ABB液位计

一,关于U80液位测量系统的数据资料:
1,U80 超声波产品:
2,功能描述:
1 工作原理
1测量原理
原理
我们一般把声波频率超过20kHz的声波称为超声波，超声波是机械波的一种，即是机械振动在弹性介质中的一种传播过程，它的特征是频率高、波长短、绕射现象小，另外方向性好，能够成为射线而定向传播。

超声波在液体、固体中衰减很小，因而穿透能力强，尤其是在对光不透明的固体中，超声波可穿透几十米的长度，碰到杂质或界面就会有显著的反射，超声波测量物位就是利用了它的这一特征。

在超声波检测技术中，不管那种超声波仪器，都必须把电能转换超声波发射出去，再接收回来变换成电信号，完成这项功能的装置就叫超声波换能器，也称探头。

如图所示，将超声波换能器置于被测液体上方，向下发射超声波，超声波穿过空气介质，在遇到水面时被反射回来，又被换能器所接收并转换为电信号，电子检测部分检测到这一信号后将其变成液位信号进行显示并输出。

由超声波在介质中传播原理可知，若介质压力、温度、密度、湿度等条件一定，则超声波在该介质中传播速度是一个常数。

因此，当测出超声波由发射到遇到液面反射被接收所需要的时间，则可换算出超声波通过的路程，即得到了液位的数据。

超声波物位计的工作原理是由换能器（探头）发出高频超声波脉冲遇到被测介质表面被反射回来，部分反射回波被同一换能器接收，转换成电信号。

超声波脉冲以声波速度传播，从发射到接收到超声波脉冲所需时间间隔与换能器到被测介质表面的距离成正比。

此距离值S与声速C和传输时间T之间的关系可以用公式表示：S=CxT/2。

由于发射的超声波脉冲有一定的宽度，使得距离换能器较近的小段区域内的反射波与发射波重迭，无法识别，不能测量其距离值。

这个区域称为测量盲区。

盲区的大小与超声波物位计的型号有关。

由于采用了先进的微处理器和独特的EchoDiscovery回波处理技术，超声波物位计可以应用于各种复杂工况。

换能器内置温度传感器，可实现测量值的温度补偿。

超声波换能器采用最佳声学匹配之专利技术，使其发射功率能更有效地辐射出去，提高信号强度，从而实现准确测量。

超声波液位计/物位计 安装要求。

安装要求：
换能器发射超声波脉冲时，都有一定的发射开角。

从换能器下缘到被测介质表面之间，由发射的超声波波束所辐射的区域内，不得有障碍物，因此安装时应尽可能避开罐内设施，如：人梯、限位开关、加热设备、支架等。

另外须注意超声波波束不得与加料料流相交。

安装仪表时还要注意：最高料位不得进入测量盲区；仪表距罐壁必须保持一定的距离；仪表的安装尽可能使换能器的发射方向与液面垂直。

根据需要和工况选择合适的型号是保证测量结果准确可靠的重要条件。

（1）最大测量范围
超声波物/液位计可以配置不同型号的换能器。

在选择换能器时，需要考虑被测物料的特性、界面上介质性质、环境情况和生产系统的操作条件。

超声波发射后的衰减程度和界面反射特性对测量范围有很大影响。

当超声波衰减快，界面反射差时，为避免超声波探头接收到的超声波信号过弱，而无法与噪音信号区分，就要增大换能器的发射功率。

（2）温度补偿
超声波探头是采用具有声电效应的材料制成的，当高于一定温度时，压电元件将失去效应，而不能使用。

一般超声波换能器在-20-80℃工作条件下较合适。

另外，由于超声波测量物位是基于被测物料界面上传递超声波的介质中声速C为定值，在实际应用中，介质的声速除决定于介质的成分外，还受温度的影响。

随季节的变化，环境温度变化很大，为保证测量精度，应选择带温度补偿超声波物/液位计。

（3）声速校正
物料界面上传递声速的介质性质和成分影响测量结果，为适应不同的测量介质， HLT系列超声波物/液位计内部配置了声速校正系统，以校正由于介质的成分变化而引起的误差。

2.3、换能器的安装
检测仪表能否获得准确的测量数据，不仅与仪表本身的精度有关，而且与仪表的安装和调试有关。

正确的安装除了可以获得更为准确的检测数据外，还可以保证仪表工作稳定，维护方便。

超声波物位检测仪在安装时要注意以下几点：
1、超声波换能器应安装在只能“看见”被测介质表面的地方，使声波在容器、储罐和料仓中传送时不会遇到挡板、搅拌器、仓壁等物体生成干扰，产生测量误差；
2、超声波换能器在其传送和接收的脉冲之间，有一部分自身不能识别的盲区，为了测量可靠，测量对象的最高物位应该在盲区之外；
3、测量储仓内固体料位时，要考虑固体物料在界面上是不平整的，通常在进料口的物料高于储仓周边，因此，换能器应安装在能反映物料平均高度的位置上；
4、安装换能器的另一要点是避免零反射。

超声波换能器对准罐底或卸料口的斜壁时，超声脉冲发射出来，却收不到回波，检测仪就发出报警或调节到最大限度，而且，有把干扰回波作为物位回波接收的危险。

解决这一问题的有效办法，就是在液体储罐底部放一块小型的反射板或将换能器安装在靠近罐中线处。

5、超声波换能器和检测仪之间应采用屏蔽电缆连接，且屏蔽线两端接地，以避免电噪声的
干扰。

ABB公司生产的U80物位测量系统是一种高端超声波非接触物位测量系统,在液体和固体测量方面有更多种类应用在多种场合,它唯一的特点是同一单元可以用2线或3线回路配置。

U80超声波非接触液位测量系统工作时会发射声波脉冲，并测量声波传播到材料表面并反射回来所需要的时间。

从传感器元件向目标发射一系列超声波脉冲，由同一传感器接收回波，而往返所需时间与空区域的距离成正比，然后，这一段时间被转换为直线距离。

确定了空区域距离后，就可以计算物位的深度了，并以4-20MA形式输出。

简单的标定和维护，安装快捷，容易。

两路继电器输出可以自由的配置为报警和控制功能，如果程序设置为3线制，接线错误会通过MA输出显示出来2线或3线模式。

2线制U80:
4-20MA回路二线制，4个操作功能键，LCD显示屏,数字温度测量，与PC通讯功能；
3线制U80:
外配11-30VDC电源，4个操作功能键，LCD显示屏,数字温度测量，与PC通讯功能，2路继电器输出（1A，30V）。

U80液位测量系统通过回波时间原理提取测量声音脉冲传送过程的一种高端技术。

U80液位测量模式是以型号后位数来确认测量量程，如U80-3，则测量量程是从0.15M到3.0M,U80-6, 则测量量程是从0.3M到6.0M,U80-10, 则测量量程是从0.3M到10.0M.
U80液位测量产品可以通过LCD显示屏显示测量的模式为:液位,空间和距离.继电器可以通过程序配置为ON或OFF状态进行外部设备控制.4-20MA输出(非隔离3线制模式)可以与远程记录仪表或PLC连接通讯数据通过测量模式的选择,可以进行监测液位,空间或是距离的测量,并且提供MA高低3.5MA和22MA输出报警功能.它有IP65防护等级的盖子和可以通过4个功能编程操作键和显示的LCD屏.在运行模式状态下可以通过热键进行访问附加信息.
4产品详述：
外形：
高186MM，宽133MM，2个M16穿线孔密封孔：4.5-10MM；
安装：U80-3和U80-6用1.5’’的BSP缧纹，U80-10安装用2’’的BSP缧纹；
重量：1KG
5安装环境：
环境温度要求：-40~65度；
传感器温度要求-40~80度；
防护等级：IP67；
良好可靠的接地。

使用支架安装简单可靠，用2’’的BSP或NPT缧纹孔安装。

不要安装在日光直照的环境，避免提高环境的安装温度，不要安装在风吹雨淋的环境，避免产品遭到损坏。

6产品的安装：
支架安装：用2’’的BSP或NPT缧纹孔安装。

法兰短管安装尺寸：
当D=80mm，L=220mm，
D=100mm，L=280mm，
D=150mm，L=420mm，
D=200mm，L=560mm。

7产品电缆接线详述：
U80物位测量产品有2线制和3线制接线模式：1，2线制模式：
8，3线制模式：
1，有源模式：
2，无源模式：
最大的回路电阻590欧姆。

9 U80液位测量系统的显示和操作：
1，显示屏：在运行模式下LCD是默认的4位数字以米为单位液位显示，当有错误被检测时，将交替显示计数和“LOE”（Loss of Echo），通过程序模式进入选项进行编译参数。

2，RUN MODE ：正常工作状态下显示液位；
3，PROGRAMM MODE：通过本地的4个操作键进行程序选择。

4，本地4 个操作键功能：
5，如何访问程序模式：
访问程序模式时，同时按住“CANCEL”和“ENTER”，LCD上将显示“PASS”后，出现“0000”提示你输入访问密码，最左边数字闪动。

通过左箭头键或右箭头键来增加或减少，输出密码“1997”后回车（ENTER）后，如果密码正确，将进入程序模式，出现“APP”（APPLICATION）菜单；如果密码不正确，LCD将显示错误“FAIL”大约2秒后会自动回到运行模式。

6，进入菜单系统：通过左箭头键或右箭头键来翻阅主菜单，短时间按住ENTER键进入菜单的子菜单内容，可以进行参数修改和选择，修改参数后，如果认为正确无误则按ENTER键确认，如果要放弃则按CANCEL键取消。

10，设置详细的现场应用参数：
1，空容器距离设置：P105参数值，是从传感器面到容器的底部距离；
2，量程范围的设置：P106参数值，是从容器的底部到容器对应的100%液位距离，即0%-100%，对应MA输出的4-20MA值；
3，P107和P108设置：
4，MA输出：U80默认MA输出为4-20MA模式，对应0%-100%，根据工况情况设置现场需求量程，如果容器为6M，只需要液位到达%M时就认为满量程，则P834（Low Value）和P835（High Value）参数设置为0和5，4ma对应0M的0%，20ma对应5M的100%。

5，继电器输出：继电器输出参数全部前缀为2**，共3位数字编码参数，第二位数字表示继电器的编号，如21*，则是第一路继电器输出。

6，如果通过设置参数后，有问题，需要恢复参数时，进入SYS1菜单中的P930选择1并回车，则所设置的参数全部将都回恢复到工厂设置，除了MA值。

然后再重新进行参数设置。

7，参数详细的解释：
1，运行模式：P100参数，是指现场工况时运行测量的模式：
2，测量单位：P104是测量运行时的单位：
3，空容器距离设置：P105参数值，是从传感器面到容器的底部距离；
4，量程范围的设置：P106参数值，是从容器的底部到容器对应的100%液位距离，即0%-100%，对应MA输出的4-20MA值。

8，体积测量：P600设置：是选择容器外形。

P600=0，0是圆柱平底容器；
P600=1，1矩形直角平底容器；
P600=2，2圆柱锥底容器；
P600=3，3矩形锥底容器；
P600=4，4圆柱抛物线底容器；
P600=5，5圆柱半球形底容器；
P600=5，5圆柱平斜坡底容器；
P600=7，7直角矩形平斜坡底容器；
P600=8，8水平圆筒两侧平面形容器；
P600=9，9水平圆筒两侧圆弧形容器；
P600=10，10圆球形容器；
P600=11，11不规则形容器；
P600=12，12不规则形容器；
11 P601-603设置：这三个参数是为了计算计算体积时设置的必要的尺寸参数：
P604设置：计算体积。

这个参数显示可读最大的凡例立方米体积，它将依靠于P105和P106来计算输出量程。

P605设置：测量单位选择，
P606设置：为修改系数。

P607设置：它等于P604*P606的系数。

P800设置：设置显示单位。

P801设置：设置显示小数位。

P802设置：失败模式LOE。

当报警点与MA输出点相等时则出现此信息。

P803设置：失败模式的时间。

P834和P835：P834为4MA，P835为20MA。

P842设置：设置电压输出模式。

P852设置：选择温度模式：
P854设置：为设置固定温度，没有温度测量。

人为的输入一个参考温度，要求P852=3，一般默认20度。

P852设置：声波速率的选择，不同的介质选择对应的速率。

P870和P871设置：阻尼时间。

如果测量介面波动大，可以进行稳定性的增强。

P992设置：为MA输出的测试功能。

模拟输出端子的MA输出。

12 常规的参数设置内容：
以上中文资料有不详或错误之处，请及时与我联系：Hongjian.Zhang@ 谢谢!
自动化仪器仪表服务部。