射頻導納物位計^[1] 的概述測量原理

  

射頻導納物位計

射頻導納是一種從電容式發(fā)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(shù)，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，儀表的傳感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(xiàn)物位測量。

　　對于連續(xù)測量，射頻導納技術與傳統(tǒng)電容技術的區(qū)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(jù)導電掛料實踐中的一個很重要的發(fā)現(xiàn)改進而成的。上述技術在這時同樣解決了連接電纜問題，也解決了垂直安裝的傳感器根部掛料問題。鎖增加的兩個電路是振蕩器緩沖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，由于被測介質是導電的，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(xiàn)為一個純電容。隨著容器排料，探桿上產(chǎn)生掛料，而掛料是具有阻抗的。這樣以前的純電容現(xiàn)在變成了由電容和電阻組成的復阻抗，從而引起兩個問題。

　　一個問題是液位本身對探頭相當于一個電容，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，從而將振蕩器電壓拉下來，導致橋路輸出改變，產(chǎn)生測量誤差。我們在振蕩器與電橋之間增加了一個緩沖放大器，使消耗的能量得到補充，因而不會降低加在探頭的振蕩電壓。

　　第二個問題是對于導電被測介質，探頭絕緣層表面的接地點覆蓋了整個被測介質及掛料區(qū)，使有效測量電容擴展到掛料的頂端。這樣便產(chǎn)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，掛料層相當于一個電阻，傳感元件被掛料覆蓋的部分相當于一條由無數(shù)個無窮小的電容和電阻元件組成的傳輸線。根據(jù)數(shù)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(jù)對掛料阻抗所產(chǎn)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。由于掛料的阻抗和容抗相等，則測得的總電容相當于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，交流鑒相采樣器是實現(xiàn)的手段。由于使用了上述三項技術，使得射頻導納技術在現(xiàn)場應用中展現(xiàn)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，并可應用于腐蝕、沖擊等惡劣場合

　　防掛料 ：獨特的電路設計和傳感器結構，使其測量可以不受傳感器掛料影響，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(huán)境變化影響，穩(wěn)定性高，使用壽命長。

射頻導納物位計的典型應用

　　導電、絕緣液體………………………化工、油田、水及污水處理

　　導電、絕緣漿體………………………造紙、制藥、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、化工射頻導納物位計的性能指標

　　技術參數(shù) 測量精度 重復性 導電介質<2mm 非導電介質<50mm

　　溫度范圍 介質溫度 —200℃∽+800℃(選擇相應的傳感器探頭)

　　環(huán)境溫度 —40℃∽+60℃ 儲存溫度 —40℃∽+60℃

　　響應時間 0.3s或0∽20s連續(xù)可調

　　靈敏度 優(yōu)于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

　　過程連接 外螺紋G3/4″、G1″

　　法蘭式GB-9123-2000 DN50 PN0.6MPa

　　傳感器電極 加長桿式長3m,短0.4m,材質不銹鋼304+PTFE 塑料、陶瓷，或約定的其它要求。

　　纜式長35m，短0.5m，材質不銹鋼304+PTFE塑料或約定的其它要求。

　　保護電極 標準長度100mm或300mm材質不銹鋼304+PTFE塑料、陶瓷或約定的其它要求。

　　外殼 A型塑料PBTP

　　B 型壓鑄鋁、環(huán)氧樹脂噴涂

　　電纜引入孔 M20x1.5 帶塑料電纜密封套

　　隔爆標準 ExdIICT5　

　　MAT700系列射頻導納 物位開關 傳感器選型

外形結構

　　•電子部件外殼A型 塑料PBTP

　　•電子部件外殼B 型 壓鑄鋁•傳感器探頭B型不銹鋼加長桿式

　　•傳感器探頭C 型鋼纜式

　　長3M 短0.4M 長35M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

傳感器元件安裝

　　傳感元件(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。

　　傳感器側壁安裝時，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.在用絕緣傳感器的場合，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.傳感元件的安裝不能使之處于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.不要拆開傳感器或松開安裝密封蓋。

　　D.用扳手的平面部分擰緊傳感元件。

　　E.探頭安裝時屏蔽層一定要穿過罐壁。

　　小心：

　　探頭或儀器機殼不要采用單組分常溫硫化密封劑，該物質經(jīng)常含有乙酸，將會腐蝕電路元件。應采用特殊的雙組分密封劑(非腐蝕性)，請向廠家咨詢究竟采用何種雙組分密封劑。

射頻導納物位計的調試

靈敏度調試

　　電位器W1為靈敏度調節(jié)電位器：LED雙色顯示燈在無料狀態(tài)綠燈亮，有料狀態(tài)紅燈亮。儀

　　表通電后，在物位低于設定值時綠燈亮，此時順時針緩慢調節(jié)電位器W1至剛好紅燈亮，然后反時針調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(tài)的變化輸出繼電器的觸點狀態(tài)也應隨之改變)。應根據(jù)不同介質傳感器的測量部分被物料覆蓋應在75mm左右。

射頻導納物位計的幾種常見型號

　　LB1100 標準型　LB1200 高溫型　LB1300 超高溫型　LB1400 分離型　LB1500 鋼索型　LB1600 平板型

射頻導納物位計的應用場合

　　射頻導納物位計^[2]的原理確定了它的功能和適用范圍。射頻導納物位計應用廣泛，幾種典型場合如下：化學藥品 塑料 薄膜； 飼料/谷物 橡膠 藥品；液體 廢水 沙子；食品 泥漿 水泥；粉狀體 涂料/衣料 煤；顆粒狀固體 油 紙漿。