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          电容式液位传感器的原理,局限性,安装和校准

          来源: 作者: 发布日期:2020-11-02
          测量原理
          电容测量原理基于电容器的工作方法。
           
          电容器由彼此隔离的两个带不同电荷的电极形成。在电极之间施加交流电会产生电场。该电场取决于电极之间的距离,电极表面的大小以及电极之间的隔离介质。
           
          如果电极之间的距离和电极表面的大小保持恒定,则只有介质会影响电容。当介质变化时,电场也随之变化,因此电容的变化如下:
           
          电容(C)=介电常数(Ɛ0)×相对介电常数(DC)×电极表面积其中介电常数(Ɛ0)是电场常数(Ɛ0= 8.8×10 -12 C /(Vm)。
          图–电容测量原理
          介电常数(DC值)低的介质会在液位测量中引起电容值的很小变化,而直流值高的介质会分别产生较大的电容变化。在许多接口应用程序中,具有较低DC值的介质位于非常上面,例如,碳氢化合物(DC = 2)处于水上(DC = 80)。
           
          上层介质对总电容值的贡献非常小,仅将水位(界面层)表示为水位。
           
          为了利用此效果,两种介质的DC值应彼此足够不同。
           
          通常,DC值低的介质是不导电的,而DC值高的介质是导电的。因此,始终可以使用非导电和导电介质进行界面测量。
           
          局限性
          图–电容工作范围
          如果过程覆盖或污染了电容探头,则可能需要补偿选项以防止错误的高电平读数。
           
          连续液位电容变送器要求被测液体保持恒定的介电值。如果不是这种情况,则变送器应具有补偿液体电介质变化的能力。
           
          除非将探针直接安装在带有隔离阀的传感器笼中,否则通常无法将探针直接安装在容器中。
           
          棒状探针需要足够的高度间隙,具体取决于探针的长度。
           
          它不能测量粘度超过2000 cst的液体。
           
          选拔
          当使用完全涂层的探头(例如PTFE)时,电容水平测量可用于腐蚀性介质。
           
          电容式测量具有非常快的响应时间,非常适合液位快速变化和小容器的过程。
           
          测量原理不受介质密度变化的影响。
           
          对于界面测量,需要导电和非导电介质。
           
          在此界面上,导电介质的电导率之差应大于100μS/ cm,非导电介质的电导率应小于1μS/ cm。
           
          油水乳液的电导率范围在1至100μS/ cm之间,具体取决于油水气泡的重新分配。这意味着电容探针将检测高于100μS/ cm的介质(即导电介质),而不检测乳剂层(介于1和100μS/ cm之间)以及非导电介质层(即<1μS) /厘米)。
           
          探头上的非导电性堆积会影响测量。
           
          设计
          无论介质的电导率如何,探头都应由金属导电电极制成,并具有全塑料绝缘。
           
          安装时,应确保过程接口与储罐之间的导电连接良好。可以使用导电的密封带。
           
          如果承受严重的侧向载荷,则应使用带有接地管的棒形探头。
           
          探头的长度应根据物位测量范围进行设计。
           
          安装
          图–电容液位传感器的安装
          图–电容液位传感器的安装
          应评估对设备的运行至关重要的容器接地方法。
           
          校准和配置
          电容探头在出厂时已针对电导率≥100μS/ cm的介质进行了校准(例如,针对所有水性液体,酸,碱等)。
           
          仅当应将0%值或100%值调整为适合特定的测量要求(例如,储罐/电容距离<250 mm,电导率<100μS/ cm或特定范围)时,才需要进行现场校准。
           
          通常在两种类型的校准之间有区别:
           
          湿法校准:可以对探头进行全范围校准,即较低的液位(0%液位校准)和较高的液位(100%液位)。也可以执行其他中间值。
          干校准:可以通过输入低电平和高电平值来模拟电平电容。对于电导率≥100μS/ cm,电容单位将根据工厂校准自动计算电容变化图像。
           
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