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射频导纳物位计测量原理
点击次数:1250 发布时间:2012-01-04

 

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、适用性更广的新型物位控制技术,是电容式物位技术的升级。所谓射频导纳,导纳的含义为电学中阻抗的倒数,它由电阻性成分、电容性成分、感性成分综合而成,而射频即高频无线电波谱,所以射频导纳可以理解为用高频无线电波测量导纳。仪表工作时,仪表的传感器与灌壁及被测介质形成导纳值,物位变化时,导纳值相应变化,电路单元将测量导纳值转换成物位信号输出,实现物位测量。
 
  对于连续测量,射频导纳技术与传统电容技术的区别除了上述讲过的以外,还增加了两个很重要的电路,这是根据导电挂料实践中的一个很重要的发现改进而成的。上述技术在这时同样解决了连接电缆问题,也解决了垂直安装的传感器根部挂料问题。锁增加的两个电路是振荡器缓冲器和交流变换斩波器驱动器。
 
  对一个强导电性被测介质的容器,由于被测介质是导电的,接地点可以被认为在探头绝缘层的表面,对变送器来说仅表现为一个纯电容。随着容器排料,探杆上产生挂料,而挂料是具有阻抗的。这样以前的纯电容现在变成了由电容和电阻组成的复阻抗,从而引起两个问题。
 
  *个问题是液位本身对探头相当于一个电容,它不消耗变送器的能量,(纯电容不耗能)。但挂料对探头等效电路中含有电阻,则挂料的阻抗会消耗能量,从而将振荡器电压拉下来,导致桥路输出改变,产生测量误差。我们在振荡器与电桥之间增加了一个缓冲放大器,使消耗的能量得到补充,因而不会降低加在探头的振荡电压。
 
  第二个问题是对于导电被测介质,探头绝缘层表面的接地点覆盖了整个被测介质及挂料区,使有效测量电容扩展到挂料的顶端。这样便产生挂料误差,且导电性越强误差越大。但任何被测介质都不是完全导电的。从电学角度来看,挂料层相当于一个电阻,传感元件被挂料覆盖的部分相当于一条由无数个无穷小的电容和电阻元件组成的传输线。根据数学理论,如果挂料足够长,则挂料的电容和电阻部分的阻抗相等。因此根据对挂料阻抗所产生的误差研究,又增加一个交流驱动器电路。该电路与交流变换器或同步检测器一起就可以分别测量电容和电阻。由于挂料的阻抗和容抗相等,则测得的总电容相当于C+C挂料,再减去与C 挂料相等的电阻R,就可以实际测量真实值,从而排除挂料的影响。
 
  即C测量=C+C挂料
 
  C=C测量—C挂料
 
  =C测量— R
 
  这些,多参量的测量,是必须得基础,交流鉴相采样器是实现的手段。由于使用了上述三项技术,使得射频导纳技术在现场应用中展现出非凡的生命力。
 
特点
  通用性强:可测量液位及料位,可满足不同温度、压力、介质的测量要求,并可应用于腐蚀、冲击等恶劣场合
 
  防挂料 :独特的电路设计和传感器结构,使其测量可以不受传感器挂料影响,无需定期清洁,避免误测量。
 
  免维护 :测量过程无可动部件,不存在机械部件损坏问题,无须维护。
 
  抗干扰 :接触式测量,抗干扰能力强,可克服蒸汽、泡沫及搅拌对测量的影响。
 
  准确可靠:测量量多样化,使测量更加准确,泽良不受环境变化影响,稳定性高,使用寿命长。
 
射频导纳物位计的典型应用
  导电、绝缘液体………………………化工、油田、水及污水处理
 
  导电、绝缘浆体………………………造纸、制药、水及污水处理
 
  粉末:灰、粉…………………………电厂、冶金、水泥
 
  颗粒:煤、粮食………………………电厂、冶金、粮食
 
  界面:不同两种液体…………………油田、化工射频导纳物位计的性能指标
  技术参数 测量精度 重复性 导电介质<2mm 非导电介质<50mm
 
  温度范围 介质温度 —200℃∽+800℃(选择相应的传感器探头)
 
  环境温度 —40℃∽+60℃ 储存温度 —40℃∽+60℃
 
  响应时间 0.3s或0∽20s连续可调
 
  灵敏度 优于0.3PF
 
  温度影响 每10℃±0.05PF
 
  信号输出 DPDT继电器输出,两组常开、常闭触点,触点容量:AC200V5A DC24V5A
 
  供电电源 220V AC或24V DC
 
  功耗 4W
 
  防护等级 IP66
 
  过程连接 外螺纹G3/4″、G1″
 
  法兰式GB-9123-2000 DN50 PN0.6MPa
 
  传感器电极 加长杆式zui长3m,zui短0.4m,材质不锈钢304+PTFE 塑料、陶瓷,或约定的其它要求。
 
  缆式zui长35m,zui短0.5m,材质不锈钢304+PTFE塑料或约定的其它要求。
 
  保护电极 标准长度100mm或300mm材质不锈钢304+PTFE塑料、陶瓷或约定的其它要求。
 
  外壳 A型塑料PBTP
 
  B 型压铸铝、环氧树脂喷涂
 
  电缆引入孔 M20x1.5 带塑料电缆密封套
 
  隔爆标准 ExdIICT5 
 
  

MAT700
连续物位计
 

 
电源
 
A
24VDC两线制
 

 
应用范围
 
2
普通介质
 
3
强导电介质
 

 
作用方式
 
4
物位方式
 
5
距离方式
 

 
传感器
见MAT700传感器选型表
安装方式

 
 
I
整体安装
 
R
分体安装
 

 
防爆
 
E
 
Z
 

射频导纳物位计的选型指南
  MAT700系列射频导纳物位开关传感器选型
 
  

型号
温度压力
zui大长度
传感
器材质
传感
器外形
安装尺寸
应用
C21
230℃/3Mpa
5m
304ss(其他可选)/TFE
直径:18mm
两级杆式
3/4”NPT
1”NPT(
可选)
中温中压
一般应用导电
液体、浆体、颗粒
C22
200℃/3Mpa
20m
304ss(其他可选)/FEP
直径:2.7mm
两级缆式
3/4”NPT
大量程
导电液体、界面
C23
120℃/3Mpa
30m
304ss(其他可选)/PVDF
直径:8mm
两级缆式
3/4”NPT
大量程
中等黏度导电液体及粉末
C24
200℃/常压
直径40mm 15m
直径8mm 30m
304ss(其他可选)/TFE
直径:4mm/8mm
两级缆式
3/4”NPT
大量程绝缘粉末
C25
200℃/2Mpa
5m
304ss(其他可选)/FEP
直径:12mm
两级杆式
3/4”NPT
酸碱 强腐蚀
法兰安装

 
外形结构
  •电子部件外壳A型塑料PBTP
 
  •电子部件外壳B 型压铸铝•传感器探头B型不锈钢加长杆式
 
  •传感器探头C 型钢缆式
 
  zui长3M zui短0.4M zui长35Mzui短0.5M
 
  •保护电极探头 标准100mm或300mm
 
  •保护电极探头 标准100mm或300mm
 
传感器元件安装
  传感元件(探头)的安装位置通常是由容器的开孔位置所决定,但不可将其安装在进料流中,当容器内部无适当位置时,可考虑使用外侧臂或量筒安装。
 
  传感器侧壁安装时,保护电极应进入容器内穿过侧壁挂料,所以选型时请注意保护电极长度。
 
  为使设备正常,准确工作,请按下列步骤进行安装:
 
  A.在用绝缘传感器的场合,安装必须非常仔细,因为在这种情况下,有可能损坏探头的绝缘层,尤其是那种薄电容式探头。
 
  B.传感元件的安装不能使之处于填充嘴或槽的直接物料流进的地方。若无法做到这一点,则要在探头与填充间加装隔板。
 
  C.不要拆开传感器或松开安装密封盖。
 
  D.用扳手的平面部分拧紧传感元件。
 
  E.探头安装时屏蔽层一定要穿过罐壁。
 
  小心:
 
  探头或仪器机壳不要采用单组分常温硫化密封剂,该物质经常含有乙酸,将会腐蚀电路元件。应采用特殊的双组分密封剂(非腐蚀性),请向厂家咨询究竟采用何种双组分密封剂。
 
射频导纳物位计的调试
灵敏度调试
  电位器W1为灵敏度调节电位器:LED双色显示灯在无料状态绿灯亮,有料状态红灯亮。仪
 
  表通电后,在物位低于设定值时绿灯亮,此时顺时针缓慢调节电位器W1至刚好红灯亮,然后反时针调3圈(对非导电物料0.5~3圈,导电物料5~7圈)且绿灯亮(随着红绿灯显示状态的变化输出继电器的触点状态也应随之改变)。应根据不同介质传感器的测量部分被物料覆盖应在75mm左右。
 
射频导纳物位计的几种常见型号
  LB1100 标准型 LB1200 高温型 LB1300 超高温型 LB1400 分离型 LB1500 钢索型 LB1600 平板型
 
射频导纳物位计的应用场合
  射频导纳物位计[2]的原理确定了它的功能和适用范围。射频导纳物位计应用广泛,几种典型场合如下:化学药品 塑料 薄膜; 饲料/谷物 橡胶 药品;液体 废水 沙子;食品 泥浆 水泥;粉状体 涂料/衣料煤;颗粒状固体 油 纸浆。
 
 
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