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hawk导波雷达物位计产品说明书[2]


导波雷达物位计 使用手册

重庆霍克川仪仪表有限公司

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测量原理...................................................................................................

................................. 3 产品介绍.................................................................................................................................... 4 安装指南.................................................................................................................................... 5 仪表调试.................................................................................................................................. 10 接线方式.................................................................................................................................. 21 技术参数.................................................................................................................................. 21 产品选型.................................................................................................................................. 22

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MPS2000 系列导波雷达物位计

MPS2000 系列导波雷达物位计 系列导波雷达物位计
测量原理
导波雷达是基于 TDR (时间行程) 原理的测量仪表。 探头发出高频脉冲并沿缆绳传播,当脉冲遇到物料表面 时反射回来被仪表内接收器接收。通过独特的等效采样 技术,将记录脉冲发射到接收之间的时间差,最终转化 为仪表到料位之间的距离。并将距离信号转化为物位信 号。

输入
反射的脉冲信号沿缆绳传导至仪表电子线路部分,微处理器对此信号进行处理,识别出 微波脉冲在物料表面所产生的回波。正确的回波信号识别由智能软件完成,距离物料表面的距 离 D 与脉冲的时间行程 T 成正比: D=C×T/2 其中 C 为光速

因空罐的距离 E 已知,则物位 L 为: L=E-D

输出
通过输入空罐高度(零点) ,满罐高度(满量程)及一些现场工况和应用参数来来使得仪表 自动使用现场的测量环境, 对应料位的比例输出 4~20mA 电流信号以及 HART 仪表总线上的数 据。

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MPS2000 系列导波雷达物位计

产品介绍 产品介绍

MPS2000 系列 导波雷达物位 仪表

类 应

别 用

MPS2100
液体、固体颗粒 30 米 螺纹、法兰 -40-250℃ -1.0-40bar ±1mm

2200 MPS2200 液体、固体颗粒 6米 螺纹、法兰 -40-250℃ -1.0-40bar ±1mm 液体 6米

2300 MPS2300

测 量范 围 过 程 连 接 过 程 温 度 过 程 压 力 精 度

螺纹、法兰 -40-250℃ -1.0-40bar ±1mm

频 率 范 围 防爆/ 防爆/防护等级 信 号 输 出

100MHZ-1.8GHZ
EXiaIICT6/IP68 4…20mA/HART(两线)

100MHZ-1.8GHZ
EXiaIICT6/IP68 4…20mA/HART(两线)

100MHZ-1.8GHZ
EXiaIICT6/IP68 4…20mA/HART(两线)

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MPS2000 系列导波雷达物位计

安装指南 安装指南
下述的安装指南适用于缆式和杆式探头测量固体颗粒料和 液体物体。同轴管式探头只适用于液体物体。

安装位置: 安装位置
尽量远离出料口和进料口。 对金属罐和塑料罐,在整个量程范围内不碰壁。如果是金属罐, 物位仪表不要安装在罐的中央。 建议安装在料仓直径的 1/4 处。 缆式探头或杆式探头离罐壁最小距离不小于 30 厘米。 探头底部距罐底大约 30mm。 探头距罐内障碍物最小距离不小于 200mm。 如果容器底部是锥型的,传感器可以安装 罐顶中央,这样可以一直测量到罐底。

测量范围
说明: 说明:
H----测量范围 测量范围 L----空罐距离 空罐距离 B----顶部盲区 顶部盲区 E----探头到罐壁的最小距离 探头到罐壁的最小距离 顶部盲区是指物料最高料面与测量参考点之间的最小距离。 底部盲区是指缆绳最底部附近无法精确测量的一段距离。 顶部盲区和底部盲区之间是有效测量距离。

注意: 注意:
只有物料处于顶部盲区和底部盲区之间时,才能保证罐内物位的可靠测量。 只有物料处于顶部盲区和底部盲区之间时,才能保证罐内物位的可靠测量。

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MPS2000 系列导波雷达物位计

安装条件 安装条件
合理安装能确保仪表长期可靠而精确的 测量
仪表可采用螺纹连接,螺纹的长度不要超过 150mm,还可以采用在短管上安装。理想的短管直径 小于 150mm,高度小于 150mm,若安装于较长的短 管上, 应底部固定缆绳或选用对中支架以避免缆绳与 短管末端接触。

当仪表需要安装于直径大于 200mm 短管时,短 管内壁产生回波,在介质介电常数低的情况下会引起测量误 差。因此,对于一个直径为 200mm 或 250mm 的短管,需要 选一个带“喇叭接口”的特殊法兰。尽量避免安装在直径大于 250mm 的短管上。

DN200 或 DN250 的安装于短管内安装

在塑料罐上安装 注意! 注意!
无论是缆式或杆式若想仪表工作正常, 无论是缆式或杆式若想仪表工作正常,过程 连接表面应为金属。当仪表装在塑料罐上时, 连接表面应为金属。当仪表装在塑料罐上时,若 罐顶也是塑料或其它非导电材质时, 罐顶也是塑料或其它非导电材质时,仪表需要配 金属法兰,若采用螺纹连接,需配一块金属板。 金属法兰,若采用螺纹连接,需配一块金属板。

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MPS2000 系列导波雷达物位计

缆绳所受下拉力
当加料和出料时,介质对缆绳将产生下拉力,下拉力的大小取决于下列因素: 缆绳长度,、物料的密度 、储仓的直径、 缆绳长度 、物料的密度,、储仓的直径、缆绳的直径

几种典型固体介质拉力曲线

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MPS2000 系列导波雷达物位计

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MPS2000 系列导波雷达物位计

测量液体时的安装指导
下述安装指导适用于杆式和缆式探头,管式探头测量与安装方式无关。

安装位置
距离罐壁的距离建议为罐直径的 1/6~1/4(至少 300mm,混凝土罐至少 400mm) 不要安装在金属罐中间 不要装在下料口处 选择探头长度时,注意探头底部距罐底约大于 30mm 注意介质温度

罐内障碍物
安装时注意探头距离障碍至少 200mm

干扰的祛除
干扰回波抑制:软件可实现对干扰回波的抑制,从而达到理想测量效果 旁通管及导波管(仅适用于液体)对于粘度不打于 500cst,可采用旁通管,导波管或管式来避 免干扰。

液体标准安装
对于粘度≤ 且不易产生粘附的介质,管式探头是最佳方案,其特点如下: 对于粘度≤500cst 且不易产生粘附的介质,管式探头是最佳方案,其特点如下: 卓越的可靠性 可用于介电常数大于等于 1.4 的任何介质,测量与介质的导电性无关 罐内障碍物及短管尺寸不影响测量 比杆式探头能承受的横向压力高 对于高粘度的介质,建议使用杆式探头

仪表在卧罐及立罐上的安装
管式探头及杆式探头最长可到 6 米对于测量距离超过 6 米的罐,可选用 8mm 缆式探头 安装及固定方式同固体粉仓测量 对距罐壁的距离无限制,只要避免探头接触罐壁即可 如果罐内障碍物比较多或过于靠近探棒时,请选用管式探头

腐蚀性介质测量
如果测量腐蚀性介质,可选用杆式探头套一个塑料套管进行测量

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MPS2000 系列导波雷达物位计

仪表调试 仪表调试
MPS2000 可以通过三种方式调试: 通过显示调整模块 通过调试软件 通过 HART 手持编程器

1:现场编程模块 :
编程器由 6 个按键和一个液晶显示屏,可以显示调整菜单和参数设置。其功能相当于一个 分析处理仪表。

2:通过显示调整模块 :
MPS2000 可通过显示器按键进行仪表调试; 2.1 导波雷达物位计提供了丰富的菜单操作,可以通过菜单操作对仪表进行组态,达到需要 测量的功能要求。 2.2 按键说明:显示面板上对应四个按键分别对应 1: “确认(ok)逐级进入菜单” 2: “取消(esc)逐级退出菜单” 3: “菜单指针上移选定” 4: “菜单指针下移选定” 如右图

2.3:菜单操作 导波雷达物位计菜单为多级菜单, 在主菜单项中根据功能划分分为 基本设置、 回波设置、 显示设置、线性化、出厂设置、正信设置、安全设定、探头设定、诊断记录、系向记录 共 10 个子菜单项,分别进行不同的功能设定。现根据每个子菜单项分别进行详细说明。 2.3.1:基本设置 进行物位计工作状态中的通用设置。现对每一个子菜单进行详细说明。 2.3.1.1:量程上限

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MPS2000 系列导波雷达物位计

对应测量量程上限,由用户根据工况进行设定。按确定键进入调整模式通过上下按键 输入值,再按确定键确定。键入值应小于传感器范围。11 2.3.1.2:量程下限 对应测量量程下限,由用户根据工况进行设定。按确定键进入调整模式通过上下按键 输入值,再按确定键确定。键入值应小于传感器范围。1 2.3.1.3:介质形态 测量介质形态,分为固态、液态,由用户根据工况进行设定。按上下键选择,确认键 确认选择项。液 2.3.1.4:介电常数 有 1.4~1.6- >7 共六个选项进行选择,用户根据测量介质进行选择。按上下键选择, 确认键确认选择项。1.9—2.5 2.3.1.5:过程属性 分为 正常变化、快速变化两种状态。按上下键选择,确认键确认选择项。 正常变化表示测量值进行正常跳变。 快速变化表示测量值变化时进行快速跳变。快速 2.3.1.6:阻尼时间
你可以通过输入键盘以0.1 秒为步进长度设置电子阻尼的时间常数,其范围为0 到100 秒。按确定键进入调整模式通过上下按键输入值,再按确定键确定。25

2.3.1.7:电流属性 电流输出方向选择。按上下键选择,确认键确认选择项。 正向:输出低为 4mA,高为 20mA。 反向:输出低为 20mA,高为 4mA。反向

2.3.2:回波设置 回波设置菜单中可通过图形监控当前采样计算用回波,可将波形进行放大缩小,并根据 现场条件进行回波的编辑修改和添加删除。 波形曲线分为:回波曲线、虚假回波曲线、原始信号曲线、空罐曲线。

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MPS2000 系列导波雷达物位计

2.3.2.1:回波曲线
8.9(测量距离)

① 250 ④

35.9(信噪比)





db



0

m

23.8

回波曲线通过原始信号曲线、虚假回波曲线、空罐曲线得到,为最终计算用曲线。 回波曲线图如上所示: X 轴为距离,Y 轴为信号大小(db) 。 ①测量起始点,对应量程低限。 ②测量结束点,对应量程高限。 ③传感器测量最大限制点,对应传感器高限。 ④当前测量距离最佳位置,对应测量最佳波形位置。 ⑤阈值,阈值修改可在出厂设置-距离校正-输入域值中进行设置。在域值以下波形将 无效,不参与计算。 在图形画面中按确认键进入下一级菜单: ;X 轴放大 ;Y 轴放大 46--111 ;不放大 在回波曲线图形中按确认键可进入回波放大监视设置, 可以在显示器上对所关心的回波范 围进行监视,选择 X 轴放大以及 Y 轴放大,按上下按键先调节开始点,确认后再调节结

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MPS2000 系列导波雷达物位计

束点,最后确认可得到放大后区间图形。 2.3.2.2:虚假回波曲线

250

db

0

m

23.8

虚假回波曲线如上图由原始信号曲线得到,在计算回波曲线时作回波抑制。可通过菜单进 行编辑、添加、修改。也可通过上位机进行组态。 在图形画面中按确认键进入下一级菜单: ;X 轴放大 ;Y 轴放大 ;不放大 ;更改回波 在虚假回波曲线图形中按确认键可进入虚假回波放大监视设置, 可以在显示器上对所关心 的虚假回波范围进行监视,选择 X 轴放大以及 Y 轴放大,按上下按键先调节开始点,确 认后再调节结束点,最后确认可得到放大后区间图形。 4.73—10.6

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MPS2000 系列导波雷达物位计

2.3.2.3:原始信号曲线 250

db

0

m

23.8

原始信号曲线为传感器采样得到的未经处理的信号曲线,对用户提供放大功能,作为计 算回波时的参考波形。 在图形画面中按确认键进入下一级菜单: ;X 轴放大 4.23—10.6 ;Y 轴放大 ;不放大 在原始信号曲线图形中按确认键可进入原始信号放大监视设置, 可以在显示器上对所关心 的原始信号范围进行监视,选择 X 轴放大以及 Y 轴放大,按上下按键先调节开始点,确 认后再调节结束点,最后确认可得到放大后区间图形。

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MPS2000 系列导波雷达物位计

2.3.2.4:空罐曲线 250

db

0

m

23.8

空罐曲线由用户设定,达到去零点以及波形毛刺的功能。 在图形画面中按确认键进入下一级菜单: ;X 轴放大 4.48—5.77 ;Y 轴放大 60--74 ;不放大 ;更改回波 在空罐曲线图形中按确认键可进入空罐曲线放大监视设置,可以在显示器上对所关心的空 罐曲线范围进行监视,选择 X 轴放大以及 Y 轴放大,按上下按键先调节开始点,确认后 再调节结束点,最后确认可得到放大后区间图形。 更改回波中可对空罐曲线进行编辑。 2.3.3:显示设置 调节显示器设置以及量程 2.3.3.1:显示内容 显示内容选项分为距离、料高、空高、电流、百分比米。选择不同选项在显示器上显示不同 对应内容。 2.3.3.2:显示单位 显示单位对应 米、分米、厘米、毫米,在距离选项中对应不同单位距离。

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MPS2000 系列导波雷达物位计

2.3.3.3:比例 0% 对应 100%,设定输入量程 100%对应距离,由确认键确认输入,上下键输入数据。0.5m 2.3.3.4:比例 100% 对应 0%,设定输入量程 0%对应距离,由确认键确认输入,上下键输入数据。 注:对应 100%输入值应大于对应 0%值,两者差值应大于最小量程。9m 2.3.4:线性化 调节使用并编辑线性化算法,以达到最佳使用效果。 2.3.4.1:距离线性 设定是否使用距离线性算法。不使用 2.3.4.2:比例线性 设定是否使用比例线性算法。不使用 2.3.4.3:距离编辑 向距离线性化算法中编辑线性化点值。 对应 value1 m value2 m 其中 value1 为实际仪表测量距离,value2 为标准距离。

通过距离编辑可对测量不准确点进行线性化校正得到准确测量值。 注:具体输入点值由用户决定。 校正点前点必须小于后点。 当校正点大于等于 2 个时,使用线性化算法才能真正达到目的。 2.3.4.4:比例编辑 向比例线性化算法中编辑线性化点值。 对应 value1 % value2 % 其中 value%1 为实际仪表测量值对应比例,value2%为标

准值对应比例。 通过比例编辑可对测量不准确点进行线性化校正得到准确测量比例。 注:具体输入点值由用户决定。 校正点前点必须小于后点。 当校正点大于等于 2 个时,使用线性化算法才能真正达到目的。 2.3.5:出厂设置 仪表出厂时对应的基本设置,在使用前必须根据使用环境条件进行设置,在使用中可进行 改变。 2.3.5.1:测量上限
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MPS2000 系列导波雷达物位计

设置传感器测量上限,由传感器决定。18m 2.3.5.2:测量下限 设置传感器测量下限,由传感器决定。2.2m 2.3.5.3:零点校正-0.5m 调整传感器由于安装位置等条件下产生的传感器偏移。 范围在 (-3~+3m 之间, 缺省 0m) 。 2.3.5.4:比例校正 调整传感器比例值,范围(0.5~2,缺省为 1) 。1 2.3.5.5:电流强制 通过按键操作仪表输出固定电流值,范围(2~22mA) 。由确认键确认输入,上下键输入数 据。19 2.3.5.6:取消强制 取消通过电流强制菜单输入的强制电流输出,恢复仪表正常工作输出电流状态,按确认后 取消并退出主菜单。 2.3.5.7:4mA 校正 4mA 电流校正, 校正现通过仪表输出的 4mA 电流信号。 输入数据通过外设观察并最终校正 到标准 4mA。由确认键确认输入,上下键输入数据。5 2.3.5.8:20mA 校正 20mA 电流校正, 校正现通过仪表输出的 20mA 电流信号。 输入数据通过外设观察并最终校 正到标准 20mA。由确认键确认输入,上下键输入数据。21 2.3.5.9:校正电流 将 4mA 校正、20mA 校正操作后得到的校正数据进行最终校正,完成 4~20mA 校正功能。

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MPS2000 系列导波雷达物位计

2.3.5.10:距离校正
200.52(测量距离对应点) 1.936(测量距离)

250









db

⑤ 0 按确认键进入距离校正图形画面,图形中显示 1:测量开始点 2:测量结束点 对应量程低限。 对应量程高限。 m 23.8

3:传感器测量最大限制点 对应传感器高限。 4:测量位置 5:域值 对应测量最佳波形位置。 波形抑制点,即在域值以下波形将无效,不参与计算。

在图形画面中按确认键进入下一级菜单: ;X 轴放大 ;Y 轴放大 ;不放大 ;输入限值 ;输入域值 ;输入距离 1 ;输入距离 2 ;回波校正 修改回波测量开始点和结束点,通过确认键和上下键配合输入。 修改设定回波域值,通过确认键和上下键配合输入。 输入校正距离 1(保留,未使用) 输入校正距离 2(保留,未使用) 校正回波(保留,未使用)

在图形曲线中按确认键可进入曲线放大监视设置,可以在显示器上对所关心的曲线范围进

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MPS2000 系列导波雷达物位计

行监视,选择 X 轴放大以及 Y 轴放大,按上下按键先调节开始点,确认后再调节结束点, 最后确认可得到放大后区间图形。 2.3.6:正讯设置 2.3.6.1:设置 HART 通讯地址,范围 0~15,通过确认键和上下键配合输入。11 2.3.7:安全设定 2.3.7.1:电流报警 在仪表错误出现时设定电流报警方式 ;不变 ;3.8mA ;22mA 2.3.7.2:失波设置 采样计算波形丢失,即未找到波形时操作方式设定。菜单分为: ;失波操作 ;跟随设置 ;指定设置 通过确认键和上下键配合设置。 2.3.7.2.1:失波操作 包含 ;跟随 选择失波跟随方式 报警时电流输出不变,直接输出计算出的电流。 报警时电流 3.8mA。 报警时电流 22mA。

;保持 保持输出现有测量值。 ;指定 输出指定距离值(值在下级菜单中设定) 。 通过确认键和上下键配合设置。 2.3.7.2.2:跟 随设置 2.3.7.2.2.1;跟随方式 选择跟随方式 ;量程限制 ;测量限制 ;指定 测量值与设定量程比较输出量程低值或高值。 测量值与传感器量程比较输出传感器低值或高值。 测量值与指定上下限进行比较输出指定上限值或下限值。 指定上下限值将在下级菜单中设置

2.3.7.2.2.2;指定上限
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MPS2000 系列导波雷达物位计

设定跟随上限,通过确认键和上下键配合设置。11 2.3.7.2.2.3;指定下限 设定跟随下限,通过确认键和上下键配合设置。1 2.3.7.2.3:指定设置 设定失波操作中“指定”方式输出中指定的距离。 通过确认键和上下键配合设置。4 2.3.7.3:跳变设置 对测量数据跳变方式进行设置,即上次值到本次值的跳变方式选择。 2.3.7.3.1:跳变方式 设定跳变方式,包含 ;跳变 直接从上次值跳变到本次值。

;等待跳变 等待跳变时间设定值后,再进行跳变。 ;速度跳变 以跳变速度设定值进行跳变。 2.3.7.3.2:跳变距离 按键输入设定跳变距离,当设定跳变距离值大于上次值到本次值的差值时, 不使用跳变方式,使用阻力值进行处理。小于上次值到本次值的差值时, 根据设定跳变方式进行跳变。1 2.3.7.3.3:跳变时间 按键输入设定“等待跳变”等待时间值。 2.3.7.3.3:跳变速度 按键输入设定“速度跳变”变化速度值。0.6 2.3.8:探头设定 设定传感器长度以及底部位置 ;探头长度 ;探头底部 传感器长度设置,长度应大于量程设定最大值。11 设定底部悬空和重锤两种方式。

通过确认键和上下键配合设置。 2.3.9:诊断记录 读出当前仪表状态。

;工作状态 读出当前仪表工作状态为正常状态或错误状态。
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MPS2000 系列导波雷达物位计

;信噪比

读出当前信噪比值,噪比值也可在回波图形中实时更新显示。

;产品序列号 读出当前产品序列号。 2.3.9:系向记录 读出当前传感器设定量程上下限,用户可根据设定值判定方向。 ;上限 ;下限 ;删除 恢复系向记录缺省值。

通过软件调试
雷达传感器都可以通过软件进行调试。采用软件调试时,需要一个仪表 CONNECTCAT 驱动器。 使用软件调试的时候,给雷达仪表加电 24VDC,同时在连接 HART 适配器前端加一个 250 欧姆的电阻。如果一体式 HART 电阻(内部 电阻 250 欧姆)的供电仪表,就不需要附加外部 电阻,这时候 HART 适配器可以和 4…20mA 线 并联。

接线方式

技术参数
参数: 工作频率:100MHZ-1.8GHZ
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MPS2000 系列导波雷达物位计

测量范围:缆式:0-30m;杆式、双杆式:0-6m 重复性:±3mm 分辨率:1mm 采样:回波采样55 次/s 响应速度:>0.2S(根据具体使用情况而定) 输出电流信号:4-20mA 精度:<0.1% 通讯接口: HART 通讯协议 过程连接: G1-1/2 法兰DN50,DN80,DN100,DN150 过程压力: -1-40bar 电源: 电源:24VDC(±10%),纹波电压:1Vpp 耗电量:max 22.5mA 环境条件: 温度-40℃~+80℃ 外壳防护等级: IP68 防爆等级: EXiaIICT6 两线制接线: 仪表供电和信号输出共用一根两芯屏蔽电缆线 电缆入口:2个M20×1.5(电缆直径5--9mm)

测量距离 下表列出不同类别被测介质与测量距离的关系
介质分组 1 DK(ε) 1.4…1.6 -塑料带粒子 -白灰石,特种水泥 -糖 -普通水泥,石膏 -谷物,种子 -石头 -砂粒 -潮湿的石头,矿石 -盐 -金属粉末 -碳黑 -煤炭 固体颗粒 液体 -冷凝气,如 N2CO2 -液化气,如丙烷 -溶剂 -氟利昂 12/氟利昂 -棕榈油 -矿物油,燃料 -苯,苯乙烯,甲苯 -呋喃 -萘 -氯苯,氯仿 -纤维素喷雾 -异氰盐酸,本胺 -含水液体 -酒精 -液氨 测量范围 3m(仅指同轴杆式探头)

2

1.6…1.9

25m

3 4

1.9…2.5 2.5…4

30m 30m

5

4…7

30m

6

>7

30m

产品选型

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MPS2000 系列导波雷达物位计

MPS2X
仪表型号,探头类型,长度,材质 MPS2100 8mm 缆式探头 30000mm 不锈钢 MPS2200 10mm 杆式探头 6000mm 不锈钢 MPS2300 双杆式探头 6000mm 不锈钢(法兰安装)

防爆
P 非防爆型(普通型)信号输出(4-20mA)HART协议 I 本安防爆型(EXiaIICT6) 电流信号输出(4-20mA)HART协议

一体化过程连接/ 一体化过程连接/材质
G N C D E F G1-1/2A 螺纹 PN16 316L不锈钢 1-1/2NPT 螺纹 PN16 316L不锈钢 法兰DN50 PN16C 316L不锈钢 法兰DN80 PN16C 316L不锈钢 法兰DN100 PN16C 316L不锈钢 法兰DN150 PN16C 316L不锈钢

密封温度
P 普通密封-20…150℃ G 高温密封-40-250℃带散热片

外壳/防护等级 天线防护等级 外壳 防护等级/天线防护等级 防护等级
L 铝/IP68

电缆接口
M M20*1.5 N 1/2NPT

现场显示
V带 X 不带

编程器
B带 X 不带

探头长度( 探头长度(米)

MPS

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MPS2000 系列导波雷达物位计

行业应用
石化行业- 油田,石化,采油厂,炼油厂,化工厂,焦化厂等 石化行业 (油田,石化,采油厂,炼油厂,化工厂,焦化厂等)
测量介质:原油,轻油,天然气,甲醇,乙醇,氨水,苯,聚苯烯,酯类,水蒸汽,液态 二氧化碳,液态氮,油漆,松节油,浆料。

电力行业- 电厂等) 电力行业 (电厂等)
测量介质:原煤仓,粉煤仓 ,粉煤灰仓 ,化学水

钢铁冶金行业钢铁厂等) 钢铁冶金行业 (钢铁厂等)
石灰石,焦粉煤,冷返矿,原料仓,粉料仓 ,煤灰仓 ,化学水

水泥行业- 水泥厂等) 水泥行业 (水泥厂等)
熟料库,粉料仓 ,原煤仓 ,化学水

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