KF系列浓度计Word格式.docx

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KC=

沙-1

沙

---------------------（4）

将瞬时量MF对时间进行累计,就得到累计量Ｑ。

Q=MF×

t-------------------------------------------（5）

在式

（1）、

（2）、（3）、（4）、（5）中：

I─────—未穿过待测样品时的射线强度

I0──────穿过待测样品时的射线强度

d──────待测样品的厚度

μ──────待测样品的质量吸收系数

ρ──────待测样品的密度

MF─────瞬时质量流量

KC─────ρ－SR（或C）变换系数

F─────浆体的体积流量

Q─────干浆的累计量

由以上公式可知只要准确测出I、I0、F，即可得出ρ、C、MF和Q。

２、仪表的框图（图１）

图１（仪表框图）

二、仪表的主要用途

KF-108型微机砂比计、KF-109型微机泥浆比重计是专门为油田钻井、固井、压裂等行业设计的车载同位素仪表，它与油田水泥车、混沙车配套，测量水泥浆比重和各种概念的压裂沙比，并可用于钻井工艺中钻机入口、出口泥浆比重的测量，也可用在堤坝、桥梁建设中的水泥车、沙比车上。

KF系列核仪表在石油化工现场中的用途：

１、KF-102高精度原油密度计

可用于油田原油处理站后级成品油（水份含量低于1%）密度的在线测量；

长距离输油管道中原油密度的在线测量；

以原油为原料的化工厂，其工艺入口原油密度的在线测量；

炼油厂各工艺入口原油密度的在线测量；

实时准确的测量结果，可为最佳生产工艺的确定提供科学依据；

外配各种体积流量计可累计输油量；

测量精度最高可达5×

10－4克/立方厘米。

该产品在兰州炼油厂已取代手工化验。

２、KF-106微机界面计

在炼油厂、化纤厂、化工厂等用于在线测量两种难容介质的界面；

原油处理塔中油水界面的测量,实现生产工艺和自动排放料的自动化控制。

精度最高可达0.2%（±

1mm）。

３、KF-107原油水分分析仪

为石油系统专门设计，可直接测出原油的混合密度、原油中水分的含量，外配各种体积流量计，可计量纯油的累计量。

４、KF-104、KF-104W型料位开关

用于石油、化工行业中，密闭容器、反应釜中介质的上下限测量，输出继电器触点信号，与进出料控制设备连锁，实现进出料的自动控制。

5、KF-105型微机料位计

用于密闭容器中液体介质料位的连续测量，测量范围最大1米。

总之一切需要检测物料密度以及与物料密度有关的工艺参数的现场，均可选用本公司生产的KF系列同位素工业仪表。

三、仪表的主要技术特点

KF-108、KF-109与国内外同类仪表相比，具备如下的技术特点：

１、电脑控制实现仪表智能化

选用MCS-51单片机，8K-EPROM、2K-E２PROM、8K-RAM，4只发光二极管作测量、电源、报警，可键盘输入各种工艺参数，可键盘选择显示参数类型及电流输出类型，双四位数码管显示工艺参数。

２、密度、混沙比（水泥浆浓度）、干浆累计量的高精度测量

测量精度与德国Berthold公司（LB-370系列、LB-371系列）、美国KAY-RAY公司（6500系列、6500F系列）及澳大利亚Amdel公司（AM624系列）的同类产品相同。

３、高可靠性、高稳定性

进口元件组装，严格的生产工艺，严格的例行实验，新式的稳峰技术、特殊的温补线路、性能优良的开关电源，可确保仪表长期稳定的运行。

４、现场安装调试简单，操作方便

管道卡式安装，采用量程内两点标定法，可选择显示多种工艺参数，停电、重新来电无需进行任何操作，仪表自动转入在线测量状态，维护量小。

５、多功能，充分满足生产工艺需要

仪表可同时测量密度、沙比、瞬时质量流量及干物质的累计量，并有数据存储功能，在在线测量过程中可随时调出并显示所需工艺参数。

６、快速灵敏，时间常数短，统计涨落小

采用特殊技术，将时间常数缩短到2～5秒，统计涨落却非常低，该指标远远超过国内外同类仪表水平，可构成高质量自动控制系统。

７、完善的自检和自调试功能

８、采用电可擦除技术，标定常数永远不会丢失和冲乱。

９、特殊的抗干扰措施，在强干扰工业现场仍能正常稳定的运行。

１０、安全性能高

仪表选用铯-137放射源，所用强度与国内外仪表相比最小。

一般使用2～5毫居，管道直径为450毫米时，只需用20毫居。

这在国内外是独有的、先进的。

射源容器有锁闭开关，泄漏量距放射源1米处，远低于国家规定的居民安全标准，用户可放心大胆的使用。

四、仪表的主要技术指标

●密度测量范围：

0.3～1.2克/立方厘米

●密度测量精度：

0.0005～0.08克/立方厘米

0.0002克/立方厘米（最高精度）

●沙比测量精度：

0.2%～1%

●流量测量精度：

±

0.2～±

0.5%（为配套流量计的精度）

●质量流量测量精度：

优于±

1.0%（质量流量率一般可在±

0.5%）

●累计时间：

可按小时、班、天累计，最长达一个月

●稳定性：

现场长期运行，确保运行精度

●测量管径：

70～450毫米

●放射源强度：

1～20毫居

●电缆信号传输能力：

1000米

●防爆探头等级：

ｄⅡｃ（旧规则为B4e）

●泄漏剂量：

16微西弗/天

●时间常数：

2～5秒（快速）、64秒（慢速）

●环境温度：

主机0～45℃，探头-20～+65℃

●环境湿度：

主机85%，探头95%（相对湿度）

●输出信号：

双四位显示，显示参数及输出信号（0-10mA或4-20Ma）类型可

键盘选择。

●上下限报警：

可键盘设置，如果用户需要可提供继电器触点输出

●放射源衰减：

微机自动补偿

●主机外形尺寸：

143×

73×

310毫米，主机开孔尺寸为138×

68毫米

●安装形式：

主机为盘式安装方式,探测器为管道卡式安装

五、仪表的操作使用说明

本仪表操作简单易学，标定工作完成后，适合现场的各工艺参数已存入外部E２PROM中，一般情况下标定参数不会丢失，用户只需启动电源开关仪表即可转入在线测量状态，标定工作由本公司员工指导进行。

若用户技术力量强，准备自行安装标定仪表，请仔细阅读使用说明书。

１、仪表各功能键说明：

本仪表共有十六个键，包括十个数字键和六个功能键（如图2所示）。

各功能键的作用见表1。

图２（仪表面板）

表１（各功能键作用说明表）

键名

功能

复位键

手动复位、初始化

数字键0～9

用于向各状态置入相应参数

状态键

提供0～31共32个状态，使其功能键均具备32种功能

写入键

与状态键、数字键结合，将工作参数置入指定单元

标

定

键

与状态键结合，实现下述功能：

①状态1，自动调零，自动测空皮带脉冲数N，并将N自动存入13状态。

②打印工艺参数，即在测量状态下随时按该键，可打印工艺参数及年、月、日、时、分。

③状态4，累计量Q区清零。

④状态5，调出累计量Q并显示。

检查键

与状态键结合，将写入指定单元的参数调出显示并检查

调

试

与状态键结合，完成下述功能：

①状态1，测试探测器信号脉冲和稳峰电压（即后面板G点电压），上面四位显示探测器脉冲数N，显示值为实际值的十分之一，下面四位显示稳峰电压，显示值为实际的一半，正确值为2～4.5V。

②状态2，测试开关电源总电压∑V，正确值为1.5V左右。

③状态3，测试湿度补偿电压，即后面板B点电压，正确值为0.5V左右,若为该值则说明主机和探测器连接正确,温补线路工作正常.

④状态4，测试主通道阈值电压，正确值0.8V左右,实际电路中该电压为负值。

⑤状态5，测试稳峰道阈值电压，正确值为3伏左右。

⑥状态6，测试探测器信号电压值，即后面板C点电压，当供电电源为±

12V时，正确值为0.6伏左右，当供电电源为±

15V时，正确值为1.2V左右。

实际电路中该电压为负值。

⑦状态7，测试光电编码器信号脉冲和皮带速度，上面四位显示光电编码器信号脉冲，下面四位显示皮带速度。

２、主机线路结构介绍仪表线路板共分四部分，即显示板、主板、开关电源，显示板和主板之间用辫子线相连，主板和后面板接线端之间用辫子线相连，开关电源和主板之间用辫子线相连，复位开关在主板的左上方，电源开关和保险安装在一小梯形盒上，被固定在下夹板上。

３、仪表主机操作说明及通电检查

本仪表通电前，应首先将机芯抽出，检查各线路板、辫子线是否插好，各线路板上的集成块是否插好，若检查没问题方可通电。

仪表供电电源为220V,若现场电源不稳，变化超过±

15%，为保证仪表可靠运行，最好通过稳压电源给仪表供电，仪表禁止插头供电。

接通电源，打开电源开关，若无故障，电源指示灯应亮，在三秒钟之内，若不对键盘进行任何操作，则仪表自动转入在线测量状态，且测量指示灯亮，由于未接探测器，没有信号，仪表显示HF-108（测量指示灯亮）。

若要使仪表进入键盘状态，则在打开电源或按复位键后的三秒钟之内，按任何一个按键，仪表即可进入键盘状态。

只有仪表进入自检状态，即显示HF-108之后（此时测量指示灯不亮），才能根据表1所述，进行各功能键的操作。

使仪表进入自检状态的方法是按复位键，在三秒钟之内按任何一个键即可。

进入自检状态后，可进行键盘检查，检查方法是：

①状态键：

连续按状态键，显示器将循环显示0～31，共32个状态，各状态存放着相应的工作参数。

②参数的存取检查（写入键和检查键）：

在自检状态或0～30的任何一种状态下，按写入键，仪表上四位显示31，提示输入仪表密码，按数字键，输入仪表密码1996，再按写入键，若仪表显示由31变为01，说明可向0～30共31个状态中的任何状态写入工作参数（31为密码状态），否则重置密码。

如要在状态14写入25000，在密码正确写入的情况下按状态键到状态14，再按数字键25000，然后按写入键，此时若状态由13变为14，即指向下一个状态，说明参数已正确写入，若要检查参数，可按状态键到状态14，再按检查键，就可调出该状态参数并检查写入是否正确。

③标定键和调试键的操作见表1所述。

④测量键：

在任意一个状态下，按测量键或直接按复位键即可使仪表转入在线测量状态。

若以上操作可正常进行,说明主机工作正常。

六、仪表的现场安装和连机调试

㈠仪表的现场安装

1、安装前应首先确定安装位置，确定安装位置的原则是必须满管，最好安装在上升管道上，具体确定办法参照图3的“安装方式选择示意图"

，有时还要根据精度要求扩大管径，可依照图4的"

精度－管径关系曲线"

进行扩管。

安装位置确定好后，用专用安装架将放射源和探测器的卡子固定在管道上（如图7所示），每个螺丝必须拧紧。

2、探测器电缆为双屏蔽5芯电缆，对Ⅰ型表来说，其两端均采用接线夹，对Ⅱ型表来说，主机一端采用航空插头，探测器一端采用接线夹。

5根线分别与主机后面板的O、G、B、D、C相连。

电缆线的一般规则是：

注：

从地线相连接的接线栏依次数起ＯＧＢＤＣ

O───为地线，一般由白线和屏蔽线组成。

G───为高压块的低压输入电压，由稳峰电路提供，一般为铜轴线或红线。

B───为温补线，一般为黄线。

D───为-12V线，是前置放大器的供电电源，一般由红线和兰线组成。

C───为信号线，为铜轴线。

探测器电缆的一端接主机后面的O、G、B、D、C（见图5），另一端接探测器，探测器的接线螺钉在其内部的前置放大板上。

注意：

在整个拆卸过程中，要特别小心，轻拿轻放，以防止损坏内部的光电倍增管（为玻璃真空管）。

３、探测器接线时的拆卸及安装顺序（如图６所示）

⑴、拆卸

①取下外筒定位卡（图中1）。

②用螺丝刀取下电缆定位卡（图中2）。

③拧下电缆圆卡（图中3），取出橡胶圈。

④将探测器倒立，固定图中4，旋转探测器外筒，将图中6取下。

⑤然后握住内筒，一定要握在前放板（图中5）附近，不要握在内筒顶部，以免挤碎光电倍增管，旋转图中4，并将它取下。

⑵、接线安装

①将图中3套在电缆上。

②将橡胶圈套在电缆上。

③将图中4套在电缆上，此时不太好穿，可将电缆接线用少许胶布裹紧后再穿。

④根据前面所述的接线规定接线，接线前应将前放板接线螺钉下的铜皮用螺丝刀刮一下，除去污垢或氧化层，接线中应将每个螺钉拧紧，并用万用表测每一点接线是否可靠，以免接触电阻太大，导致某线不通，给安装带来麻烦。

⑤根据拆卸的第五步，握住内筒，将图中4拧上，并拧紧。

⑥将橡胶圈推入图中4，将图中3拧入，并拧紧。

⑦将电缆卡（图中2）上紧。

⑧将探测器倒立，用手握住图中4，旋转外筒，并将它上紧。

⑨根据图7将探测器固定在安装架上，安装结束。

注意：

当探测器电缆线的标记不清楚时，其余各线容易区分，主要是G和C均为铜轴线，不宜区分。

区分办法有两种：

第一种是根据前面所述接线要求，将两根铜轴线任意接前放板的G和C，O、B、D按规定接好，而在主机一边，将两根铜轴线不接，其余线按规定接好，然后给主机送上电，用万用表对地测悬空的两根铜轴线，电压为-0.7Ｖ左右的为C线，电压为0V的为G线，第二种是用万用表的电阻档对地测两根铜轴线的电阻，阻值为330欧姆左右的为C线，另外一个铜轴线为G线。

5、安装在高温现场的探测器要有隔热降温措施。

以确保探测器环境温度不得高于+65℃；

冬季有些地方室外温度低于-20℃，对室外露天安装的探测器要采取适当的保温措施。

6、仪表整个安装过程中，射源容器盖内的开关一定要旋到关的位置，待仪表全部正确安装完备，仪表准备上电时，再将开关打到开的位置，打开放射源。

7、如果要测量质量流量和干矿累计量，请将流量计信号按图5接好，LJL为输入负端，LTH为输入正端。

输入信号可以是0～10mA，也可以是4～20mA，只要键盘选择相应控制字即可。

8、主机安装按图8尺寸进行。

图8主机尺寸

图9（探测器、射源容器、安装架现场安装示意图）

㈢、仪表的连机调试（探头与主机连机通电检查）

主机、探测器全部安装结束后，进行通电检查，检查内容包括：

主机、探测器连接是否正确；

主机、探测器各部分工作是否正常；

放射源源强是否合适（以管道内充满清水时仪表显示的脉冲计数率小于3万为原则）。

KF系列仪表的自测试功能很强，本身相当于一个万用表，能测试出反映仪表工作是否正常的六个关键点的电压值，各关键点的电压值可通过键盘操作调出显示，通过电压值的测试可完成上述检查工作。

使仪表进入自检状态，状态键与调试键配合，即在某状态下按调试键，可调出某一点的电压值，通过各点电压值的检测，就能完成整机工作情况的检查，详见调试键的功能，记住每测试一个点,都必须按复位键,使仪表进入自检状态,才能进行下一点的检测。

①若状态2（指状态2按E键）的电压值为1.5V，则说明开关电源工作正常。

②若状态3的电压值为0.5V左右，则说明温补线路工作正常。

③若状态6的电压值为0.7V或者为1.2V左右（当供电电源为±

12V时，为0.7V左右；

当供电电源为±

15V时，为1.2V左右），则说明前置放大器工作正常。

④若状态4的电压值为0.7V左右，则说明主通道工作正常。

⑤若状态5的电压值为3V左右，则说明稳峰道工作正常。

⑥若前面5项检查均正常，则状态1下按E键，当下面四位显示的电压值由0V升到某一值时，上面四位应有脉冲计数显示；

当下面四位显示的电压值稳定在小于5V的某一值附近时，上面四位应得到稳定的计数率，此时说明整机工作正常。

⑦管道充满清水，打开放射源开关，如果计数率超过3万，可通过试置状态10的射源放大倍数，将计数率降到3万以下，然后进行标定。

七、仪表的标定

仪表现场安装完备之后，在投入在线运行之前，必须进行标定。

标定工作由本公司指导进行，技术力量强的用户可自行标定。

KF-108、KF-109仪表的标定有以下几个特点：

①标定简单方便，一般1～2小时即可完成。

②标定过程中工艺无须停车。

③仪表标定之后置入的参数不会丢失，不会冲乱，可确保仪表长期稳定的运行。

仪表的标定方法有两种，即双液标定法和随机标定法。

双液标定法是密度计标定的经典方法，一般需要一个零点标样和另一个以知的标准液样，当然该液样是满量程标准液样更好，这种标定方法虽然是经典标定方法，但在工艺不许停车，无法提供零点和满量程标准液样的现场，则无法使用这种标定方法。

在这种情况下，KF系列仪表基于其微机化程度、线性度、稳定度高的特点，采用其独有的标定方法"

随机标定法"

进行标定，工艺无须停车，标定简单方便。

随机标定法的标定步骤如下：

１、参数的确定、置入和检查

KF-107仪表在投入运行之前，必须确定现场工艺要求的特定参数。

首先根据现场的具体要求确定微分常数KD（灵敏度越高取值越大，一般40左右）、积分常

数KI（管道内介质密度变化越慢，取值越小，一般70左右）和射源放大倍数K（确保计

数率满足测量要求为原则，使计数N〈30000，一般K=10）K，其取值范围为KD、KI：

0-255，

K：

1-10。

对于密度测量，需要确定和置入的参数有：

ρ标、N标、Kρ、ρ上、ρ下、ρ量程、ρ零点。

对于沙比或泥浆比重测量，需要确定和置入的参数有：

ρ标、N标、Kρ、SR上、SR下、SR量程、SR零点。

对于质量流量测量，需要确定和置入的参数有：

ρ标、N标、Kρ、MF上、MF下、MF量程、MF零点。

其中由用户根据现场要求直接确定的参数有：

①ρ上、SR上、MF上，ρ下、SR下、MF下，它们分别表示工艺要求控制的密度、水份含量、质量流量的上限报警值和下限报警值

②ρ量程、SR量程、MF量程，ρ零点、SR零点、MF零点，分别表示密度、水份含量、质量流量的满量程值和零点值。

其中根据用户现场条件通过计算确定的参数有：

1KC─────为密度～沙比或泥浆浓度转换系数。

例如ρ沙＝2.7克/立方厘米,则KC＝1.588，置数时乘以1000,即送入1588。

2KF─────质量流量转换系数。

例如KC＝1.588，F量程＝80立方米/小时，则KF＝7226，置数时除以10，即送入722。

其中需要通过测量和计算确定的参数有：

①ρ标────仪表标定时某一点（随机选取）的密度值。

②N标────对应于ρ标测定的计数率

③ρ变─────仪表标定时另外一点（随机选取）的密度值，ρ标和ρ变差别越大，标定结果越好。

也可用插入标准钢板的办法获得ρ变、N变。

④N变─────对应于ρ变测定的计数率。

⑤Kρ────灵敏度常数。

，计算结果取绝对值，置数时乘以1000送入。

２、根据ρ变的获取办法不同，仪表的标定方法又分为两种

⑴利用介质本身的密度变化获取ρ变，适用于密度变化大的现场。

①使仪表进入自检状态，在状态１下按调试键，观察仪表上四位显示的计数率，当它比较稳定时，即现场工艺比较稳定时，在靠近探测器的取样口取样，取样值为ρ标，在取样的同时记下计数率为N标；

当密度变化后，用同样的方法获取ρ变、N变

②根据上面所述的计算公式计算Kρ。

⑵利用标准钢板获取ρ变，适用于密度变化较小的现场。

①使仪表进入自检状态，在状态1下按调试键，观察仪表上四位显示的计数率，当它比较稳定时，即现场工艺比较稳定时，在靠近探测器的取样口取样，取样值为ρ标，在取样的同时记下计数率为N标；

在放射源与管道之间插入标准钢板，等计数稳定后，记下计数率为Ｎ变，标准钢板的等效密度为△ρ，则ρ变＝ρ标＋△ρ。

②标准钢板等效密度的计算方法为：

其中：

ρ铁──────7.8克/立方厘米。

d──────标准板的厚度，单位为厘米。

D──────被测管线的内径，单位为厘米。

例如：

d=0.1厘米，D=35厘米，则△ρ=0.02229克/立方厘米。

③根据上面所述的公式计算Kρ。

３、将所有参数根据表２送入相应状态，使仪表进入测量状态。

４、取样校准

仪表显示值为ρ显，取样值为ρ取，计算出△ρ＝ρ显－ρ取。

　　①若△ρ>

0，则将14状态的ρ标减去△ρ再送入14状态即可。

　②若△ρ<

0，则将14状态的ρ标加上△ρ再送入14状态即可。

一般只需1～2次即可。

５、标定工作结束

表２（各状态参数）

状态

工艺参数

举例

置入数字

1

报警上限

70%

7000

报警下限

10%

1000

微分常数KD

35

积分常数KI

67

报警、输出参量选择字

01指向浓度SR或C

01

02指向瞬时量MF

02

其余指向密度ρ

03

沙比计算方法选择字

001

7

模拟输出量程

100%

10000

8

模拟输出零点

0%

00000

10

射源放大倍数K

N标

1665

16650

14

ρ标

1.85克/立方厘米

18500

15

Kρ

0.986

986

16

KC

1.588

1588

17

KF

7226

722