新型容栅式磁翻液位计的研究.pdfVIP

摘要 锅炉汽包水位测量对于锅炉的安全运行是极为重要的，水位过高、过低将 引起蒸汽品质变坏或水循环恶化甚至造成事故。用磁翻柱液位计测量大型锅炉 气包上的液位，具有高密封，防泄漏，可靠性好的优点。但在其传感器中用于 机一电转换的关键部件干簧管只能工作在120”c以下的工作环境中，因此在高 温环境下，干簧管磁翻柱液位计无法输出电信号，因此需要寻求一种新型的传 感器来解决这一难题。 本文提出了一种新型容栅式磁翻柱液位计。它是在干簧管磁翻柱液位计的 基础上，改用容栅传感器代替了干簧管作为远传装置。由于传感器的精度直接 影响测量的结果，为了设计出最优的传感器，本文分别使用了远场单元和 Trefftz有限元方法对电容传感器进行数学建模，将两者的仿真结果和实验值比 较，发现Hybrid-Trefftz有限元是一种有效的方法，它与真实值之间的相对误 差只为3．3％。使用ANSYS大型有限元软件分别对四种不同形状的电容传感器极 板及结构进行优化设计，从而选取最优的结构参数，研制出容栅传感器的模型 样机。 由于电容传感器的电容极板之闻的电容为几个pf的数量级，为了准确的检 测出电容的变化量，本课题采用了基于充放电原理的微小电容测量电路。采用 MSP430单片机控制容栅传感器中电容极板的选通，数据的采集和处理，并计算 出液位值，输出P哪波，由后续电路转换成两线制4-20MA电流信号。 系统调试成功后，进行模拟检测测量和温度特性分析。其传感器能分辨出 磁翻柱的翻转情况，但其重复性在各电容极板检测中差别较大，极板检测的重 复性较好的为0．035％，较差的为8．9％。其温度特性主要由传感器和检测电路的 温度特性决定，容栅传感器可以用耐高温材料制成，而检测电路可以通过屏蔽 引线让它远离测量筒，并且在引线处加散热片。在设计方面，采用抗杂散电容 电路来减少引线上杂散电容的影响。综合测试结果表明此容栅磁翻柱液位计能 够实现液位的测量，能够满足系统设计要求。 关键字：容栅传感器、磁翻柱液位计、Trefftz有限元、微小电容 检测电路 Abstract It to is detectthe levelinboiler veryimportant liquid inordertomakethe accurately boiler work orover-lowerlevelwillcausebad steamor safely．Over-higher quality deteriorativewater circulationandthenarousesomeaccident．Column magnetic reversiblelevelmeteriscredible with of hightight、lackingleakingcharacter,which isoftenusedtodetectlevelofboiler．Howeverthe reedsensorwhichisusedto dry the intoelectric can work transformingphysicssignals signals inthecondition only with lower120口c Thereforeweneedto anewkindofsensor temperature