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界面测量的改进方案探讨界面测量的改进方案探讨
界面测量的改进方案探讨
洪宝庆
洪宝庆先生,珠海盈德气体有限公司仪表工程师。
关键词:界面测量 射频导纳仪 导波雷达物位计
工业测量技术是一门迅速发展的高新技术,工业
测量技术与仪表种类繁多,给实际生产中对测量仪表
的选择提供了很大空间,同时也带来了合理选型的难
度。合理的选用测控仪表将大大提高系统的控制品质,
从而提高生产的稳定性,保证产品质量。
一 改进的原因
本公司回收工段六塔冷凝器分层器的醋酸异丙酯
与水的界面测量采用了差压法测量方案,该测量方案
的使用情况不是很理想,测量的界面高度由于受到溢
流层高度变化、液体温度、酯水分离效果等因素的影响,与实际的界面有较大差距。通过分
层器视镜观察界面,要控制界面在视镜可视范围内时,在不同的时间,控制室控制的设定值
有较大变化,需要在 40%~70%之间进行调整,因此该测量方案有待进一步改进。
二 现用测量方案
1. 差压法测量界面的原理
差压法测量界面的测量原理如图 1 所示,由于水和醋酸异丙酯的密度不同,水密度为
1g/cm3, 醋酸异丙酯的密度为 0.818g/cm3,因此两者相同液位所产生的压力有所差异,通
过测量这种压力差异便可得出界面的高度,测量计算公式为:
ΔP
h = ×100% (1)
()? ρρ 21 gH
式中:h —— 界面高度的百分数;
ΔP —— 变送器测量值;
H —— 界面测量范围;
g —— 工作地点的重力加速度;
ρ1 —— 水的密度;
ρ2 —— 醋酸异丙酯的密度。
由式(1)可知:假设 ρ1 和 ρ2 固定
不变,则 h 与 ΔP 成线性关系,通过差压变送器测量出 ΔP 即可得出界面的高度 h。
2. 误差产生的原因
在实际应用中,主要有两方面的原因使得差压法测量界面产生较大的误差:
(1)由于生产负荷的不同,分层器溢流挡板的上部会出现高度不等的溢出层,而测量的
差压变送器的量程只有 776Pa, 这种高度不等的溢流层所产生的大小不等的附加压力对微
差压测量带来了较大的误差,而且这种误差不能通过表的安装位置的调整或 DCS 系统中的
控制组态消除;
(2)同时 ρ1 和 ρ2 受到温度变化和分离效果的影响,会造成更大的测量偏差。
三 改进方案一 —— 改用射频导纳仪测量界面
1.测量原理
C0 = ε0S/D = ε0S0H0/D
式中:ε0 —— 水的介电常数;
s —— 两电极的面积;
D —— 两电极间的距离;
S0 —— 单位长度探头极板面积;
H0 —— 被测界面的高度。
射频导纳仪测界面原理图如图 2 所示。介质为醋酸异丙酯时,其介电常数为 ε1,此时
C1 = ε1S0H1/D。则仪表测得的总电容为:
C=C1+C1=(ε0-ε1)S0H0/D+ε1S0H/D
将表的零位调整为 LRV=ε1S0H1/D,则界面高度 H0 为:
CD
H0 =
()? εε S010
在这里也存在溢流层高度变化的问题,但是由于水的介电常数 ε0 为 80 左右,而醋酸异
丙酯的介电常数 ε1 只有 4~5,所以由醋酸异丙酯溢流层所产生的附加电容相比只会产生
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