E+H伺服液位計在液化氣罐區的應用及維護

文:于峰2017年第三期

前言:

   液化石油氣簡稱液化氣,是石油產品之一,主要成份為丙烷及少量丁烷,液化氣在適當壓力和溫度下以液態儲存于儲罐容器中。在石化行業的煉制過程中,經常會碰到液化氣球罐的液位測量,但由于液化氣的介電常數εr<1.9,液化程度受溫度、壓力變化影響很大,因此對于傳統的液位測量儀表就無法準確的測量其液位。過去大多用靜壓式液位計測量,靜壓式液位計受介質密度和溫度影響很大,測量不夠準確。近年來出現的雷達液位計,雖然安裝簡單,但其精度較略低。所以只有伺服液位計比較適用于液化氣罐區的液位測量。目前有29臺伺服液位計用于我廠液化氣罐區。

1、伺服液位計工作原理和結構特點

1.1基本原理

   伺服液位計基于力平衡的原理,由微伺服電動機驅動體積較小的浮子,使其中精確地進行液位或界面測量,其基本工和過程是:浮子用測量鋼絲懸掛在儀表外殼內,而測量鋼絲纏繞在精密加工過的外輪鼓上,外磁鐵被固定在外輪鼓內,并與固定在內輪鼓內磁鐵耦合在一起。當液位計工作時,浮子作用于細鋼絲上的重力在外輪鼓的磁鐵上產生力矩,從而引起磁通量的變化。輪鼓組件間的磁通量變化導致內磁鐵上的電磁傳感器(霍爾元件)的輸出電壓信號發生變化,其電壓值與貯存于CPU中的參考電壓相比較。當浮子的位置平衡時,其差值為零。當被測介質液位變化時,使得浮子發生改變。其結果是磁耦力矩被改變,使得帶有溫度補償的霍爾元件的輸出電壓發生變化。該電壓值與CPU中的參考電壓的差值驅動伺服電動機轉動,帶動浮子上下移動重新達到平衡點。整個系統構成了一個閉環反饋回路,其精確度可達±0.7mm,而且其自身帶有的掛料補償功能,能夠補償由于鋼絲或浮子上附著被測介質導致的鋼絲張力的改變。

1.2液位測量:

   液位的變化引起浮子浸沒深度的變化,浮子所受的浮力同時也變化,浮力的變化被力傳感器檢測到。控制單元對測量值和設定值之間的偏差進行比較后,發出指令,引起步進馬達位置的變化,升高和降低浮子的位置,直到測量值和設定值相等為止,停止伺服電機。為了避免振動,控制單元還可以調整滯后作用和積分時間,這樣可以得到比較穩定和精確的平均液位。

1.3結構特點:

   伺服液位計采用多功能模塊化結構,由微處理器控制的智能化儀表,在結構上由磁鼓室、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。液體測量精度達到+/-0.7mm,可測量三種比重不同的液體之間的兩個界面。提供整個儲罐(儲罐分布)和上層液體(I/F分布)密度分析功能。可接入單點溫度計(PT100Ω,3線制)。具有多種輸出信號包括V1、RS485、WM500、M/S、EnrafBPM以及HART協議。還可以選擇液位模擬信號輸出、伺服密度測量、外接油水界面測量設備的功能,我廠目前使用的是V1協議與DCS通訊。

2、伺服液位計的安裝及注意事項

   2.1將伺服液位計搬到現場后,垂直小心地除去伺服液位計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打開輪鼓腔的蓋子,取下黑色的輪鼓固定裝置,注意不要用手轉動輪鼓!以免內外

輪鼓錯位;

   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,不要弄亂測量鋼絲;

   2.4最后蓋上輪鼓蓋,對稱旋緊內六角;

   2.5投入使用前注意事項

   2.5.1安裝前確保罐內空罐而且無壓力,安裝就位后拆除腔室內的包裝物體和固定物。未調試前,不要打開連接球罐的球閥。

   2.5.2打開輪鼓腔的蓋子,取下黑色的輪鼓固定裝置,注意不要用手轉動輪鼓,以免內外輪鼓錯位。

   2.5.3除去粘在輪鼓上的紙膠帶,小心不要弄亂測量鋼絲

   2.5.4調試完成后,開啟球閥。如果罐內帶壓力的話,打開與伺服液位計相連接的球閥時一定要緩慢的小開度開啟,等罐內壓力和伺服腔室壓力平衡后再全部開啟。千萬要避免快速開啟,否則罐內壓力沖擊伺服的浮子造成鋼絲斷或者浮子脫落。

3、伺服液位計維護

   3.1伺服液位計磁鼓鋼絲更換

   3.1.1在更換鋼絲前要記錄罐內液位的高度,方便更換后重新調準液位。該罐不能有進料的作業。更換磁鼓必須停電。

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

   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,然后用內六角扳手打開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內,然后將這個圈穿入磁鼓,套在固定螺絲上,上緊螺絲,然后一個人拿這個磁鼓,另外一個人拿著鋼絲盤,將鋼絲盤上的膠帶保護完全撕去,轉動磁鼓,將盤上的鋼絲纏繞到磁鼓的凹槽內,等到鋼絲全部繞到磁鼓上后,再保留出用400mm左右長度,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的,現場無需安裝。)

4、液位計投用時的調試方法

4.1調試菜單。

   E鍵:長按E鍵(大于3秒)進入主菜單,再次長按E鍵退回到測量畫面

   +或者-選擇菜單或者修改參數數值

4.2操作浮子:

   在測量畫面下,按E鍵超過3秒,進入菜單G0,按+或者-找到OPERATION(操作),按+或者-激活密碼51后,按+或者-找到相關的浮子指令(UP上升;DOWN下降,BOTTOM罐底測量),選擇后按E確認。浮子會產生相關的動作。

4.3參數設置步驟如下:

   進入動態菜單在測量畫面下,按E鍵超過3秒,進入靜態菜單,按+或者-到MOREFUNCTION,按E進入動態菜單,然后按+或者-找到DeviceData,按E進入,接著多次按E直到ACCESSCODE,按+或者-修改為50或者51或者777,按E確認激活參數修改權限,接著按E再次到MOREFUNCTION,按+進入到DeviceData的子菜單CONTACTOUTPUT,按+直到COMMUNICATION,按E多次,直到G2V8H5,按+或者-修改設置。

   G0V2H0:浮子操作,有多個選項。UP為上浮浮子,BOTTOMLEVEL為底部測量,LEVEL為液位測量,STOP浮子停止

   G1V4H0:罐高,通過操作浮子BOTTOMLEVEL至罐底后得出

   G1V6H0:浮子運行上限位置,設置后一定要保證浮子在觀察窗能看到,過高會導致浮子纏到輪轂而致損壞

   G2V8H5:設置伺服的地址,數值1-247

   G2V8H6:設置伺服的通訊協議

   G2V8H9:MODBUSCONFIG

   G3V4H0:伺服輪轂的周長,一般出廠設置好,可檢查數值與據刻在輪轂上的周長是否一致

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

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

   G3V4H3:浮子體積,一般出廠設置好,可檢查數值與浮子上刻的數據是否一致

   G3V6H1:選擇CONTACT2,此時NRF560可以與伺服進行通訊

   G3V6H2:選擇接入的溫度類型,單點溫度(PT100)則選擇SPOTTEMP

5、伺服液位計日常維護及注意事項

   5.1罐內進入介質需要測量液位時,將操作模式改為LEVEL

   5.2伺服液位計屬于浮子接觸式測量儀表,一般在使用中要定期對輪鼓、鋼絲及浮子清理污垢,在清洗浮子或輪鼓時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伺服液位計安裝在罐頂要做好設備的防水和防雷檢查;設備接地是否完好,電氣接口是否做好防水措施,保持防爆撓性管連接牢靠,必要時加防雨罩;

   5.4儲罐清罐時必須先把浮子放置標定室里面,防止作業時誤碰或損失浮子;

   5.5由于鋼纜線徑很小,稍有不注意可能導致斷纜或者浮子掉下,所以處理伺服液位計時要周全細致,謹小慎微。

   5.6該液位計具有很強的自診斷功能,從而可監測其操作情況.當發生故障時LCD顯示相應的出錯信號,所選的矩陣內容與錯誤信息每隔幾秒鐘輪流顯示,當顯示所選的矩陣時,可從中獲得數據,錯誤信息存儲在ProservoNMS53x的存儲器中,靜態矩陣的G0V3H7位置提供故障的歷史記錄并根據提示進行維修。

 

錯誤信息

產生原因

處理方法

OVERTENSION

測量鋼絲的張力超過G1V6H2位置處設定的張力上限

檢查浮子是否被堵塞或粘住可通過訪問G3V7H1位置來釋放過強的張力

UNDERTENSION

測量鋼絲的張力超過G1V6H3位置處設定的張力下限

檢查測量鋼絲是否被切斷如被切斷請檢查Proservo安裝是否準確

POWER FAILURE

電源電壓值低于允許范圍

檢查電源

GAUGE TEMP

儀表內溫度超過G3V5H7處置的界限

檢查環境溫度是否在適用范圍內

如果應用在高溫油罐上要采取措

施避免熱量從油罐傳遞到Proservo

表上

GAUGE TEMP

儀表內溫度超過G3V5H7處置的界限

檢查環境溫度是否在適用范圍內如果應用在高溫油罐上要采取措施避免熱量從油罐傳遞到Proservo表上

DISPL CALIB ERROR

測量浮子重量自動補償偏差超出所設置的極限值

檢查測量浮子上的粘結物

MEM.ERROR

計量交接密封時存儲器出錯

更換CPU板

WIRE CALIB

ERROR

測量鋼絲自動補償偏差超出設置的極限值

檢查測量鋼絲和輪鼓

重新校準WIRE CALIBATION

LCD CHECK

LCD單元與CPU板之間發生錯誤

更換LCD單元

OPE.CODE ERROR

非法操作命令被接受

若經常發生該出錯信息請與E+H維

修部聯系

6、伺服液位計簡單故障處理

   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,可以通過修改G1V5H0(SETLEVEL)步驟如下:

   進入動態菜單在測量畫面下,按E鍵超過3秒,進入靜態菜單,按+或者-到MOREFUNCTION,按E進入動態菜單,然后按+或者-找到Calibration,按E進入,接著多次按E直到ACCESSCODE,按+或者-修改為50或者51或者777,按E確認激活參數修改權限,

   接著按E再次到MOREFUNCTION,按+進入到Calibration的子菜單,用+找到SETLEVEL,按E進入,按+或者-修改設置,把人工檢尺的值3米輸入。修改完成后按E保存,然后長按E鍵回到測量畫面

   6.2罐體溫度顯示不正常

   6.2.1現場熱電阻損壞或線路故障;

   6.2.2伺服液位計溫度選擇器接地接觸不好;

   6.2.3伺服液位計溫度選擇器進水損壞;由于安裝不當,穿線管高于電纜進線口,使得設備容易從電纜進線口進水,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;現場穿線管不能高于設備進線口,采用防爆不銹鋼金屬軟管和防爆接頭密封,防止雨水進入設備。

7、結束語

    伺服液位計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,做好日常的維護保養;做好設備的防水、防雷措施;不定期的進行人工比對,檢查液位是否顯示正常;當設備發生故障時,應根據故障現象、部位,結合設備結構,對故障原因進行分析,并針對性的進行日常維護或維修解決。只有如此,才能保證儀表可靠使用和安全運行。

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