Enraf伺服液位計在球罐上的應用

摘 要：介紹Enraf（恩拉福）伺服液位計的結(jié)構特點，分析其結(jié)構特點及測量原理，結(jié)合本產(chǎn)品在球罐上的應用，分析常用故障及處理方法。

關鍵詞：伺服液位計 測量原理 應用分析

中圖分類號：TE977 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）06（b）-0071-01

本項目原料球罐區(qū)的儲存介質(zhì)是環(huán)氧丙烷（PO）和低溫二氧化碳（CO2），由于其特殊的理化特性，液位作為原料球罐最重要的儀表參數(shù)之一，必須使用高精度、高可靠性且兼有遠程通訊能力的測量儀表來實現(xiàn)對液位的實時監(jiān)控，而Enraf伺服液位計在同類產(chǎn)品中更能完美地詮釋以上要求。Enraf公司是全球著名的專業(yè)生產(chǎn)伺服液位計的廠家，歷史悠久，產(chǎn)品測量精準，取得了包括中國在內(nèi)的世界主要國家貿(mào)易交接計量認證和安全防爆認證，特別是取得了國際上最高的SIL2可靠性認證，被譽為“罐體計量領域的專家”。本文以854系列為例，著重剖析Enraf伺服液位計特殊的測量原理，界面、密度檢測上其它測量儀表不可比擬的良好性能。結(jié)合作者工作實踐，提出在安裝、后期維護、故障處理等方面需要關注的一些要點，旨在充分發(fā)揮此產(chǎn)品高精度、高可靠性優(yōu)點，更好地為安全生產(chǎn)服務。

1 結(jié)構特點

Enraf伺服液位計由高精度力傳感器、伺服電機系統(tǒng)、測量磁鼓、測量浮子以及結(jié)實而又柔軟的鋼絲組成，是由微處理器控制的智能化儀表，屬于接觸型浮子液位計。測量磁鼓、浮子、鋼絲組成了線鼓室部分，線鼓室密切接觸介質(zhì)，屬于測量機構。力傳感器、伺服機構及控制單元組成了電子部分室，而線鼓罩將此部分與線鼓室完全隔開，從而隔離了易燃、易爆的被測介質(zhì)，從結(jié)構上實現(xiàn)了完全電隔離。線鼓與伺服電機的傳動方式也并非傳統(tǒng)的直接連接方式，而是突破性的采用磁耦合傳動，與罐內(nèi)氣相完全隔離，保護了測量重量的平衡系統(tǒng)。這樣的結(jié)構特點不僅保證了介質(zhì)液位測量的精準，而且達到了良好的隔爆安全。

2 測量原理及測量過程

（圖1）

（1）標準浮子重量：DW=223 g。

（2）控制浮子浸入1 mm，浮力F=15 g。

Enraf伺服液位計的液位測量基于阿基米德原理（如上圖所示）。測量浮子處于被測液體的表面，測量浮子的底部浸沒液面1～2 mm。此時，測量浮子除受到其本身的重力和液體的浮力外，還受到一個鋼絲拉力，其大小等于測量浮子所受重力和浮力之差。當液位靜止時，測量浮子處于相對靜止狀態(tài)。此時，測量鋼絲、測量鼓及力傳感器以杠桿滑輪原理構成力平衡，廠家給定靜止狀態(tài)下測量鋼絲上的拉力為208 g，高精度力傳感器不斷地檢測鋼絲拉力是否為208 g。當液面下降時，測量浮子所受浮力減小，則測量鋼絲上的拉力增加，力傳感器立即檢測到這一變化，控制器隨即發(fā)出指令，伺服電機帶動測量磁鼓順時針轉(zhuǎn)動，伺服電機以0.05 mm的步幅放下測量鋼絲，測量浮子不斷地跟蹤液位下降的同時，計數(shù)器記錄了伺服電機的轉(zhuǎn)動步數(shù)，并自動地計算出測量浮子的位移量，即液位的變化量。液位上升時，此過程相反。油水界面測量時，伺服液位計自動使用不同的鋼絲拉力設定值，測量浮子穿過油層到達油水界面，通過測量浮子的位移量，即可算出水位的高度。在測量液位的基礎上，854系列伺服液位計還可以測量介質(zhì)液位以下10個點的密度，可以獲得介質(zhì)的平均密度和密度分布。

3 球罐上的安裝

在球罐上安裝854ATG伺服液位計可無需使用穩(wěn)液管。854伺服液位計的過程連接為2”法蘭連接，罐上過程連接可以是4”或者6”法蘭，用戶可以通過標定接頭實施轉(zhuǎn)接。在標定接頭和罐體之間，可以使用一個全通球閥起到隔離作用。安裝方向上伺服液位計和標定接頭必須朝向罐心或者背離罐心。

4 常見故障分析及解決方法

Enraf伺服液位計作為一種精密液位檢測儀表，其產(chǎn)品性能遠遠高于其它同類產(chǎn)品，但在投入使用后難免會出現(xiàn)一些問題，現(xiàn)將后期維護、故障處理方面需要關注的一些要點列舉如下：故障一：伺服無法與DCS系統(tǒng)通訊。解決方法：更換新的存儲器、XPU，需要特別注意的是更換存儲器或者XPU時要用手操器通過紅外線接口輸入。故障二：存儲器中的數(shù)據(jù)經(jīng)常丟失。解決方法：更換新的電源板。故障三：液位值總在某個同樣的高度點不變化。解決方法：（1）如果浮子重量偏差很多，有可能是力傳感器不準導致的。這時需要重新校驗力傳感器，測量浮子重量，重新計量設置合適的S1值；（2）也可能是管內(nèi)壁焊縫、毛刺阻礙了浮子上下運動而產(chǎn)生的水平位移，這時把表頭調(diào)換一個方向重新安裝，問題就迎刃而解了。（3）在不影響測量精度要求的情況下，換小一尺寸的浮子，這樣更容易克服被卡的問題。（4）縮短鋼絲長度，使浮子落到罐體中心高度時，鋼絲恰好在磁鼓中間纏繞。這樣，浮子在上下運動過程中，向兩邊水平偏離的值會相對少一些，減少被卡的可能。故障四：儀表突然間無監(jiān)測數(shù)據(jù)。注意事項：平時在維護中應注意保持鋼絲的平滑；精密儀表周圍應防震，以免測量不準甚至損壞儀表。故障五：儀表不能實時地監(jiān)測、跟蹤液位的變化。解決方法：增加表頭的保冷措施，并保證殼體良好的密封。如果磁鼓上粘有鐵銹屑等雜物，也會影響儀表的測量，因此發(fā)現(xiàn)后必須清理干凈，保持軌道暢通。

5 結(jié)語

隨著儲罐測量技術的日臻成熟，Enraf854系列伺服液位計以其卓越的產(chǎn)品性能，已經(jīng)成為全球公認的行業(yè)標準，在用戶使用中得到了廣泛的好評。本文僅僅是拋磚引玉，提出個人見解。

參考文獻

[1] 陸德民.石油化工自動控制設計手冊[M].化學工業(yè)出版社，1999.

[2] 黃紅星.Enraf伺服液位計的測量原理及應用[J].河南化工，2011（15）.

[3] Honeywell Enraf.854_Rev final 中文樣本，2008.