FST3000浮筒变送器讲义DOC.docx
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FST3000浮筒变送器讲义DOC
FST-3000浮筒液位变送器
1.概述
FST-3000系列智能型扭矩管式浮筒液位计是一种具有智能数据处理功能的仪表。
先进的信号处理单元提供了测量过程变量、4~20mADC标准电流信号输出。
采用液晶显示器（LCD）。
智能信号处理单元具有线性化处理、测量误差自动补偿、HART通讯、自诊断等功能。
仪表可用来测量液位、界面或密度，并以极高的精确度和稳定性保证可靠的测量。
仪表内的防爆内置键盘能够在危险区域现场调整仪表参数。
2.工作原理
FST-3000系列液位变送器主要由扭力管、角度转换器、显示通讯板、浮筒五部分组成。
工作原理如下图1所示，扭矩管（圆形、管型）的一个边缘固定住，而另一端则受到扭矩力矩T的作用。
扭矩管被扭矩管顶边缘座固定着，顶边缘座则由支点支持着，浮筒所受到的浮力与液位成比例，向下的力的变化也与液位成比例。
于是，对臂施以向下的力矩而使扭矩管产生的扭转角φ取决于液位的高低。
扭矩管的扭转角φ通过联接机构传送至角度变送器，在那里被转换成DC4-20mA的电信号。
角度变送器的工作原理
置于磁场中的静止载流导体，当它的电流方向与磁场方向不一致时，载流导体上平行于电流和磁场方向上的两个面间产生电动势差，这种现象称霍尔效应。
E=R·I·B/d
R：
霍尔常数
I：
偏置电流
B：
磁场强度
d：
霍尔元件厚度
当霍尔元件在磁场中偏转，磁场强度发生变化，引起感应电动势改变。
3.浮筒液位计的按键的使用方法及常用参数说明
3.1、按键功能：
A
参数选择
C+A
模式切换
B
数值增加
C+B
确定保存
D
数值减少
C+D
报警设定
3.2、主要参数：
序号
代码
参数标识
内容说明
备注
1
P0
P
0
9
9
9
7
厂方密码
初始值：
9997
数值范围：
0~9999
在P99之后显示
2
P1
P
1
0
0
0
5
用户密码
初始值：
0005
数值范围：
0~9999
3
P2
P
2
1
2
3
温度显示P29=1时显示温度，数值范围：
-200~400
无温度补偿时
4
P9
P
9
13.66
电流输出4mA对应
如现场指示为0.00，输出电流不是4mA，调整此参数
5
P10
P
10
69.50
电流输出20mA对应
如现场指示为100%，输出电流不是20mA，调整此参数
6
P11
P
1
1
2
时间常数
初始值：
2
数值范围：
0~9
0~9对应时间s
0，1，2，3，4.5，
6，9，12.5，18，25
7
P12
P
1
2
0
烧断设定（电路故障时输出电流值）
初始值：
0
0：
保持当前电流值
1：
输出21.6mA
2：
输出3.8mA
8
P13
P
1
3
1
.0
0
0
设计密度：
界位仪表输入的是密度差
设计密度是仪表出厂调试的基准，禁止改动！
9
P14
P
1
4
1
.0
0
0
使用密度：
界位仪表输入的是密度差
液位测量时，如介质密度变化，可以更改此参数（范围：
0.8-1.08倍）；界位测量如有偏差，输入新参数重新标定
10
P20
P
2
0
0
输出方向
初始值：
0
数值范围：
0，1
0：
4~20mA
1：
20~4mA
11
P21
P
2
1
显示方式：
初始值：
2
数值范围：
0，1，2，3，4
0：
mm1：
cm
2：
0~100%
3：
-50~50%4：
密度
12
P22
P
2
2
1
0
0
0
零位显示值
初始值：
数值范围：
一般不更改
13
P23
P
2
3
3
0
0
0
满度显示值
初始值：
数值范围
一般不更改
14
P24
P
2
4
浮子重量
此参数在计算挂重重量的时候使用！
15
P25
P
2
5
浮子直径
计算浮力时使用
16
P26
P
2
6
扭矩管系数a
不同材质，系数不同
出厂设定，不要更改
17
P27
P
2
7
扭矩管系数b
不同材质，系数不同出厂设定，不要更改
18
P29
P
2
9
温度补偿
1和0可选
0代表不使用温度补偿；
1代表使用温度补偿
19
P30
P
3
0
使用温度
工况下的温度值
20
P38
P
3
8
零位调整
线性没有被破坏时，如果液位在0位时，偏差少于10%，进入调整此参数。
（此偏差为整体偏差，相当于整体迁移）
21
P39
P
3
9
满度调整
线性没有被破坏时，如果液位在100%位时，偏差少于10%，进入调整此参数。
22
P40
P
4
0
0%线性标定
（新电路板设定含义为设定点数，0为3点；1为5点）
内部保存的线性数据，禁动！
如果线性被破坏，需要挂重调整此参数。
方法参考浮筒调试方法
23
P41
P
4
1
10%线形标定
（新电路板P41为0%位线性设定）
同上
24
P42
P
4
2
20%线形标定
（新电路板P42为25%位线性设定）
同上
25
P43
P
4
3
30%线形标定
（新电路板P43为50%位线性设定）
同上
26
P44
P
4
4
40%线形标定
（新电路板P44为75%位线性设定）
同上
27
P45
P
4
5
50%线形标定
（新电路板P45为100%位线性设定）
同上
28
P46
P
4
6
60%线形标定
同上
29
P47
P
4
7
70%线形标定
同上
30
P48
P
4
8
80%线形标定
同上
31
P49
P
4
9
90%线形标定
同上
32
P50
P
5
0
100%线形标定
同上
33
P51
P
5
1
角度变换器的补偿参数（中间的数值
此参数是在更换角度变送器的输入
34
P52
P
5
2
角度变换器的补偿参数（最下方数值）
35
P57
P
5
7
角度变换器输出值
此参数在50%的液位是指示50.00。
此数据是浮子受50%液位的浮力时，自动生成的数据，更改不了！
它是扭矩管旋转一定角度，所对应的角度变换器的输出值，是一个基准值！
P51设定值
4.浮筒液位计常见故障及解决方案
4.1、故障代码及解决方案
故障代码
故障原因
检查方法
解决方案
E1
电源异常
电源低于11VDC或电源板故障。
首先用万用表检查电源电压，确认供电的稳定。
检查供电电源低于11VDC，检查卡件供电及供电线路；如供电正常，更换电源板！
E2
温度传感器异常
温度传感器Pt1000损坏
用万用表测量温度传感器2根线间阻值，-15~25℃对应的是900~1100Ω，有此可判断传感器好坏。
1.确认传感器损坏后，如有必要，需返厂维修，或参考下一条。
2.工作温度低于100℃的浮筒液位计温度对测量精度影响不大，可调试P29=0取消温度补偿功能，不影响现场使用。
温度传感器松动
目测，手动插拔。
插头重新插拔并观察表头显示，E2消失就正常。
温度传感器信号线破损
目测检查。
检查2根红色的温度传感器信号线，破损的进行维修。
E3
角度变换器异常
扭矩管疲软导致P57偏离，止动器位置不准确，
灌水/挂重检查测量精度，或者灌水/挂重50%查看P57
重新调整P57和上下限止动器。
（详见E3故障的判断解决方法）
角度变换器插头电路板插件松动
目测，手动插拔
检查角度变换器电线、插头及相关电路板接插件，经过插拔或处理直至E3消失就正常。
角度变换器损坏
P57值不改变
更换角度变换器后重新标定。
E4
A/D转换
异常
电路板接插件接触不良
插拔电路板
插拔电路板后E4消失就正常。
AMP放大板损坏
更换AMP电路板
更换电路板后E4消失就正常，不需要重新标定。
E5
CPU异常
电路板接插件接触不良
插拔电路板
插拔电路板后E5消失就正常。
CPU/指示器电路板损坏
更换CPU/指示器电路板
更换电路板后E5消失就正常，不需要重新标定。
E6
EEPROM存储器异常
电路板接插件接触不良
插拔电路板
插拔电路板后E6消失就正常。
AMP放大板损坏
更换AMP电路板
更换电路板后E6消失，但是必须重新输入参数并进行标定。
4.2、其他常见故障及解决方案
4.2.1.故障现象：
表头显示110%，液位变化而显示值不变。
原因分析：
浮子掉落或者卡住。
解决方案：
首先放空介质,判断浮子是否脱落，若脱落，则拆开表头4”法兰，重新悬挂浮子。
4.2.2.故障现象：
现场仪表显示与变送器输出一致，但仪表线性不好，零点量程波动大，且输出不稳定。
原因分析：
仪表的扭力管工作性能不稳定。
解决方案：
检查确认扭力管损坏后，更换扭力管，按照要求重新输入参数，并作线性调整。
4.2.3.故障现象：
仪表不能正确指示液位，仪表输出随液位变化比较缓慢。
原因分析：
浮子上有附着物或浮子与舱室有摩擦现象。
解决方案：
在通风口加蒸汽管线，定时用蒸汽吹扫；在仪表外壳增加伴热。
4.2.4．表头液位显示准确，但是控制室显示偏差较大。
原因分析：
控制室DCS设置量程要和现场仪表对应，浮筒液位计都是百分比显示，所以基本不会存在DCS量程设置不准确的问题，这个问题很方便查询，可以先进行排查，而浮筒液位计电路板的A/D转换如果不准确也会出现此问题，可以通过参数P9和P10的数值确认。
解决方案：
首先按C+A进入参数模式，按A切换到P9项，检查P9和P10的数值，正常情况下P9指示在13.60左右，电流输出为4mA；P10指示在69.50左右时，电流输出20mA。
P9/P10具体值串接电流表观察，如需调整按C+D解锁，按B或者D键更改，更改后按C+B确认！
4.2.5.液位正常无法到达100%或者排空后无法高于0%
原因分析1：
如果仪表指示正常，只是无法在满量程范围内测量。
解决方案：
拆开表头4”法兰，调整上下止动器！
原因分析2：
如果仪表指示偏差很大！
解决方案：
灌水至50%位置重新调整P57=50±0.5，检查上下止动器！
灌水至50%液位P57=50±0.5，向下拉挂钩P57=75~80，向上推挂钩P57=15~25。
4.2.6.浮筒E3故障处理方法
故障现象：
故障表头LCD液晶指示面板上行指示E3故障代码，下行液位指示在-10.00，不跟随液位变化而变化。
故障原因判断：
（1）检查电路板插拔件接触是否正常？
故障原因：
生产运行过程中震动造成电路板各插件间接触不良。
解决方法：
重新插拔电路板的各个插件，并断电几分钟后，通电后观察E3能否消失！
（2）空罐E3代码出现，液位上升时E3消失。
但是仪表指示液位与实际液位有很大偏差。
故障原因：
角度变换器行程超出最大角度偏转范围（正常扭矩管旋转范围是0.75°~1.5°）。
解决方法：
按C键+A键→参数模式→按A键至菜单P0→按３次Ｄ键有“９９９７”出现后按（Ｃ＋Ｂ）键确定→按C键+B键进行确认→按A键浏览菜单确认P38=0.00，P39=0.00后，继续将菜单浏览至P57；
在P57状态下，加注50%的液位值→松开面板上的三个紧固螺钉（如下图，电路板下面有三个点着红漆的3mm内六角螺钉），用调节销回转安装板，调整P57等于“50±0.5”→重新拧紧面板上的三个螺钉。
紧固螺丝和调节销位置见下图：
调整P57到50.00左右后，返回正常液位指示模式。
如E3消失，重新灌水检查液位各点情况。
（4）表头E3故障出现，电路板检测正常，灌水调整P57后，E3一直存在!
故障原因：
角度变换器故障
测量角度转换器的接线针号电阻值，当电阻值偏离下述范围时，更换角度转换器，重新输入参数，进行线性调整。
测量角度转换器连接线以下针号间的电阻值如下表所示：
接线针号
电阻值（Ω）
NO.1～NO.2
500～850
NO.3～NO.4
1200～2500
NO.5～NO.6
1200～2500
NO.7～NO.8
500～650
解决方法：
1）、断开电源，拆下表头电路板。
2）、拆开固定键盘的四个螺栓和表头下方的堵头，就可以看到角度变换器与扭矩管连接的连接件。
3）、拆开三个内六角螺丝，松开调节销回复弹簧。
4）、用小十字螺丝刀松开连接件一侧的2个螺丝，使得角度变换器中心轴与扭矩管的中心轴脱开。
（连接件上面有4个螺丝，松开前侧的2个螺丝即可）
5）、拉出角度变换器与固定面板。
（固定面板与角度变换器使用4个螺丝连接的）
6）、重新安装角度变换器恢复仪表
1）用新的角度变换器按照上述步骤5进行安装恢复；
2）按照步骤4把角度变换器的中心轴插入连接件内，但不要急于固定；
3）按照步骤3固定三个内六角螺丝但不要拧紧，把调节销的固定弹簧安装上；
4）按照步骤1把电路板安装正常。
7.重新标定仪表
1）加注50%的液位，通电后按C键+A键→参数模式→按A键至菜单P0→按３次Ｄ键有“９９９７”出现后按（Ｃ＋Ｂ）键确定→按C键+B键进行确认→按A键浏览菜单确认P38=0.00，P39=0.00后，继续将菜单浏览至P57。
2）用尖嘴钳夹着角度变换器中心轴缺口处慢慢旋转一定角度，当表头P57的值在30~80之间（越接近50越好）时，固定连接件上的固定螺丝。
注1：
使用尖嘴钳时注意不要损坏角度变换器的线路。
注2：
左装仪表角度变换器中心轴的缺角方向向左，右装仪表角度变换器中心轴的缺角方向向右。
（左装仪表指的是表头在测量筒的左侧，右装指的是表头在测量筒的右侧。
）
8、步骤7的调整只是粗调，确定大概范围。
然后转动调节销，调整P57到50±0.5后，均匀的固定步骤3的三个内六角螺栓。
9、P57调好之后向下拉挂钩，当下限止动器贴在挡板上时P57的值在75~85算是合格，若不在此范围，则再次调整下限止动器位置。
与此同理，上限止动器位置也需要调整，当挂钩自然悬挂时P57在15~25之间合格。
10、加水进行11点液位调整线性：
1）.按A键进入P40，加0%的液位，待示值稳定后,按C+B确定。
2）.按A键进入P41，加10%的液位，待示值稳定后,按C+B键确定。
3）.按照以上的操作方法，逐点写入各点参数，从P41~P50，分别对应的液位为10%~100%。
在每一点都必须等待显示值稳定后，按C+B键确定。
4）.调试完成后，切换到工作模式即可。
5、标定校验
5.1．工器具准备
24VDC电源、万用表、秤（±1g）或者砝码、水桶等。
5.2.校验方法
一般常用的校验方法有两种，一是称重法，二是水校法。
称重法较为精确，水校法相对较为粗糙。
我们常用的校验方法都为水校法。
5.2.1.称重法
5.2.1.1.计算对应于0%、10%、20%、…90%、100%液位时挂钩所受的重量
对应于0%液位时的重量即浮子的重量；
W0%=W浮子输出信号4mA
对应于100%液位时的重量；
W100%=W浮子-πρghD2/4输出信号20mA
依次类推可以得出
W25%=W浮子-1/4（πρghD2/4）;输出信号8mA
W50%=W浮子-1/2（πρghD2/4）;输出信号12mA
W75%=W浮子-3/4（πρghD2/4）;输出信号16mA
挂上所计算出的重量进行标定，稳定后投入运行。
5.2.1.水校法
5.2.1.1.将浮筒液位计的根部阀关闭，在排污孔引一根透明软管以观察浮筒测量室的水位；
5.2.1.2.打开顶部的通风口旋塞，使其与大气连通；
5.2.1.2.按下式计算出注水高度L0%、L100%数值后，以测量浮筒的量程为基准，分别作出标记。
测量液位时：
L0%=0L100%=（ρ液/ρ水）.h
式中：
L0%
-零点时的水位高度，mm；L100%
-满液位时的水位高度，mm；
h–量程，mm；ρ液-被测介质的密度，g/mm3；ρ水-水的密度，g/mm3；
注：
水校法无法校验介质密度都大于水的情况。
校验比水密度大的工作液体的浮筒，不能够校验100%时的刻度。
浮筒液位计的校验—水校法举例
【例】已知浮筒的长度为300mm，水的密度为1.0g/cm3,被测液体的密度为0.82g/cm3如何用水校法进行校验？
【解】用水代校时，浮筒应被水浸没的最大为
L100%=（ρ液/ρ水）.h=（0.82/1.0）×300=246mm
校验时在将246mm分为5等份，从下法兰中心线（零位）开始标注测量点位刻度。
6、使用过程中的注意事项
6.1．避免对变送器及角度变送器的撞击，否则会对仪表造成致命性伤害。
6.2．避免在扭力管上施力过大，不可强行斜拉浮子及浮子挂钩。
6.3．检修时不得随意松动变送器内的螺钉。
6.4．注意仪表变送器部分的防水及防潮，定期进行仪表密封性能的检查。
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