E+H伺服液位计培训课件.pptx

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1、Endress+Hauser,伺服液位计Proservo NMS5系列培训,一、伺服式液位计概述,二、伺服式液位计原理,三、伺服式液位计安装,四、伺服式液位计矩阵,一、伺服式液位计概述,Proservo NMS 5x系列智能化储罐液位计是为储罐和工艺过程罐的高精度液位测量而设计的。该系列产品可满足储罐的总量管理、损耗控制、成本节约和安全操作等要求。,典型的应用方面包括：,石油工业 (从油品的生产到油库的存储，需要测量与管理种类繁多的产品。通过远程罐表与存量管理系统，将ProservoNMS5x系列液位计与系统计算机构成一个理想的

2、监控管理系统）; 化学工业（在化学工业领域里，多种抗腐蚀外亮材质的选择，以满足化工领域的要求）、食品工业(LPG/LNG等).,一、伺服式液位计概述,典型的应用方面包括：,Proservo NMS 5x系列伺服液位计通过在罐顶安装，可满足单一或多项测量功能要求。多个测量功能包括：液位、界面液位、单点密度、密度梯度、罐底、罐底水位。,一、伺服式液位计概述,设备特点：,液位侧量精度士0.3mm 测量两个分层界面的液位和三层液体的密度测量整个储罐的密度梯度和上层液体的密度梯度采用最新的技术，设计简单、重量轻、结构紧凑与介质相通的腔室与电子腔室完全隔离 3

3、”法兰罐顶安装，仅重12kg铝外壳）具有多种信号输出方式，包括V1,RS485 ,WM550、M/S、Enraf BPM和HART协议根据不同应用工况，可选择不同外壳材质和耐压等级适用于常压和25bar的高压应用仪表维护可预侧可直接连接单点或平均温度计参数设置简单，采用E十H矩阵界面外壳防护IP67 英文、日文和中文显示,一、伺服式液位计概述,1.1罐区仪表介绍,质量流量计罐区用压力变送器伺服液位计雷达液位计温度测量仪表远程终端单元RTU 罐区监控和数据采集系统FuelsManagerTM 和Tankvision,一、伺服式液位计概述,1

4、.2不同液位测量仪表的比较,优点：精度高、测量稳定、维护量相对小、使用寿命较长,一、伺服式液位计概述,1.3E+H伺服产品系列,铝外壳低压 0.2bar NMS51 中压 6bar NMS54 不绣钢外壳低压 0.2bar NMS52 中压 6bar NMS55 高压 25bar NMS56 相当于 2.5MPa,一、伺服式液位计概述,1.3E+H伺服产品系列,主要测量参数：液位 Level 界面 Interface 密度 Density,主要用途：可用于测量液位,三种介质的两个界面,密度,罐底,温度液位.0.7 mm 界面.2.7 mm 密度.0.0

5、05 g/cm3 罐底.2.1 mm 温度.0.1C,一、伺服式液位计概述,二、伺服式液位计原理,2.1伺服的内部构件,二、伺服式液位计原理,2.1伺服的内部构件,二、伺服式液位计原理,2.1伺服的内部构件,二、伺服式液位计原理,重量的变化，造成位移的变化，从而改变霍尔元件的输出。,内磁体,2.1伺服的内部构件,二、伺服式液位计原理,磁通量的不同，霍尔元件产生不同的电压。,2.1伺服的内部构件,Slide 15,二、伺服式液位计原理,2.2伺服的工作原理,工作原理：浮力平衡原理,二

6、、伺服式液位计原理,2.2伺服的工作原理,工作原理：基于浮力平衡原理,由微伺服电机驱动体积较小的浮子，使其精确地侧出液体液位。测量浮子通过测量钢丝被悬佳在仪表外壳内，而测量钢丝缠绕在精密加工过的轮鼓上。由磁偶力矩驱动轮鼓，轮鼓与电气部分被仪表外壳完全隔离。外磁铁被固定在轮鼓内，并与固定在驱动电机上的内磁铁据合在一起口当内磁铁旋转，通过磁偶力矩的作用，引起外磁铁旋转，从而使轮鼓整体转动。浮子作用于细钢丝上的重力在外磁铁上产生力矩，从而引起磁通量的变化口轮鼓组件间的磁通量变化通过内磁铁上的电磁传感器进行检侧。,二、伺服式液位计原理,2.2伺服的工作原理,工作原

7、理：基于浮力平衡原理,驱动电机驱动轮鼓，使得磁通量变化引起的电压与操作命令给出的参考电压相等。当浮子下降并接触液面时，由于受浮力的作用，浮子的重量减小，其结果是磁偶力矩被改变，改变量由五对带有温度补偿的霍尔检侧元件(美国专利)检侧出该信号浮子位置被送入电机控制电路。当液位上升或下降，浮子的位置通过电机进行调节，通过侧量轮鼓的旋转可精确地计算出液位值，其精度可达士0.3mm。,二、伺服式液位计原理,2.2伺服的工作原理,定义：平衡体积：浮子体积的一半。平衡浮力：只有平衡体积浸入液体中时所受的浮力。平衡重量：浮子受到平衡浮力时对钢丝的拉力。拉力=浮子重量-浮力平衡重

8、量=浮子重量-平衡体积*密度 Balance Weight = Displacer Weight Balance Volume*Density,二、伺服式液位计原理,2.2伺服的工作原理,平衡重量=浮子重量-平衡体积*密度 Balance Weight = Displacer Weight Balance Volume*Density,W M,W B,马达,CPU,当执行“Level”命令时，CPU就会比较测量重量与平衡重量的大小，以决定伺服马达是否工作及转动方向。,二、伺服式液位计原理,2.3伺服的工作过程,例子：浮子重量 = 250 g 平衡体积

9、 = 70 ml 浮子直径 = 50 mm 介质密度 = 0.8 g/ml 平衡重量 = 浮子重量平衡体积 * 介质密度 = 250(g) 70(ml) * 0.8(g/ml) = 194(g) 1mm液位引起的重量变化 = 浮子截面积 * 液位变化 * 介质密度 = 3.14 * 2.5 * 2.5(cm2) * 1/10(cm) * 0.8(g/ml) = 1.57(g),WCurr : 当前重量测量值 WB : 平衡重量,二、伺服式液位计原理,2.3伺服的工作过程,浮子的重量是怎样测量出来的？重量测量：扭矩力矩=磁耦合力矩,钢丝长度是怎样测量的？记录脉冲数,二、伺

10、服式液位计原理,2.3伺服的工作过程,二、伺服式液位计原理,2.3伺服的工作过程,1.液位变化-Liquid surface change 2.“浮子重量”变化-Displacer Buoyancy change : Displacer weight change 3.轮毂转动Drum rotation: Shift of magnetic position 4.磁通量变化Hall elements detect magnetic flux change 5.重量信号变化-Weight signal changed 6.计算重量值-CPU calculates d

11、isplacer weight value 7.驱动马达找到新液面-CPU controls motor to balance displacer on liquid surface,二、伺服式液位计原理,2.3伺服的工作过程,浮力平衡,浮力平衡,钢丝长度,罐高值,液位值,二、伺服式液位计原理,2.3伺服的工作过程,上界面,下界面,罐底,密度=0.8,密度=1.0,液位,上密度,上界面,中密度,下界面,底密度,上层,中层,下层,上层,中层,下层,二、伺服式液位计原理,2.4伺服的系统配置,1.多功能的Proservo NMS 5x允许用户根据不同

12、的应用要求，方便地集成不同规模的罐。 2.Proservo NMS 5x具有多种通信协议，可以和不同的罐区系统兼容和连接。 SakuraV1串行脉冲 RS485 RackBus和MODBUS HART Varec Mark/Space Whessoe matic, 550 (WM550) Enraf BPM 3.控制室巡检和操作可以通过以下方式 E十H网关 4.转换成各种输出协议 RTU8130 5.用作大规模罐区的通信接口单元，最多160个罐的传感器数据可以通过4块独立的协议转换模块传输到FuelManager上位系统口 NXA（NRS/NRM） 6.罐表巡检仪用于中小规模罐区，NRM57

13、1（最多40个传感器）和NRS571 (2个传感器)可以集成储罐数据，进行体积、质量计算。可以单独用作巡检仪和/或罐表通信接口使用。,二、伺服式液位计原理,2.4伺服的系统配置,二、伺服式液位计原理,2.4伺服的系统配置,三、伺服式液位计安装,3.1伺服的安装和布线,3.1.1伺服安装的准备工作,1.小心地除去伺服液位计法兰下面的包装材料与填塞物，正确地与罐上的法兰连接。 2.打开轮鼓腔的盖子，取下黑色的轮鼓固定装置，注意不要用手转动轮鼓，以免内外轮鼓错位。 3.除去粘在轮鼓上的纸胶带，小心不要弄乱测量钢丝。,三、伺服式液位计安

14、装,3.1伺服的安装和布线,3.1.1伺服安装的准备工作,上电前拆下轮毂盖，去掉固定轮毂的卡子，及固定钢丝的胶带,3.1伺服的安装和布线,三、伺服式液位计安装,NMS5与NMT53x、PMD235、NRF560之间的HART通信电缆采用屏蔽双绞线，屏蔽层在NMS5侧单端接地。,NMS5x到控制室通信接口的通信总线电缆采用屏蔽双绞线，屏蔽层在控制室侧单端接地，总线支路的屏蔽层必须与主干线的屏蔽层联通。,要了解的,3.1伺服的安装和布线,三、伺服式液位计安装,穿线管与防爆软管之间必须正确使用Y型密封接头各仪表外壳必须就地接地不用的电缆入线口必须用金属闷头密

15、封检查与测试接线,3.1伺服的安装和布线,三、伺服式液位计安装,3.1.2伺服液位计的安装,典型安装,3.1伺服的安装和布线,三、伺服式液位计安装,典型安装,3.1伺服的安装和布线,三、伺服式液位计安装,3.1.2.1伺服导波管安装,在这种情况下，proservo NMS5系列没有导向装置，直接安装于罐顶的安装短管上，安装准备要查看有关安装短管的位置及最小测量液位介绍。,无导波管安装,3.1伺服的安装和布线,三、伺服式液位计安装,导波管直径要求导波管能保护测量钢丝，但不影响其测量，导波管直径视管高而定，可以上下相同，也可以上小下

16、大。,注：应用于带压罐上时必须使用阀门。,注：安装于不对称导波管，罐顶上时必须必须依据图示安装,带导波管安装,3.1伺服的安装和布线,三、伺服式液位计安装,保持导波管焊接处平滑。当在导波管上钻孔时，保证孔的内表面无渣和毛刺。通过抛光或图层来防止导波管内表面生锈。尽可能的使导波管垂直。把不对称导波管安装在阀门下，并对准proservo和阀门的中心。设置不对称导波管下部的中心，使其对准浮子运动方向。,导波管安装要求,3.1伺服的安装和布线,三、伺服式液位计安装,导波管安装要求,法兰水平（与水平面夹角 d + 2eL + 2vL + 10mm（D：导波管直径

17、；d：浮子直径；e：浮子横向移动距离，标准轮鼓1.23mm/m；L：导波管长度；v：导波管倾斜度mm/m）。安装在球罐上时，伺服与球阀之间需要一段500毫米的短管。无导波管时，安装位置应在离进出料口4590的扇区内。安装位置离罐壁应大于500mm。 NMS5、NMT53x温度、PMD235、人工检尺口应尽量在一起。,3.1伺服的安装和布线,三、伺服式液位计安装,警告：在向储罐进料前，必须确保进入储罐的液体不直接冲击浮子。在储罐出料前，应避免浮子被吸入出料管道。,导波管安装位置,3.1伺服的安装和布线,三、伺服式液位计安装,依据以下公式： D1 导波管上

18、部内径 D2 导波管下部内径 L 导波管长度（从伺服法兰到导波管底端） v 单位长度导波管偏离距离 d 浮子直径 e 由于轮毂槽而使浮子在单位长度上横向偏离的距离（标准钢丝：1.23mm/m,最大33mm）导波管上部内径 D1d+10mm,并且D180mm 导波管下部内径 -不对称导管 D2d+el+2vl+10mm -轴对称导管 D2d+2el+2vl+10mm 轴对称导波管推荐的内径D2（标准测量钢丝）,计算导波管内径,3.1.2.2伺服导波管安装计算,3.1伺服的安装和布线,三、伺服式液位计安装,3.1.3伺服液位计的接线,1.轮毂规格 2.型号 3.序列号 4.电源

19、要求 5.测量范围 6.浮子重量 7.浮子直径 8.测量钢丝直径 9.密度下限 10.密度上限 11.生产日期 12.检验日期 13.检验者名 14.参考点 15.防暴证书号 16.PTB证书号 17.PTB证书号,3.1伺服的安装和布线,三、伺服式液位计安装,当防爆认证是EEx d(ia)，与其它本安HART仪表（如NMT539）连接时，只允许使用电缆入口C 。请核实伺服液位计的型号是否带Pt100输入功能？错误的连接设备到24、25和26接线端子，将会造成不可修复的硬件损坏！,3.1伺服的安装和布线,三、伺服式液位计安装,当伺服为低电压版本时，必须保证伺服

20、电机在转动时的现场端子电压大于20VDC，最好在22VDC以上，否则会造成伺服测量值误差很大。请注意2种不同的4-20mA输出方式： 2通道4-20mA辅助输出，对应的接线端子是20、21和22、23，量程的设定在G2V5H0 - G2V5H6； HART主输出（有源/无源4-20mA），对应的接线端子是6、7，量程的设定请使用HART手操器或CommuWin II。,3.2伺服的温度补偿,三、伺服式液位计安装,Prothermo NMT 539智能HART信号转换器可集成平均温度传感器和罐底水位传感器。平均温度传感器是由多点高精度P t 100测量元件组成。 NMT 53

21、9适用于各种储罐，可同时提供连续的平均温度和罐底水位测量值，并通过HART协议与主设备通信。其适用于连接Endress+HauserProservo NMS 5x系列伺服液位计或NRF 590罐旁指示仪及Micropilot系列雷达液位计，组成高精度的总量管理测量系统。,3.2伺服的温度补偿,三、伺服式液位计安装,利用温度计中集成了1-16个温度探头，根据编码技术给每个温度探头按照一定的顺序进行编码。当cpu读出温度探头（1-16个）温度信息的同时，也读取了温度探头的编码信息及温度探头的位置信息进行比较，来准确的判断油罐中液体的位置。再由cpu进行液体中温度探头的平均

22、值并输出4-20毫安的通用标准信号。此时输出的温度值均为液体中的温度值最为准确。,工作原理,4.1伺服的矩阵操作,四、伺服式液位计矩阵,4.1.1伺服液位计的矩阵面板,带背光双行16字符LCD显示，显示液位，温度，无需另接输入器光敏键操作，不需打开仪表罩即可操作 E+H编程式矩阵概念,4.1伺服的矩阵操作,四、伺服式液位计矩阵,4.1.1.1伺服液位计的操作矩阵,4.1伺服的矩阵操作,四、伺服式液位计矩阵,静态矩阵（ Static Matrix G0）,4.1伺服的矩阵操作,四、伺服式液位计矩阵,静态矩阵参数设置（ Stati

23、c Matrix G0 Settings）上层介质密度（ Upper Density 005 ）输入实际的介质密度中层介质密度（ Middle Density 006 ）输入实际的介质密度或保持默认值底层介质密度（ Density Bottom 007 ）输入实际的介质密度或保持默认值设置访问代码（Access Code 039）操作代码：50/51 Service代码：530/777/987,4.1伺服的矩阵操作,四、伺服式液位计矩阵,动态矩阵Dynamic Matrix - Calibration G1,4.1伺服的矩阵操作,四、伺服式液位计矩

24、阵,Calibration矩阵参数设置（Calibration G1 Settings）罐高（Tank Height 140）罐高值初始设置为：安装法兰面到罐底零点的距离可以通过调整罐高使测量值与相一致上下停止位上停止位（Upper Stop 160）下停止位（Lower Stop 161）显示（Display）选择显示模式（Select Disp. Mode 190）：Ullage/Measured Level 时间日期设定（ Calendar 193 198）,4.1伺服的矩阵操作,四、伺服式液位计矩阵,动态矩阵Dynamic Matrix Device

25、Data G2,4.1伺服的矩阵操作,四、伺服式液位计矩阵,Device Data矩阵参数设置（Device Data G2 Settings） Contact Output 240-248 (可选) Analog Output Adjustments 250-259(可选) 此处只能设定2通道420mA辅助输出，HART 420mA主输出的设定需要用HART手操器或FXA191&CommuWin II来完成。 Input Signal 270-279 (可选) 通讯设置Communication 通讯地址Address 285：0 - FF 通讯协议Protocol 286：

26、V1、RackBus、HART etc.,4.1伺服的矩阵操作,四、伺服式液位计矩阵,动态矩阵Dynamic Matrix Service G3,4.1伺服的矩阵操作,四、伺服式液位计矩阵,Service矩阵参数设置（ Service G3 Settings） Measuring Wire & Drum 340 344 根据轮鼓和浮子上的数据进行设置 System Data功能组 Connection NRF 361 Connection NMT 362 Service功能组浮子重量标定Weight Calibration 373 Sensor Value功能

27、组查看380处的Sensor Value值，决定是否要对传感器进行校正,4.1伺服的矩阵操作,四、伺服式液位计矩阵,动态矩阵Dynamic Matrix ADJ. Sensor G7,4.1伺服的矩阵操作,四、伺服式液位计矩阵,ADJ. Sensor矩阵参数设置（ ADJ. Sensor G7 Settings） Adj. Sensor功能组740 743 调整Hall传感器A相和B相的零点和范围 Adj. A Zero/Span 740/741 Adj. B Zero/Span 742/743 UNIT功能组760 762 / 765 767 设定与主机通讯

28、的测量参数（液位、温度、密度）的单位760 762 设定本地显示测量参数（液位、温度、密度）的单位765 767,4.1伺服的矩阵操作,四、伺服式液位计矩阵,4.1.2伺服液位计的维护,在更换CPU Module、Detector Unit、Wire Drum、Measuring Wire、Displacer等之后，要对Hall传感器进行校准，并重做重量标定。 Hall传感器校准：在校准Hall传感器之前检查：浮子停在标定腔或维护腔没有震动和其它干扰 Access Code = 530 Operation = STOP 设置动态矩阵为Adj. Sensor,维修维护 -H

30、 Wb2 Wb1 | = 10000(+/-100) 调整ADJ. A Zero 740的Index Count，使： Sensor Value = 21000(+/-100) 调整ADJ. B Zero 742的Index Count，使： Sensor Value = 11000(+/-100) 对伺服液位计进行：重量标定Weight Calibration,4.1伺服的矩阵操作,四、伺服式液位计矩阵,维修维护重量标定,做重量表之前确定以下参数已经设置钢丝Wire Drum Circum 340 Wire Weight 341 浮子Displacer Weight 34

31、2 Access Code 039：51 or higher Zero ADJ. Weight 379：0.0 或 50.x 浮子停在标定腔或维护腔： Operation 020：Stop Weight Calib. 373 = On,4.1伺服的矩阵操作,四、伺服式液位计矩阵,设置Weight Calib. 373 = On 在显示“Disp. Down ? +/-”时：希望浮子在标定腔：输入No(-) 希望浮子在维护腔：输入Yes(+),4.1伺服的矩阵操作,四、伺服式液位计矩阵,在显示“xx.x Low on:E&-”时：当xx.x为“0.0”，抬起浮

32、子，等待Sa和Sb稳定后，同时按下“E”和“-”键当xx.x为“50.x”，换上50.x的标准浮子，等待Sa和Sb稳定后，同时按下“E”和“-”键在显示“Displacer Set ok ? : E key on”时：（如为“50.x” 的标准浮子，请先换上测量浮子）输入“E”键在显示“Displacer on: E&+”时：等待Sa和Sb稳定后，同时按下“E”和“+”键开始自动标定（10分钟）,4.1伺服的矩阵操作,四、伺服式液位计矩阵,在显示“2 Table Make set ?”时：输入“-” 在显示“Weight Calibr. OFF”时：输入“E”

33、检查GVH370 = GVH342 +/- 2.0g ? 如果Yes：重量表标定结束如果No：确定在标定过程中是否有震动重新调整Hall传感器并重新标定,4.1伺服的矩阵操作,四、伺服式液位计矩阵,4.1.3伺服液位计的故障处理,当伺服液位计工作异常时，故障信息会不时地闪现。也可以检查GVH036（当前故障）和GVH037（历史故障） OVER TENSION / UNDER TENSION（钢丝张力异常） DEVICE/LOCAL ERROR: DEV1 / DEV2 / NMT / NRF（伺服与外围设备通信异常/外围设备故障） A PHASE / Z PHASE N

34、O INPUT（Detect Unit CPU 编码信号异常） ADJ. A, I, Z COUNTER（可能由液面波动造成） MPU: RESET（CPU模块供电太低） IMPOSSIBILITY（无重量表，操作无法执行） WIRE / DISPL CALIB ERROR（钢丝/浮子校准超范围） ADC SENSOR ERROR （Detect Unit CPU A/D信号异常）,4.1伺服的矩阵操作,四、伺服式液位计矩阵,4.1伺服的矩阵操作,四、伺服式液位计矩阵,感谢大家认真的聆听，以上讲解内容仅包含部分结构和功能，如有遗漏请您谅解！多提宝贵意见！再次感谢！再见！,

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