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

基本介紹

• 中文名：電動浮筒液位計
• 優點：測量範圍大
• 原理：阿基米德定律及力平衡原理
• 適用範圍：石油，化工，製藥等

前言

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：

電動浮筒液位變送器現場套用

電動浮筒液位計

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）