Enraf伺服液位计在球罐上的应用

摘 要：介绍Enraf（恩拉福）伺服液位计的结构特点，分析其结构特点及测量原理，结合本产品在球罐上的应用，分析常用故障及处理方法。

关键词：伺服液位计 测量原理 应用分析

中图分类号：TE977 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）06（b）-0071-01

本项目原料球罐区的储存介质是环氧丙烷（PO）和低温二氧化碳（CO2），由于其特殊的理化特性，液位作为原料球罐最重要的仪表参数之一，必须使用高精度、高可靠性且兼有远程通讯能力的测量仪表来实现对液位的实时监控，而Enraf伺服液位计在同类产品中更能完美地诠释以上要求。Enraf公司是全球著名的专业生产伺服液位计的厂家，历史悠久，产品测量精准，取得了包括中国在内的世界主要国家贸易交接计量认证和安全防爆认证，特别是取得了国际上最高的SIL2可靠性认证，被誉为“罐体计量领域的专家”。本文以854系列为例，着重剖析Enraf伺服液位计特殊的测量原理，界面、密度检测上其它测量仪表不可比拟的良好性能。结合作者工作实践，提出在安装、后期维护、故障处理等方面需要关注的一些要点，旨在充分发挥此产品高精度、高可靠性优点，更好地为安全生产服务。

1 结构特点

Enraf伺服液位计由高精度力传感器、伺服电机系统、测量磁鼓、测量浮子以及结实而又柔软的钢丝组成，是由微处理器控制的智能化仪表，属于接触型浮子液位计。测量磁鼓、浮子、钢丝组成了线鼓室部分，线鼓室密切接触介质，属于测量机构。力传感器、伺服机构及控制单元组成了电子部分室，而线鼓罩将此部分与线鼓室完全隔开，从而隔离了易燃、易爆的被测介质，从结构上实现了完全电隔离。线鼓与伺服电机的传动方式也并非传统的直接连接方式，而是突破性的采用磁耦合传动，与罐内气相完全隔离，保护了测量重量的平衡系统。这样的结构特点不仅保证了介质液位测量的精准，而且达到了良好的隔爆安全。

2 测量原理及测量过程

（图1）

（1）标准浮子重量：DW=223 g。

（2）控制浮子浸入1 mm，浮力F=15 g。

Enraf伺服液位计的液位测量基于阿基米德原理（如上图所示）。测量浮子处于被测液体的表面，测量浮子的底部浸没液面1～2 mm。此时，测量浮子除受到其本身的重力和液体的浮力外，还受到一个钢丝拉力，其大小等于测量浮子所受重力和浮力之差。当液位静止时，测量浮子处于相对静止状态。此时，测量钢丝、测量鼓及力传感器以杠杆滑轮原理构成力平衡，厂家给定静止状态下测量钢丝上的拉力为208 g，高精度力传感器不断地检测钢丝拉力是否为208 g。当液面下降时，测量浮子所受浮力减小，则测量钢丝上的拉力增加，力传感器立即检测到这一变化，控制器随即发出指令，伺服电机带动测量磁鼓顺时针转动，伺服电机以0.05 mm的步幅放下测量钢丝，测量浮子不断地跟踪液位下降的同时，计数器记录了伺服电机的转动步数，并自动地计算出测量浮子的位移量，即液位的变化量。液位上升时，此过程相反。油水界面测量时，伺服液位计自动使用不同的钢丝拉力设定值，测量浮子穿过油层到达油水界面，通过测量浮子的位移量，即可算出水位的高度。在测量液位的基础上，854系列伺服液位计还可以测量介质液位以下10个点的密度，可以获得介质的平均密度和密度分布。

3 球罐上的安装

在球罐上安装854ATG伺服液位计可无需使用稳液管。854伺服液位计的过程连接为2”法兰连接，罐上过程连接可以是4”或者6”法兰，用户可以通过标定接头实施转接。在标定接头和罐体之间，可以使用一个全通球阀起到隔离作用。安装方向上伺服液位计和标定接头必须朝向罐心或者背离罐心。

4 常见故障分析及解决方法

Enraf伺服液位计作为一种精密液位检测仪表，其产品性能远远高于其它同类产品，但在投入使用后难免会出现一些问题，现将后期维护、故障处理方面需要关注的一些要点列举如下：故障一：伺服无法与DCS系统通讯。解决方法：更换新的存储器、XPU，需要特别注意的是更换存储器或者XPU时要用手操器通过红外线接口输入。故障二：存储器中的数据经常丢失。解决方法：更换新的电源板。故障三：液位值总在某个同样的高度点不变化。解决方法：（1）如果浮子重量偏差很多，有可能是力传感器不准导致的。这时需要重新校验力传感器，测量浮子重量，重新计量设置合适的S1值；（2）也可能是管内壁焊缝、毛刺阻碍了浮子上下运动而产生的水平位移，这时把表头调换一个方向重新安装，问题就迎刃而解了。（3）在不影响测量精度要求的情况下，换小一尺寸的浮子，这样更容易克服被卡的问题。（4）缩短钢丝长度，使浮子落到罐体中心高度时，钢丝恰好在磁鼓中间缠绕。这样，浮子在上下运动过程中，向两边水平偏离的值会相对少一些，减少被卡的可能。故障四：仪表突然间无监测数据。注意事项：平时在维护中应注意保持钢丝的平滑；精密仪表周围应防震，以免测量不准甚至损坏仪表。故障五：仪表不能实时地监测、跟踪液位的变化。解决方法：增加表头的保冷措施，并保证壳体良好的密封。如果磁鼓上粘有铁锈屑等杂物，也会影响仪表的测量，因此发现后必须清理干净，保持轨道畅通。

5 结语

随着储罐测量技术的日臻成熟，Enraf854系列伺服液位计以其卓越的产品性能，已经成为全球公认的行业标准，在用户使用中得到了广泛的好评。本文仅仅是抛砖引玉，提出个人见解。

参考文献

[1] 陆德民.石油化工自动控制设计手册[M].化学工业出版社，1999.

[2] 黄红星.Enraf伺服液位计的测量原理及应用[J].河南化工，2011（15）.

[3] Honeywell Enraf.854_Rev final 中文样本，2008.