前言
電動浮筒液位變送器現場套用
電動浮筒液位計HUTD系列電動浮筒液位變送器，可廣泛適用於石油、化工、製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，可分為標準型和智慧型型兩種。型號分別為：
l 標準型電動浮筒液位變送器
型號：HUTD-B
l 智慧型型電動浮筒液位變送器
型號：HUTD-Z
概述
HUTD－B系列 標準型電動浮筒液位變送器，採用先進的稱重感測技術，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
特點
l 測量範圍大，最大可達3000mm；超過3000mm可特殊
訂貨
l 現場指示、遠傳兼容
l 機械位移，使其具有良好的可靠性，從而提高了變送器
的測量精度及靈敏度
l 耐高溫、高壓，耐腐蝕性能強
l 現場調試方便，易於檢查和維護
測量原理
變送器是藉助於阿基米德定律及力平衡原理而工作的。
相當於被測液面高度的浮筒懸掛在下槓桿端部，液位上升時，浮筒沉浸在液體中，並受到阿基米德定律向上的浮力作用。其浮力F等於：
F=1/4ΠD·H·ρ
式中：D-浮筒外徑
H-液位高度
ρ-介質密度
當液位上升時，浮筒失去自重，支承點槓桿力發生變化，通過稱重感測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。
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0～100%指示表，0%為4mA，100%為20mA。
由於介質密度的不同，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。
二、HUTD-Z系列 智慧型型電動浮筒液位變送器 ■概述
HUTD-Z系列智慧型型電動浮筒液位變送器，採用先進的稱重感測技術，其感測器和主要元器件選用進口優質器件，變送器採用微處理技術，輸出4～20mA模擬信號和疊加在此信號上符合HART通訊協定的數位訊號。因此，智慧型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。
智慧型變送器應配有手操編程器、全中文的攜帶型PC-HART通訊器等，可與所有符合HART協定的設備聯網使用，實現數字雙向通訊與工藝過程檢測和控制。
智慧型型變送器可廣泛用於石油、化工、煉化、製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。
■主要功能
利用手操編程器和符合HART通訊協定的其它設備對智慧型變送器在現場和遠程進行如下操作：
l 讀取過程變數
如原始變數值、mA值、百分比範圍等
l 零點、量程設定
用手操器調整或用變送器零點、滿度電位器調整
l 讀取診斷信息
診斷信息有：參數設定太高、太低；超過測量範圍；4～20mA超出範圍等
l HART通訊指令
利用手操器或其它設備與智慧型變送器進行通訊，在顯示屏上可讀取PV值、電流值、百分數等信息。能實現使用範圍內所有的HART指令。
■結構及測量原理
智慧型型電動浮筒液位變送器由檢測、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；轉換部分由槓桿系統、感測器等組成；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、通用技術參數
1． 測量範圍與浮筒規格： (mm)
| 測量範圍H | 300 | 500 | 800 | 1000 | 1200 | 1500 | 2000 | 2500 | 3000 |
| 浮 筒 長L | 300 | 500 | 800 | 1000 | 1200 | 1500 | 2000 | 2500 | 3000 |
| 浮筒外徑D | 62 | 48 | 38 | 34 | 31 | 28 | 24 | 22 | 20 |
註：所要求測量範圍，若在表內所列兩個測量範圍之間某一值時，訂貨時請註明。
2． 測量精度：±0.5%；±1.0%；±1.5%(FS)
3． 靈 敏 度：0.05%
4． 輸出信號：標準型：4～20mA.DC, 二線制；24V.DC供電
智慧型型：4～20mA，疊加符合HART協定的數位訊號
5． 負載電阻：額定250Ω，最高600Ω，
負載電阻與供電電壓關係
6． 出線口：M20×1.5(內)
7． 工作壓力：1.6～16.0MPa
8． 介質溫度：-20～150℃
150～400℃（帶散熱片）
9． 介質密度：0.4～2.0g/cm（測液位）
密 度 差：≥0.15g/cm（測界面）
10． 防爆型防爆等級：ExdIICT4-6、ExiaIICT4-6
防爆合格證號：8060710
外殼防護等級：IP66
11． 環境條件：溫度，-20～60℃
濕度，≤85%
12． 連線方式：法蘭連線，DN40
法蘭標準：PN1.6、2.5，平面，JB/T81-94
PN4.0～16.0,凸面，JB/T82.2-94
也可按用戶提供的規格及標準製造
13． 材 質：浮 筒：1Cr18Ni9Ti
浮筒室及法蘭：Q235A或1Cr18Ni9Ti
14． 測量範圍及對介質比重、比重差的要求
| 測量對象 | 測量範圍（mm） | 比重（比重差） |
| 液 位 | 300、500、800、1000、1500、2000、2500、3000 | 比重≥0.4g/cm3 |
| 界 面 | 500、800、1000、1500 | 比重差≥0.15 |
| 比 重 | 500、800、1000、1500 | 比重≥0.2g/cm3 |
四、選型標記
| 基本 型號 | 變送器類 型 | 測量 對象 | 安裝方式 | 壓力等級 | 溫度 等級 | 輸出 信號 | 防爆等級 | 測量範圍 | 浮筒室材 質 | 附加規格 | 表示意義 |
| HUTD | -□ | -□ | □ | □ | □ | □ | □ | -□ | □ | □ | 型 譜 |
| B | 標準型 | ||||||||||
| Z | 智慧型型 | ||||||||||
| A | 液 位 | ||||||||||
| B | 界 面 | ||||||||||
| C | 比 重 | ||||||||||
| 1 | 頂底式 | ||||||||||
| 2 | 側側式 | ||||||||||
| 3 | 頂側式 | ||||||||||
| 4 | 底側式 | ||||||||||
| 5 | 頂置式 | ||||||||||
| 6 | 側置式 | ||||||||||
| P1 | 1.6 MPa | ||||||||||
| P2 | 2.5 MPa | ||||||||||
| P3 | 4.0 MPa | ||||||||||
| P4 | 6.3 MPa | ||||||||||
| P5 | 10.0 MPa | ||||||||||
| P6 | 16.0 MPa | ||||||||||
| D | <150℃ | ||||||||||
| G | 150~400℃ | ||||||||||
| Y1 | HUTD-B型選用 HUTD-Z型選用 | 4~20mA.DC | |||||||||
| Y2 | 4~20mA+數位訊號 | ||||||||||
| 0 | 無防爆要求 | ||||||||||
| d | 隔 爆 型 | ||||||||||
| i | 本 安 型 | ||||||||||
| H | 具體數值mm | ||||||||||
| I | 碳 鋼 | ||||||||||
| Ⅱ | 不 銹 鋼 | ||||||||||
| Z | 帶保溫夾套 | ||||||||||
| HUTD | -B | -A | 2 | P3 | D | Y1 | 0 | -1500 | Ⅱ | 選型示例1 | |
| 型號標記為：HUTD-B-A2P3DY1O-1500Ⅱ(標準型) | |||||||||||
| HUTD | -Z | -A | 2 | P3 | D | Y2 | 0 | -1500 | Ⅱ | 選型示例2 |
型號標記為：HUTD-Z-A2 P3 D Y20-1500Ⅱ(智慧型型)
註：“附加規格”一欄，如不需要，選型標記中空項。
五、變送器的調試
說明
（1）．變送器出廠前已按訂貨要求進行了逐台調試，但經長途運輸顛簸或長期庫存後，安裝使用前或設備大修時，需要對變送器的主要性能進行檢查。
（2）．標牌上“介質密度（差）”欄內註明的範圍，是指該台變送器可測密度在此範圍內的任何液體。
（3）．標牌上“出廠調試密度（差）”欄內所標註的數據，是指用戶提供的數據，並按此密度（差）調試出廠。在實際使用中，如果被測介質密度（差）有所改變，則應按實際密度（差）進行重新調試。
（4）．調試所需設備
l 可調電源：0～30V.DC,1台
l 毫安表：0～30mA.DC,±0.2%,1台
l 負載電阻：250Ω，1隻
l 二等標準砝碼：1kg,1套
l 刻度尺：1隻
（5）．調試方法分掛重法和水標法兩種
（一） 掛重法
1.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，並按圖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，反覆調整幾次，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高於訂貨時提供的密度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，使電位器基本處於中間位置，再調整密度電位器，使輸出為4mA左右。然後調整零位電位器，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.
(二) 水校法
水校法調試校驗裝置示意圖如圖6所示。
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
排淨浮筒室內的清水，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，使水位升高等於h,立即關閉水閥，調整量程電位器，使輸出為20mA.
按(1)、(2)兩步，反覆調整幾次，直至滿意為止。
▲ 介質密度>1g/cm3(水)時：
當被測介質密度大於水的密度時，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)
計算結束後，調試方法如下：
(1) 零點調試
排淨浮筒室內的清水，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，反覆幾次，直至滿意為止。
2 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=H·ρQ
hm=H·ρz
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後，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
（1）零點調試
l 向浮筒室內注入清水，使水位高度等於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高於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，使電位器基本處於中間位置，再調整密度電位器，使輸出為4mA左右，然後，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，使水位高度等於hm,關閉進水閥，調量程電位器，使輸出為20mA。
按上述(1)、(2)兩步，反覆調整幾次，直至滿意為止。
▲ 重介質密度>1g/cm3(水)時
滿度的調整，可取高於零點調試水位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。
（三）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，按同一介質比重在最大和最小兩點來計算。
（四）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
（五）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，只是導致零點略高於已調好的零點值（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，也可採用其它方法。但請注意，無論採用什麼方法進行遷移，只能調整零位電位器。
六．安裝注意事項
1． 開箱時，要避免過大衝擊和振動
2． 首先將槓桿端頭的壓板螺釘擰開，將浮筒掛鈎掛上，將上限位壓板裝好，再將表頭部保護支撐螺桿卸下即投入使用。
3． 裝應牢固可靠，浮筒室必須確保垂直，以防止浮筒與浮筒室內壁相撞。
4． 裝過程中，要防止變送器產生強烈振動或衝擊，特別對浮筒掛勾不得大幅度地擺動或拉壓，以免損壞感測器，降低儀表精度。
5． 對於易凝、易結晶、易沉澱及粘度較大的被測介質應選用帶保溫夾套式，現場應備有蒸汽管線。
6． 在現場，採用掛重法調試後的變送器接入裝置後，在調試中只要各參數計算準確，則在量程內電流的變化量（20mA-4mA=16mA）是不會變的。在使用中，若輸出電流值與實際測量值不符，則可能是在浮筒裝配過程中由於振動，垂直度等原因而導致零點改變。此時，可在任一測量值上調整零位電位器，使電流與該點測量值相符即可（此過程只能調整零位電位器）。
七、使用注意事項
1． 防爆型產品，安裝前應檢查變送器的防爆等級、溫度組別及關聯設備與現場環境是否相符。
2． 在調試和維修時，不得改變電路參數和結構，不得改變元器件的規格、型號及參數
3. 傳輸電纜與變送器引入裝置在連線處需加撓性保護管，變送器端子連線處應加絕緣套管
4. 變送器外殼必須良好接地
5. 工作環境溫度最高不得超過60℃；電器元件及導線等最高溫度不得超過35℃
6. 產品出廠時，在變送器關鍵部位做了塗紅標記，標記處請不要隨意扭動，以免影響變送器性能。如需要，請與本公司取得聯繫，及時妥善地處理
7. 變送器接線
本安型接線框圖如圖7所示。布線時，應儘量避免外界電磁干擾的影響，電纜分布參數應控制在規定值內。
8．安全柵的安裝使用和維護，應遵守安全柵使用說明書。
9．防爆型變送器系統的安裝使用和維護，應嚴格遵守中華人民共和國爆炸危險場所電氣安全規程。
10．變送器存放時，應存貯在通風乾燥的庫房內，且不應含有對變送器有腐蝕的物質或氣體。
| 最大開路電壓 | 28V.DC | ||
| 最大短路電流 | 30mA.DC | ||
| 分布電容 | ≤0.1Uf | ||
| 分布電感 | ≤2mH | ||
| 電纜芯線截面 | ≥0.5mm2 | ||
| 圖7。本安型變送器接線框圖 | 安全柵基本參數 |
註：去掉安全柵，即為隔爆型接線。
八、訂貨須知
1． 請按選型標記註明各項參數
2． 用於液位測量時，請提供被測介質密度
3． 用於界面測量時，請分別提供兩種介質的密度
4． 用於比重測量時，請分別提供介質最大濃度和最小濃度時的比重。
浮筒室和法蘭有碳鋼和不鏽鋼兩種材質，訂貨時請註明；其餘接液材質均為1Gr18Ni9Ti
九、變送器結構尺寸
| 型式 | 頂 底 式 | 側 側 式 | 頂 側 式 | 底 側 式 | 頂置式 | 側 置 式 | ||
| 型號 | HUTD-1 | HUTD-2 | HUTD-3 | HUTD-4 | HUTD-5 | HUTD-6 | ||
| 量程 | H | 300 500 800 1000 1200 1500 2000 2500 3000 | ||||||
| 結構 尺寸 | L | H+552(H+602) | H | H+352(H+337) | H+200(H+225) | H+250 | H+250 | |
| a | 425 | 425 | 425 | 425 | 425 | 425 | ||
| b | 100(125) | 252 | 100(125) | 252 | — | — | ||
| c | 128 | 128 | 128 | 128 | 128 | — | ||
| d | — | 150(175) | 150(175) | 150(175) | — | — | ||
| 法 蘭 | A | 標 準 | JB/T81-94、JB/T82-94 | |||||
| DN(mm) | 40 | |||||||
| PN(MPa) | 1.6 2.5 4.0 6.3 10.0 16.0 | |||||||
| 備 注 | 1、括弧內尺寸為工作壓力6.3MPa 尺寸。2、特殊量程、特殊要求可另行設計。3、可附加伴熱或冷卻外套筒。 | |||||||
十、安裝示意圖
| 側側式 | 頂底式 |
| 底側式 | 頂置式 |
| 頂側式 | 頂（側）置式（不帶穩流管） |
