射频导纳液位计.docx
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射频导纳液位计
目录
第一章概述
1.1简介．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1
1.2原理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1
第二章性能指标
2.1系统性能指标．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2
2.2探头性能指标．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3
第三章型号．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4
第四章安装
4.1拆箱．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4
4.2安装要求．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4
4.3整体型系统安装．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5
4.4分体型系统安装．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5
4.5传感器的安装．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6
4.6典型安装．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7
4.7系统接线．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8
4.8传感器接线．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9
4.9电源及继电器接线．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．10
第五章功能设置
5.1工作点设置．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11
5.2高低位报警设置．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11
5.3延时方式设置．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11
第六章调试
6.1启动．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12
6.2出厂标定．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12
6.3绝缘物料高位报警标定．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．13
6.4导电物料高位报警标定．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14
6.5预标定．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14
第七章故障排除
7.1概述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．15
7.2检查电子单元．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．15
7.3检查传感元件．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．16
7.4检查继电器回路．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．17
7.5检查连接电缆．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．17
7.6其它故障的排除．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．18
7.7厂家支持．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．19
7.8设备返修．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．19
7.9现场服务．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．20
7.10用户培训．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．20
第一章概述
1.1简介
本说明书适用于ZYHS系列通用射频导纳连续物位仪表，产品适用于大多数应用场合的连续测量。
仪表广泛用于工业和民用现场，无论室内和户外，本仪表相对其他形式仪表，对现场安装条件均无特别要求。
仪表由一个电路单元，一套防爆外壳和杆式或缆式传感器组成，传感器可选多种材质，可整体或分体式安装。
1.2原理
射频导纳物位控制技术是一种从电容式物位控制技术发展起来的，防挂料性能更好，工作更可靠，测量更准确，适用性更广的物位控制技术，“射频导纳”中“导纳”的含义为电学中阻抗的倒数，它由阻抗成份，容性成份，感性成份综合而成，而“射频”即高频，所以射频导纳技术可以理解为用高频电流测量导纳的方法。
高频正铉振荡器输出一个稳定的测量信号源，利用电桥原理，以精确测量安装在待测量容器中的传感器上的导纳，在直接作用模式下，仪表的输出随物位的升高而增加。
射频导纳技术与传统电容技术的区别在于测量参量的多样性，三端驱动屏蔽技术和增加的两个重要电路，这些是根据在实践中的宝贵经验改进而成的。
上述技术不但解决了连接电缆屏蔽和温漂问题，也解决了垂直安装的传感器根部挂料问题。
所增加的两个电路是高精度振荡驱动器和交流鉴相采样器。
对一个强导电性物料的容器，由于物料是导电的，接地点可以被认为在传感器绝缘层的表面，对仪表传感器来说仅表现为一个电容和电阻组成的复阻抗，从而引起两个问题。
第一个问题是物料本身对传感器相当于一个电容，它不消耗变送器的能量，（纯电容不耗能），但挂料对传感器等效电路中含有电阻，则挂料的阻抗会消耗能量，从而将振荡器电压拉下来，导致桥路输出改变，产生测量误差。
我们在振荡器与电桥之间增加了一个驱动器，使消耗的能量得到补充因而会稳定加在传感器的振荡电压。
第二个问题是对于导电物料，传感器绝缘层表面的接地点覆盖了整个物料及挂料区，使有效测量电容扩展到挂料的顶端，这样便产生挂料误差，且导电性越强误差越大。
但任何物料都不是完全导电的。
从电学角度来看，挂料层相当于一个电阻，传感器被挂料覆盖的部分相当于一条由无数个无穷小的电容和电阻元件组成的传输线。
根据数学理论，如果挂料足够长，则挂料的电容和电阻部分的阻抗和容抗数值相等，因此用交流鉴相采样器可以分别测量电容和电阻。
测量的总电容相当于C+C在减去与C相等的电阻R，就可以获得物位真实值，从而排除挂料的影响。
即C测量=C物位+C挂料
C物位=C测量-C挂料
=C测量-R
这些多参量的测量，是测量的基础，交流鉴相采样器是实现的手段。
由于使用了上述三项技术，使得射频导纳技术在现场应用中展现出非凡的生命力。
第二章性能指标
2.1系统性能指标
Ø输出：
4~20mA
Ø输出方式：
可现场设置为物位方式（其故障保险方式为LLFS）或距离方式（其故障保险方式为HLFS）
Ø供电：
15~35VDC
Ø最大回路负载：
24VDC时450Ω
Ø环境温度：
-40~+75℃（-40~167℉）
Ø储存温度：
-40~+85℃（-40~185℉）
Ø响应时间：
0.5~30秒可调（90%量程变化）
Ø精度：
±1%（标准条件下）
Ø温度影响：
0.25%/30℃（54℉）
Ø量程：
最大20，000PF（当设电阻分量为无穷大时，可使用电容量表示），最大距离约为1000米（39370″）（使用不同传感器最大测量量程并不一样）
Ø安全栅：
内置限流，三重限压防护安全栅
Ø静电火花防护（对传感器）：
抗1000V浪涌冲击
Ø射频防护（内置滤波器）：
对于来自1.5米（59″）以外的其它外露传感器，电缆或输电线路功率为5W的射频干扰，该变送器电路具有防护功能，即使在导电物料中精度不受影响
Ø电器接口：
3/4″NPT
Ø分体电缆长度：
5m（标准）（197″），0.1（3.9″）~50m（1968.5″）（可选）50m（1968.5″）~100m（3937″）向厂家咨询
Ø过程连接：
NPT螺纹安装（标准），法兰安装（可选）
Ø安装：
可选垂直或倾斜安装
Ø电路单元外壳防护：
符合IP67防护标准
Ø防爆区域等级：
ExiaIICT4
Ø
2.2探头性能指标
探头
型号
安装
接液材料
温度/压力
应用场合
探头描述
最大长度
01
3/4″NPT
PPS，不锈钢
100℃/1.0Mpa
（212℉/145psi）
25℃/2.5Mpa
（77℉/363psi）
通用常温低压场合
SHL-254mm（10″）
IL-457mm（18″）
直径9mm，三端
2米
02
3/4″NPT
PEEK，不锈钢
230℃/1.6Mpa
（446℉/232psi）
25℃/4.0Mpa
（77℉/580psi）
通用中温中压场合
SHL-254mm（10″）
IL-457mm（18″）
直径9mm，三端
2米
05
11/4″NPT
陶瓷，不锈钢
815℃/0.1Mpa
（1500℉/15psi）
25℃/2.0Mpa
（77℉/290psi）
高温应用
SHL-254mm（10″）
IL-457mm（18″）
直径9mm，三端
2米
06
3/4″NPT
PPS，不锈钢
100℃/1.0Mpa
（212℉/145psi）
25℃/1.6Mpa
（77℉/232psi）
通用常温低压场合
SHL-254mm（10″）
IL-457mm（18″）
直径9mm，三端
8米
07
3/4″NPT
或法兰
FEP，不锈钢
180℃/2.5Mpa
（356℉/363psi）
25℃/4.0Mpa
（77℉/580psi）
小量程腐蚀性液体
直径12mm，两端
3米
08
3/4″NPT
KYNAR，不锈钢
120℃/2.5Mpa
（248℉/363psi）
25℃/4.0Mpa
（77℉/580psi）
大量程粉末、液体及
界面
直径8mm，两端
30米
09
3/4″NPT
PTFE，不锈钢
230℃/2.5Mpa
（446℉/363psi）
25℃/4.0Mpa
（77℉/580psi）
固体、粉末大量程
直径4mm，两端
25米
10
3/4″NPT
FEP，不锈钢
230℃/2.5Mpa
（446℉/363psi）
25℃/4.0Mpa
（77℉/580psi）
界面、液体大量程
直径2.4mm，两端
20米
11
3/4″NPT
FEP，不锈钢
150℃/1.0Mpa
（302℉/145psi）
25℃/2.5Mpa
（77℉/363psi）
液体超大量程
直径2.4mm，两端
200米
12
11/2″NPT
PTFE，不锈钢
230℃/4.0Mpa
（446℉/580psi）
25℃/6.3Mpa
（77℉/913psi）
绝缘液体测量
筒式参考极，两端
4米
13
法兰
FEP
200℃/1.0Mpa
（392℉/145psi）
25℃/2.5Mpa
（77℉/363psi）
小量程腐蚀性液体
双探头全包复，两端
4米
14
3/4″NPT
PTFE，不锈钢
230℃/4.0Mpa
（446℉/580psi）
25℃/6.3Mpa
（77℉/913psi）
通用中温中压场合
SHL-254mm（10″）
IL-457mm（18″）
直径9mm，三端
2米
15
11/2″卡盘
FEP，不锈钢
230℃/1.6Mpa
（446℉/232psi）
25℃/2.5Mpa
（77℉/363psi）
食品卫生探头
直径12mm，两端
3米
16
1″NPT
PTFE，不锈钢
230℃/4.0Mpa
446℉/580psi）
25℃/6.3Mpa
（77℉/913psi）
通用中温中压场合
界面、电脱
直径18.5mm，两端
标准地极100mm
5米
第三章型号
ZYHS
认证
1CMC5CE9ATEXZ其它
3PCEC7ULBFM
显示
0无
1带显示
测量介质
0导电
1绝缘
外壳/电缆
1整体三端探头电缆7分体10M（394"）200℃（392°F）
2整体两端探头电缆8分体25M（394"）100℃（212°F）
3整体防爆探头电缆9分体25M（394"）200℃（392°F）
4分体5M（197"）100℃（212°F）A分体50M（1969"）100℃（212°F）
5分体5M（197"）200℃（392°F）B分体50M（1969"）200℃（392°F）
6分体10M（394"）100℃（212°F）Z其它
探头
0102050607080910111213141516
ZYHS
-X
X
X
-X
XX
第四章安装
4.1拆箱
小心打开包装箱并除去包装箱内的填充物，仔细核对装箱单上的所有项目，包括仪表型号，电子单元和传感器的系列号，安装附件，说明书等，若发现有错误，却货或破损的现象`，请立即与我公司或当地代理联系。
包装箱不收回。
4.2安装要求
ZYHS系列为现场安装式设计，但仍要尽可能安装在远离振动腐蚀性空气及可造成机械损坏的场合。
为便于调试，仪表应安装在有操作平台或类似平台的地方。
环境温度应在-40~75℃（140~75℉）之间。
仪表安装区域要求壁雷装置，以防雷击。
仪表安装时，必须保证传感器的中心探杆和屏蔽层与容器壁（或安装管）互不接触，绝缘良好，安装螺纹与容器连接牢固，电器接触良好，并且传感器的地端要进入容器内部。
对于大量程的或有搅拌的场合，传感器需要支撑或地锚固定，但固定端要与传感器绝缘。
按隔爆要求安装的仪表，每一与防爆外壳相连的接线必须配有已经认证过的密封填料函或防爆钢管密封接头。
按本要求安装的仪表，每一回路上必须配有已经认证过的安全栅。
认证过的密封填料函或防爆钢管密封接头和安全栅产品请咨询本公司或本公司代理商。
24VDC电源波纹不得大于200mV。
电源地线要接在标准或标准的仪表地，不可能接在动力地上。
现场电源电缆推荐采用屏蔽电缆，不可长距离无屏蔽与交流电源电缆并行。
电缆经过区域要求有壁雷装置，以防雷击。
按隔爆要求安装的仪表，在防爆现场开仪表防爆壳体之前，一定要确信仪表已断电并且已断电10分钟以上！
！
！
4.3整体型系统安装
ZYHS系列物位计是现场安装式设计，但仍应使其尽可能远离振动源，高温环境，腐蚀性空气及任何可能造成机械损坏的地方。
如果不能满足要求，请将仪表换成分体式。
为便于调试，仪表应安装在有操作平台或类似平台的地方。
环境温度应在-40~75℃（-40~167℉）之间。
图4.1整体系统安装。
3/4″NPT
2-3/4″NPT
图4.1整体型系统安装图4.2分体型系统安装
4.4分体型系统安装
当仪表安装在有较高的温度，较强的振动，有腐蚀性空气及任何可能造成机械损坏的地方，请将仪器换成分体型安装。
分体型安装是指传感元件与信号转换的电子单元部分分开安装，中间以厂家所配的特殊信号电缆相连接，并且该电缆可截短不可加长。
这样，传感器安装在现场，电子单元就可以安装在相对安全的场所，以利于提高仪表使用寿命。
信号电缆在安装时，不可盘成螺旋状，多余的连接电缆不能盘起，应剪短。
电子单元中心端（CW）与同轴电缆中心线连接；电子单元屏蔽端（DSH）接同轴电缆芯线屏蔽，然后连接到传感器屏蔽端上；地线是电缆中另一条独立的导线或电缆外层屏蔽层。
见图4.2分体系统安装。
电子单元端防爆外壳可通过其两侧的安装孔固在象支架或墙壁这样的平面上
4.5传感器的安装
传感器的安装位置通常是由容器的开孔位置所决定，但不可将其安装在进料流中，当容器内部无适应位置时，可考虑使用外浮筒安装（如能保证内外界面一致的话）。
为使设备正常，准备工作，请注意以下事项。
1安装必须仔细，不要损伤传感器的绝缘层。
传感器及其屏蔽层不可与安装接口或容器壁接触，并避免传感器使用过程中与安装接口，容器壁，物料等的机械磨损。
2传感器不能安装于填充嘴（或槽）等物料直接流经的地方。
若无法做到这一点，则要在传感器与填充嘴（或槽）间加装隔板。
3不要拆开传感器或松开安装密封盖。
4用扳手的平面部分拧紧传感器
5射频导纳物位计硬杆传感器，安装时要考虑安装空间。
缆式传感器安装后要拉直，避免对地短路。
6待测容器内部有搅拌或气流，料流，波动较大的场合和倾斜安全的传感器，除应避免传感器的直接机械损伤外，还应考虑长时间的传感器的材料疲劳等间接机械损伤，因此建议用户加装传感器的中间支撑和底部地锚固定。
请注意，支撑与地锚应与传感器绝缘，绝缘材料应选用绝缘强度高，硬度不高，有润滑功能不磨损传感器的材料（如PTFE），若非如此，请考虑定期更换传感器，以免传感器损坏，造成连锁损失。
7应注意仪表护线管，积水可能会危及仪表电子单元。
8传感器地端要求与现场容器电器连接良好，非金属容器要求现场提供标准地。
注意：
不要在传感器或仪器机壳内采用单组常温硫化密封剂，该物质经常含有乙酸，将会腐蚀电子元件。
应采用特殊的双组份密封剂（非腐蚀性），请向我们咨询研究采用何种双组份密封剂。
4.6典型安装
定支架安装
不正确安装
4.7系统接线
ZYHS/系列物位计属于本质安装型仪表，不论整体还是分体安装，当安装在危险场合时需要在其供电回路上加认证过的安全栅，单栅双栅都可以但接法不一样，图4.3系统接线图1，所举例子为单栅整体安装和双栅分体安装。
图4.4系统接线图2，为隔爆要求安装的系统接线示意图。
认证过的安全栅产品请咨询本公司或本公司代理商。
电缆，负载，及安全栅的最大抗阻和在24VDC电源下，为450Ω
安全栅接地要求请参照安全栅的使用说明。
图4.3系统接线图1图4.4系统接线图2
4.8传感器接线
按隔爆要求安装的仪表，在防爆现场打开仪表爆壳体之前，一定要确信仪表已断电并且已断电10分钟以上！
！
！
电源接线端子在三端接线端上，传感器连接电缆接在电子单元另一侧，单元与传感器之间的连接电缆必须使用我公司的专用电缆，其它电缆会导致测量误差。
图4.5为整体接线图。
出厂时已连接好，电子单元中心端（CW）与同轴电缆中心线连接；电子单元屏蔽端（DSH）接同轴电缆芯线屏蔽层，然后连接到传感器屏蔽端上。
必要时可以电子单元端接线，不推荐解开传感器端接线。
由于使用金属外壳，地线可不接。
图4.5整体接线图
图4.6为分体接线图。
分体壳与电子单元之间多余的连接电缆不能盘起，应剪短。
电子单元中心端（CW）与同轴电缆中心线连接，然后通过分体接线端子CW端，连接到与传感器中心端相连的传感器电缆的芯线上；电子单元屏蔽端（DSH）接同轴电缆芯线屏蔽层，然后通过分体接线端子DSH端，连接到与传感器屏蔽端相连的传感器电缆的屏蔽端上；地线是电缆中另一条独立的导线或电缆外层屏蔽层。
对于两端传感器，传感器电缆的屏蔽应在传感器端剪掉。
图4.6分体接线图
4.9电源接线
电源接线如图4.7所示。
24VDC电源正端接在接线端子右边端子上，24VDC电源负端接在接线端子中间端子上（若接反则仪表无法正常工作）。
对于整体安装，由于使用金属外壳，地线可不接。
对于分体安装，地线接在金属外壳的接地端子上。
24VDC电源纹波不得大于200mV。
电源地线要接在标准地或标准的仪表地，不可接在动力地上。
现场电源电缆推荐采用屏蔽电缆，不可长距离无屏蔽与交流电缆并行。
图4.7电源接线图
第五章功能设置
5.1零点微调设置
位置如图5.1电子单元外形图，配合零点粗调节4mA输出。
顺时针旋转电流增加，逆时针旋转电流减小。
其内部为一多圈电位器，注意它没有机械停止点，旋转到头时，除电流输出不变外，还伴有轻微的“咔咔”声，此时不要在旋转，若调不出4mA，可考虑调节零点粗调。
图5.1电子单元外型图
5.2零点粗调设置
零点粗调位置如图5.1电子单元外形图，当仅用零点微调不能调处4mA时，调节零点粗调，可以以一定的步进量较大幅度地调节零点。
其内部为一波段开关，1-16档，顺时针旋转电流减小，可循环调节，没有机械停止点。
对于决大多数应用场合，仪表设计零点粗调已能满足要求。
若还调不出4mA，可考虑安装有无问题或调整垫整跳块。
调节零点，将使满点随零点调节幅度平移。
5.3延时方式设置
电位器位置如图5.1电子单元外形图，当物位有波动时可以调节电位器来稳定输出电流。
顺时针旋转延时增加。
当输出电流为90%量程变化时，响应时间在0.5~30秒可调。
5.4量程微调设置
量程微调位置如图5.1电子单元外形图，调节量程时使用，顺时针旋转电流增加，可用来教细微地调节满点（20mA）的电流输出。
其内部为一多圈电位器，注意它没有机械停止点，旋转到头时，出电流输出不变外，还伴有轻微的：
“咔咔”声，此时不要在旋转，若调不出20mA，可考虑调节量程粗调设置，调节满点，仪表零点将不改变。
5.5量程粗调设置
量程粗调位置如图6.1电子单元外形图，根据不同量程范围确定条块的位置
1档1档1档1档1档1档
0～20pF0～100pF0～450pF0～2000pF0～10000pF0～20000pF
针对不同物料、不同传感器，量程粗调设置并不一致，需根据实际情况判断。
调节满点，仪表零
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