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正确认识射频导纳式液位计和伺服式液位计的比较
点击次数：351 发布时间：2011/10/16 13:16:30
| 正确认识射频导纳式液位计和伺服式液位计的比较 |
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液位计的发展和液位计的产业的结构化的规模的增大，这个给我们另外一个困扰，就是对于液位计的选型上就有了一定的不知所措。面对令郎满目的液位计，怎样去选择适合自己的液位计型号呢？怎样去花最少的钱，发挥最大的用处呢？在伺服式液位计与射频导纳式液位计的比较上就有很多的问题和困扰，今天就又安徽赛科环保科技有限公司跟大家介绍一下关于他们的比较。 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，而射频即高频液位计无线电波谱，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液位变送器问题。所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。 第一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，则挂料的阻抗会消烘箱耗能量，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低速离心机阻，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 挂料相等的电箱式电阻炉阻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。 伺服式液位计基于浮力平衡的原理，由微伺服电动机驱动体积较小的浮子，能精确地测出液位等参数。如图1所示，浮子用测量钢丝悬挂在仪表外壳内，而测量钢丝缠绕在精密加工过的外轮鼓上；外磁铁被固定在外轮鼓内，并与固定在内轮鼓的内磁铁耦合在一起。 当液位计工作时，浮子作用于细钢丝上的重力在外轮鼓的磁铁上产生力矩，从而引起磁通量的变化。轮鼓组件间的磁通量变化导致内磁铁上的电磁传感器（霍尔元件）的输出电压信号发生变化。其电压值与储存于CPU中的参考电压相比较。当浮子的位置平衡时，其差值为零。当被测介质液位变化时，使得浮子浮力发生改变。其结果是磁耦力矩被改变，使得带有温度补偿的霍尔元件的输出电压发生变化。该电压值与CPU中的参考电压的差值驱动伺服电动机转动，调整浮子上下移动重新达到平衡点。整个系统构成了一个闭环反馈回路（如图1所示），其精确度可达±0.7mm，而且，其自身带有的挂料补偿功能，能够补偿由于钢丝或浮子上附着被测介质导致的钢丝张力的改变。 测量界面的原理与测量液位基本相同，即根据原油与水两种介质密度的不同导致所受浮力的不同而进行精确的界面测量。 伺服式液位计与射频导纳式液位计的比较： 射频导纳式液位计采用的是利用高频电流测量探头与容器两个极板之间的电容值来计算出液位，它是在传统电容式物位计的基础上进行了改进，增加了探头根部抗粘附、抗冷凝的功能。但射频导纳式液位计在这一工况的实际应用中并不理想，主要原因有两点。一是当沉降罐排水时，油水界面下降，原油层下降到罐内较低位置，经过一段时间后，由于不断的进料，水不断的沉降，使得油水界面上升，但是由于原油的附着性，在探杆表面还会附着一层油膜。射频导纳式液位计所测量出的电容量为 C=ε×S/D 式中：ε——电容两极板间介质的介电常数； 此公式可知，介质介电常数的变化是影响测量的关键。 在使用射频导纳式液位计测量油水界面时，首先要进行实际标定，并且调整ε值到一适当的位置，测量才能够准确。由于界面上升后仍然存在着一层油膜附着在探杆上，使得该位置的ε值并不代表实际应检测的界面的ε值，所以会导致很大的测量误差。 二，由于在原 层与水层之间存在着厚薄不定的乳化层，而乳化层也不是单一的层面，存在着油包水、水包油，以及化学聚合物等，所以其内部物性、理化性能均十分不稳定，再加上进料带来的扰动使得该乳化层内部互相交错，非常复杂，而射频导纳式液位计检测的是导电性发生阶跃变化的电界面，而且要求上下层的介质导电性至少相差5倍以上才能准确地进行测量，所以在介质导电性模糊不清的工况是无法很好地测量的。 |
