CN201251468Y - 两线制防挂料连续射频导纳控制器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种两线制防挂料连续射频导纳控制器，包括振荡器、振荡电路、测量桥路、变送器、设置有绝缘套的探头，所述振荡器和测量桥路之间设置有振荡器缓冲器，振荡电路输出端连接有交流变换斩波器，所述绝缘套为陶瓷密封绝缘套。本实用新型可防止挂料影响且结构简单，可防止电磁干扰，解决了因静电聚集而损坏电器仪表的问题，且可在800－1000度的高温下使用。

Description

两线制防挂料连续射频导纳控制器

技术领域

本实用新型涉及一种液位及物位自动检测和控制液位测量装置，尤其涉及一种两线制防挂料连续射频导纳控制器，可适用于石油、化工、发电、水泥、冶金等行业的液位和料位的自动检测和控制。

背景技术

现有技术中使用的物位控制器大致分为机械式、音叉式、电容式和核幅射式。机械式和音叉式物位控制器存在易磨损，使用寿命短、信号不稳等不足之处。电容式物位控制器完全可以胜任非导电介质的测量，对于导电性介质，物位升高淹没探头后又落下去时，探头可能会留有附着物即挂料，这会导致被测电容加大，如果是导电液体更为明显，会产生很大的误差，另外，探头到电路单元之间的连接电缆相当于一个较大的电容，而且随温度变化，变化的电缆电容与物位电容叠加在一起也会引起很大的误差，尤其在物料介电常数较低的场合，信号较小，误差将是很严重的。核幅射式物位控制器存在对人体有害的问题。

针对上述问题，出现了射频导纳技术。射频导纳技术是一种新型物位测量方法，它能减小或消除由被测导电介质电极挂料的测量误差，从而提高电容式物位计的测量准确度。现有技术中，例如在中国专利ZL95201496.3中公开的一种电容式料位仪的传感器电极采用分段折叠式金属管或一条外包裹有一层绝缘保护层的钢丝绳构成，当电极通电且在料仓中加入某种物质时，电极与料仓之间构成了两个极，它们之间形成了电场，如果两电极片的有效面积和两极片的距离一定时，则电容量的变化反映了注入物高度。在实际应用中当容器排料物料下降时，会在探头上附着一层挂料，对于高导电的物料介质测量的情况就会发生变化，在应用中，该传感器通常会由于电极上的挂料而产生误动作信号，造成测量结果出现误差，同时该传感器的结构显然只能适用于常温、常压的工作环境中。

针对中国专利ZL95201496.3中存在的这一问题，中国专利03238182.4中公开了一种射频导纳物位控制器，在法兰中心孔的一侧通过接管件连接有内端设有接线柱，外壁从连接管件端依次套有绝缘套、保护级、绝缘套、固定套的探头，在法兰中心孔的另一侧通过接管件连接有内设有电路板的壳件，在电路板上布有依次输出、输入连接的电源电路、高频电桥电路、跟随电路、检测放大电路、比较电路、输出电路，在检测放大电路和跟随电路的输出、输入间通过导线与保护级连接，在跟随电路和高频电桥电路的输出、输入间通过导线与探头连接。此专利技术解决了挂料的问题，但结构复杂，并且还存在如下不足：一、只能测量一种介质，当介质变换后，由于介质的导电特性不同，导致测量不准确，需要重新进行标定。二、进料时摩擦会产生静电，当静电聚集到一定程度时，会损坏电器仪表。三、绝缘套只能耐270度左右高温，当温度高于270度时，绝缘套会融化。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有射频导纳物位控制器存在的上述问题，提供一种两线制防挂料连续射频导纳控制器。本实用新型可防止挂料影响且结构简单，可防止电磁干扰，解决了因静电聚集而损坏电器仪表的问题，且可在800—1000度的高温下使用。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种两线制防挂料连续射频导纳控制器，包括振荡器、振荡电路、测量桥路、变送器、设置有绝缘套的探头，其特征在于：所述振荡器和测量桥路之间设置有振荡器缓冲器，振荡电路输出端连接有交流变换斩波器，所述绝缘套为陶瓷密封绝缘套。

所述陶瓷密封绝缘套包括陶瓷密封绝缘长套和陶瓷密封绝缘短套。

所述探头包括探极、屏蔽极和接地极，探极和屏蔽极之间套接有陶瓷密封绝缘短套，屏蔽极和接地极之间套接有陶瓷密封绝缘长套。

所述探极包括探棒、套装有热塑管的不锈钢丝和与探棒焊接的下端头和测量探极。

所述屏蔽极包括芯管和与芯管焊接的衬套和保护极。

所述接地极包括长套和与长套焊接的接头和螺纹接管。

采用本实用新型的优点在于：

一、本实用新型在振荡器和测量桥路之间设置有振荡器缓冲器，保证了振荡器输出电压的稳定。

二、当挂料足够长时，则挂料的容抗和阻抗相等，本实用新型针对挂料引起的附加电容和电阻，增加了交流变换斩波器，在挂料足够长的情况下，物位电容为测量电容减去相当于附加电阻值的挂料电容，采用补偿电路，克服了挂料引起的误差。

三、本实用新型只是在现有结构上增加了振荡器缓冲器和交流变换斩波器，不仅解决了挂料的问题，而且结构简单。

四、本实用新型可防止电磁干扰，解决了因物料产生的静电聚集而损坏电器仪表的问题。

五、本实用新型绝缘套为陶瓷密封绝缘套，可在800—1000度的高温下使用，适用范围更广。

六、本实用新型在使用中防挂料性能更好、工作更可靠、测量更准确、适用性更广。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图

具体实施方式

实施例1：

一种两线制防挂料连续射频导纳控制器，包括振荡器、振荡电路、测量桥路、变送器、设置有绝缘套的探头1，在振荡器和测量桥路之间设置有振荡器缓冲器，在振荡电路输出端连接有交流变换斩波器，所述绝缘套为陶瓷密封绝缘套。

本实用新型中，陶瓷密封绝缘套包括陶瓷密封绝缘长套和陶瓷密封绝缘短套。探头包括探极、屏蔽极和接地极，探极和屏蔽极之间套接有陶瓷密封绝缘短套，屏蔽极和接地极之间套接有陶瓷密封绝缘长套。探极包括探棒、套装有热塑管的不锈钢丝和与探棒焊接的下端头和测量探极。屏蔽极包括芯管和与芯管焊接的衬套和保护极。接地极包括长套和与长套焊接的接头和螺纹接管。

本实用新型可防止电磁干扰，解决了因物料产生的静电聚集而损坏电器仪表的问题。绝缘套为陶瓷密封绝缘套，可在800—1000度的高温下使用，适用范围更广。

液位本身对探头1相当于一个电容，它不消耗变送器的能量，纯电容不耗能。但挂料对探头等效电路中含有电阻，则挂料的阻抗会消耗能量，从而将振荡器电压拉下来，导致桥路输出改变，产生测量误差。在振荡器与测量桥路之间增加一个振荡器缓冲器，使消耗的能量得到补充，因而不会降低加在探头的振荡电压。

对于导电物料，探头绝缘层表面的接地点覆盖了整个物料及挂料区，使有效测量电容扩展到挂料的顶端，这样使产生挂料误差，且导电性越强误差越大。但任何物料都不是完全导电的。从电学角度来看，挂料层相当于一个电阻，探头被挂料覆盖的部分相当于一条由无数个无穷小的电容和电阻元件组成的传输线。如果挂料足够长，则挂料的电容和电阻部分的阻抗相等。因此根据对挂料阻抗所产生的误差，增加一个交流变换斩波器，交流变换斩波器与交流变换器或同步检测器一起就可以分别测量电容和电阻。由于挂料的阻抗和容抗相等，则测得的总电容相当于C_物位+C_挂料，再减去与C_挂料相等的电阻R，就可以实际测量物位真实值，从而排除挂料的影响。即：C_测量＝C_物位+C_挂料，C_物位＝C_测量-C_挂料＝C_测量-R。

实施例2：

烧结混合料槽料位的连续测量是烧结工艺生产的重点和难点问题，这主要是因为烧结的特殊工艺造成的。料槽呈长方体，上方开口进料，下方开口出料，料仓内的物料由料仓下方的布料圆辊支撑着。本实用新型在烧结混合料槽料位测量中的应用原理如下：

本实用新型利用高频技术，由电子线路产生一个小功率射频信号于探头上，探头作为敏感元件，将物位变化转化为脉冲信号反馈给电子线路，采用射频检测技术将这种变化检测出来，由控制器进行运算处理后转换为料位显示出来，并输出与料位高度成线性的4～20mA标准仪表信号，从而实现了料位的连续测量。

实施例3

本实用新型在尿素装置中的应用：本实用新型由一个探头和一块变送器组成，探头还可配接射频干扰滤波器和防爆火花保护器。探头由一根设有陶瓷绝缘套的金属棒卡紧在金属法兰中构成，中央金属棒与法兰相互绝缘。两者分别作为电极的2个接线端子。在测量导电介质液体时，根据被测介质的粘度、温度与压力不同，所选覆盖材料也有所不同，主要有TFE涂层、X(碳氟化合物)涂层和FEP涂层等。通过PC机或HART 275手操器可以组态、校验、调整与检测整个液位系统。在变送器中还可内建系统验证、特征化输出、D/A数模校正等程序，使本实用新型具有丰富的操作功能，并且具备自我检测和远程通讯的特点。当按要求安装仍达不到抗干扰能力时，还可购置射频干扰滤波器和静电滤波器以提高系统的抗射频与抗电网干扰能力。

实施例4

本实用新型在石化领域的应用：射频导纳中“导纳”的含义为电学中阻抗的倒数，它由阻性成份、容性成份、感性成份综合而成，而“射频”即高频，所以射频导纳技术可以理解为用高频电流测量导纳的方法。本实用新型与电容技术的重要区别是采用了三端技术和测量参量的多样性。电路单元中心端测量信号与同轴电缆中心线连接，然后连接到探头中心端上。同时同轴电缆屏蔽层悬浮在一个幅度非常小又非常稳定的，但与测量信号等电位、同相位、同频率、但又没有直接电气关系即互相隔离的电平上，其效果相当于测量信号经过一个增益为“1”、驱动能力很强的同相放大器，输出与同轴电缆屏蔽层相连，然后再连接到探头的屏蔽极上。地线是电缆中另一条独立的导线。由于同轴电缆的中心线与外层屏蔽层存在上述关系，所以二者之间没有电位差，也就没有电流流过，即没有电流从中心线漏出来，相当于二者之间没有电容或电容等于零。因此电缆的温度效应，安装电容等也就不会产生影响。对于探头上的挂料影响问题，采用一种新的探头结构，即五层同心结构：最里层是中心探杆，中间是屏蔽层，最外面是接地的安装螺纹，用陶瓷绝缘套将其分别隔离起来。与同轴电缆的情况是一样的，中心探杆与屏蔽层之间没有电势差，即使探头上挂料阻抗较小，也不会有电流流过，电子仪器测量的仅仅是从探头中心探杆到对面罐壁(地)的电流，因为屏蔽层能阻碍电流沿探头返回流向容器壁，因而对地电流只能经探头末端通过被测物料到对面容器壁。虽然屏蔽层与容器之间存在电势差，两者之间有电流流过，但该电流不被测量，不影响测量结果。这样就将测量端保护起来，不受挂料的影响。只有容器中的物料确实上升到中心探杆时，通过被测物料，中心探杆与地之间才能形成被测电流，仪器检测到该电流，产生有效输出信号。射频导纳技术由于引入了除电容以外的测量参量，尤其是电阻参量，使得仪表测量信号信噪比上升，大幅度地提高了仪表的分辨率、准确性和可靠性；测量参量的多样性也有力地拓展了仪表的可靠应用领域。

显然，本领域的普通技术人员根据所掌握的技术知识和惯用手段，根据以上所述内容，还可以作出不脱离本实用新型基本技术方案的多种形式，这些形式上的变换均在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1、一种两线制防挂料连续射频导纳控制器，包括振荡器、振荡电路、测量桥路、变送器、设置有绝缘套的探头(1)，其特征在于：所述振荡器和测量桥路之间设置有振荡器缓冲器，振荡电路输出端连接有交流变换斩波器，所述绝缘套为陶瓷密封绝缘套。

2、根据权利要求1所述的两线制防挂料连续射频导纳控制器，其特征在于：所述陶瓷密封绝缘套包括陶瓷密封绝缘长套和陶瓷密封绝缘短套。

3、根据权利要求2所述的两线制防挂料连续射频导纳控制器，其特征在于：所述探头包括探极、屏蔽极和接地极，探极和屏蔽极之间套接有陶瓷密封绝缘短套，屏蔽极和接地极之间套接有陶瓷密封绝缘长套。

4、根据权利要求3所述的两线制防挂料连续射频导纳控制器，其特征在于：所述探极包括探棒、套装有热塑管的不锈钢丝和与探棒焊接的下端头和测量探极。

5、根据权利要求3所述的两线制防挂料连续射频导纳控制器，其特征在于：所述屏蔽极包括芯管和与芯管焊接的衬套和保护极。

6、根据权利要求3所述的两线制防挂料连续射频导纳控制器，其特征在于：所述接地极包括长套和与长套焊接的接头和螺纹接管。

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