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ZTD中文说明书
ZTD型
智能浮筒液位(界)位变送器
使用说明书
辽制06000138号
丹东市通博电器有限公司
概述
图1DLC3000系列智能液位控制器
ZTD系列智能浮筒液(界)位变送器是费希尔控制设备公司与丹东市通博电器有限公司合作生产的产品。
本公司直接引进进口原装FIELDVUE®DLC3000系列智能液位控制器,其余部分(含浮筒测量室及测量机构等)由本公司设计制造。
ZTD系列智能浮筒液位(界位)变送器可用来测量液位、界位或密度,不但能输出4~20mA标准直流信号,利用HART通信协议的DLC3000系列智能液位控制器还可存取对过程操作至关重要的信息。
使用与DLC3000系列智能液位控制器相兼容的275型HART通信器,可获取来自过程、智能液位控制器或浮筒测量室的信息。
HART通信器可连接在智能液位控制器的现场接线盒上。
(见图5)
使用HART通信器,您可查询、组态、标定或测试智能液位控制器。
利用HART协议,来自现场的信息可下载到控制系统中或按单个回路的信息接受。
结构原理
图2DLC3000系列智能液位控制器的组合
ZTD系列智能浮筒液(界)位变送器由进口原装DLC3000系列智能液位控制器与浮筒测量室、测量机构、浮筒、扭力管等组成。
浮筒浸没在测量室内的液体中,与扭力管系统刚性连接。
扭力管系统承受的力是浮筒自重减去浮筒所受的液体浮力的净值,在这种合力作用下的扭力管扭转一定角度。
被测液体的位置、密度或界位高低的变化引起浮筒位置的变化,该变化被传递到扭力管组件,使其产生旋转。
扭力管的旋转运动传递到智能液位控制器杠杆组件上,使固定在杠杆组件上的磁铁发生位移,改变了由霍尔效应传感器检测的磁场。
该传感器将磁场信号转换为电信号。
DLC3000系列智能液位控制器采用微控制器与相关的电子线路测量过程变量,提供电流输出,驱动液晶显示器(LCD)及提供HART通信能力。
微控制器接收经环境温度补偿与线性化了的电信号,同时也补偿由于过程温度变化而引起的液体密度的变化。
数/模(D/A)输出线路接受微控制器的输出并提供4至20mA电流输出信号。
LCD可显示模拟量输出、过程变量(液位、界面高低或密度)、过程温度(若安装了RTD)、扭力管旋转角度及显示变量的百分数范围等。
主要性能与技术指标
供电要求:
12至30伏特的直流电压;控制器内有反极性保护。
参考精度:
0.5%;1%。
独立线性度:
优于设计的满量程条件下量程的0.5%。
迟滞误差:
<0.2%满刻度输出。
(对DLC3000智能液位控制器)
重复性:
±0.1%满刻度输出。
(对DLC3000智能液位控制器)
死区:
<0.2%满输入量程。
(对DLC3000智能液位控制器)
输入信号
液位、界面或密度:
扭力管转轴的旋转角度正比于使浮筒上、下位移的液位、界面或密度的变化。
温度:
用于检测过程温度的2线或3线100欧姆铂电阻温度检测器可补偿因温度变化引起的密度变化。
输出信号
模拟量:
4至20mADC(※正作用—增加液位、界面或密度使输出增加;或※反作用—增加液位、界面或密度使输出减少)。
数字量:
HART1200波特移频键控(FSK)。
操作条件的影响
供电影响:
当供电在规定电压的最小值与最大值间变化时,输出变化<±0.2%满刻度。
温度:
在-40℃至80℃(-40℉至175℉)操作范围内,每一度绝对温度(oK)的变化对不带浮筒测量室时零位与量程的综合温度影响小于0.03%满刻度。
报警跳线
DLC3000系列智能液位控制器包括能检测出使过程变量测量不准确的故障(例如电子模块的故障)的自诊断。
该智能液位控制器也可组态成显示过程变量的高低报警。
当过程变量报警或检测出一个故障时,模拟量输出信号便被改变到高于或低于4至20mA范围,这与用户可选择的报警跳线位置有关。
由生产厂出厂的智能液位控制器是将跳线置于高位上。
液晶显示器的显示
液晶显示器在百分数刻度的棒图上显示模拟量输出信号。
该显示器也可组态成显示过程变量、过程温度、百分数范围及扭力管旋转角度。
电气安全等级
电气壳体:
按满足NEMA4×及IEC60529IP66标准而设计的。
最小密度差
液位变化0至100%(密度=1)时,扭力管转轴旋转4.4度。
据此智能液位控制器对5%名义输入量程的输入信号范围可调整给出满刻度的输出信号。
这就相等于用标准体积的浮筒置于最小密度差为0.05的液体中。
电气连接
2个1/2—14NPT穿线管阴螺纹连接;一个在底部,另一个在端子盒背面。
可提供M20×1.5的转换头。
操作限度
过程温度:
详见下表。
测量室材质允许使用的过程温度
材质
过程温度
最小
最大
铸铁
-29℃(-20℉)
232℃(450℉)
钢
-29℃(-20℉)
427℃(800℉)
不锈钢
-198℃(-325℉)
427℃(800℉)
NO5500(K蒙乃尔)
-198℃(-325℉)
371℃(500℉)
(1)
石墨片/不锈钢垫片
-198℃(-325℉)
427℃(800℉)
蒙乃尔/聚四氟乙烯垫片
-73℃(-100℉)
204℃(400℉)
1.NO5500(K蒙乃尔)扭力管温度不应超过260℃(500℉)。
环境温度与湿度:
详见下表
条件
正常限度
运输与贮存限度
名义参考值
环境温度
-40至80℃
(-40至176℉)
-45至80℃
(-50至176℉)
25℃
(77℉)
环境相对湿度
0至95%
(无冷凝)
0至95%
(无冷凝)
40%
安装
安装浮筒测量室(见下图)
图3浮筒测量室安装示意图
智能液位控制器的方向
图4浮筒测量室连接间隔室(为清晰显示,拆下适配器环)
将智能液位控制器安装上,使扭力管轴夹钳进入孔(见图4)朝下,如有积水,则能排掉。
将智能液位控制器与扭力管臂连接到一起,并装配到浮筒测量室上。
当控制器安装在浮筒测量室的右边时,为右式表头。
当液位增加时扭力管的旋转方向(面向突出轴)是顺时针。
当控制器安装在浮筒测量室的左边时,为左式安装表头。
当液位增加时,其扭力管逆时针旋转。
智能液位控制器可定位于围绕浮筒周围8个交替位置中的任一位置。
在浮筒测量室上安装智能液位控制器
若无另外说明,请参照图4。
1.将进入手柄滑向锁定位置以露出进入孔。
如图4所示,按压该手柄的背面并朝设备前面滑动此手柄。
保证锁定手柄落入其定位槽。
2.用10mm凹面深套筒扳手穿过进入孔,松开轴夹钳。
3.从安装柱头螺栓拆下六角螺母。
不要拆下适配器环。
注意:
安装期间若扭力管扭弯或中心不重合会产生测量误差。
4.将智能液位控制器如此定位,使进入孔朝下。
5.将安装柱头螺栓小心地滑入浮筒测量室的安装孔直到智能液位控制器贴切地紧靠浮筒测量室。
6.将六角螺母重装在安装柱头螺栓上并将六角螺母上紧到88.5磅时(10牛顿·米)的力矩。
电气接线
图5将通信器连到智能液位控制器回路
电气安装必须正确以防止由于电噪声引起的误差。
在电噪声的环境中为了得到最好的通讯结果,应当采用屏蔽电缆。
在回路中必须有250至1100欧姆范围内的电阻,以便与HART协议的通信器通信。
电流回路的连接参见图5。
电源
要与智能液位控制器通信,需要最小为17.75伏直流电压的电源。
供给智能液位控制器的电源不应低于此电压(见图7)。
若电源在智能液位控制器正在组态时下降,低于此电压,组态信息会被误认为不正确。
直流供电源提供的电压,其波动幅度应小于2%。
总的电阻负载是信号导线的
电阻与回路中任何控制器、指示表或相关联的若干设备负载电阻的总和。
请注意若使用本安隔离栅,必须将其电阻包括进去。
电源/电流回路接线
图7供电电压和负载电阻
图6环境温度和工作介质温度极限
采用有足够截面积的普通铜线以保证跨接智能液位控制器、端子的电压不低于12.0直流伏特。
按图5所示连接电流信号线。
完成接线后,再检查接线的极性正确与否,然后将电源接通。
现场配线
注意:
对本安应用,请参考隔离栅生产厂的说明书。
图8智能液位控制器端子盒
给智能液位控制器的所有电源都是经信号线路供电的。
信号线路不需要用屏蔽线。
但为了得到最好的效果,采用双绞线。
不要将不屏蔽的信号线路铺设在带供电线路的穿线管内或开放线槽内,或靠近大的电器设备。
若智能控制器处于爆炸性的环境中,当线路有电时不要移开智能液位控制器的盖子(在本安装置中除外),避免接触导线与端子。
给智能液位控制器供电时,将供电正极线连到图8所示的+端子,将供电负极线连到-端子上。
当连线到螺钉端子时,推荐使用卷曲的接线片。
要上紧端子的螺钉以确保接触良好。
不需要另外的供电配线。
所有智能液位控制器的盖子必须完全咬合,以满足隔爆要求。
对CENELEC与JIS批准的设备,端子盒盖的固定螺钉必须与端子盒盖下面的其中一个端子盒壁凹咬合。
接地
警告:
静电放电可导致人员伤害与财产损坏。
当存在可燃或危险气体时,用14AWG(2.1㎜2)地线金属带连接智能液位控制器与大地。
请参照国家与地方有关接地要求的法规与标准。
智能液位控制器将用浮动的或接地的电流信号回路运行。
然而浮动系统中额外的噪声影响许多类型的读出设备。
若信号呈现噪声或飘忽不定,将电流信号回路单点接地可能解决问题。
回路接地最好的地点是在供电电源的负端子。
读出设备两侧之一可作为供选择的接地点,不要将信号回路接地一点以上。
屏蔽线
建议使用的屏蔽线接地技术要求将屏蔽单点接地,可将屏蔽接到供电源上或者接到如图8所示的智能液位控制器端子盒的内部或外部接地端子上。
电阻式温度检测器RTD的接线
2线制RTD的接线
1.用跨接线连接端子盒内的RS与R1端子。
2.将RTD连线到R1与R2端子。
3线制RTD的接线
1.将已连到RTD同一端点的2条线连到端子盒里的RS与R1端子。
通常这些线是同颜色的。
2.将第3条线连到R2端子。
(这条线与连到RS或R1端子任一线之间的电阻测量值在现有环境温度下应有相等或相当的读数。
请参阅RTD生产商的温度对电阻的换算表。
)通常这条线的颜色不同于连到RS与R1端子的导线。
通信接线
275型HART通信器可由4-20mA回路中任何线路端子点上与DLC3000系列智能液位控制器对接通信。
若选择将HART通信设备直接连到智能液位控制器上,请把该设备连接到端子盒内的+与-端子,以实现与智能液位控制器的就地通信。
测试接线
端子盒内的测试接线可用来测量1欧姆电阻上的回路电流。
1.取下端子盒盖。
2.调整测试表以确定测量范围0.001至0.1伏。
3.将测试表的正极导线连到端子盒内的+接线端子,而负极导线连到T接线端子。
4.回路电流测量值为:
电压(在测试表上)×1000=毫安
例如:
测试表电压×1000=毫安
0.004×1000=4.0mA
0.020×1000=20.0mA
5.拆掉测试导线,将端子盒盖重新盖好。
报警跳线
在正常操作期间,每一台智能液位控制器连续监视它自己的性能。
这种自动诊断例行程序是一系列定时的连续重复的检查。
若诊断检测出电子线路的故障,该智能液位控制器会改变其输出使它低于3.75mA或者高于21.0mA,这取决于报警跳线的位置(高/低即HI/LO),并输出报警信号。
当智能液位控制器的自诊断检测出会使过程变量测量不精确、不正确或未定义的错误时,便发生了一个报警条件。
此时该设备的模拟量输出被改变到一个定义的值,高于或者低于名义的4-20mA范围,这取决于报警跳线的位置。
报警跳线的地点
没有安装电表:
报警跳线安放在智能液位控制器壳体的电子线路一侧的电子模块的前侧上,并标注上故障模式FAILMODE。
带电表安装:
报警跳线安放在智能液位控制器壳体的电子模块上的液晶显示器LCD面板上,并标注上故障模式FAILMODE。
改变跳线的位置
用下列程序步骤改变报警跳线的位置:
1.若智能液位控制器已安装,将回路设定在手动位置上。
2.取下电子模块侧的壳体盖子。
当线路有电时,不要在爆炸性的空气中取下壳体盖子。
3.将跳线设置到要求的位置上。
4.将盖子重新盖上。
所有盖子必须完全咬合以满足隔爆要求。
对CENELEC与JIS批准的设备,浮筒测量室壳体上的固定螺钉必须与盖子里的其中一个壁凹咬合。
初始设置与标定
写锁
要设置与标定智能液位控制器,必须用HART通信器把写锁设定设成WriteEnabled(写有效),要改变写锁,在HART通信器上,按快键,选择WriteLock(写锁),然后选WriteEnabled(写有效)。
初始设置
若出厂时智能液位控制器没有安装在浮筒测量室上,或当替换液位控制器时,需进行初始设置。
初始设置包括输入浮筒测量室的信息,以使智能液位控制器与测量室相匹配。
信息输入完后,下一步是测量室耦合联接智能液位控制器。
智能液位控制器与测量室联接时,其整体需要标定。
测量室信息包括浮筒与扭力管的信息,如:
长度单位(米、英寸或厘米)、体积单位(立方英寸、立方毫米或毫升)、重量单位(公斤、英磅或盎司)、浮筒长度、浮筒体积、浮筒重量、浮筒杆长度、扭力管材质、控制器安装(浮筒左边或右边)和测量应用(液位、界面或密度)。
设置(3-1)
提示:
在进行任何设置或标定前,先把回路置于手动操作。
利用SetupWizard(设置诀窍)来帮助初始设置。
由OnlineMenu(在线菜单)选BasicSetup(基本设置),然后选SetupWizard(设置诀窍)。
按照HART通信器显示屏上的提示,输入浮筒、扭力管及数字测量单位的信息。
多数信息可从浮筒测量室的铭牌上得到。
浮筒杆长度与浮筒测量室型号有关。
智能液位控制器中可得到两个比重表以提供对温度的比重修正。
对界面测量,两个表都用;对液位测量,只用到靠下的比重表。
密度测量则不需要它们。
详细设置期间,两表可以编辑。
详见“详细设置”一节。
SetupWizard(设置诀窍)会问是否应该用两表。
若回答否定,则必须提供一个比重值(或界面测量要求提供的值)。
耦合联接
输入完浮筒测量室信息后,SetupWizard(设置诀窍)提示把智能液位控制器联接到浮筒测量室。
若尚未联接,执行下列程序步骤,将智能液位控制器联接到浮筒测量室上。
1.滑动进入手柄到锁定位置以露出进入孔。
如图4所示,按压手柄的背面,然后将手柄滑向设备的前面。
确实要让锁定手柄落入定位槽内。
2.设定浮筒到过程可能最低的工况(即最低的水位或最小的密度)或按最重的标定重量代替浮筒。
3.插入一个10mm深凹面的套筒扳手穿过进入孔直达扭力管轴夹钳螺母。
上紧夹钳螺母至最大力矩为18磅·英寸(2.1牛顿·米)。
4.滑动进入手柄到放开的位置。
如图4所示,按压手柄的背面,然后将手柄滑向设备的背面。
一定要保证锁定手柄落入定位槽。
标定与确定范围
标定
耦合联接完成时,需标定智能液位控制器,以便与浮筒测量室相匹配。
如若简单地要4至20mA输出来显示0与100%的量程,则不需要标定。
只需按“确定范围”所叙述的要求设定上下值即可。
可是,如果没有标定液位控制器与浮筒测量室,工程单位,输出可能不正确。
标定包括浮筒无液时标记零点然后以实际提高与降低液位来标定控制器,可以有3种标定方法:
如能够在外部测量两点的液位或界面,那就进行两点液位标定程序,这是最精确的标定方法;若不能从外部测量液位或界面,但能改变液位,使浮筒完全离开液面与完全浸没,则进行零点/量程标定;若不能降低液位使浮筒完全离开液面或不能升高液位使浮筒完全浸没,则进行单点液位标定方法,此方法要求必须能够在一点上即浮筒部分浸没时从外部测量液位或界面高低以及预先标记好零点。
A.标记干耦合点(3-2-1)
吊起浮筒,放开杠杆臂,密度和界位测量时,确保浮筒完全离开液面或浸没在密度最小的液体中。
干耦合点的值用于内部计算,并可事后读取作为参考耦合点。
若尚未耦合联接,请按“耦合联接”所述进行联接。
由OnlineMenu(在线菜单)选BasicSetup(基本设置),SensorCalibrate(传感器标定),及MarkDryCoupling(标记干耦合点)。
按照HART通信器上提示,标记零点。
提示:
根据从外部测量液位的能力,选择下列三种方法之一进行标定。
B.两点液位标定(3-2-2)
本方法是标定智能液位控制器与浮筒测量室最精确的方法。
它使用可从外部测量的两个液位。
进行两点液位标定前,先完成标记零点程序。
由OnlineMenu(在线菜单)中选BasicSetup(基本设置),SensorCalibrate(传感器标定)及TwoLiquidLvlCal(两点液位标定),按照HART通信器上的提示标定智能液位控制器与浮筒测量室。
1.设定控制回路为手动控制。
2.调整液位到靠近浮筒底部。
3.用当前PV(过程变量)单位输入外部测量的液位下限值。
4.调整液位到靠近浮筒顶部。
5.用当前PV(过程变量)单位输入外部测量的液位上限值。
标定完成,继续进行“设定PV(过程变量)范围值”。
C.零点/量程标定(3-2-3)
若液位的改变可令浮筒完全离开液面与完全浸没,但实际液位不知道,则可用此方法标定智能液位控制器与测量室。
本方法不如两点液位标定那么完全精确,但比单点液位标定更精确。
执行此方法前必须输入浮筒的信息。
由OnlineMenu(在线菜单)中选BasicSetup(基本设置),SensorCalibrate(传感器标定)及Wet/DryCal(干/湿标定),按照HART通信器上的提示标定智能液位控制器与浮筒测量室。
1.设定控制回路为手动控制。
2.输入系统中液体的密度。
3.调整液位直到浮筒完全脱离液体。
4.调整液位直到浮筒完全浸没在液体中。
标定完成,继续进行“设定PV(过程变量)范围值”。
D.单点液位标定(3-2-4)
本方法用单个参考点标定智能液位控制器与测量室。
此方法要求从外部测量液位。
精度不如两点液位标定法及零点/量程液位标定法。
然而若不可能降低液位使浮筒完全离开液面或不可能升高液位使浮筒完全浸没时,可用此方法。
要求从外部测量液位且零点必须已标记好。
由OnlineMenu(在线菜单)中选BasicSetup(基本设置),SensorCalibrate(传感器标定)及OneLiquidLvlCal(单点液位标定),按照HART通信器上的提示标定浮筒与扭力管。
1.调整液位至一个已知位置,最好此时浮筒部分浸没。
2.以当前PV(过程变量)单位输入外部测量的液位。
标定完成,继续进行“设定PV(过程变量)范围值”。
确定PV(过程变量)范围
有两个方法设定范围值。
可按下述方法以工程单位输入上、下范围值或者如果能升高与降低液位,则执行“设定零位与量程”的方法。
为取得反作用,可设定下范围值高于上范围值,或设定零位高于量程。
A.输入上、下范围值
按快键并选择RangeValue(范围值),或由OnlineMenu(在线菜单)选BasicSetup(基本设置),PVSetup(过程变量设置)及PVRange(过程变量范围)。
按照HART通信器显示屏上的提示输入URV(上范围值)、LRV(低范围值)及显示USL(浮筒测量室上限)与LSL(浮筒测量室下限)。
URV(上范围值)——确定PV(过程变量)上限值,由此点求得模拟量值及百分数范围的100%点。
LRV(低范围值)——确定PV(过程变量)下限值,由此点求得模拟量值及百分数范围的0%点。
USL(浮筒测量室上限)——为上范围值确定可用的最大值。
LSL(浮筒测量室下限)——为下范围值确定可用的最小值。
B.设定零位与量程(3-3-2-5)
若能升高与降低液位或能在操作范围内改变密度,则用此方法来设定范围值。
总是首先设定零位而后量程。
若首先设定量程,当设定零位时,上范围值将漂移。
从OnlineMenu(在线菜单)选BasicSetup(基本设置),PVSetup(过程变量设置),PVRange(过程变量范围)及SetZeroandSpan(设定零位与跨距)。
按照HART通信器上的提示设定零位与量程。
A.设定零位
1.由SetZeroandSpan(设定零位与跨距)菜单选择SetZero(设定零位)。
2.设定控制回路为手动控制。
3.设定过程变量(液位、界面或密度)为下范围值。
4.按HART通信器上的F4键(OK)。
5.转向SetSpan(设定跨距),设定量程。
B.设定量程
1.由SetZeroandSpan(设定零位与跨距)菜单选择SetSpan(设定跨距)。
2.设定控制回路为手动控制。
3.设定过程变量(液位、界面或密度)为上范围值。
4.按HART通信器上的F4键(OK)。
5.控制回路返回到自动控制。
详细设置
由OnlineMenu(在线菜单)选BasicSetup(基本设置)与DetailedSetup(详细设置)可以针对应用情况组态智能液位控制器。
设定保护
改变设置参数会要求用HART通信器使写到智能液位控制器的功能有效。
要改变写保护,按快键并选择WriteClock(写锁)或从OnlineMenu(在线菜单)选Diag/Service(诊断/维护),而后选WriteLock(写锁)。
选择WriteEnabled(写有效)使设置与标定数据的写功能有效,或选择WriteDisabled(写无效)使写功能失效。
设置传感器
输入浮筒数据(4-1-1-1)
从OnlineMenu(在线菜单)选DetailedSetup(详细设置),Sensor(传感器),Displacer(浮筒)及DisplacerInfo(浮筒信息)以输入浮筒数据。
按照HART通信器显示屏幕上的提示输入DisplUnits(浮筒单位),Length(浮筒长度),Volume(浮筒体积),Weight(浮筒重量)及DispRod(浮筒杆长度)。
DisplUnits(浮筒单位)——允许设定浮筒长度(英尺、米、英寸或厘米),体积(升、立方英寸、立方毫米或毫升)及重量(克、公斤、磅或盎司)的度量单位。
Length(浮筒长度)——由浮筒测量室铭牌上内容输入浮筒长度。
Volume(浮筒体积)——由浮筒测量室铭牌上内容输入浮筒体积。
Weight(浮筒重量)——由浮筒测量室铭牌上内容输入浮筒重量。
DispRod(浮筒杆长度)——输入浮筒杆长度,与浮筒测量室型号有关。
输入扭力管数据(4-1-2)
从OnlineMenu(在线菜单)选DetailedSetup(详细设置),Sensor(传感器)及Torquetube(扭力管)以输入扭力管数据。
选择材质Material(扭力管材质)以显示扭力管材质或选ChangeMaterial(改变材质)以改变扭力管的材质。
Material(扭力管材质)——显示当前储存于仪表中的扭力管材质。
ChangeMaterial(改变材质)——输入浮筒测量室扭力管材质。
也可装载带材料温度系数的表格。
可选择装载默认值(defaults)的表格,或者
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