KF系列浓度计.docx
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KF系列浓度计
目录
一、仪表的基本原理和框图·································2
二、仪表的主要用途········································3
三、仪表的主要技术特点····································4
四、仪表的主要技术指标····································5
五、仪表的各功能键说明····································6
六、仪表的现场安装······································10
七、仪表的标定············································13
八、仪表的使用方法········································18
九、仪表的检修方法········································19
十、安全辐射防护知识·····································21
十一、订货须知············································24
十二、其它·················································24
十三、为您服务·············································26
一、仪表的基本原理和框图
1、仪表的基本原理
当一窄束伽玛射线穿过被测介质时,根据郎伯—贝尔定律,射线强度的减弱与被测介质的比重之间存在下列关系:
I=I0·e-upd------------------------------------------
(1)
MF=KF×F×(-1)/吨/小时----------------------------
(2)
=KF×F×[(-1)/]/3.6公斤/秒----------------------(3)
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
键
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
2
报警下限
10%
1000
3
微分常数KD
35
35
4
积分常数KI
67
67
5
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
6
沙比计算方法选择字
001
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
7
7
13
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
19