本文壓差液位變送器與射頻導(dǎo)納液位計(jì)結(jié)合使用，測(cè)量水中的油含量資料由優(yōu)質(zhì)變送器生產(chǎn)報(bào)價(jià)廠家為您提供。

介紹

差壓液位變送器和射頻導(dǎo)納液位計(jì)是工業(yè)測(cè)量中兩種非常重要和常見的液位測(cè)量儀器。差壓液位變送器是基于靜壓液位測(cè)量原理，射頻導(dǎo)納液位計(jì)是基于電容測(cè)量原理。基于兩種不同測(cè)量原理的液位計(jì)可以一起使用，以實(shí)現(xiàn)更多功能。本文利用射頻導(dǎo)納和壓差液位變送器測(cè)量水中油性介質(zhì)的原理來監(jiān)測(cè)冷卻水箱中是否有大量的油性介質(zhì)，從而判斷苯乙烯冷卻器中的換熱管是否泄漏，并根據(jù)水和苯乙烯的介電常數(shù)和密度來解決這個(gè)問題。

在苯乙烯冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，工藝的特殊性要求監(jiān)控冷卻水箱中是否有大量的含油介質(zhì)苯乙烯，以判斷苯乙烯冷卻器中的換熱管是否泄漏。由于苯乙烯不溶于水，不能用水質(zhì)分析儀測(cè)量水中化學(xué)性質(zhì)的變化來判斷，因此應(yīng)考慮一種特殊的方法。通過比較水和苯乙烯的物理數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)水的介電常數(shù)為80，遠(yuǎn)高于苯乙烯的介電常數(shù)2.45；水的標(biāo)準(zhǔn)密度為1 000千克/立方米，與苯乙烯的密度909千克/立方米相似。水和苯乙烯的介電常數(shù)和密度可以作為解決問題的起點(diǎn)。

2測(cè)量原理

利用電容原理測(cè)量料位是一項(xiàng)成熟的技術(shù)。電容電平測(cè)量方法是將電平變化直接轉(zhuǎn)換成檢測(cè)元件的電容變化，然后將電容轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一的電信號(hào)進(jìn)行傳輸和處理，最后顯示電平。電容檢測(cè)元件根據(jù)圓柱電容器的原理工作。由于待檢測(cè)的介質(zhì)水是導(dǎo)電液體，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。電極覆蓋有作為中間介質(zhì)的絕緣體(例如聚四氟乙烯)，并且液體和金屬外圓筒一起用作外電極。

圖1電容水平測(cè)量結(jié)構(gòu)

檢測(cè)元件的電容C可以由公式(1)表示:

c = 2ω1 l/LNrr(1)

其中ε介電常數(shù)；

l-浸入導(dǎo)電液體的電極長度；

r，r ——絕緣覆蓋層的外半徑和內(nèi)電極的外半徑。

因?yàn)棣?是常數(shù)，所以c與l成正比。l的值可以從c的大小得知

應(yīng)用靜壓原理測(cè)量料位是通過液柱的靜壓來測(cè)量液位，這是一種廣泛使用的方法。原理如圖2所示。

圖2液位測(cè)量原理

根據(jù)流體力學(xué)原理，點(diǎn)A和點(diǎn)B之間的壓差如下:

δp = pB-pA =Hρg(2)

式中，Pa為密閉容器內(nèi)A點(diǎn)的靜壓(氣相壓力)；

鉛的靜壓——B點(diǎn)；

h-液柱高度；

ρ ——液體密度；

重力加速度在封閉容器的位置。

如果圖2是一個(gè)敞開的容器，ρA是大氣壓力，那么方程(2)可以變成:

p = pB -pA =Hρg (3)

公式中p——B點(diǎn)的表壓。

在測(cè)量中，如果ρg不變，封閉容器中a點(diǎn)和b點(diǎn)之間的壓差δp與液位高度h成正比；在敞口容器中，b點(diǎn)的表壓p與h成正比。也就是說，通過測(cè)量δp或p，可以知道密閉容器或敞口容器中的液位。

3具體應(yīng)用

射頻導(dǎo)納液位變送器是一種利用電容原理測(cè)量液位的儀器，而差壓液位變送器則利用靜壓原理測(cè)量液位。

現(xiàn)在讓我們討論一下水箱里的水是否含有苯乙烯。將射頻導(dǎo)納液位變送器和壓差液位變送器安裝在同一個(gè)儲(chǔ)罐上，使其測(cè)量范圍一致。如果罐內(nèi)的水中沒有混合其他介質(zhì)，在變送器誤差的影響范圍內(nèi)，兩個(gè)變送器的液位測(cè)量結(jié)果是相同的。如果苯乙烯在罐中的水中混合，假設(shè)H1是罐中水柱高度的總和，H2是罐中苯乙烯液柱高度的總和，ε1是水的介電常數(shù)，ε2是苯乙烯的介電常數(shù)，ρ1是水的密度，ρ2是苯乙烯的密度。根據(jù)等式(1)，射頻導(dǎo)納液位變送器的測(cè)量元件具有電容C2 = 2ω1 H1/LNrr+2ω2 H2/LNrr

(其中l(wèi)nRr為常數(shù))與變送器本身的特性有關(guān)。由于射頻導(dǎo)納液位變送器被預(yù)設(shè)為水的介電常數(shù)，變送器此時(shí)測(cè)量儲(chǔ)罐中的液體高度h，即1 = LNRRC 2/2πε1 =ε1 H1+ε2 H2/ε1 = H1+(ε2/ε1)H2。

因?yàn)棣?比ε1小得多，所以用射頻導(dǎo)納液位變送器測(cè)得的液柱高度h小于罐內(nèi)實(shí)際液柱高度H1 +H2，在一定范圍內(nèi)，罐內(nèi)苯乙烯液柱高度H2越大，二者之間的差異越明顯。

看看壓差液位變送器。水箱是敞開的容器，根據(jù)公式(3)的變送器現(xiàn)在測(cè)量表壓p2 =H1ρ1 g +H2 ρ2g。壓差的預(yù)設(shè)值液位變送器是水的密度，因此變送器測(cè)量水箱中的液體高度h，2 = p2/ρ1g =(h1ρ1+H2ρ2)/ρ1 = h1+(ρ2/ρ1)H2。因?yàn)棣?和ρ2的值相差不大，所以當(dāng)壓差液位變送器時(shí)，罐中測(cè)量的液體高度h和罐中實(shí)際液體高度H1 +H2之間的差值也很小。由此可以看出，當(dāng)苯乙烯在罐中混合時(shí)，兩個(gè)變送器的測(cè)量值之間的差隨著罐中苯乙烯液柱高度H2的增加而增加，并且兩個(gè)變送器的測(cè)量值之間的差實(shí)際上大于通過射頻導(dǎo)納液位變送器測(cè)量的罐中液體高度H的測(cè)量值。

總而言之，苯乙烯冷卻系統(tǒng)工作正常。當(dāng)冷卻器中的換熱管不泄漏時(shí)，冷卻水箱中只有水，射頻導(dǎo)納液位變送器和壓差液位變送器的測(cè)量值基本相同。當(dāng)兩個(gè)變送器的測(cè)量值偏離并且變得越來越大時(shí)，可以判斷冷卻器中的換熱管已經(jīng)泄漏。

結(jié)論

在同一個(gè)化工廠或儲(chǔ)罐中，選擇2或3個(gè)變送器來測(cè)量相同的參數(shù)是石油化工設(shè)計(jì)中的常見做法。這種設(shè)計(jì)也是從普通實(shí)踐開始的，所用的變送器也是普通儀器，所以價(jià)格不高。但是，考慮到兩個(gè)測(cè)量原理不同的變送器之間的誤差因素，兩個(gè)變送器的測(cè)量值有明顯的偏差，需要一定的時(shí)間積累，因此不能用于重要設(shè)備或緊急停機(jī)系統(tǒng)。在本設(shè)計(jì)中，射頻導(dǎo)納液位變送器時(shí)需要測(cè)量水等導(dǎo)電介質(zhì)的探頭，不適合測(cè)量非導(dǎo)電介質(zhì)的探頭。

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