電容式單法蘭(lán)液位計與電容式雙法蘭(lán)液(yè)位計本質區別
1. 電容式單法蘭是指變送器的正壓側是法蘭結(jié)構,直接與測量(liàng)介(jiè)質的接口相連(lián),而負壓側是采用引壓(yā)管將測量(liàng)介質與變送器的容室相連。優點是測量精度高,能達到變送器的測(cè)量技術指標,缺點就是負壓(yā)管道必須(xū)密封,且(qiě)需對變送器進行量程遷移,校驗時(shí)應將負壓管道內的介質液體的誤差遷移掉。
2. 電容式雙法蘭是指變送器的正(zhèng)、負(fù)壓側均是法蘭結構,可以直接與需測(cè)量的容器、管道相(xiàng)連。優點是安裝容(róng)易,校驗方便,不需量程遷移。缺點是測量精度不高,由於法蘭與變(biàn)送器之間采用彈性軟管連接(jiē),內部應該是充滿矽油,所以對介質壓力變化的傳遞有一定的偏差,外界溫度變換多多(duō)少少對(duì)矽油(yóu)有一些影響,所以測(cè)量反映上就有一定的誤差。
電容式(shì)單法蘭液位(wèi)計和雙法蘭(lán)液位計都是采用靜壓式測量的液位計,那麽究竟哪些場合能用單法(fǎ)蘭,哪些場合能用電容式雙(shuāng)法(fǎ)蘭的呢(ne)?
電容式單法蘭液位計測(cè)量(liàng)的是敞(chǎng)開式容器的液位,電容式單法蘭 液位變送器 有(yǒu)設計原(yuán)理先進、品種(zhǒng)規格齊全(quán)、安裝使用簡便等(děng)特點(diǎn)。
電容式雙法蘭液位計測量(liàng)的是密閉式容器的液位;電容式雙法蘭液位變送器由差(chà)壓變(biàn)送器與智能放(fàng)大板組合,可構成智能遠傳壓力、差壓變送器,與符合HART協議的手操器配合,可以相互通訊,進行(háng)設定和監控。
電容式液位變送器是測量罐(guàn)內液(yè)位(wèi)簡單可靠的(de)測量儀器,是利用P=ρgh的原理來測量差壓來測量液位,液位的高低與液位變送器(qì)所測得差壓成正比,液位變(biàn)送器的過程連接通(tōng)常采用隔膜法(fǎ)蘭式,膜片(piàn)內(nèi)充矽油作為壓力傳導介質。液體罐通常(cháng)有敞口罐(guàn)和帶壓罐之分,敞口罐上部通大氣,測量敞口罐(guàn)液位的液位變送器隻需高壓端連接(jiē)過程法蘭,低壓側與大氣聯通。而帶壓罐則需要液(yè)位變送器高(gāo)低壓側(cè)連接隔膜法蘭式,以(yǐ)測量高低取壓側的壓力差。
電容(róng)式物位傳感器是根據圓筒電容(róng)器原理(lǐ)進行(háng)工(gōng)作的。其結構如同2個長度為L 、半徑分別為R和r的圓筒(tǒng)型金(jīn)屬導體,中間隔以絕緣物質,當中(zhōng)間所充介質是介(jiè)電常數為ε1的(de)氣體(tǐ)時,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為ε2的液體(非(fēi)導電性的)浸沒時,則會有電容量的增量△C 產生(因ε2>ε1),此時兩極間的電容(róng)量C=C1+△C。假如電極被浸沒長度為(wéi)l,則電容增量(liàng)為:
△C = 2π(ε2 - ε1)ι / (㏑ R/r) (2)
當ε2、ε1、R、r不(bú)變時,電容量增量△C與電極浸沒的(de)長度l 成正比,因此測出電容增量數值便可知道液位高度。
如果被測介質為導電性液(yè)體(tǐ)時,電(diàn)極要用絕緣物(如聚乙烯)覆蓋(gài)作為中間介質,而液體和外圓(yuán)筒一起作為外電極。假設中間(jiān)介質的(de)介電常數為ε3,電極被浸沒長度為l,則(zé)此時電容器所具有的電容(róng)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電極外半徑。由於ε3 為常數,所以C 與(yǔ)l 成正比。
射頻電容式液位計的優缺點
1電容式液位計指示不(bú)準的原因
某(mǒu)化(huà)工建廠以來一直是用江(jiāng)蘇久久儀表有(yǒu)限公司生產的電容式液位計進行測量的(de)。雖然也有一定的弱點:一是電極外套的絕緣(yuán)材(cái)料PTFE是南四氟乙烯聚合而成的高分子 料,其(qí)應用環境溫度一般不大於1 20 C,當把它置十溫度接近(jìn)200℃的介質中工作時,耐壓等級兒乎為零。而葉l壓分解器L 1 0 2控製溫度為158~180℃,控(kòng)製 力為(wéi)1.7Mpa.已遠遠超(chāo)過了電極外套所要求的工作環境。二是因(yīn)所測到的電容與物料的(de)高(gāo)度成正(zhèng)比。當(dāng)物(wù)位升高後假(jiǎ)如(rú)又回落下去(qù),則探頭可能會有掛料,這會導致電容值加大(dà),如果是導電液體情況會更(gèng)嚴重,產生很人的誤差。i是探頭到電路單元之 的連接電纜相當一個較大的電容,而且(qiě)隨(suí)溫度變化,兒其是在物料介質常數較小信號較弱的場俞,這些誤差將會很大(dà)。而(ér)射(shè)頻導納技術就能克服上(shàng)述缺點。
2射頻導納的原理(lǐ)
射(shè)頻導納是一種從電(diàn)容式發展起來(lái)的防(fáng)掛料更可靠、更準確、使用性更廣的液位測量技術,射(shè)頻就是高(gāo)頻無線電波譜,導納為(wéi)阻抗的倒數,它(tā)是電阻忡成分、電容性成分、電感性成分綜合而(ér)成。射頻導納可以簡單理解為用高頻無線電(diàn)波譜測量導納。
3射頻導納液位(wèi)計的特點
(1)地線是(shì)電纜巾另一條獨立的導線。由於同軸電纜的中心線與(yǔ)外層屏蔽存在上述關係,所(suǒ)以(yǐ)二者之 沒有電位差,也就沒仃(dīng)電(diàn)流流(liú)過, 即沒有電流從巾心線漏出(chū)來,相當於二首之間沒有電容或(huò)電容等十(shí)零。因此電纜(lǎn)的溫度效應,安裝電容等也就不會產牛影響。(2)射頻導納液位計不但(dàn)檢測電容還檢(jiǎn)測電阻與電感,這與電容式液位計相比增加了可靠性與準確性。(3)為了解決傳感器根部掛料的問題,新增(zēng)加了震蕩(dàng)緩衝器和交流變換斬波驅動器兩個電路。振蕩(dàng)緩衝器補充由於(yú)粘結層或滲透層阻(zǔ)抗所(suǒ)損失的能量,而斬波驅動器與斬波器一起來確保*後得到的電容值與真實物位相符的真實(shí)值。(4)由測量電極和智能變送器兩部分組成(chéng),其通訊協議采用了HART協議。可用(yòng)HART通訊器或用供貨商專(zhuān)門提供的專用軟件通過專(zhuān)用的MODEM用(yòng)計(jì)算機與現場變送器進行通(tōng)訊進行零點及量程標定等。可自我檢測和遠程通訊,這使得儀表標定更加方(fāng)便,維護量(liàng)幾乎為零。
4射頻導(dǎo)納液位計應用實(shí)例
1999年1月九江石(shí)化總廠把此表應用到其尿素工段中壓分解器L102、二段真空分解器L107上,經運行(háng)表明,幾乎(hū)沒出現過故障, 跟蹤靈敏, 指示(shì)準確。河北滄州大化已(yǐ)在H2SO4、HNO3等不同介質的測量中應用了十幾套,經幾年運行也都(dōu)非常穩定。
從以上對(duì)此表的(de)分析可知,應該說(shuō)技術比較,可靠性與準確性(xìng)高,故障率低,維護量小。它克服了以前所用電容式液位計的(de)一(yī)些缺點,適用於在(zài)中壓分解器L1 02上運行(háng)。
5注意事項
因射頻導納液位(wèi)計是智能型的,其本身(shēn)運用了微處理器技術,采(cǎi)用了HART通(tōng)訊協議,所以在應用的過程中以下幾個方麵(miàn)應引起注意:(1)防靜電:(2)防(fáng)幹擾(rǎo):(3)要想使變(biàn)送器與PC機或通訊器之間的通訊能順利進行(háng),通(tōng)訊電纜應符合(hé)該表說明書(shū)中的要求:(4)應注意電纜的分(fèn)布電容對通訊的影響,對距離較長的信號傳送應(yīng)選用分布電(diàn)容較低的(de)電(diàn)纜。
6綜述
射頻(pín)導納液位計是一(yī)種高可靠性、免維護的液位計,安裝非常簡(jiǎn)單,既可螺紋安裝又可法蘭連接,尤其對於各種複雜惡劣(liè)的場合,其通用性是非常高的,其支持HART協議的智能式物(wù)位變送器(qì)更顯示出***的性能(1)遠距標定:可以在控製(zhì)回路中的任何一點進行(háng)標定。(2)較高的準確度:可以進行各種測量補償而得到較高的準確性和穩定性。(3)永久保存數據,不怕斷電丟失。(4)可(kě)以進行容器參考標定而不象模擬儀表那(nà)樣必(bì)須(xū)將探頭頂端視作零點(diǎn)。(5)物(wù)位(wèi)的任意(yì)兩點標定:隻需要兩個基本點(diǎn)相距大於1 0% 的任意物(wù)位點就可以進行標定,而且不分高低順序。
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