射頻電容式液位計(jì)的優(yōu)缺點(diǎn)
1電容式液位計(jì)指示不準(zhǔn)的原因
某化工建廠以來一直是用江蘇久久儀表有限公司生產(chǎn)的電容式液位計(jì)進(jìn)行測量的。雖然也有一定的弱點(diǎn):一是電極外套的絕緣材料PTFE是南四氟乙烯聚合而成的高分子 料,其應(yīng)用環(huán)境溫度一般不大于1 20 C,當(dāng)把它置十溫度接近200℃的介質(zhì)中工作時(shí),耐壓等級(jí)兒乎為零。而葉l壓分解器L 1 0 2控制溫度為158~180℃,控制 力為1.7Mpa.已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了電極外套所要求的工作環(huán)境。二是因所測到的電容與物料的高度成正比。當(dāng)物位升高后假如又回落下去,則探頭可能會(huì)有掛料,這會(huì)導(dǎo)致電容值加大,如果是導(dǎo)電液體情況會(huì)更嚴(yán)重,產(chǎn)生很人的誤差。i是探頭到電路單元之 的連接電纜相當(dāng)一個(gè)較大的電容,而且隨溫度變化,兒其是在物料介質(zhì)常數(shù)較小信號(hào)較弱的場俞,這些誤差將會(huì)很大。而射頻導(dǎo)納技術(shù)就能克服上述缺點(diǎn)。
2射頻導(dǎo)納的原理
射頻導(dǎo)納是一種從電容式發(fā)展起來的防掛料更可靠、更準(zhǔn)確、使用性更廣的液位測量技術(shù),射頻就是高頻無線電波譜,導(dǎo)納為阻抗的倒數(shù),它是電阻忡成分、電容性成分、電感性成分綜合而成。射頻導(dǎo)納可以簡單理解為用高頻無線電波譜測量導(dǎo)納。
3射頻導(dǎo)納液位計(jì)的特點(diǎn)
(1)地線是電纜巾另一條獨(dú)立的導(dǎo)線。由于同軸電纜的中心線與外層屏蔽存在上述關(guān)系,所以二者之 沒有電位差,也就沒仃電流流過, 即沒有電流從巾心線漏出來,相當(dāng)于二首之間沒有電容或電容等十零。因此電纜的溫度效應(yīng),安裝電容等也就不會(huì)產(chǎn)牛影響。(2)射頻導(dǎo)納液位計(jì)不但檢測電容還檢測電阻與電感,這與電容式液位計(jì)相比增加了可靠性與準(zhǔn)確性。(3)為了解決傳感器根部掛料的問題,新增加了震蕩緩沖器和交流變換斬波驅(qū)動(dòng)器兩個(gè)電路。振蕩緩沖器補(bǔ)充由于粘結(jié)層或滲透層阻抗所損失的能量,而斬波驅(qū)動(dòng)器與斬波器一起來確保*后得到的電容值與真實(shí)物位相符的真實(shí)值。(4)由測量電極和智能變送器兩部分組成,其通訊協(xié)議采用了HART協(xié)議??捎肏ART通訊器或用供貨商專門提供的專用軟件通過專用的MODEM用計(jì)算機(jī)與現(xiàn)場變送器進(jìn)行通訊進(jìn)行零點(diǎn)及量程標(biāo)定等??勺晕覚z測和遠(yuǎn)程通訊,這使得儀表標(biāo)定更加方便,維護(hù)量幾乎為零。
4射頻導(dǎo)納液位計(jì)應(yīng)用實(shí)例
1999年1月九江石化總廠把此表應(yīng)用到其尿素工段中壓分解器L102、二段真空分解器L107上,經(jīng)運(yùn)行表明,幾乎沒出現(xiàn)過故障, 跟蹤靈敏, 指示準(zhǔn)確。河北滄州大化已在H2SO4、HNO3等不同介質(zhì)的測量中應(yīng)用了十幾套,經(jīng)幾年運(yùn)行也都非常穩(wěn)定。
從以上對此表的分析可知,應(yīng)該說技術(shù)比較,可靠性與準(zhǔn)確性高,故障率低,維護(hù)量小。它克服了以前所用電容式液位計(jì)的一些缺點(diǎn),適用于在中壓分解器L1 02上運(yùn)行。
5注意事項(xiàng)
因射頻導(dǎo)納液位計(jì)是智能型的,其本身運(yùn)用了微處理器技術(shù),采用了HART通訊協(xié)議,所以在應(yīng)用的過程中以下幾個(gè)方面應(yīng)引起注意:(1)防靜電:(2)防干擾:(3)要想使變送器與PC機(jī)或通訊器之間的通訊能順利進(jìn)行,通訊電纜應(yīng)符合該表說明書中的要求:(4)應(yīng)注意電纜的分布電容對通訊的影響,對距離較長的信號(hào)傳送應(yīng)選用分布電容較低的電纜。
6綜述
射頻導(dǎo)納液位計(jì)是一種高可靠性、免維護(hù)的液位計(jì),安裝非常簡單,既可螺紋安裝又可法蘭連接,尤其對于各種復(fù)雜惡劣的場合,其通用性是非常高的,其支持HART協(xié)議的智能式物位變送器更顯示出***的性能(1)遠(yuǎn)距標(biāo)定:可以在控制回路中的任何一點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)定。(2)較高的準(zhǔn)確度:可以進(jìn)行各種測量補(bǔ)償而得到較高的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。(3)永久保存數(shù)據(jù),不怕斷電丟失。(4)可以進(jìn)行容器參考標(biāo)定而不象模擬儀表那樣必須將探頭頂端視作零點(diǎn)。(5)物位的任意兩點(diǎn)標(biāo)定:只需要兩個(gè)基本點(diǎn)相距大于1 0% 的任意物位點(diǎn)就可以進(jìn)行標(biāo)定,而且不分高低順序。
電容式物位傳感器是根據(jù)圓筒電容器原理進(jìn)行工作的。其結(jié)構(gòu)如同2個(gè)長度為L 、半徑分別為R和r的圓筒型金屬導(dǎo)體,中間隔以絕緣物質(zhì),當(dāng)中間所充介質(zhì)是介電常數(shù)為ε1的氣體時(shí),兩圓筒的電容量為:
C1 = 2πε1L/R(㏑ R/r) (1) 如果電極的一部分被介電常數(shù)為ε2的液體(非導(dǎo)電性的)浸沒時(shí),則會(huì)有電容量的增量△C 產(chǎn)生(因ε2>ε1),此時(shí)兩極間的電容量C=C1+△C。假如電極被浸沒長度為l,則電容增量為:
△C = 2π(ε2 - ε1)ι / (㏑ R/r) (2)
當(dāng)ε2、ε1、R、r不變時(shí),電容量增量△C與電極浸沒的長度l 成正比,因此測出電容增量數(shù)值便可知道液位高度。
如果被測介質(zhì)為導(dǎo)電性液體時(shí),電極要用絕緣物(如聚乙烯)覆蓋作為中間介質(zhì),而液體和外圓筒一起作為外電極。假設(shè)中間介質(zhì)的介電常數(shù)為ε3,電極被浸沒長度為l,則此時(shí)電容器所具有的電容量為:
C = 2πε3ι/ (㏑ R/r) (3)
其中:R 和r 分別為絕緣覆蓋層外半徑和內(nèi)電極外半徑。由于ε3 為常數(shù),所以C 與l 成正比。
防腐型電容式液位計(jì)安裝注意事項(xiàng):
1、變送器采用電容測量原理,探極線的外絕緣層為耐高溫、耐腐蝕、抗老化且化學(xué)穩(wěn)定性極高的聚四氟乙烯材料,正常工作中與被測液體之間處于絕緣狀態(tài)。安裝時(shí)一定注意保護(hù)好探極線的外絕緣層,一旦損傷,將導(dǎo)致使用壽命縮短或安裝失敗。
探極線安裝結(jié)束后,使其全部浸入液體時(shí),控極線與液體(或金屬容器外壁)的絕緣電阻應(yīng)>20MΩ(用數(shù)字萬用表20MΩ檔測量),測量絕緣電阻時(shí),應(yīng)將探極線與變送器的連接暫時(shí)斷開。
2、變送器露天安裝時(shí),探極線不能裸露于容器以處,以免雨天探極線著水出現(xiàn)測量誤差。
3、變送器的外殼或接線盒下部的不銹鋼過程連接部件,必須可靠與容器外壁連接(接地),其接觸電阻不能大于2Ω。
4、在正常工作中,探極線在容器內(nèi)不能有較大的擺動(dòng)幅度,否則會(huì)出現(xiàn)信號(hào)不穩(wěn)定現(xiàn)象。
5、探級(jí)線安裝時(shí),應(yīng)盡量遠(yuǎn)離容器內(nèi)壁,zui小距離不能<100mm.當(dāng)受到條件***,距離<100mm時(shí),探極線與容器壁的距離必須保證相對固定。
6、對單線軟探極,多余部分可通過過程連接件上端拉出后剪掉,然后擰緊螺栓,而雙絞線探極,多余部分可盤扎在被測液面以上,不允許將多余部分盤繞在容器底部有效測量段。
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