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电容或射频导纳式物位开关,无外乎就是检测液体液位,对于它们的选型须遵循:
1,明确所需检测容器液位的高低和液体容器最大的高度,以便选取液位开关的量程;
2,根据工控现场的情况,是电控还是气控,是否需要现场总线组态网络,选取相应控制方式的仪表;
3,工控环境是否干净,无尘无垢,是否需要防暴,对控制介质进行考察,选取相应的物位开关,不要把只能用于柴油、水等干净介质的仪表用在原油、污水中,这样检测出来的信号容易出错;
4,防暴等级如何,根据本安特性,选取具有防暴等级的物位开关。
5,安转方式,根据现场特点选择其合适的安装方式,采取横装,垂直安转,等等。
总之,物位开关的型号很多,在这不一一列举,需根据工程现场实际,考虑上诉1~5条规则选取,就可保证其稳定性和数据真实性。
射频导纳料位开关是目前国际物位控制器跨世纪的前卫替代产品,适用于测量液体、固体的位置高度,它提供DPDT的接点输出,并且不受物料附着与探棒的影响。此产品采用适当频率的射频信号,同时对电容、电阻、电感进行检测,消除了采用电容式技术而无法避免的虚物位等误差,且有多种不同形式。可适用于高温振动、搅拌、或狭小的空间场所的测量。导纳式物位开关为了克服附着物的影响,特别于主电极与接地电极间多增加了一保护电极,以确保信号准位的正确。这种特殊电极构造特别适用于各种不同物料的侦测,并且不受物料附着的影响。
探棒常会遇到有物料附着于其上情形,并在三个电极间形成电容与电阻,因主电极与保护电极间的电位及波形一样,所以不会有电流通过两电极的介质,导纳式物位开关利用以上的原理,于主电极与接地电极间置一保护电极,以阻挡射频电流经由主电极与接地电极间的介质而到达桶壁。保护电极与接地电极间虽然会有少量的射频电流通过,但电路并不会侦测此一电流值。由于保护电极的作用,只有介于主电极与桶壁间所通过的射频电流变化会被电路所侦测,因此当探棒接触到物料时,会产生一准确的信号准位,该信号准位的大小与介电系数成正比,但与电阻值成反比,此信号很容易被电路侦测出来,并输出一控制信号。
特点:
通用性强:广泛应用于各种场合,飞灰、颗粒、粉体、液体,粘稠、导电、不导电的物料均可;
抗粘附性:独特的电路设计可以使测量电路对探头上堆积的物料忽略不计并自动校正;
分离式探头:探头与控制器部分可分离,无电缆连接,安装拆除方便,且不影响现场工作;
功能强大:输出触点容量大,并有状态指示灯显示工作状态,0~30秒延时可消除物料波动的影响;
断电保护:常开或常闭(可现场切换);
安装说明:
射频导纳物位计既可垂直安装又可水平安装。仪器安装时,必须保证传感器的中心探杆和屏蔽与与容器壁(或安装管)互不接触,绝缘良好,安装螺纹与容器连接牢固,电器接触良好,并且探头的地层要进入容器内部。对于大量程的或有搅拌的场合,探头需要支撑或地锚固定,但固定端要与探头绝缘。水平安装的仪表进线口一定要向下,垂直安装进线防爆管一定要有低于进线口的排水口,以防防爆管积水危及仪表电子单元。
仪表安装区域要求有避雷装置, 以防雷击。2 4 V D C 电源纹波不得大于200mV电源地线要接在标准地或标准的仪表地,不可接在动力地上。电缆经过区域要求有避雷装置,以防雷击。
射频导纳式物位开关没有用过。电容式的物位开关倒是生产过不少,但是误差很大,误动作频出,效果不怎么好。后来经过上海云生施工指点,在电路上加以改造,增加输出电压调节及输入信号滤波功能。效果还好点。但是由于各种原因没有现场的数据,所以只是在车间效果不错,现场就不好说了。
因为电容式物位开关手现场环境干扰比较大,所以在选型时应根据被测物料的实际情况来进行选型。下面说说集中料位控制器的优缺点工大家参考。
一、接触式测量仪表
1.重锤式料位计料位探测过程由控制器发出的信号来控制,当传感器接到探测命令时,电机正转,经蜗轮、蜗杆减速后带动齿轮轴和绕线筒转动,使钢丝绳下放,带动重锤由仓顶下降,当重锤降至料面被测面托起而失重,钢丝绳松弛,灵敏杠杆动作使微动开关接触,控制器得到该信号即发出电机反转命令,重锤上升返回,直到碰顶开关电机停转,重锤回到仓顶原位置完成一次探测过程。此过程中控制器通过检测绕线筒的圈数计算出重锤从仓顶到料面的距离。
该料位计适于块状、颗粒状及粉状的固态物位测量。
优点:测量不受介质密度、颗粒大小的影响。
缺点:机械内部易落灰尘影响测量效果;机械磨损较严重,需经常维护,花费较大;重锤易发生被物料埋住现象,发生掉锤头、断带故障。
2.电容式料位计原理是插入料仓的电极与料仓壁之间构成电容器,当仓内物料料位变化引起电容量的变化,通过转换电路得到相应的控制信号。
该料位计既可用作连续式料位测量,也可用作料位开关作为报警或入料、卸料设备的输入信号。若用作连续料位检测,测量精度不高,故通常用作料位开关。
优点:无机械磨损,安装维修方便;依据量程大小和控制方式不同,电极设计成杆(棒)式或钢缆(重型钢缆)式,可应用于各种料仓;价格较低。
缺点:若电极(探头)上或仓壁粘有物料,往往会导致控制器误动作,从而影响测量效果,应定期检查探头和料位开关动作情况并校验。
3.阻旋式料位计基本原理是同步微电动机减速后,带动检测叶片以2.5~5r/min的转速旋转,当被测物料的料位上升使叶片转动受阻,检测机构便围绕主轴产生旋转位移。该位移首先使一个微动开关动作,发出有料位信号。随后另一个微动开关动作,切断电动机电源使其停转。只要此料位不变,该状态便一直保持下去。当料位下降至叶片失去阻挡时,检测机构便依靠弹簧拉力使其恢复原始状态,一个微动开关先动作,接通电动机电源使其旋转,随后另一个微动开关动作发出无料信号,只要没有物料阻挡检测叶片的转动,其状态也将一直保持下去。
该料位计多用作粉状物料料仓的料满开关。安装使用时应注意:1)为防止使用中物料冲击,库侧安装时应在检测叶片上方料仓内壁的上方安装防护板;2)如采用加长轴顶置垂直安装,则应在轴套外安装保护套筒。
优点:开关结构简单、维护方便;价格较低。
缺点:不适合在高温下工作。
二、非接触式测量仪表
1.γ射线料位计工作原理是在料库一侧设置同位素源,另一侧设置探测器,同位素源向探测器定向发射γ射线,若库内料面低于它,探测器检测料空信号;若料面高于它,则物料遮挡、吸收γ射线,得出料满信号。
该料位计常用作料位开关,因非接触式测量,特别适用于工作环境恶劣的大型混凝土料库,此时要求所用同位素源比较强。由于放射源污染环境等因素,此料位计在使用上受限制。
优点:日常运行维护工作量小,操作简单;依据料仓形状和工艺要求,γ射线料位计可安装在不同位置。
缺点:放射源污染环境;放射源衰减使料位控制不可靠。
2.超声波料位计主要利用回波测距原理,通过测量换能器发射和接收到声波的时间,计算出换能器到物料表面距离。该料位计适用于块状、颗粒状的固态料位测量。
优点:安装方便、工作可靠、维护量少;价格有竞争性。
缺点:超声波必须借助于媒质传播,水泥厂的料位测量通常以空气作为传播介质,而空气的温度、湿度等变化会影响超声波传播速度,故在一些有温度、压力、蒸汽等场合,该料位计不能正常工作;料库空气中的粉尘也衰减超声波信号,影响测量效果;由于粉仓料位表面在下料时非常疏松,对超声波信号有较强衰减,故对粉仓料位的测量效果较差。
3.雷达料位计利用回波测距原理,其喇叭状或杆式天线向被测物料面发射微波,微波传播到不同相对介电率的物料表面时被反射,并被天线接收。发射波和接收波的时间差与物料面和天线的间距成正比,测出传播时间即可得知距离。
两种工作模式:
A、脉冲波(Pulse)方式:大多数脉冲式雷达料位计采用的微波频率为5.8GHz,辐射角较大,精确度约为0.2~0.3%F.S.,一般中档以下的微波物位计都用此方式。
B、调频连续波(FMCW)方式:测量线路较复杂,精确度较高可达0.1%F.S.,干扰回波也较易去除。
该料位计适用于块状、颗粒状、粉状的固态料位测量。
优点:由于微波是电磁波,以光速传播且不受介质特性影响,故在一些有温度、压力、蒸汽等场合,超声波料位计不能正常工作,而雷达料位计可使用;此料位计大多为二线制的一体化产品,节省大量电缆;软件调试方便。
缺点:二线制雷达料位计要求24VDC电源质量较高,交流谐波一般不能超过±30VAC;雷达料位计内部电源模块易受其他大电流干扰而损坏,故应把料位计停电拆除;测量固体物料,易产生干扰回波,降低测量效果,故不适用于固体物料的测量。
4.导波式雷达料位计此为雷达料位计的一种变型,通常采用脉冲波方式工作。与雷达料位计不同微波脉冲不是通过空间传播,而是通过1根(或2根)从仓顶伸入、直达仓底的导波体传播。导波体可以是金属硬杆或柔性金属缆绳,微波脉冲沿杆或缆的外侧向下传播,在被测物料表面被反射,回波被天线接收,由发射与回波脉冲的时间差即可计算出传播距离。
该料位计适用于测量固态料位,特别是粉状物料的测量。
优点:与超声波及雷达料位计相比,工作稳定可靠;同雷达料位计一样,反射信号的强度取决于被测物料的介电率或导电率,但导波式可以测量更低介电率的物料。
缺点:双杆(缆)及同轴管式导波体由于电场能量集中,易受外部结构影响;在杆之间(或管内部)易积料,产生虚假回波,影响测量效果;埋在物料中的缆绳由于物料重力会产生较大的下拉力,造成缆绳被拉断等故障。
电容式、射频导纳式物位计都是通过检测探头、容器内壁及两者间介质构成的电容器来间接的检测介质的物位的。根据被测介质导电性能不变的特性,通过检测电容量的大小来知道探杆与容器之间的介质高度,从而换算成被测介质的物位高度。探杆与容器之间的介质实质上是两者物质的混合,其检测的物位就是两者间的分界面。固体的物位就是气固的分界面,液体的物位就是气液两相的分界面,界位就是量液体的分界面。
偶厂使用的射频导纳有两种形式垂直安装的连续检测的物位计,安装在容器的顶部通过法兰固定,探头垂直伸入容器内部。侧装式的开关量物位计,水平安装与容器的侧面,探头水平插入到容器内部,通过螺纹安装。
顶装式的主要应用于电脱盐装置和催化剂、白土储罐。电脱盐装置内的射频导纳用于检测电脱器内部的油水界面实际上就是水的液位。由于不同种类的原油含盐量、成分不同导致水的导电性质不同,还有油水界面乳化程度、探杆挂油,大功率电脱器和内部电脱电极的强电磁场引起的强电磁干扰,其使用效果不理想,经常造成脱水中带油现象,最后工艺人员专门安排一个副操现场确认这个脱水情况工作量很大,所幸现在原油脱水、脱盐在灌区进行,电脱器已经不用。
催化剂、白土储罐的固体物料检测也不准,因为偶厂储罐加料都是通过抽真空措施(储罐顶上的高压蒸汽喷射后产生一个负压,把固体物料吸入到储罐中),导致储罐在加料中内部固体粉尘飞扬,导致探杆与器壁间的气固分界面模糊,(空气中含粉末太多),因此射频导纳输出物位指示不准,而此时正是对物位显示数据要求严格,工艺人员只好通过所加物料重量来换算物料的高度。
侧装式的物位开关安装与白土下料罐,其安装罐的高度由上到下均匀安装了6台(两个下料罐)。虽然物位计的设计上使用了无标定技术,根据空罐时物位计显示的频率数值,然后把这个数值减去一个已知频率数就是继电器吸合频率值,但其准确性无法保证。当然开关量指示只是一个粗量控制,可在实际使用中还经常出现指示不准现象,因为侧装的射频导纳水平安装与容器内,当白土下料后其在探头上部会滞留一些白土,致使物位计继电器不释放,因此虚假物位只能拆卸擦拭,而现场安装位置根据罐的高度分布维护很困难(两台离平台5米左右、2台离平台2米以上),最后利用大修对其进行改造,把上部两个安装了空气吹扫口,当物位计出现虚假显示时通过平台上的控制阀控制仪表风吹扫探头上的挂料。把中间两个探头倾斜安装与容器成60度向下插入,让白土自由滑落,改造后空气吹扫效果好于倾斜安装。
电容式、射频导纳式物位计的探头(杆式)插入容器内,因此其安装位置应该远离介质进出口及介质流速较大的地方,防止介质冲刷导致绝缘损坏。物位计应该远离强电磁干扰的场所,做到可靠接地及良好的屏蔽措施。物位计侧面安装时其要考虑到介质的挂料和物料下落速度防止探头被打弯压弯,插入探头长度较大时应该安装支撑装置,若容器内有搅拌器等旋转设备时要防止其触碰特别是缆式探头要安装固定支撑或重物配重。若探头垂直安装与罐顶,探头与容器器壁距离做好要大于0.5米其与容器罐低要有一个距离防止被脏污堵死,其不应小于100mm。若容器是非金属或内部有不导电衬里应该安装地电计,物位计安装在满足工艺要求的前提下最好安装在易于维护维修的位置。