測量原理
射頻導納物位計的概述測量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、適用性更廣的新型物位控制技術,是電容式物位技術的升級。所謂射頻導納,導納的含義為電學中阻抗的倒數,它由電阻性成分、電容性成分、感性成分綜合而成,而射頻即高頻無線電波譜,所以射頻導納可以理解為用高頻無線電波測量導納。儀表工作時,儀表的感測器與灌壁及被測介質形成導納值,物位變化時,導納值相應變化,電路單元將測量導納值轉換成物位信號輸出,實現物位測量。對於連續測量,射頻導納技術與傳統電容技術的區別除了上述講過的以外,還增加了兩個很重要的電路,這是根據導電掛料實踐中的一個很重要的發現改進而成的。上述技術在這時同樣解決了連線電纜問題,也解決了垂直安裝的感測器根部掛料問題。鎖增加的兩個電路是振盪器緩衝器和交流變換斬波器驅動器。
對一個強導電性被測介質的容器,由於被測介質是導電的,接地點可以被認為在探頭絕緣層的表面,對變送器來說僅表現為一個純電容。隨著容器排料,探桿上產生掛料,而掛料是具有阻抗的。這樣以前的純電容現在變成了由電容和電阻組成的復阻抗,從而引起兩個問題。
第一個問題是液位本身對探頭相當於一個電容,它不消耗變送器的能量,(純電容不耗能)。但掛料對探頭等效電路中含有電阻,則掛料的阻抗會消耗能量,從而將振盪器電壓拉下來,導致橋路輸出改變,產生測量誤差。我們在振盪器與電橋之間增加了一個緩衝放大器,使消耗的能量得到補充,因而不會降低加在探頭的振盪電壓。
第二個問題是對於導電被測介質,探頭絕緣層表面的接地點覆蓋了整個被測介質及掛料區,使有效測量電容擴展到掛料的頂端。這樣便產生掛料誤差,且導電性越強誤差越大。但任何被測介質都不是完全導電的。從電學角度來看,掛料層相當於一個電阻,感測元件被掛料覆蓋的部分相當於一條由無數個無窮小的電容和電阻元件組成的傳輸線。根據數學理論,如果掛料足夠長,則掛料的電容和電阻部分的阻抗相等。因此根據對掛料阻抗所產生的誤差研究,又增加一個交流驅動器電路。該電路與交流變換器或同步檢測器一起就可以分別測量電容和電阻。由於掛料的阻抗和容抗相等,則測得的總電容相當於C+C掛料,再減去與C 掛料相等的電阻R,就可以實際測量真實值,從而排除掛料的影響。
即C測量=C+C掛料
C=C測量—C掛料
=C測量— R
這些,多參量的測量,是必須得基礎,交流鑒相採樣器是實現的手段。由於使用了上述三項技術,使得射頻導納技術在現場套用中展現出非凡的生命力。
特點
通用性強:可測量液位及料位,可滿足不同溫度、壓力、介質的測量要求,並可套用於腐蝕、衝擊等惡劣場合防掛料 :獨特的電路設計和感測器結構,使其測量可以不受感測器掛料影響,無需定期清潔,避免誤測量。
免維護 :測量過程無可動部件,不存在機械部件損壞問題,無須維護。
抗干擾 :接觸式測量,抗干擾能力強,可克服蒸汽、泡沫及攪拌對測量的影響。
準確可靠:測量量多樣化,使測量更加準確,澤良不受環境變化影響,穩定性高,使用壽命長。
典型套用
導電、絕緣液體………………………化工、油田、水及污水處理導電、絕緣漿體………………………造紙、製藥、水及污水處理
粉末:灰、粉…………………………電廠、冶金、水泥
顆粒:煤、糧食………………………電廠、冶金、糧食
界面:不同兩種液體…………………油田、化工
性能指標
技術參數 測量精度 重複性 導電介質<2mm 非導電介質<50mm溫度範圍 介質溫度 —200℃∽+800℃(選擇相應的感測器探頭)
環境溫度 —40℃∽+60℃ 儲存溫度 —40℃∽+60℃
回響時間 0.3s或0∽20s連續可調
靈敏度 優於0.3PF
溫度影響 每10℃±0.05PF
信號輸出 DPDT繼電器輸出,兩組常開、常閉觸點,觸點容量:AC200V5A DC24V5A
供電電源 220V AC或24V DC
功耗 4W
防護等級 IP66
過程連線 外螺紋G3/4″、G1″
法蘭式GB-9123-2000 DN50 PN0.6MPa
感測器電極 加長桿式最長3m,最短0.4m,材質不鏽鋼304+PTFE 塑膠、陶瓷,或約定的其它要求。
纜式最長35m,最短0.5m,材質不鏽鋼304+PTFE塑膠或約定的其它要求。
保護電極 標準長度100mm或300mm材質不鏽鋼304+PTFE塑膠、陶瓷或約定的其它要求。
外殼 A型塑膠PBTP
B 型壓鑄鋁、環氧樹脂噴塗
電纜引入孔 M20x1.5 帶塑膠電纜密封套
隔爆標準 ExdIICT5
MAT700 | 連續物位計 | |
電源 | ||
A | 24VDC兩線制 | |
套用範圍 | ||
2 | 普通介質 | |
3 | 強導電介質 | |
作用方式 | ||
4 | 物位方式 | |
5 | 距離方式 | |
感測器 | 見MAT700感測器選型表 | |
安裝方式 | ||
I | 整體安裝 | |
R | 分體安裝 | |
防爆 | ||
E | 有 | |
Z | 無 |
選型指南
MAT700系列射頻導納 物位開關感測器選型型號 | 溫度壓力 | 最大長度 | 感測 器材質 | 感測 器外形 | 安裝尺寸 | 套用 |
C21 | 230℃/3Mpa | 5m | 304ss(其他可選)/TFE | 直徑:18mm 兩級桿式 | 3/4”NPT 1”NPT(可選) | 中溫中壓 一般套用導電 液體、漿體、顆粒 |
C22 | 200℃/3Mpa | 20m | 304ss(其他可選)/FEP | 直徑:2.7mm 兩級纜式 | 3/4”NPT | 大量程 導電液體、界面 |
C23 | 120℃/3Mpa | 30m | 304ss(其他可選)/PVDF | 直徑:8mm 兩級纜式 | 3/4”NPT | 大量程 中等黏度導電液體及粉末 |
C24 | 200℃/常壓 | 直徑40mm 15m 直徑8mm 30m | 304ss(其他可選)/TFE | 直徑:4mm/8mm 兩級纜式 | 3/4”NPT | 大量程絕緣粉末 |
C25 | 200℃/2Mpa | 5m | 304ss(其他可選)/FEP | 直徑:12mm 兩級桿式 | 3/4”NPT | 酸鹼 強腐蝕 法蘭安裝 |
外形結構
·電子部件外殼A型 塑膠PBTP
·電子部件外殼B 型 壓鑄鋁·感測器探頭B型不鏽鋼加長桿式
·感測器探頭C 型鋼纜式
最長3M 最短0.4M 最長35M最短0.5M
·保護電極探頭 標準100mm或300mm
·保護電極探頭 標準100mm或300mm
注意的3個問題
使用射頻導納物位計 的第一個問題是因此根據對掛料阻抗所產生的誤差研究,又增加一個交流驅動器電路。該電路與交流變換器或同步檢測器一起就可以分別測量電容和電阻。由於掛料的阻抗和容抗相等,則測得的總電容相當於C+C掛料,再減去與C掛料相等的電阻R,就可以實際測量真實值,從而排除掛料的影響。
使用射頻導納物位計的第二個問題液位本身對探頭相當於一個電容,它不消耗變送器的能量,(純電容不耗能)。但掛料對探頭等效電路中含有電阻,則掛料的阻抗會消耗能量,從而將振盪器電壓拉下來,導致橋路輸出改變,產生測量誤差。我們在振盪器與電橋之間增加了一個緩衝放大器,使消耗的能量得到補充,因而不會降低加在探頭的振盪電壓。
使用射頻導納物位計的第三個問題是對於導電被測介質,探頭絕緣層表面的接地點覆蓋了整個被測介質及掛料區,使有效測量電容擴展到掛料的頂端。這樣便產生掛料誤差,且導電性越強誤差越大。但任何被測介質都不是完全導電的。從電學角度來看,掛料層相當於一個電阻,感測元件被掛料覆蓋的部分相當於一條由無數個無窮小的電容和電阻元件組成的傳輸線。根據數學理論,如果掛料足夠長,則掛料的電容和電阻部分的阻抗相等。
感測器元件安裝
感測元件(探頭)的安裝位置通常是由容器的開孔位置所決定,但不可將其安裝在進料流中,當容器內部無適當位置時,可考慮使用外側臂或量筒安裝。感測器側壁安裝時,保護電極應進入容器內穿過側壁掛料,所以選型時請注意保護電極長度。
為使設備正常,準確工作,請按下列步驟進行安裝:
A.在用絕緣感測器的場合,安裝必須非常仔細,因為在這種情況下,有可能損壞探頭的絕緣層,尤其是那種薄電容式探頭。
B.感測元件的安裝不能使之處於填充嘴或槽的直接物料流進的地方。若無法做到這一點,則要在探頭與填充間加裝隔板。
C.不要拆開感測器或鬆開安裝密封蓋。
D.用扳手的平面部分擰緊感測元件。
E.探頭安裝時禁止層一定要穿過罐壁。
小心:
探頭或儀器機殼不要採用單組分常溫硫化密封劑,該物質經常含有乙酸,將會腐蝕電路元件。應採用特殊的雙組分密封劑(非腐蝕性),請向廠家諮詢究竟採用何種雙組分密封劑。
調試
靈敏度調試電位器W1為靈敏度調節電位器:LED雙色顯示燈在無料狀態綠燈亮,有料狀態紅燈亮。儀
表通電後,在物位低於設定值時綠燈亮,此時順時針緩慢調節電位器W1至剛好紅燈亮,然後反時針調3圈(對非導電物料0.5~3圈,導電物料5~7圈)且綠燈亮(隨著紅綠燈顯示狀態的變化輸出繼電器的觸點狀態也應隨之改變)。應根據不同介質感測器的測量部分被物料覆蓋應在75mm左右。