2、伺服液位計(jì)的安裝及注意事項(xiàng)

   2.1將伺服液位計(jì)搬到現(xiàn)場(chǎng)后，垂直小心地除去伺服液位計(jì)法蘭下面的包裝材料與填塞物，正確地與罐上的法蘭連接；

   2.2打開(kāi)輪鼓腔的蓋子，取下黑色的輪鼓固定裝置，注意不要用手轉(zhuǎn)動(dòng)輪鼓！以免內(nèi)外

輪鼓錯(cuò)位；

   2.3不要取出輪鼓，不要旋松蓋條，小心除去粘在輪鼓上的紙膠帶，不要弄亂測(cè)量鋼絲；

   2.4最后蓋上輪鼓蓋，對(duì)稱(chēng)旋緊內(nèi)六角；

   2.5投入使用前注意事項(xiàng)

   2.5.1安裝前確保罐內(nèi)空罐而且無(wú)壓力，安裝就位后拆除腔室內(nèi)的包裝物體和固定物。未調(diào)試前，不要打開(kāi)連接球罐的球閥。

   2.5.2打開(kāi)輪鼓腔的蓋子，取下黑色的輪鼓固定裝置，注意不要用手轉(zhuǎn)動(dòng)輪鼓，以免內(nèi)外輪鼓錯(cuò)位。

   2.5.3除去粘在輪鼓上的紙膠帶，小心不要弄亂測(cè)量鋼絲

   2.5.4調(diào)試完成后，開(kāi)啟球閥。如果罐內(nèi)帶壓力的話，打開(kāi)與伺服液位計(jì)相連接的球閥時(shí)一定要緩慢的小開(kāi)度開(kāi)啟，等罐內(nèi)壓力和伺服腔室壓力平衡后再全部開(kāi)啟。千萬(wàn)要避免快速開(kāi)啟，否則罐內(nèi)壓力沖擊伺服的浮子造成鋼絲斷或者浮子脫落。

3、伺服液位計(jì)維護(hù)

   3.1伺服液位計(jì)磁鼓鋼絲更換

   3.1.1在更換鋼絲前要記錄罐內(nèi)液位的高度，方便更換后重新調(diào)準(zhǔn)液位。該罐不能有進(jìn)料的作業(yè)。更換磁鼓必須停電。

   3.1.2取出磁鼓：打開(kāi)液位計(jì)磁鼓室后蓋和標(biāo)定底座的后蓋，先從標(biāo)定底座的開(kāi)口內(nèi)，拉出鋼絲和取出浮子。防止在取出磁鼓過(guò)程中，浮子掉落罐內(nèi)。同時(shí)剪斷鋼絲，將鋼絲中的圓環(huán)取出保存好，以后可以繼續(xù)使用。取出磁鼓要緩慢用力。拆除磁鼓上剩余鋼絲的時(shí)候要注意取出的方向，到時(shí)候也要按照這個(gè)方向裝入鋼絲。

   3.1.3拆除鋼絲：用手指伸入磁鼓后面的3個(gè)孔中，拉出磁鼓，然后將鋼絲散在地上，剪斷鋼絲根部和磁鼓連接的地方，然后用內(nèi)六角扳手打開(kāi)磁鼓上的鋼絲固定螺絲，將廢棄的一段鋼絲取出。

   3..2安裝鋼絲：（安裝鋼絲需要兩個(gè)人互助）將新鋼絲的打圈的一頭取出200mm左右，然后將剩余的鋼絲再用膠帶固定在盤(pán)內(nèi)，然后將這個(gè)圈穿入磁鼓，套在固定螺絲上，上緊螺絲，然后一個(gè)人拿這個(gè)磁鼓，另外一個(gè)人拿著鋼絲盤(pán)，將鋼絲盤(pán)上的膠帶保護(hù)完全撕去，轉(zhuǎn)動(dòng)磁鼓，將盤(pán)上的鋼絲纏繞到磁鼓的凹槽內(nèi)，等到鋼絲全部繞到磁鼓上后，再保留出用400mm左右長(zhǎng)度，剩下的用電工膠帶纏繞在磁鼓根部，將鋼絲固定好。（工廠提供的鋼絲另外一頭是帶掛浮子圓環(huán)的，現(xiàn)場(chǎng)無(wú)需安裝。）

4、液位計(jì)投用時(shí)的調(diào)試方法

4.1調(diào)試菜單。

   E鍵：長(zhǎng)按E鍵（大于3秒）進(jìn)入主菜單，再次長(zhǎng)按E鍵退回到測(cè)量畫(huà)面

   ＋或者－選擇菜單或者修改參數(shù)數(shù)值

4.2操作浮子：

   在測(cè)量畫(huà)面下，按E鍵超過(guò)3秒，進(jìn)入菜單G0，按+或者-找到OPERATION（操作），按+或者-激活密碼51后，按+或者-找到相關(guān)的浮子指令（UP上升；DOWN下降，BOTTOM罐底測(cè)量），選擇后按E確認(rèn)。浮子會(huì)產(chǎn)生相關(guān)的動(dòng)作。

4.3參數(shù)設(shè)置步驟如下：

   進(jìn)入動(dòng)態(tài)菜單在測(cè)量畫(huà)面下，按E鍵超過(guò)3秒，進(jìn)入靜態(tài)菜單，按+或者-到MOREFUNCTION，按E進(jìn)入動(dòng)態(tài)菜單，然后按+或者-找到DeviceData，按E進(jìn)入，接著多次按E直到ACCESSCODE，按+或者-修改為50或者51或者777，按E確認(rèn)激活參數(shù)修改權(quán)限，接著按E再次到MOREFUNCTION，按+進(jìn)入到DeviceData的子菜單CONTACTOUTPUT，按+直到COMMUNICATION，按E多次，直到G2V8H5，按+或者-修改設(shè)置。

   G0V2H0：浮子操作，有多個(gè)選項(xiàng)。UP為上浮浮子，BOTTOMLEVEL為底部測(cè)量，LEVEL為液位測(cè)量，STOP浮子停止

   G1V4H0：罐高，通過(guò)操作浮子BOTTOMLEVEL至罐底后得出

   G1V6H0：浮子運(yùn)行上限位置，設(shè)置后一定要保證浮子在觀察窗能看到，過(guò)高會(huì)導(dǎo)致浮子纏到輪轂而致?lián)p壞

   G2V8H5：設(shè)置伺服的地址，數(shù)值1-247

   G2V8H6：設(shè)置伺服的通訊協(xié)議

   G2V8H9：MODBUSCONFIG

   G3V4H0：伺服輪轂的周長(zhǎng)，一般出廠設(shè)置好，可檢查數(shù)值與據(jù)刻在輪轂上的周長(zhǎng)是否一致

   G3V4H1：鋼纜的重量，一般出廠設(shè)置好，可檢查數(shù)值與名牌上的重量是否一致

   G3V4H2：浮子的重量，一般出廠設(shè)置好，可檢查數(shù)值與名牌上的重量是否一致

   G3V4H3：浮子體積，一般出廠設(shè)置好，可檢查數(shù)值與浮子上刻的數(shù)據(jù)是否一致

   G3V6H1：選擇CONTACT2，此時(shí)NRF560可以與伺服進(jìn)行通訊

   G3V6H2：選擇接入的溫度類(lèi)型，單點(diǎn)溫度（PT100）則選擇SPOTTEMP

5、伺服液位計(jì)日常維護(hù)及注意事項(xiàng)

   5.1罐內(nèi)進(jìn)入介質(zhì)需要測(cè)量液位時(shí)，將操作模式改為L(zhǎng)EVEL

   5.2伺服液位計(jì)屬于浮子接觸式測(cè)量?jī)x表，一般在使用中要定期對(duì)輪鼓、鋼絲及浮子清理污垢，在清洗浮子或輪鼓時(shí)候一定要在輪鼓上用膠帶把鋼絲固定好，不能讓鋼絲散亂；

   5.3伺服液位計(jì)安裝在罐頂要做好設(shè)備的防水和防雷檢查；設(shè)備接地是否完好，電氣接口是否做好防水措施，保持防爆撓性管連接牢靠，必要時(shí)加防雨罩；

   5.4儲(chǔ)罐清罐時(shí)必須先把浮子放置標(biāo)定室里面，防止作業(yè)時(shí)誤碰或損失浮子；

   5.5由于鋼纜線徑很小，稍有不注意可能導(dǎo)致斷纜或者浮子掉下，所以處理伺服液位計(jì)時(shí)要周全細(xì)致，謹(jǐn)小慎微。

   5.6該液位計(jì)具有很強(qiáng)的自診斷功能,從而可監(jiān)測(cè)其操作情況.當(dāng)發(fā)生故障時(shí)LCD顯示相應(yīng)的出錯(cuò)信號(hào),所選的矩陣內(nèi)容與錯(cuò)誤信息每隔幾秒鐘輪流顯示,當(dāng)顯示所選的矩陣時(shí),可從中獲得數(shù)據(jù),錯(cuò)誤信息存儲(chǔ)在ProservoNMS53x的存儲(chǔ)器中,靜態(tài)矩陣的G0V3H7位置提供故障的歷史記錄并根據(jù)提示進(jìn)行維修。

6、伺服液位計(jì)簡(jiǎn)單故障處理

   6.1液位指示與人工檢尺誤差大

   顯示液位和人工檢尺有差別，如顯示2米，檢尺3米，可以通過(guò)修改G1V5H0（SETLEVEL）步驟如下：

   進(jìn)入動(dòng)態(tài)菜單在測(cè)量畫(huà)面下，按E鍵超過(guò)3秒，進(jìn)入靜態(tài)菜單，按+或者-到MOREFUNCTION，按E進(jìn)入動(dòng)態(tài)菜單，然后按+或者-找到Calibration，按E進(jìn)入，接著多次按E直到ACCESSCODE，按+或者-修改為50或者51或者777，按E確認(rèn)激活參數(shù)修改權(quán)限，

   接著按E再次到MOREFUNCTION，按+進(jìn)入到Calibration的子菜單,用＋找到SETLEVEL，按E進(jìn)入，按+或者-修改設(shè)置，把人工檢尺的值3米輸入。修改完成后按E保存，然后長(zhǎng)按E鍵回到測(cè)量畫(huà)面

   6.2罐體溫度顯示不正常

   6.2.1現(xiàn)場(chǎng)熱電阻損壞或線路故障；

   6.2.2伺服液位計(jì)溫度選擇器接地接觸不好；

   6.2.3伺服液位計(jì)溫度選擇器進(jìn)水損壞；由于安裝不當(dāng)，穿線管高于電纜進(jìn)線口，使得設(shè)備容易從電纜進(jìn)線口進(jìn)水，燒壞電子元件。

   解決辦法：

   更換熱電阻；做好接地線使接觸牢固；現(xiàn)場(chǎng)穿線管不能高于設(shè)備進(jìn)線口，采用防爆不銹鋼金屬軟管和防爆接頭密封，防止雨水進(jìn)入設(shè)備。

7、結(jié)束語(yǔ)

    伺服液位計(jì)的故障原因是方方面面的，但是只要在使用前選好型、正確的安裝，做好日常的維護(hù)保養(yǎng)；做好設(shè)備的防水、防雷措施；不定期的進(jìn)行人工比對(duì)，檢查液位是否顯示正常；當(dāng)設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，應(yīng)根據(jù)故障現(xiàn)象、部位，結(jié)合設(shè)備結(jié)構(gòu)，對(duì)故障原因進(jìn)行分析，并針對(duì)性的進(jìn)行日常維護(hù)或維修解決。只有如此，才能保證儀表可靠使用和安全運(yùn)行。