变送器是借助于阿基米德定律及力平衡原理而工作的。

相当于被测液面高度的浮筒悬挂在下杠杆端部，液位上升时，浮筒沉浸在液体中，并受到阿基米德定律向上的浮力作用。其浮力F等于:

F=1/4ΠD·H·ρ

式中:D-浮筒外径

H-液位高度

ρ-介质密度

当液位上升时，浮筒失去自重，支承点杠杆力发生变化，通过称重传感器测得浮筒浮力的大小，即可得到液面的高度。经转换，输出与液位高度成比例的4~20mA.DC标准信号。远传至控制室，实现远程液位显示或工艺流程的控制。

利用不同的计算方法，可以测出两种不同介质的界面高度或某些介质的比重。变送器带有0~100%指示表，0%为4mA，100%为20mA。

由于介质密度的不同，会影响浮筒浮力的大小，因此，变送器设有密度及零点、量程调节电位器，以便对输出信号进行调整。

二、HUTD-Z系列 智能型电动浮筒液位变送器■概述

HUTD-Z系列智能型电动浮筒液位变送器，采用先进的称重传感技术，其传感器和主要元器件选用进口优质器件，变送器采用微处理技术，输出4~20mA模拟信号和叠加在此信号上符合HART通讯协议的数字信号。因此，智能变送器具有对输出特性进行线化处理，监测、远程组态及远程诊断、调整等功能。

智能变送器应配有手操编程器、全中文的便携式PC-HART通讯器等，可与所有符合HART协议的设备联网使用，实现数字双向通讯与工艺过程检测和控制。

智能型变送器可广泛用于石油、化工、炼化、制药等工业中各种容器内液体液位、分层界面或比重的连续测量。

■主要功能

利用手操编程器和符合HART通讯协议的其它设备对智能变送器在现场和远程进行如下操作:

l 读取过程变量

如原始变量值、mA值、百分比范围等

l 零点、量程设置

用手操器调整或用变送器零点、满度电位器调整

l 读取诊断信息

诊断信息有:参数设置太高、太低;超过测量范围;4~20mA超出范围等

l HART通讯指令

利用手操器或其它设备与智能变送器进行通讯，在显示屏上可读取PV值、电流值、百分数等信息。能实现使用范围内所有的HART指令。

■结构及测量原理

智能型电动浮筒液位变送器由检测、转换和变送器三部分组成。检测部分由浮筒、浮筒室、连杆组件等部分组成;转换部分由杠杆系统、传感器等组成;变送器部分由A/D、D/A转换、微处理器及信号输出电路等部分组成。

三、通用技术参数

1. 测量范围与浮筒规格: (mm)

注:所要求测量范围，若在表内所列两个测量范围之间某一值时，订货时请注明。

2. 测量精度:±0.5%;±1.0%;±1.5%(FS)

3. 灵 敏 度:0.05%

4. 输出信号:标准型:4~20mA.DC, 二线制;24V.DC供电

智能型:4~20mA，叠加符合HART协议的数字信号

5. 负载电阻:额定250Ω，最高600Ω，

负载电阻与供电电压关系

6. 出线口:M20×1.5(内)

7. 工作压力:1.6~16.0MPa

8. 介质温度:-20~150℃

150~400℃(带散热片)

9. 介质密度:0.4~2.0g/cm(测液位)

密 度 差:≥0.15g/cm(测界面)

10. 防爆型防爆等级:ExdIICT4-6、ExiaIICT4-6

防爆合格证号:8060710

外壳防护等级:IP66

11. 环境条件:温度，-20~60℃

湿度，≤85%

12. 连接方式:法兰连接，DN40

法兰标准:PN1.6、2.5，平面，JB/T81-94

PN4.0~16.0,凸面，JB/T82.2-94

也可按用户提供的规格及标准制造

13. 材 质:浮 筒:1Cr18Ni9Ti

浮筒室及法兰:Q235A或1Cr18Ni9Ti

14. 测量范围及对介质比重、比重差的要求

四、选型标记

型号标记为:HUTD-Z-A2 P3 D Y20-1500Ⅱ(智能型)

注:"附加规格"一栏，如不需要，选型标记中空项。

五、变送器的调试

说明

(1).变送器出厂前已按订货要求进行了逐台调试，但经长途运输颠簸或长期库存后，安装使用前或设备大修时，需要对变送器的主要性能进行检查。

(2).标牌上"介质密度(差)"栏内注明的范围，是指该台变送器可测密度在此范围内的任何液体。

(3).标牌上"出厂调试密度(差)"栏内所标注的数据，是指用户提供的数据，并按此密度(差)调试出厂。在实际使用中，如果被测介质密度(差)有所改变，则应按实际密度(差)进行重新调试。

(4).调试所需设备

l 可调电源:0~30V.DC,1台

l 毫安表:0~30mA.DC,±0.2%,1台

l 负载电阻:250Ω，1只

l 二等标准砝码:1kg,1套

l 刻度尺:1只

(5).调试方法分挂重法和水标法两种

(一)挂重法

1.液位调试

▲ 浮力计算:

l 浮筒浮力:F1=π/4·D·H·ρ

l 浮筒重G与浮力之差:F2=G-F1

式中:D-浮筒外径(cm);

H-浮筒长度(变送器量程)(cm)

ρ-介质密度(g/cm3)

▲ 将变送器水平固定在校验架上，并按图5接线。

(1)零点调试(4mA)

在托盘上放入同浮筒重G等重的砝码(含托盘重)，调整零位电位器，使输出为4mA.

(2) 满度调试(20mA)

在托盘上放入同F2等值的砝码(含托盘重)，调整量程电位器，使输出为20mA.

按(1)、(2)两步，反复调整几次，直至满意为止。

2.界面调试

▲根据两种介质密度，分别计算出轻重密度下的浮力FQ和Fz

FQ=π/4·D2·H·ρQ

FZ=π/4·D·H·ρz

式中:D-浮筒外径(cm) H-浮筒长(量程)(cm)

ρQ-轻介质密度(g/cm) ρz-重介质密度(g/cm)

▲ 根据FQ和FZ计算出调零挂重砝码重量fo和满量程挂重砝码重量fm。

fo=G-FQ

fm=G-FZ

式中:G-浮筒重量(标牌上标出)

(1)零点调试(4mA)

l 在托盘上放入同fo等值的砝码(含托盘重)，调零点电位器，传输出为4mA

l 若轻介质密度ρQ高于订货时提供的密度0.1g/cm3以上时，则有可能会出现调不出4mA的现象。此时，将零点电位器按原来调整方向的相反方向旋转10圈左右，使电位器基本处于中间位置，再调整密度电位器，使输出为4mA左右。然后调整零位电位器，使输出为4mA准确值。

(2)满度调试

在托盘上放入fm等值的砝码，调量程电位器，使输出为20mA.

(二) 水校法

水校法调试校验装置示意图如图6所示。

1. 液位调试

▲介质密度≤1g/cm3(水)时:

根据被测介质密度和量程，

计算满量程所对应的水位高度h(mm):

h=H·ρ

式中，H-浮筒长度(量程)mm:

ρ-被测介质密度，g/cm3

(1) 零点调试

排净浮筒室内的清水，调整零位电位器，使输出为4mA.

(2) 满度调试

打开进水阀，向浮筒室内注入清水，使水位升高等于h,立即关闭水阀，调整量程电位器，使输出为20mA.

按(1)、(2)两步，反复调整几次，直至满意为止。

▲ 介质密度>1g/cm3(水)时:

当被测介质密度大于水的密度时，则取量程内的任意一点做为满度(上限)调试点。调试前，应先计算出该点所对应的水位高度和该点在量程内所对应的电流值。

例如:量程为1500mm,被测介质密度为1.1g/cm3,取1300mm处为满度(上限)调试点，则:

对应水位高度应为:h=1300×1.1=1430(mm)

该点对应的电流应为:Ⅰ=4+1300/1500×16=17.87(mA)

计算结束后，调试方法如下:

(1) 零点调试

排净浮筒室内的清水，调整零位电位器,传输出为4mA。

(2) 满度调试

满度调试则在水位为1430mm处调量程电位器，使输出为17.87mA，反复几次，直至满意为止。

2 界面调试

▲ 两种介质密度均≤1g/cm3(水)时

l 根据两种不同的介质密度，分别计算出零点对应的水位高度h0(mm)和满度时所对应的水位高度h(mm)

h0=H·ρQ

hm=H·ρz

式中，H-量程(浮筒长mm)

ρQ-轻介质密度(g/cm)

ρz-重介质密度(g/cm)

l 计算出h0和hm后，以浮筒底面高度的刻度线为基准，分别画出h0和hm在刻度标尺上的标记

(1)零点调试

l 向浮筒室内注入清水，使水位高度等于h0，关闭进水阀，调整零位电位器，使输出为4mA

l 若轻介质的密度ρQ高于订货时所提供的密度0.1g/cm以上时，则有可能会出现调不出4mA的现象。此时，将零位电位器按原来调整方向的相反方向旋转10圈左右，使电位器基本处于中间位置，再调整密度电位器，使输出为4mA左右，然后，再调整零位电位器，使输出为4mA准确值。

(2)满度调试

向浮筒室内注入清水，使水位高度等于hm,关闭进水阀，调量程电位器，使输出为20mA。

按上述(1)、(2)两步，反复调整几次，直至满意为止。

▲ 重介质密度>1g/cm3(水)时

满度的调整，可取高于零点调试水位h0的任意一点做为满量程调试点，具体方法可参照水校法液位调试中"介质密度>1g/cm3(水)"的调试方法。

(三)测比重的调试方法

调试方法与测量界面基本相同，只是计算浮力差时，按同一介质比重在最大和最小两点来计算。

(四)线性度的调试方法

变送器在出厂前线性度已调好，用户一般不需检查，只需根据工艺参数调好零点和满度(上、下限)即可。如用户要检查线性度，可按下面公式计算配重，检查量程内任意一点的线性度。

(1)测量液位时

任意位置(x%)砝码重=G-π/4D·x%·H·ρ

(2) 测量界面时

任意位置(x%)砝码重=G-π/4D·H(x%·Δρ+ρQ)

(3)测量比重时

计算公式与测液位公式基本相同，只是按不同比重值计算配重。

各式中:G-浮筒重(g)

H-浮筒长度(cm)

ρ-介质密度(g/cm)

Δρ-两种介质密度差，Δρ=ρz-ρQ

ρz-重介质密度(g/cm)

ρQ-轻介质密度(g/cm)

x%-量程(浮筒长度)的百分数

(五)测界面时零点迁移问题

测界面时，浮筒上端各部件均浸在轻介质中，因此，会产生一定的浮力，此浮力是一个常数，由它产生的附加电流也是一个学数，它对调好的量程无任何影响，只是导致零点略高于已调好的零点值(4mA),这个附加电流值很小，若测量精度要求不高，就无须进行零点迁移，若测量精度要求较高，需将此附加电流迁移掉。

下面介绍二种迁移方法，供参考:

(1) 将浮筒室内全部充满轻介质(注意:一定使浮筒上端部件全部浸在轻介质中)，调整零点电位器，使电流输出4mA即可。

(2) 在可观察到的任一界面上，调整零位电位器，使输出电流与该点界面对应的电流值即可。上述二种调试方法，用户可根据实际情况选用，也可采用其它方法。但请注意，无论采用什么方法进行迁移，只能调整零位电位器。

六.安装注意事项

1. 开箱时，要避免过大冲击和振动

2. 首先将杠杆端头的压板螺钉拧开，将浮筒挂钩挂上，将上限位压板装好，再将表头部保护支撑螺杆卸下即投入使用。

3. 装应牢固可靠，浮筒室必须确保垂直，以防止浮筒与浮筒室内壁相撞。

4. 装过程中，要防止变送器产生强烈振动或冲击，特别对浮筒挂勾不得大幅度地摆动或拉压，以免损坏传感器，降低仪表精度。

5. 对于易凝、易结晶、易沉淀及粘度较大的被测介质应选用带保温夹套式，现场应备有蒸汽管线。

6. 在现场，采用挂重法调试后的变送器接入装置后，在调试中只要各参数计算准确，则在量程内电流的变化量(20mA-4mA=16mA)是不会变的。在使用中，若输出电流值与实际测量值不符，则可能是在浮筒装配过程中由于振动，垂直度等原因而导致零点改变。此时，可在任一测量值上调整零位电位器，使电流与该点测量值相符即可(此过程只能调整零位电位器)。

七、使用注意事项

1. 防爆型产品，安装前应检查变送器的防爆等级、温度组别及关联设备与现场环境是否相符。

2. 在调试和维修时，不得改变电路参数和结构，不得改变元器件的规格、型号及参数

3. 传输电缆与变送器引入装置在连接处需加挠性保护管，变送器端子连接处应加绝缘套管

4. 变送器外壳必须良好接地

5. 工作环境温度最高不得超过60℃;电器元件及导线等最高温度不得超过35℃

6. 产品出厂时，在变送器关键部位做了涂红标记，标记处请不要随意扭动，以免影响变送器性能。如需要，请与本公司取得联系，及时妥善地处理

7. 变送器接线

本安型接线框图如图7所示。布线时，应尽量避免外界电磁干扰的影响，电缆分布参数应控制在规定值内。

8.安全栅的安装使用和维护，应遵守安全栅使用说明书。

9.防爆型变送器系统的安装使用和维护，应严格遵守中华人民共和国爆炸危险场所电气安全规程。

10.变送器存放时，应存贮在通风干燥的库房内，且不应含有对变送器有腐蚀的物质或气体。

注:去掉安全栅，即为隔爆型接线。

八、订货须知

1. 请按选型标记注明各项参数

2. 用于液位测量时，请提供被测介质密度

3. 用于界面测量时，请分别提供两种介质的密度

4. 用于比重测量时，请分别提供介质最大浓度和最小浓度时的比重。

浮筒室和法兰有碳钢和不锈钢两种材质，订货时请注明;其余接液材质均为1Gr18Ni9Ti

九、变送器结构尺寸

十、安装示意图