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自动化联盟 - 测试测量

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    选择液位测量技术

    sherlly 2010-04-13 15:17
      摘要:如何选择最适合的液位测量技术,需根据现场的实际情况进行液位计的选型
     
      技术发展到今天,应用于物位连续测量的物理原理多种多样。为了减少操作失误和过多培训,工厂的现场技术人员在为项目做规划时,往往希望能够用单一技术解决所有的物位测量问题,由此节省费用。然而这种放之四海而皆准的技术并非那么容易找到,因为每种技术都有自己的优点和缺陷。
     


      图1选择何种原理测量分界面完全取决于现场的实际工况,从左至右:界面明显,应选用导波雷达测量;有乳化层的分界面,应选用电容式物位仪测量;多种混合物界面,应选用放射线仪表
     
      在物位测量时,如果希望得到完美的解决方案,那么在选择仪表时,应充分考虑现场的工况,比如要测量的介质的性质,在工业运行过程中的过程条件,还有现场的温度和压力对测量的影响。有经验的仪表供应商如Endress+Hauser自动化设备有限公司,拥有一批经验丰富的技术人员,可以根据不同的应用为用户提供合适的测量仪表。下面的例子用来说明为工厂做规划选型时,选择仪表需要考虑的内容。

    雷达仪表应用广泛
         在物位测量领域,雷达微波技术相对于超声波有很大的优点。比如Endress+Hauser公司的非接触式雷达Micropilot M最高可以承受400℃的过程温度,可以承受从真空到160bar的过程压力。而对于导波雷达Levelflex,最高可承受的过程温度为400℃,而最高过程压力甚至可以达到400kg。即使在测量过程温度为200℃,过程压力为50kg的汽包液位时,由于运用了“气相测量误差补偿功能”的独特技术,雷达波在气相中速度的改变对测量结果仍然不构成任何影响。
         微波的固有物理性质是雷达技术的另一个优势,微波能够穿透大量的塑料和部分型号的玻璃,因此用雷达仪表测量某些塑料或者玻璃容器内的溶液时,不需要安装在专门制作的安装短管中,而是直接安装在容器外,利用雷达波穿透容器直接进行液位测量(如图2所示)。
     


    导波雷达不惧严苛工况
      当现场的液位由于某种原因产生大量的泡沫时,用导波雷达Levelflex M来测量是最佳的选择,导波雷达由于只有1GHz的频率,而且有导波缆或者导波杆进行导波,测量效果完全不受泡沫影响。有时现场需要测量更加复杂的情况时,比如由于多级搅拌引起的剧烈液面波动并伴随着大量泡沫,此时测量只能选择压力仪表或者差压仪表进行液位测量,其他的特殊工况,比如液体分界面的测量,可能还需要多种不同的测量方法来满足不同的过程条件。
         当用导波雷达来测量界面时,可以得到三个量的输出(分界面位置,上层液位高度,总液位);如用电容式物位计进行测量,只能输出界面位置,但是在出现乳化层时仍能够精确的测量,而导波雷达的微波会因被乳化层吸收而衰减,电容会根据乳化层的电容值计算出连续液位。如果遇到更复杂的工况,比如上层液体全部是混合物时,只能选用GAMMA射线进行测量。

    固体测量的完美解决方案
         如果测量固体料位,当进料时,固体表面往往会形成一个安息角,而如果出料时,表面会形成一个下凹的漏斗,使用非接触式的雷达波或超声波测量在这种场合时,往往会由于固体表面对波的发散而无法测量到正确信号,而此时导波雷达如Levelflex M则表现出优越  性。当表面安息角过大,而造成物位表面信号过于分散无法测量时,导波雷达是最适合的仪表,面对这种特殊工况其测量效果几乎没有任何影响(如图3所示)。
     


      轻质的粉末状固体比如固体二氧化硅粉末、聚苯乙烯或木屑粉末在湿度不高的情况下,密度和介电常数都很低,在这种情况下,雷达仪表和超声波仪表都无法保证可靠测量,此时最好的选择是机械式仪表。机械式仪表也在不断地进行技术改进,比如重锤物位计Silopilot M,控制部分已经完全由电子部件替代了机械部件,这其中就包含了代表最新科技的频率转换控制器,利用单相供电,带动三相拖动电机工作。重锤式仪表工作时,不会像雷达或者超声波那样受到固料“堆角”的影响,这样在设计容器的过程结构时,完全不用考虑这些因素所带来的影响。
         在一些极端工况中,比如测量在非常高的固体容器中的水泥或面粉,气动进料时会引起大量的粉尘和粘附,使用超声波时由于信号衰减过大而无法测量,但是有一些功能强大的雷达,即使在这种严苛的条件下仍然能够稳定可靠的测量。
         在一些测量坚硬固体比如碎石的场合,E+H公司可以提供具有自清洗功能的超声波探头,超声波探头可以通过自身的震动来清洁,这样无须额外的清洁维护。只有分体式的超声波探头才具有这种功能,探头和变送器的距离可以扩展到300m,在现场工况很恶劣的场合,比如碎石机的现场噪声和震动很大,可以通过分体式探头把变送器安装在便于调试的地点。

    结语
      物位测量的特殊工况几乎无穷无尽,难以一一列举。在选型时,不能只倾向于选择“最时髦”的技术,要根据现场的实际情况进行选型,有时传统的解决方案如电容、超声波、压力或其他很多机械式仪表才是最佳的选择。
  • 举报 #1
    韩斐 2012-08-03 21:27
    雷达仪表应用广泛
  • 举报 #3
    韩斐 2012-08-03 21:27
    导波雷达不惧严苛工况
  • 举报 #5
    韩斐 2012-08-03 21:29
    固体测量的完美解决方案
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