Емкостной метод

Емкостные уровнемеры широко применяют для сигнализации и дистанционного измерения уровня однородных жидкостей и сыпучих материалов в различных объектах в химической, нефтехимической и других отраслях промышленности. Емкостные уровнемеры могут быть использованы для измерения уровня жидкостей, находящихся под давлением до 25—60 кгс/см2 (2,5—6,0 МПа) и имеющих температуру от —40 до 200°С. Эти ограничения обусловлены надежностью применяемой изоляции для изготовления общепромышленных первичных преобразователей емкостных уровнемеров.

Емкостные уровнемеры не могут быть использованы для измерения уровня вязких (более 0,980 Па х с), пленкообразующих, кристаллизующихся и выпадающих в осадок жидкостей, а также взрывоопасных сред.

Действие рассматриваемых уровнемеров основано на измерении электрической емкости первичного преобразователя, изменяющейся пропорционально изменению контролируемого уровня жидкости в резервуаре. Первичный преобразователь, преобразующий изменение уровня жидкости в пропорциональное изменение емкости, представляет собой, например, цилиндрический конденсатор, электроды которого расположены коаксиально. Для каждого значения уровня жидкости в резервуаре емкость первичного преобразователя определяется как емкость двух параллельно соединенных конденсаторов, один из которых образован частью электродов преобразователя и жидкостью, уровень которой измеряется, а второй— остальной частью электродов преобразователя и воздухом или парами жидкости.

При применении емкостных уровнемеров необходимо иметь в виду, что измеряемый уровень жидкости функционально связан с диэлектрической проницаемостью веществ. Поэтому при измерении уровня емкостным уровнемером следует учитывать, что значение диэлектрической проницаемости жидкости изменяется с изменением температуры ее.

В зависимости от электрических характеристик жидкости, уровень которых измеряют емкостным методом, разделяют на неэлектропроводные и электропроводные. Такое деление жидких диэлектриков имеет некоторую условность, но является практически целесообразным. Жидкости, имеющие удельное сопротивление р больше 10⁷ — 10⁸ Ом×м и относительную диэлектрическую проницаемость ε_ж меньше 5 — 6, относятся к группе неэлектропроводных, а жидкости, имеющие р меньше 10⁵ — 10⁶ Ом×м и ε_ж больше 7 — 10, относятся к группе электропроводных. Следует отметить, что удельное электрическое сопротивление и диэлектрическая проницаемость жидкостей в большой степени зависят от частоты напряжения, на которой производится измерение уровня. Вследствие различия электрических характеристик жидкостей, емкостные преобразователи уровнемеров выполняют различными. Принципиальное различие состоит в том, что один из электродов преобразователя для измерения уровня электропроводных жидкостей покрывается электрической изоляцией, а электроды преобразователей для неэлектропроводных жидкостей не изолируют.

Некоторые типы емкостных уровнемеров находят применение для сигнализации и дистанционного измерения уровня сыпучих тел с постоянной влажностью.

Сигнализаторы для дискретного определения уровня твердых сыпучих материалов с емкостной радиочастотной антенной

Применение:

гранулированные, шариковые, пудроподобные сухие или липкие и клейкие продукты (в особенности, где есть тенденция к налипанию продукта на антенну);
шламы и суспензии;
сигнализация по превышению или занижению уровня.

Основные характеристики:

 изменение емкости поглощения радиочастотного излучения в объеме, окружающем датчик при изменении диэлектрической проницаемости среды (от воздуха до твердых материалов);

 надежно работает на сухих продуктах в металлических, пластиковых или деревянных силосных башнях;

 дополнительный "энергетический экран" предотвращает ложные срабатывания в случаях локального налипания продукта на антенну датчика;

 нет движущихся частей;

 самокалибровка;

 регулируемая задержка времени;

 жесткая или гибкая антенна;

 температура среды до +120 град.С;

 модификации на пылевые применения;

 монтаж сверху или на стенке сосудов;

 удаленная электроника для высокотемпературного исполнения

Электронные уровнемеры строятся на зависимости параметров высокочастотных контуров от величин диэлектрических потерь. Последние позволяют преобразовывать изменение уровня жидкости или сыпучего вещества в изменение электрических величин без непосредственного контактирования датчика с веществом, уровень которого измеряется.