一、性能特点目前的液位测量技术主要有钢带浮子式（含伺服式）、静压式（含投入式）、波导式（磁致伸缩和电容式）、非接触式（雷达和超声式）等几大类。其中钢带浮子式和静压式用量***大，而雷达式则近期技术提高较快。从这几种液位测量技术在国内的应用来看，钢带浮子及伺服式虽精度较高在国内用量很大，但因国内安装和维护力量相对较弱，在现场的故障率较高，相当多的用户对使用效果不太满意。雷达式虽安装简便精度很高，但因价格较高，微波器件有时间漂移和备件昂贵等因素限制了其应用面。超声波式因精度和量程一直难于提高，目前只用于低精度监控类场合。磁致伸缩和电容式由于在价格、安装和精度等几方面均无优势和特点而应用较少。传统单点差压式液位计虽然可靠性高，在液位测量中占据很大的份额，但存在温度特性不好，受介质密度变化影响大等缺点，而且对油罐现场改造困难。单点投入式差压液位虽改造安装容易，但仍没有解决受介质温度和密度变化影响大的问题，且导压芯管易受堵塞。而在国内外广受好评的三点侧壁安装式静压液位测量系统，因采用三个压力变送器致使造价较高，而在侧壁开孔使很多已使用的油罐难于改造，采用温度补偿计算时还需加装温度传感器。针对各种液位测量方式的优缺点，我们用全数字化采集和补偿技术研制了PL3X三点静压投入式液位综合测量仪。PL3X的特点是采用世界***的瑞士凯勒公司生产的PAA-10系列高稳定绝压式压力传感器为关键测压元件，其中两只固定安装在投入到罐底的标尺杆上用于测定介质密度和底部压力，另一个安装在罐内项部用于测定顶部气压的变化，在三个传感器内和罐顶外的数据采集板上共装有４个温度传感器用于测量传感器和环境的温度变化，从而可根据温度变化对压力测量值进行全数字化补偿运算。由于均采用绝压式压力传感器，因而***了导气管堵塞问题。而底部、定尺和顶部三个测压点完全解决了介质密度和温度变化对液位的影响问题。投入式的安装方式仅需80mm以上的安装孔，底部用***磁铁固定使现场安装简便省时，从而对大多数液位测量应用有很强的适用性和很高的性能价格比。二、技术指标1.测量显示量：底部压力、标点压力、顶部气压；底部温度、标点温度、顶部气温、环境温度；液体密度；液位高度；总计３个压力、４个温度和１个密度及液位高度共９个测量显示量。2.液位测量范围：0-10m型，0-40m型。3.使用温度：-20～+80℃。4.测量精度：压力：＜0.1%(0-0.2MPa)&(0-0.5MPa)绝压温度：＜1.0%(-50～+150℃)密度：＜0.1%液位：＜0.1%(0-10m)&(0-40m)5.显示形式：液晶轮流显示１－９个变量（可设），每个参数显示２秒。传感器7芯电缆长度＜50m。分体式采集和显示两部分间7芯电缆长度＜200m。显示单元至供电安全栅间的3芯电缆长度应保证其参数符合S815安全栅的防爆要求。在非防爆场所显示单元至供电转换单元的3芯电缆长度应＜1000m。6.远传形式：３线集电极开路输出PWM固定周期变宽脉冲远传液位信号，可模拟积分***为0-5V电压并可转换为4-20mA电流表示液位。或选变周期集电极开路输出PWM高精度多参数脉冲宽度调制。即不同的PWM周期表示不同的参数，而PWM脉冲的高电平宽度表示该参数的数值，由时基测量高电平上升沿至低电平下降沿及至下个高电平上升沿的时间高精度***为１－９个变量。三线为（电源正(V+)，脉宽信号(PM)，电源地(V0)）。7.供电电源：DC18V（工作电流＜30mA）。三、工作原理PL3X三点静压投入式多功能液位仪是基于压力测量的液位测量系统，其三个压力测量点全部采用PAA-10型绝压式传感器，分别为底部液体压力P1，标点液体压力P2，顶部气体压力P3。10m型绝压传感器的量程为2bar，P1与P2测点的标尺高度为1000mm，40m型的传感器量程为5bar，标尺高度为2000mm。根据P=h*d的液体压力基本公式：由于P1与P2间的液位高度恒为已知的标尺高度hs因此液体密度:d=(P1-P2)/hs液位高度:H=(P1-P3)/d=(hs*(P1-P3))/(P1-P2)在测量中采用一个2mA恒流源分时轮流给三个压力传感器供电，由一个18位的高精度多斜积分A/D转换器直接测取压力传感器的电桥电压，中间无任何放大环节，因此消除了各种电路漂移。只需按各传感器内置的温度传感器测得的温度对压力传感器本身的零点和灵敏度温漂进行数字化温度补偿和线性补偿计算即可***测得三点压力P1、P2、P3，从而准确计算出液体密度d和液位高度H。为便于现场标定还采用了数字修正法允许在现场修正标尺hs和底部偏移Ho。即hs=hw+hoH=(hs*(P1-P3)/(P1-P2)+Ho其中hw为工厂预置标尺值，ho为现场修正的标尺偏差值。Ho为现场底部安装的偏差值四、选型与设计PL3X三点静压投入式多功能液位仪有10m和40m两种量程，一体式和分体式两种结构。一体式的信号采集电路和数据处理显示电路两部分安装在同一壳体内，且必需安装在罐顶投入孔处，其优点是安装简便，外部仅需用一根３芯电缆提供电源和将信号远传即可；缺点是对高罐观察显示不方便。一体式适用于地下或半地下罐及不需在现场观察显示的场合选用。其10m量程的型号为PL3X-10A，40m量程的订货型号为PL3X-40A；即以２位数字表示量程，以字母A表示一体式的结构。分体式的信号采集电路必需安装在罐顶投入孔处的壳体内，而数据处理和显示电路则安装在另一个壳体内，两者之间以＜200m的７芯电缆相连，按4线SPI同步串行方式通讯，另3线提供限流电源、中点电位和电源地。分体式的优点是可将显示单元安装在罐旁地面或近距值班室内，不需远传时只需给显示单元提供２线电源即可，需远传时可用３线将信号线外引。分体式适于需当地显示的场合选用。其10m量程的型号为PL3X-10S，40m量程的型号为PL3X-40S；即以字母S表示分体式结构。由于传感器电缆为灌封并且预接至信号采集板，因此要求用户准确提供罐底至投入口法兰处的距离，误差应小于１米。投入口的法兰规格必须标明，一般口径应在DN65-DN200之间，特殊规格应提供图纸。工作温度范围为-20至+80℃，不能在超出工作温度范围&plu***n;20℃的场合下长期工作。测量介质不能对316不锈钢有强腐蚀性。PL3X液位仪订货规格表内容参数备注PL3X规格型号：投入口法兰规格型号：投入口法兰至罐底距离：测量液位***大量程：测量介质类型和密度：类型：密度：罐内气体压力（绝压Mpa）：测量介质温度：介质对316不锈钢的腐蚀性：耐测量介质的电缆类型：现场显示量H，P1,P2,P3，d,T1,T2,T3,T4远传信号形式：单液位PWM，9参数PWM环境温度：分体式间距：五、现场安装与接线PL3X投入式液位仪的现场安装非常简单，其安装时仅需将标尺杆及电缆从投入口缓慢送下，标尺杆触底后再插入带有上插入杆的接合采集单元，将多余电缆钩绕在上插入杆的Ｔ型缆钩上，而后将接合部的法兰与投入口的法兰用螺栓上紧即完成了机械部分的安装。电路接线由于与三个传感器的连线在出厂时已预接好，一般不必考虑，特殊情况时请参见出厂产品附表中提供的线号标记和配线图接线。对一体式，与外部的连线仅需接一根3芯电缆，一般场合建议用***PV3X0.75的3芯屏蔽电缆。在防爆场所电缆的Cp和Lp的分布参数应符合S815安全栅的规定。电源正端接数据处理板上3连可插拔端子的V+端，电源地接端子的V0端，远传信号接端子的PM端，远传输出信号为集电极开路式PWM，便于经光耦隔离整形取信号，在不需远传信号时可不接PM线。在现场有良好专用保护地时应通过机壳的M4接地螺钉接至现场保护地，在现场无专用地时应将PL3XA和PL3XM电路板上的JGS跨线短接，使保护地和电源地在电路板上合为一体。S815安全栅的安装和接地应严格按照其使用说明书进行。具体接线位置请参见系统接线图PL3X图/02。六、显示功能PL3X液位仪有一个8位的液晶显示屏，用于调试和工作时显示各种参数。在工作时采用轮流显示的方法可***多显示9个参数，其中液位H为必显示量，温度、压力和密度8个测量参数可通过将相应的显示配置位清为0则不显示，置为1则显示。每屏显示2秒，自动循环显示，因此测量重复周期随显示参数的数量在2-18秒之间。各参数的显示格式如下。底部温度T1：显示t_XXX.X配置位：102H.0温度℃标点温度T2：显示t-XXX.X配置位：102H.1温度℃顶内温度T3：显示tˉXXX.X配置位：102H.2温度℃顶外温度T4：显示t＂XXX.X配置位：102H.3温度℃底部压力P1：显示P_XXX.XX配置位：102H.4压力KPa标点压力P2：显示P-XXX.XX配置位：102H.5压力KPa顶部压力P3：显示PˉXXX.XX配置位：102H.6压力KPa液体密度d：显示dXXXX.X配置位：102H.7密度kg/m3液位高度H：显示HXX.XXX液位m七、调试与设置PL3X液位仪的调试均已在出厂前调好，用户在没有经过培训或指导前，不应调整信号采集板上的2.000mA恒流源电位器WIF和838.4mV电压基准电位器WRF，如果必须调整，则必须以4.5位以上的电流电压表作为测试设备。数据处理板上的电位器WLC为液晶显示对比度调整电位器，当环境温度过高显示变黑或温度太低显示太淡时，用户可调整WLC电位器使显示达到合适的对比度。对各测量值的修正均采用数字设定方法进行。通过按住S，+，<键后再按复位键，PL3X液位仪可分别进入修正、设置和调校3种设置状态。按S键进入的修正态用于在现场修正底部和标尺的偏差，一般用户仅需掌握修正的方法即可。按+键进入的设置态可设置哪些参数进行显示以及输出的类型，还可修正各传感器的零点和线性及温漂系数，由于这些参数非常重要，因些只要***人员依据可靠数据才能修改。按<键进入的调校态可观察A/D转换的零点和1-8通道的采样测量mV值，用于判断系统硬件及传感器是否有故障。修正态：先按住S键后再按动一下RST复位键，当显示清屏复位并显示出“0”后再松开S键即可进入修正态。进入修正态后屏幕显示为：H_X.XXX表示可修改底部偏差。这时可按+号的加一键改变V形光标处的数值，按<号的左移键可左移循环改变V形光标的位置，使得能用+键将数值修改为所需的偏移值。当数值修改正确后可按E键确认。当按完E键或按过S键后将从修改底部偏差转为修改标尺偏差。此时的屏幕显示为：H=0.XXX表示可修改标尺偏差。这时可用+键和<键修改标尺的误差值，修改正确后按E键确认，确认输入后再用S键检查一遍底部和标尺的偏差是否修改正确，检查正确后再按一次E键即可将修正值存入。按RST复位键可退出修正态，这时仪表自动调入修正后的参数进行补偿运算。一般现场只需用修正态进行修正即可。设置态：先按住+键后再按动一下RST复位键，当显示清屏复位并显示出“0”后再松开+键即可进入设置态。进入设置态后屏幕显示为：100H=XXH表示存储地址100H处所存的数据为XXH。地址和数据均为16进制数这时可按+号的加一键改变V形光标处的存储数值，按<号的左移键可左移循环改变V形光标的位置，使得能用+键将数值修改为所需的数据。当数值修改正确后可按E键确认，当按完E键后地址自动增一并显示增一后地址的存贮值。如果按S键则地址减一且显示减一后地址的存贮数值。地址100H为无效测试数据。101H为工作方式配置字，其D6-D4位暂无定义，而D7位决定PWM脉冲的输出形式；101H.7=1时输出为固定周期PWM式表示单液位参数；101H.7=0时输出为变周期PWM表示9个参数。D0位决定传感器的量程类型；101H.0=0为2bar传感器，101H.0=1为5bar传感器。D1-D3位置1分别使密度测取方式为间测、键控和固定输入3种方式。而102H中的D7-D0位为1或0决定8个附加参数是否显示，各位表示的参数可参见第六节中显示功能中附注的配置位。其它地址单元内的数据决定了各传感器的零点，温漂，线性等参数，必需有详细的技术资料才能修改，用户一般不能改动。按RST复位键可退出设置态，这时仪表自动调入新的设置参数进行运算处理。一般现场不需用设置态进行设置。调校态：先按住<键后再按动一下RST复位键，当显示清屏复位并显示出“0”后再松开<键即可进入调校态。进入调校态后屏幕显示为：A0=XXX.XX表示A/D转换的零点电压mV值。而后可按+键使A/D转换测量的通道从A8-A1依次改变，从而可依次观察环境温度，顶部温度，标点温度，底部温度，100欧电阻产生的标准电位，顶部压力，标点压力，底部压力的测量mV电压值。借助于调校态，可判断电路板或传感器硬件是否有故障，由于调校态没有任何设置修改功能，因此进入调校态不会对系统造成任何不良影响。按RST复位键可退出调校态，这时仪表重新回到原状态运行。八、注意事项经防爆检验合格的产品，维修时不能随意更换或改动影响防爆性能的元器件和结构。)