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    射頻電容式液位計分布電容對通訊的影響

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    射頻電容式液位計的優缺點
    1電容式液位計指示不準的原因
    某化工建廠以來一直是用江蘇久久儀表有限公司生產的電容式液位計進行測量的。雖然也有一定的弱點: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,其應用環境溫度一般不大于1 20 C,當把它置十溫度接近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控制溫度為158~180℃,控制 力為1.7Mpa.已遠遠超過了電極外套所要求的工作環境。二是因所測到的電容與物料的高度成正比。當物位升高后假如又回落下去,則探頭可能會有掛料,這會導致電容值加大,如果是導電液體情況會更嚴重,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,而且隨溫度變化,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。而射頻導納技術就能克服上述缺點。
    2射頻導納的原理
    射頻導納是一種從電容式發展起來的防掛料更可靠、更準確、使用性更廣的液位測量技術,射頻就是高頻無線電波譜,導納為阻抗的倒數,它是電阻忡成分、電容性成分、電感性成分綜合而成。射頻導納可以簡單理解為用高頻無線電波譜測量導納。
    3射頻導納液位計的特點
    (1)地線是電纜巾另一條獨立的導線。由于同軸電纜的中心線與外層屏蔽存在上述關系,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,相當于二首之間沒有電容或電容等十零。因此電纜的溫度效應,安裝電容等也就不會產牛影響。(2)射頻導納液位計不但檢測電容還檢測電阻與電感,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,新增加了震蕩緩沖器和交流變換斬波驅動器兩個電路。振蕩緩沖器補充由于粘結層或滲透層阻抗所損失的能量,而斬波驅動器與斬波器一起來確保*后得到的電容值與真實物位相符的真實值。(4)由測量電極和智能變送器兩部分組成,其通訊協議采用了HART協議??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用計算機與現場變送器進行通訊進行零點及量程標定等??勺晕覚z測和遠程通訊,這使得儀表標定更加方便,維護量幾乎為零。
    4射頻導納液位計應用實例
    1999年1月九江石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,經運行表明,幾乎沒出現過故障, 跟蹤靈敏, 指示準確。河北滄州大化已在H2SO4、HNO3等不同介質的測量中應用了十幾套,經幾年運行也都非常穩定。
    從以上對此表的分析可知,應該說技術比較,可靠性與準確性高,故障率低,維護量小。它克服了以前所用電容式液位計的一些缺點,適用于在中壓分解器L1 02上運行。
    5注意事項
    因射頻導納液位計是智能型的,其本身運用了微處理器技術,采用了HART通訊協議,所以在應用的過程中以下幾個方面應引起注意:(1)防靜電:(2)防干擾:(3)要想使變送器與PC機或通訊器之間的通訊能順利進行,通訊電纜應符合該表說明書中的要求:(4)應注意電纜的分布電容對通訊的影響,對距離較長的信號傳送應選用分布電容較低的電纜。
    6綜述
    射頻導納液位計是一種高可靠性、免維護的液位計,安裝非常簡單,既可螺紋安裝又可法蘭連接,尤其對于各種復雜惡劣的場合,其通用性是非常高的,其支持HART協議的智能式物位變送器更顯示出卓越的性能(1)遠距標定:可以在控制回路中的任何一點進行標定。(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)可以進行容器參考標定而不象模擬儀表那樣必須將探頭頂端視作零點。(5)物位的任意兩點標定:只需要兩個基本點相距大于1 0% 的任意物位點就可以進行標定,而且不分高低順序。

    電容式物位傳感器是根據圓筒電容器原理進行工作的。其結構如同2個長度為L 、半徑分別為R和r的圓筒型金屬導體,中間隔以絕緣物質,當中間所充介質是介電常數為ε1的氣體時,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ε2、ε1、R、r不變時,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值便可知道液位高度。
      如果被測介質為導電性液體時,電極要用絕緣物(如聚乙烯)覆蓋作為中間介質,而液體和外圓筒一起作為外電極。假設中間介質的介電常數為ε3,電極被浸沒長度為l,則此時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電極外半徑。由于ε3 為常數,所以C 與l 成正比。
    防腐型電容式液位計安裝注意事項:
    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、抗老化且化學穩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。安裝時一定注意保護好探極線的外絕緣層,一旦損傷,將導致使用壽命縮短或安裝失敗。
    探極線安裝結束后,使其全部浸入液體時,控極線與液體(或金屬容器外壁)的絕緣電阻應>20MΩ(用數字萬用表20MΩ檔測量),測量絕緣電阻時,應將探極線與變送器的連接暫時斷開。
    2、變送器露天安裝時,探極線不能裸露于容器以處,以免雨天探極線著水出現測量誤差。
    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,探極線在容器內不能有較大的擺動幅度,否則會出現信號不穩定現象。
    5、探級線安裝時,應盡量遠離容器內壁,zui小距離不能<100mm.當受到條件限制,距離<100mm時,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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