測量原理
電容測量原理基于電容器的工作方法。
電容器由彼此隔離的兩個帶不同電荷的電極形成。在電極之間施加交流電會產生電場。該電場取決于電極之間的距離,電極表面的大小以及電極之間的隔離介質。
如果電極之間的距離和電極表面的大小保持恒定,則只有介質會影響電容。當介質變化時,電場也隨之變化,因此電容的變化如下:
電容(C)=介電常數(Ɛ0)×相對介電常數(DC)×電極表面積其中介電常數(Ɛ0)是電場常數(Ɛ0= 8.8×10 -12 C /(Vm)。
介電常數(DC值)低的介質會在液位測量中引起電容值的很小變化,而直流值高的介質會分別產生較大的電容變化。在許多接口應用程序中,具有較低DC值的介質位于非常上面,例如,碳氫化合物(DC = 2)處于水上(DC = 80)。
上層介質對總電容值的貢獻非常小,僅將水位(界面層)表示為水位。
為了利用此效果,兩種介質的DC值應彼此足夠不同。
通常,DC值低的介質是不導電的,而DC值高的介質是導電的。因此,始終可以使用非導電和導電介質進行界面測量。
局限性
如果過程覆蓋或污染了電容探頭,則可能需要補償選項以防止錯誤的高電平讀數。
連續液位電容變送器要求被測液體保持恒定的介電值。如果不是這種情況,則變送器應具有補償液體電介質變化的能力。
除非將探針直接安裝在帶有隔離閥的傳感器籠中,否則通常無法將探針直接安裝在容器中。
棒狀探針需要足夠的高度間隙,具體取決于探針的長度。
它不能測量粘度超過2000 cst的液體。
選拔
當使用完全涂層的探頭(例如PTFE)時,電容水平測量可用于腐蝕性介質。
電容式測量具有非常快的響應時間,非常適合液位快速變化和小容器的過程。
測量原理不受介質密度變化的影響。
對于界面測量,需要導電和非導電介質。
在此界面上,導電介質的電導率之差應大于100μS/ cm,非導電介質的電導率應小于1μS/ cm。
油水乳液的電導率范圍在1至100μS/ cm之間,具體取決于油水氣泡的重新分配。這意味著電容探針將檢測高于100μS/ cm的介質(即導電介質),而不檢測乳劑層(介于1和100μS/ cm之間)以及非導電介質層(即<1μS) /厘米)。
探頭上的非導電性堆積會影響測量。
設計
無論介質的電導率如何,探頭都應由金屬導電電極制成,并具有全塑料絕緣。
安裝時,應確保過程接口與儲罐之間的導電連接良好。可以使用導電的密封帶。
如果承受嚴重的側向載荷,則應使用帶有接地管的棒形探頭。
探頭的長度應根據物位測量范圍進行設計。
安裝
圖–電容液位傳感器的安裝
應評估對設備的運行至關重要的容器接地方法。
校準和配置
電容探頭在出廠時已針對電導率≥100μS/ cm的介質進行了校準(例如,針對所有水性液體,酸,堿等)。
僅當應將0%值或100%值調整為適合特定的測量要求(例如,儲罐/電容距離<250 mm,電導率<100μS/ cm或特定范圍)時,才需要進行現場校準。
通常在兩種類型的校準之間有區別:
濕法校準:可以對探頭進行全范圍校準,即較低的液位(0%液位校準)和較高的液位(100%液位)。也可以執行其他中間值。
干校準:可以通過輸入低電平和高電平值來模擬電平電容。對于電導率≥100μS/ cm,電容單位將根據工廠校準自動計算電容變化圖像。