摘 要：隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，自動(dòng)化系統在化工生產(chǎn)領(lǐng)域的應用也越來(lái)越廣泛。在化工生產(chǎn)中實(shí)現自動(dòng)化的過(guò)程中各種智能儀表的應用起到了很大的作用，其中智能型液位計就像生產(chǎn)過(guò)程中的眼睛一樣，為工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程保駕護航，提供及時(shí)準確的信息。目前采用的液位計的種類(lèi)繁多，主要有：電容式液位計、雷達液位計、超聲波液位計、壓力式液位計等，液位檢測在許多控制領(lǐng)域已較為普遍，各種方式都根據其需要設計完成，其結構、量程和精度適用于各自不同的場(chǎng)合，大多結構較為復雜，制造成本偏高。電容式液位計以其出色的精度，抗干擾性和對介質(zhì)、環(huán)境的要求不高的特點(diǎn)在近年以來(lái)受到很大的應用。本文針對電容式液位計原理、使用以及在生產(chǎn)中出現的各種問(wèn)題的介紹來(lái)說(shuō)明液位計在化工生產(chǎn)的應用。
一、電容式液位計原理
電容物位變送器是利用測量電容的變化達到測量物位高度的一種儀表，測量原理如上圖所示：
其中：1 是直徑d 的導電圓柱體
2 是絕緣材料
3是測量筒或容器壁內電極1和測量筒壁3形成一個(gè)同軸電容C
C=k1 ＊ h2 ＋ k2*h1
H ＝ h1+h2
C ＝ k1*（H-h1）+k2*h1=k1*H+（k2-k1）*h1
其中：h1 為液面高度
k1*h2 為氣體部分形成的圓柱電容
k2*h1 為液體部分形成的圓柱電容
k1、k2 是與被測介質(zhì)性質(zhì)和容器結構有關(guān)的常數
由此可見(jiàn)，1 與3 之間的電容C 與液位h1 成線(xiàn)性關(guān)系，檢測探極電容C 的變化即可測量液位高度。
電容式液位計電路框圖如下：
可調電容C0 是為了抵消C 中由氣體部分所形成的電容k1*H 而設置的調零電容。激勵源產(chǎn)生一個(gè)所需要的特定激勵信號來(lái)驅動(dòng)差動(dòng)電容檢測電路，差動(dòng)電容檢測電路將C 與C0的差值轉換成一個(gè)微弱的小電流I1。I1 ∝ C － C0＝ k1*H+（k2-k1）*h1-C0 調整C0＝ k1*H 則有I1 ∝（k2-k1）*h2 因此I1 是與液位高低h2 成線(xiàn)性比例的小電流，將I1 放大即可得到與液位高度h2 成線(xiàn)性比例的4 ～ 20mA.DC電流信號。
二、電容式液位計使用注意事項
在化工生產(chǎn)過(guò)程中環(huán)境較為惡劣，變送器前后蓋及接線(xiàn)處必須完全密封，防止雨水及腐蝕氣體進(jìn)入。
（1）運輸，開(kāi)箱驗收，安裝過(guò)程中必須小心防止損壞傳感器絕緣層。
開(kāi)箱檢查：開(kāi)箱后先檢查傳感受器有無(wú)損傷，然后通電檢查. 通電后調整調零電容使儀表的輸出電流為4mA.DC，用手握住傳感器，儀表指示應增大，表明儀表工作正常。如果通電后儀表無(wú)電流輸出，應檢查電源是否接反，信號處理器引線(xiàn)是否松動(dòng)，脫落。
（2）型號與技術(shù)規格：
儀表的型號和主要技術(shù)規格都打印在外殼的銘牌上，收貨時(shí)請核對一下是否與原定貨時(shí)的規格相符合。來(lái)函來(lái)電時(shí)，應告知銘牌上的型號，出廠(chǎng)編號和傳感器探極長(cháng)度。
（3）運輸時(shí)注意事項：
為防止儀表受到損傷，變送器在運到用戶(hù)使用地點(diǎn)之前請不要打開(kāi)包裝。運輸過(guò)程中必須小心防止損壞傳感器絕緣層。
（4）存放時(shí)注意事項：
儀器到達之后應及時(shí)安裝，以免變送器中的信號處理器的絕緣性能降低，金屬部件受到腐蝕等。如需要存放請 注意下列事項：
1、可能的條件下不打開(kāi)包裝箱存放。
2、存放的地點(diǎn)應該具備下列條件：防雨防潮.機械震動(dòng)小，避免碰撞沖擊. 溫度在-40-+80℃，理想溫度25℃左右。
3、在存放巳經(jīng)使用過(guò)的物位變送器之前，應把變送器傳感器及外殼上的液體或附著(zhù)的固體小心清除干凈。
4、如果存放在室外，變送器的性能就要受到影響.因此一旦將變送器搬到安裝地點(diǎn)，就要盡快安裝起來(lái)。
（5）安裝注意事項：
電容式液位計是利用電容量的變化來(lái)測量容器內介質(zhì)物位的測量?jì)x器，測量的過(guò)程主要就是依賴(lài)兩個(gè)電極之間的電容量變化，也就是說(shuō)電容液位計的靈敏度是取決于兩個(gè)介質(zhì)，氣體、和液體的介電常數的差值。電容液位計的測量必須保證兩個(gè)介質(zhì)的介電常數保持一致，否則介電常數的變化會(huì )直接導致誤差的產(chǎn)生。
1、露天安裝時(shí)，探極線(xiàn)不能裸露于容器以外，以免雨天探極線(xiàn)著(zhù)水出現測量誤差。
2、外殼或接線(xiàn)盒下部的不銹鋼過(guò)程連接部件，必須可靠與容器外壁連接（接地），其接觸電阻不能大于2。
3、在正常工作中，探極線(xiàn)在容器內不能有較大的擺動(dòng)幅度，否則會(huì )出現信號不穩定現象。
4、探極線(xiàn)安裝時(shí)，應盡量院秒容器內壁，#小距離不能＜ 100mm。當受條件限制，距離＜ 100mm 時(shí)，探極線(xiàn)與容器的距離必須保證相對固定。
5、對單線(xiàn)軟探極，多余部分可通過(guò)過(guò)程聯(lián)接件上端拉出后剪掉，然后擰緊押金螺栓，而雙絞線(xiàn)探極，多余部分可盤(pán)扎在被測液面以上，覺(jué)對不允許將多余部分盤(pán)繞在容器底部或有效測量段。
6、在容器內有攪拌或液體可能產(chǎn)生大量氣泡時(shí)，為保護探極線(xiàn)和避免液體波動(dòng)及氣泡而產(chǎn)生的虛假液位，可在容器內放置一內徑＞ 80mm金屬或非金屬管，管的下端應開(kāi)口獲流進(jìn)液孔，液面以下留排氣孔，使用金屬管時(shí)，應保證探極線(xiàn)在管內位置相當穩定，必要時(shí)對探極線(xiàn)加支撐拉直。
三、常見(jiàn)故障判別
（1）在使用過(guò)程中，如果儀表無(wú)電流輸出，應檢查信號處理器"+"，"-" 引出線(xiàn)是否松動(dòng)，脫落，儀表指示表頭固定螺紋及固定柱是否松有動(dòng)，接觸不良。如果出現以上的問(wèn)題應該立即進(jìn)行加固。
（2）如果儀表指示為零，用手握金屬工具，如鑷子，螺絲刀等，接觸信號處理器" 傳感器" 端子，儀表指示應增大，否則表明儀表信號處理器損壞。此時(shí)要進(jìn)行儀表信號處理器的更換。
（3）如果儀表指示打滿(mǎn)，將信號處理器" 傳感器" 引線(xiàn)取下，若儀表指示依然打滿(mǎn)，表明信號處理器損壞，若儀表指示回零，則可能是傳感器絕緣不良。絕緣不好時(shí)應該立即更換傳感器。
（4）檢查傳感器方法：將傳感器引出線(xiàn)從信號處理器取下，用500V 搖表或500 型萬(wàn)用表"x10K" 檔測量傳感器引出線(xiàn)與金屬塔壁間電阻，應大于10M 歐，否則表明傳感器絕緣不良。
（5）干擾的判別與消除：如果儀表在試驗室工作正常而在現場(chǎng)出現指示值上下波動(dòng)或固定的指示某一液位值，則可判斷儀表受到干擾. 在儀表的電源線(xiàn)兩端并聯(lián)電解電容（容量約220微法，耐壓大于50 伏）即可消除。
（6）電容式液位計出現波動(dòng)時(shí)shou先要考慮是否液位真的出現了波動(dòng)，此時(shí)就應該與工藝進(jìn)行協(xié)商解決，如果不是液位的波動(dòng)造成的液位計的波動(dòng)則要考慮干擾的影響以及接地是否良好，附近是否有干擾源，是否有電氣焊進(jìn)行作業(yè)，是否有大型電氣設備的影響。
（7）一般在處理電容式液位計有一種簡(jiǎn)單地判定步驟。如下圖所示：
四、總結
電容式液位計作為一種比較成熟的測量液位的方式，電容式液位計廣泛用于石油、化工、冶金、電力、造紙、制藥等各個(gè)領(lǐng)域，化工廠(chǎng)：檢測滌綸、氨綸、酸、堿等化工原料的液位；環(huán)保：檢測污水液位；鍋爐廠(chǎng)：檢測壓力容器內介質(zhì)的液位；液壓機械：檢測潤滑油液位；糧食部門(mén)：檢測食用油液位；油田：檢測成品油液位。在未來(lái)電容式液位計也將為人類(lèi)進(jìn)步與發(fā)展起到很大的作用。
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