电容式外浮筒液位计介电常数介电常数电容量的增量

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射频电容式液位计的优缺点
1电容式液位计指示不准的原因
某化工建厂以来一直是用江苏久久仪表有限企业生产的电容式液位计进行测量的。虽然也有一定的弱点:一是电极外套的绝缘材料PTFE是南四氟乙烯聚合而成的高分子 料,其应用环境温度一般不大于1 20 C,当把它置十温度接近200℃的介质中工作时,耐压等级儿乎为零。而叶l压分解器L 1 0 2控制温度为158~180℃,控制 力为1.7Mpa.已远远超过了电极外套所要求的工作环境。二是因所测到的电容与物料的高度成正比。当物位升高后假如又回落下去,则探头可能会有挂料,这会导致电容值加大,如果是导电液体情况会更严重,产生很人的误差。i是探头到电路单元之 的连接电缆相当一个较大的电容,而且随温度变化,儿其是在物料介质常数较小信号较弱的场俞,这些误差将会很大。而射频导纳技术就能克服上述缺点。
2射频导纳的原理
射频导纳是一种从电容式发展起来的防挂料更可靠、更准确、使用性更广的液位测量技术,射频就是高频无线电波谱,导纳为阻抗的倒数,它是电阻忡成分、电容性成分、电感性成分综合而成。射频导纳可以简单理解为用高频无线电波谱测量导纳。
3射频导纳液位计的特点
(1)地线是电缆巾另一条独立的导线。由于同轴电缆的中心线与外层屏蔽存在上述关系,所以二者之 没有电位差,也就没仃电流流过, 即没有电流从巾心线漏出来,相当于二首之间没有电容或电容等十零。因此电缆的温度效应,安装电容等也就不会产牛影响。(2)射频导纳液位计不但检测电容还检测电阻与电感,这与电容式液位计相比增加了可靠性与准确性。(3)为了解决传感器根部挂料的问题,新增加了震荡缓冲器和交流变换斩波驱动器两个电路。振荡缓冲器补充由于粘结层或渗透层阻抗所损失的能量,而斩波驱动器与斩波器一起来确保*后得到的电容值与真实物位相符的真实值。(4)由测量电极和智能变送器两部分组成,其通讯协议采用了HART协议。可用HART通讯器或用供货商专门提供的专用App通过专用的MODEM用计算机与现场变送器进行通讯进行零点及量程标定等。可自我检测和远程通讯,这使得仪表标定更加方便,维护量几乎为零。
4射频导纳液位计应用实例
1999年1月九江石化总厂把此表应用到其尿素工段中压分解器L102、二段真空分解器L107上,经运行表明,几乎没出现过故障, 跟踪灵敏, 指示准确。河北沧州大化已在H2SO4、HNO3等不同介质的测量中应用了十几套,经几年运行也都非常稳定。
从以上对此表的分析可知,应该说技术比较,可靠性与准确性高,故障率低,维护量小。它克服了以前所用电容式液位计的一些缺点,适用于在中压分解器L1 02上运行。
5注意事项
因射频导纳液位计是智能型的,其本身运用了微处理器技术,采用了HART通讯协议,所以在应用的过程中以下几个方面应引起注意:(1)防静电:(2)防干扰:(3)要想使变送器与PC机或通讯器之间的通讯能顺利进行,通讯电缆应符合该表说明书中的要求:(4)应注意电缆的分布电容对通讯的影响,对距离较长的信号传送应选用分布电容较低的电缆。
6综述
射频导纳液位计是一种高可靠性、免维护的液位计,安装非常简单,既可螺纹安装又可法兰连接,尤其对于各种复杂恶劣的场合,其通用性是非常高的,其支撑HART协议的智能式物位变送器更显示出卓越的性能(1)远距标定:可以在控制回路中的任何一点进行标定。(2)较高的准确度:可以进行各种测量补偿而得到较高的准确性和稳定性。(3)永久保存数据,不怕断电丢失。(4)可以进行容器参考标定而不象模拟仪表那样必须将探头顶端视作零点。(5)物位的任意两点标定:只需要两个基本点相距大于1 0% 的任意物位点就可以进行标定,而且不分高低顺序。

电容式物位计的工作原理
电容式物位计由电容式物位传感器和检测电容的线路组成。其基本工作原理是电容式物位传感器把物位转换为电容量的变化,然后再用测量电容量的方法求知物位数值。
电容式物位传感器是根据圆筒电容器原理进行工作的。其结构如同2个长度为L 、半径分别为R和r的圆筒型金属导体,中间隔以绝缘物质,当中间所充介质是介电常数为ε1的气体时,两圆筒的电容量为:
C1 = 2πε1L/R(㏑ R/r) (1) 如果电极的一部分被介电常数为ε2的液体(非导电性的)浸没时,则必须会有电容量的增量△C 产生(因ε2>ε1),此时两极间的电容量C=C1+△C。假如电极被浸没长度为l,则电容增量为:
△C = 2π(ε2 - ε1)ι / (㏑ R/r) (2)
当ε2、ε1、R、r不变时,电容量增量△C与电极浸没的长度l 成正比,因此测出电容增量数值便可知道液位高度。
如果被测介质为导电性液体时,电极要用绝缘物(如聚乙烯)覆盖作为中间介质,而液体和外圆筒一起作为外电极。假设中间介质的介电常数为ε3,电极被浸没长度为l,则此时电容器所具有的电容量为:
C = 2πε3ι/ (㏑ R/r) (3)
其中:R 和r 分别为绝缘覆盖层外半径和内电极外半径。由于ε3 为常数,所以C 与l 成正比。

电容式外浮筒液位计的产品特点
1、两线制电流环,测量系统与电流环隔离;
2、具有全工况条件(锅炉启、停、排污、事故工况等)下液位准确连续测控功能;
3、采取断层扫描技术,能够对液相介质介电常数变化、汽相介质介电常数变化和温度变化同时进行精确补偿,任何情况下无需重新标定;
4、高精度、高稳定性,分辨率达到0.01mm,年漂移量不超过0.5mm;
5、经认证的良好的电磁兼容特性;
6、耐高温、高压、长寿命;
7、不存在“假水位"测量;
8、操作App为中文操作环境,轻松整定,带自诊断。

 


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