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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