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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 2011年12月09日 来源： 1 前言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的种类繁多，这给我们的实际生产中对测量仪表的选择提供了很大的选择空间，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和产品的质量。2 改进的原因我公司回收工段六塔冷凝器分层器的界面测量采用了差压法测量界面的测量方案，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的差距。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50～70％之间进行调整，因此该测量方案有待进一步的改进。 3 现用测量方案3.1 差压法测量界面的原理我公司回收工段六塔冷凝器分层器的界面测量部分采用的差压法测量界面的测量方案，其测量原理如图1所示：由于水和醋酸异丙酯的比重的不同,水比重为1 g/cm3, 醋酸异丙酯的比重为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以得出界面的高度，其测量计算公式为：符号说明：h----------界面高度的百分数 ; ΔP--------变送器测量值；H---------界面测量范围；ρ1 ---------水的密度; ρ2 ---------醋酸异丙酯的密度由式中可看，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。 3.2 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系统中的控制组态所消除。2) 同时ρ1和ρ2 受到温度变化和分离效果的影响，而造成测量更大的偏差。4 改进方案一 —— 改用射频导纳仪测量界面测量原理C0=ε0S／D＝ε0S0H0／D符号说明： 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----------被测界面的高度而介质为醋酸异丙酯时，其介电常数为ε1 ，此时C1=ε1S0H1／D。则仪表测得的总的电容为：C = C0 ＋ C1 ＝（ε0－ε1）S0H0／D＋ε1S0H／D将表的零位调整为LRV=ε1S0H／D，则界面高度H0有：从而测得界面的高度。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很小的测量偏差，因此可以较为准确地测得界面的高度。以前单纯的电容测量有一个严重的缺陷：测量时间一长，测量探头表面会有附着物，而附着物具有阻性和容性，这样便会消耗电路能量，从而产生测量误差。另一个缺点是探头到电路单元之间的电缆相当于一个较大的电容，而且其电容会随着温度而变化，因此会产生额外的测量误差。而射频导纳技术克服了上述的缺点。4.1 射频导纳技术原理射频导纳技术采用了三端Cote-Shield 技术,其技术原理如图示：射频振荡器产生100kHz 的射频信号，射频导纳变送器分别测量介质的容性电导（由电容产生）和阻性电导（由附 着物电阻产生），并加以计算处理后测得真实的液位或界面。在电容测量的基础上，将其扩展为一定频率交流电的电导测量，利用介质和附着物之间的不同电特性，将附着物产生的影响进行过滤消除，从而的到真实的电导值即电容值。 5 改进方案二 —— 改用导波雷达物位计测量界面5.1 测量原理第二种改进方案是采用导波雷达物位计进行界面的测量，该方案比上一方案有更好的界面测量效果。雷达式物位计是以时域反射原理(Time Domain Reflectometry TDR)为基础进行测量的，其测量原理如图4所示：时间很短的（一般为1ns）的一束低功率雷达脉冲（A）通过传导杆的导向向下传

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