Enraf伺服液位計在球罐上的應用

摘 要：介紹Enraf（恩拉福）伺服液位計的結構特點，分析其結構特點及測量原理，結合本產品在球罐上的應用，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

本項目原料球罐區的儲存介質是環氧丙烷（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對液位的實時監控，而Enraf伺服液位計在同類產品中更能完美地詮釋以上要求。Enraf公司是全球著名的專業生產伺服液位計的廠家，歷史悠久，產品測量精準，取得了包括中國在內的世界主要國家貿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，旨在充分發揮此產品高精度、高可靠性優點，更好地為安全生產服務。

1 結構特點

Enraf伺服液位計由高精度力傳感器、伺服電機系統、測量磁鼓、測量浮子以及結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，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，從結構上實現了完全電隔離。線鼓與伺服電機的傳動方式也并非傳統的直接連接方式，而是突破性的采用磁耦合傳動，與罐內氣相完全隔離，保護了測量重量的平衡系統。這樣的結構特點不僅保證了介質液位測量的精準，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。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，控制器隨即發出指令，伺服電機帶動測量磁鼓順時針轉動，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，計數器記錄了伺服電機的轉動步數，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液位以下10個點的密度，可以獲得介質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，其產品性能遠遠高于其它同類產品，但在投入使用后難免會出現一些問題，現將后期維護、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：存儲器中的數據經常丟失。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）也可能是管內壁焊縫、毛刺阻礙了浮子上下運動而產生的水平位移，這時把表頭調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：儀表突然間無監測數據。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，因此發現后必須清理干凈，保持軌道暢通。

5 結語

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品性能，已經成為全球公認的行業標準，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

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