摘 要：介紹Enraf（恩拉福）伺服液位計(jì)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，分析其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及測(cè)量原理，結(jié)合本產(chǎn)品在球罐上的應(yīng)用，分析常用故障及處理方法。

關(guān)鍵詞：伺服液位計(jì) 測(cè)量原理 應(yīng)用分析

中圖分類號(hào)：TE977 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2013）06（b）-0071-01

本項(xiàng)目原料球罐區(qū)的儲(chǔ)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(yuǎn)程通訊能力的測(cè)量?jī)x表來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)液位的實(shí)時(shí)監(jiān)控，而Enraf伺服液位計(jì)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(jì)的廠家，歷史悠久，產(chǎn)品測(cè)量精準(zhǔn)，取得了包括中國(guó)在內(nèi)的世界主要國(guó)家貿(mào)易交接計(jì)量認(rèn)證和安全防爆認(rèn)證，特別是取得了國(guó)際上最高的SIL2可靠性認(rèn)證，被譽(yù)為“罐體計(jì)量領(lǐng)域的專家”。本文以854系列為例，著重剖析Enraf伺服液位計(jì)特殊的測(cè)量原理，界面、密度檢測(cè)上其它測(cè)量?jī)x表不可比擬的良好性能。結(jié)合作者工作實(shí)踐，提出在安裝、后期維護(hù)、故障處理等方面需要關(guān)注的一些要點(diǎn)，旨在充分發(fā)揮此產(chǎn)品高精度、高可靠性優(yōu)點(diǎn)，更好地為安全生產(chǎn)服務(wù)。

1 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

Enraf伺服液位計(jì)由高精度力傳感器、伺服電機(jī)系統(tǒng)、測(cè)量磁鼓、測(cè)量浮子以及結(jié)實(shí)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(jì)。測(cè)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(cè)量機(jī)構(gòu)。力傳感器、伺服機(jī)構(gòu)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(cè)介質(zhì)，從結(jié)構(gòu)上實(shí)現(xiàn)了完全電隔離。線鼓與伺服電機(jī)的傳動(dòng)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(dòng)，與罐內(nèi)氣相完全隔離，保護(hù)了測(cè)量重量的平衡系統(tǒng)。這樣的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)不僅保證了介質(zhì)液位測(cè)量的精準(zhǔn)，而且達(dá)到了良好的隔爆安全。

2 測(cè)量原理及測(cè)量過(guò)程

（圖1）

（1）標(biāo)準(zhǔn)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(jì)的液位測(cè)量基于阿基米德原理（如上圖所示）。測(cè)量浮子處于被測(cè)液體的表面，測(cè)量浮子的底部浸沒液面1～2 mm。此時(shí)，測(cè)量浮子除受到其本身的重力和液體的浮力外，還受到一個(gè)鋼絲拉力，其大小等于測(cè)量浮子所受重力和浮力之差。當(dāng)液位靜止時(shí)，測(cè)量浮子處于相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)。此時(shí)，測(cè)量鋼絲、測(cè)量鼓及力傳感器以杠桿滑輪原理構(gòu)成力平衡，廠家給定靜止?fàn)顟B(tài)下測(cè)量鋼絲上的拉力為208 g，高精度力傳感器不斷地檢測(cè)鋼絲拉力是否為208 g。當(dāng)液面下降時(shí)，測(cè)量浮子所受浮力減小，則測(cè)量鋼絲上的拉力增加，力傳感器立即檢測(cè)到這一變化，控制器隨即發(fā)出指令，伺服電機(jī)帶動(dòng)測(cè)量磁鼓順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，伺服電機(jī)以0.05 mm的步幅放下測(cè)量鋼絲，測(cè)量浮子不斷地跟蹤液位下降的同時(shí)，計(jì)數(shù)器記錄了伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)步數(shù)，并自動(dòng)地計(jì)算出測(cè)量浮子的位移量，即液位的變化量。液位上升時(shí)，此過(guò)程相反。油水界面測(cè)量時(shí)，伺服液位計(jì)自動(dòng)使用不同的鋼絲拉力設(shè)定值，測(cè)量浮子穿過(guò)油層到達(dá)油水界面，通過(guò)測(cè)量浮子的位移量，即可算出水位的高度。在測(cè)量液位的基礎(chǔ)上，854系列伺服液位計(jì)還可以測(cè)量介質(zhì)液位以下10個(gè)點(diǎn)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(jì)可無(wú)需使用穩(wěn)液管。854伺服液位計(jì)的過(guò)程連接為2”法蘭連接，罐上過(guò)程連接可以是4”或者6”法蘭，用戶可以通過(guò)標(biāo)定接頭實(shí)施轉(zhuǎn)接。在標(biāo)定接頭和罐體之間，可以使用一個(gè)全通球閥起到隔離作用。安裝方向上伺服液位計(jì)和標(biāo)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(jì)作為一種精密液位檢測(cè)儀表，其產(chǎn)品性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其它同類產(chǎn)品，但在投入使用后難免會(huì)出現(xiàn)一些問題，現(xiàn)將后期維護(hù)、故障處理方面需要關(guān)注的一些要點(diǎn)列舉如下：故障一：伺服無(wú)法與DCS系統(tǒng)通訊。解決方法：更換新的存儲(chǔ)器、XPU，需要特別注意的是更換存儲(chǔ)器或者XPU時(shí)要用手操器通過(guò)紅外線接口輸入。故障二：存儲(chǔ)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(gè)同樣的高度點(diǎn)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(zhǔn)導(dǎo)致的。這時(shí)需要重新校驗(yàn)力傳感器，測(cè)量浮子重量，重新計(jì)量設(shè)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(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的水平位移，這時(shí)把表頭調(diào)換一個(gè)方向重新安裝，問題就迎刃而解了。（3）在不影響測(cè)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(zhǎng)度，使浮子落到罐體中心高度時(shí)，鋼絲恰好在磁鼓中間纏繞。這樣，浮子在上下運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，向兩邊水平偏離的值會(huì)相對(duì)少一些，減少被卡的可能。故障四：儀表突然間無(wú)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。注意事項(xiàng)：平時(shí)在維護(hù)中應(yīng)注意保持鋼絲的平滑；精密儀表周圍應(yīng)防震，以免測(cè)量不準(zhǔn)甚至損壞儀表。故障五：儀表不能實(shí)時(shí)地監(jiān)測(cè)、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(huì)影響儀表的測(cè)量，因此發(fā)現(xiàn)后必須清理干凈，保持軌道暢通。

5 結(jié)語(yǔ)

隨著儲(chǔ)罐測(cè)量技術(shù)的日臻成熟，Enraf854系列伺服液位計(jì)以其卓越的產(chǎn)品性能，已經(jīng)成為全球公認(rèn)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，在用戶使用中得到了廣泛的好評(píng)。本文僅僅是拋磚引玉，提出個(gè)人見解。

參考文獻(xiàn)

[1] 陸德民.石油化工自動(dòng)控制設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].化學(xué)工業(yè)出版社，1999.

[2] 黃紅星.Enraf伺服液位計(jì)的測(cè)量原理及應(yīng)用[J].河南化工，2011（15）.

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