電容式液位計(jì)

1、電容式液位計(jì)自動(dòng)化服務(wù)部2012-10-038/1/2022 1:22 PM電容式液位計(jì)基本內(nèi)容： 電容式液位計(jì)基礎(chǔ)知識(shí) 工作原理和應(yīng)用 故障檢測(cè)和處理 安裝和維護(hù)8/1/2022 1:22 PM概 述 電容式液位計(jì)是依據(jù)電容感應(yīng)原理，當(dāng)被測(cè)介質(zhì)浸汲測(cè)量電極的高度變化時(shí)，引起其電容變化。它可將各種物位、液位介質(zhì)高度的變化轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)，遠(yuǎn)傳至操作控制室供二次儀表或計(jì)算機(jī)裝置進(jìn)行集中顯示、報(bào)警或自動(dòng)控制。其良好的結(jié)構(gòu)及安裝方式可適用于高溫、高壓、強(qiáng)腐蝕，易結(jié)晶，防堵塞，防冷凍及固體粉狀、粒狀物料。 8/1/2022 1:22 PM概 述 它可測(cè)量強(qiáng)腐蝕型介質(zhì)的液位，測(cè)量高溫介質(zhì)的液位，測(cè)量密

2、封容器的液位，與介質(zhì)的粘度、密度、工作壓力無(wú)關(guān)。8/1/2022 1:22 PM原 理 電容式液位計(jì)是采用測(cè)量電容的變化來(lái)測(cè)量液面的高低的。它是一根金屬棒插入盛液容器內(nèi)，金屬棒作為電容的一個(gè)極，容器壁作為電容的另一極。兩電極間的介質(zhì)即為液體及其上面的氣體。由于液體的介電常數(shù)1和液面上的介電常數(shù)2 不同，比如：12，則當(dāng)液位升高時(shí)，電容式液位計(jì)兩電極間總的介電常數(shù)值隨之加大因而電容量增大。反之當(dāng)液位下降，值減小，電容量也減小。所以，電容式液位計(jì)可通過(guò)兩電極間的電容量的變化來(lái)測(cè)量液位的高低。 8/1/2022 1:22 PM原 理 電容式液位計(jì)的靈敏度主要取決于兩種介電常數(shù)的差值，而且，只有1和2

3、的恒定才能保證液位測(cè)量準(zhǔn)確，因被測(cè)介質(zhì)具有導(dǎo)電性，所以金屬棒電極都有絕緣層覆蓋。電容液位計(jì)體積小，容易實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)傳和調(diào)節(jié)，適用于具有腐蝕性和高壓的介質(zhì)的液位測(cè)量。 電容式物位計(jì)由電容式物位傳感器和檢測(cè)電容的線路組成。其基本工作原理是電容式物位傳感器把物位轉(zhuǎn)換為電容量的變化，然后再用測(cè)量電容量的方法求知物位數(shù)值。8/1/2022 1:22 PM原 理 電容式物位傳感器是根據(jù)圓筒電容器原理進(jìn)行工作的。其結(jié)構(gòu)如同2個(gè)長(zhǎng)度為L(zhǎng)、半徑分別為R和r的圓筒型金屬導(dǎo)體，中間隔以絕緣物質(zhì)，當(dāng)中間所充介質(zhì)是介電常數(shù)為1的氣體時(shí)，兩圓筒的電容量為： 8/1/2022 1:22 PM原 理 如果電極的一部分被介電常數(shù)為2

4、的液體（非導(dǎo)電性的）浸沒(méi)時(shí)，則必須會(huì)有電容量的增量C產(chǎn)生（因21），此時(shí)兩極間的電容量C=C1+C。假如電極被浸沒(méi)長(zhǎng)度為l，則電容增量為： 當(dāng)2、1、R、r不變時(shí)，電容量增量C與電極浸沒(méi)的長(zhǎng)度l成正比，因此測(cè)出電容增量數(shù)值便可知道液位高度。8/1/2022 1:22 PM原 理 如果被測(cè)介質(zhì)為導(dǎo)電性液體時(shí)，電極要用絕緣物（如聚乙烯）覆蓋作為中間介質(zhì)，而液體和外圓筒一起作為外電極。假設(shè)中間介質(zhì)的介電常數(shù)為3，電極被浸沒(méi)長(zhǎng)度為l，則此時(shí)電容器所具有的電容量為： 其中：R和r分別為絕緣覆蓋層外半徑和內(nèi)電極外半徑。由于3為常數(shù)，所以C與l成正比。 8/1/2022 1:22 PM原 理 電容式液位計(jì)具

5、有盲區(qū)（盲區(qū)，即是測(cè)量不能達(dá)到的區(qū)域），電容式液位計(jì)的盲區(qū)主要在變送器變送端電極連接處。8/1/2022 1:22 PM8/1/2022 1:22 PM8/1/2022 1:22 PM8/1/2022 1:22 PM8/1/2022 1:22 PM電容式物位計(jì)在應(yīng)用中應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題 1、選型 由于被測(cè)介質(zhì)的不同，電容式物位傳感器有不同的型式。 錯(cuò)誤的選型會(huì)直接導(dǎo)致測(cè)量不準(zhǔn)。8/1/2022 1:22 PM電容式物位計(jì)在應(yīng)用中應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題 （1）測(cè)量導(dǎo)電液體的電容物位傳感器，容器（規(guī)則）和液體作為電容器的一個(gè)電極，插入的金屬電極作為另一電極，絕緣套管作為中間介質(zhì)，三者組成圓筒形電容器。當(dāng)容

6、器為非導(dǎo)電體時(shí)，需另加一個(gè)接地極，其下端浸至被測(cè)容器底部，上端與安裝法蘭有可靠的導(dǎo)電連接，以使二電極中有一個(gè)與大地及儀表地線相連，保證儀表正常測(cè)量。8/1/2022 1:22 PM電容式物位計(jì)在應(yīng)用中應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題 （2）測(cè)量非導(dǎo)電液體的電容物位傳感器，當(dāng)用于較稀的非導(dǎo)電液體（如輕油等）時(shí)，可采用一金屬電極，外部同軸套上一金屬管，相互絕緣固定，以被測(cè)介質(zhì)為中間絕緣物質(zhì)構(gòu)成同軸套筒形電容器。 （3）當(dāng)測(cè)量粉狀非導(dǎo)電固體料位和粘滯性非導(dǎo)電液體液位時(shí)，可采用金屬電極直接插入圓筒型容器的中央，將儀表地線與容器相連，以容器作為外電極，料或液體作為絕緣介質(zhì)構(gòu)成圓筒型電容器。 8/1/2022 1:22

7、PM電容式物位計(jì)在應(yīng)用中應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題 所以應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，即被測(cè)介質(zhì)的性質(zhì)（導(dǎo)電特性、粘滯性）、容器類(lèi)型（規(guī)則/非規(guī)則金屬罐、規(guī)則/非規(guī)則非金屬罐），選擇合適的電容物位計(jì)。 8/1/2022 1:22 PM電容式物位計(jì)在應(yīng)用中應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題 2、應(yīng)用中常見(jiàn)故障的處理 如果電容式物位計(jì)選型正確、安裝合理，一般很少出現(xiàn)故障，因此選型和安裝時(shí)應(yīng)注意： （1）介質(zhì)的介電常數(shù)應(yīng)穩(wěn)定（對(duì)于非導(dǎo)電介質(zhì)） （2）對(duì)于軟纜型傳感器，安裝時(shí)需考慮傳感器周?chē)猓瑧?yīng)遠(yuǎn)離爬梯等 （3）安裝時(shí)應(yīng)遠(yuǎn)離設(shè)備出入口 （4）同軸型傳感器應(yīng)防堵8/1/2022 1:22 PM電容式物位計(jì)在應(yīng)用中應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題 常見(jiàn)故

8、障主要有兩種 如果電容式物位計(jì)選型正確、安裝合理，一般很少出現(xiàn)故障，因此選型和安裝時(shí)應(yīng)注意： （1）傳感器漏電（對(duì)于導(dǎo)電介質(zhì)用傳感器，絕緣層磨損時(shí)會(huì)漏電） （2）電路損壞 8/1/2022 1:22 PM電容式物位計(jì)在應(yīng)用中應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題 常見(jiàn)故障主要有兩種 如果電容式物位計(jì)選型正確、安裝合理，一般很少出現(xiàn)故障，因此選型和安裝時(shí)應(yīng)注意： （1）傳感器漏電（對(duì)于導(dǎo)電介質(zhì)用傳感器，絕緣層磨損時(shí)會(huì)漏電） （2）電路損壞 8/1/2022 1:22 PM電容式物位計(jì)在應(yīng)用中應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題 判定方法： （1）用萬(wàn)用表電阻檔測(cè)量傳感器引線與大地間電阻，若阻值無(wú)限大，則傳感器不漏電；否則傳感器漏電需更換

9、 （2）將傳感器斷電，拆掉傳感器引線，通電用手觸摸電路傳感器端子，同時(shí)觀察輸出電流：若電流有變化，則電路板沒(méi)有損壞；否則電路板損壞，需更換。 8/1/2022 1:22 PM電容式物位計(jì)在應(yīng)用中應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題 3、標(biāo)定方法 （1）如果現(xiàn)場(chǎng)條件好、液面可以隨意調(diào)整，那么先使液面下降至零點(diǎn)，調(diào)整零點(diǎn)電位器使顯示儀表指示0%，電流輸出為4mA；使液面上升至滿(mǎn)點(diǎn)，調(diào)整量程電位器使顯示儀表指示100%，電流輸出為20mA。重復(fù)上述調(diào)整步驟，直到零滿(mǎn)位準(zhǔn)確為止。 （2）如果不可能重復(fù)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備液位排空和滿(mǎn)位的調(diào)整，則采用傳感器提升方法。8/1/2022 1:22 PM電容式物位計(jì)在應(yīng)用中應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題 電容式假設(shè)安裝時(shí)液面高度為h1，將傳感器提起h，從公式h/h=(I1-I2)/16計(jì)算出I2。其中h為滿(mǎn)量程時(shí)液面高度；I1為液面高度為h1的電流輸出；I2為液面提起h的電流輸出。調(diào)整傳感器量程電位器使輸出電流為I2。 放回傳感器，根據(jù)h1/h=(I1-4)/16計(jì)算I1值，其中I1為液面高度為h1時(shí)的電流輸出。調(diào)整傳感器零點(diǎn)電位器，使輸出電流為I1值。至此標(biāo)定結(jié)束。8/1/2022 1:22