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【摘 要】目前电力项目有许多不同测量原理的仪表，从最初五、六十年代的阻旋式到音叉式、振棒式仪表，到九十年代的电容式物位仪表。其实从使用效果来看，这类仪表均达不到预期的目的，往往给用户既带来了不便又浪费了金钱。
从目前运行的多个项目的采用的物位计来看，射频导纳物位仪表产品稳定可靠，兼容性强、选型简单、系列完善。其主要特点是可以适用于各类复杂的应用场合，它除了包括以往物位计所拥有的各种优点之外，更重要的是解决了粘附物料及温度变化对仪表所产生的影响，从根本上解决了物位行业长期存在的悬而未决的问题。
【关键词】射频导纳;控制器;料位
射频导纳物位控制器（Radio Frequency Impedance Level Controls）。
1.工作原理
物位控制器是利用相位移动检测技术来探测被测料仓内有无料位的。控制器电子线路中的石英电子振荡器产生一个无线电发射频谱范围之内的固定频率高频正弦波信号。该高频振荡信号被分为二路，一路直接送往探测极棒，另一路经过一个电压跟随器后送往防粘附保护电极。相位检测器将反馈自探测极棒的检测信号与基本信号进行相位比较。由于任何被测物料的介电常数和导 .率与空气相比，多少总有差别，所以当探测极棒接触到物料时，检测信号的电抗（包括容抗和阻抗）就会发生变化，电抗的变化又引起探测极棒上检测信号的相位发生变化；因此，检测信号与基准信号的相位差也随之发生变化，该相位差的变化经过处理后，驱动输出电路，发出报警信号。由于电抗的倒数就是导纳，检测信号的频率又在无线电发射频谱之内，所以把这类物位控制器称为射频导纳物位控制器，而RF 则为无线电频率的英语译音“Radio Frequency”的缩写。
射频导纳式物位控制器是怎样克服粘附层对探测过程的影响呢? 前面已经讲过，高频振荡信号一路直接送往探测极棒，另一路经过一个电压跟随器后送往防粘附保护电极，由于电压跟随器就是一个1:1 的电压放大器，所以探测极棒上的信号与保护电极上的信号相比较，其大小、相位都是一样的，但二者之间相互又是独立的；前者参与检测，后者不参与检测。当有物料粘附在探头上时，物料在保护电极与被测料仓的仓壁之间构成了一个电容，而保护电极上的高频振荡信号就会使该电容趋于饱和；该电容饱和之后，保护电极周围物料的电势就等于保护电极上的电势，也就等于探测极棒上的电势，因此探测极棒上的高频检测信号无法通过物料粘附层流向仓壁——因为产生电流的流动一定要有电位差。RF 系列射频导纳物位控制器就是利用等电势原理，彻底消除了物料粘附层对探测过程的影响。只有当探头真正接触到大量接地物料（无论是干物料，还是液体物料）时，探测极棒上的高频检测信号才会绕过饱和区流向仓壁，从而指示料位的存在，发出报警信号。
2.特点与好处
射频物位控制器系列的二步校准和在线测试功能，将为您节省大量的时间和金钱。而高质量的元器件采用波峰焊接和高压注塑成型的拥有抗粘附保护电极的探头正是RF 系列物位控制器的制造特点，它们使得控制器更加可靠。
□抗粘附功能
探头上的抗粘附保护套能消除探头上粘附层的影响，防止因粘附层引起误报警。只有探头真正接触到大量物料（无论是干物料还是液体）时，射频导纳物位控制器才会发出报警信号。
□自动温度补偿功能
射频导纳物位控制器具有自动温度补偿功能，仪表能够在环境温度－40～＋80℃的环境中长期可靠运行，仪表不会应环境温度变化而引起误报警。
□高质量的结构
所有标准外壳都采用铝合金硬模压铸而成，表面喷涂聚脂漆。RF 系列探头适合介质温度－200～＋650℃中使用，安全、坚固、可靠。
□其他特点
·五年以上使用寿命。
·适用于检测颗粒、飞灰、导电（非导电）液体、粘稠物料等各种场合。
·高位和低位失电保护功能（故障报警）。
·0～30 秒延迟时间可调。
·多种探头形式可选，探头长度按实际使用场合确定。
·适合高温及强振动场合的分离型仪表。
·电除尘场合使用仪表带静电安全火花功能。
3.安装注意事项
□容器状况
检查压力、温度。保证探头的压力和温度额定值符合应用要求。
□搅拌
在检测液体时，无料的搅拌可能会因为周期性的接触而导致误动作。解决的办法是增加延迟时间或者把探头安装在小的连接管中。
□安装指导
当探头被安装在立管，凸口或者容器壁存在很厚的堆积层的地方，探头的保护套部分必须伸出任何堆积层至少200 毫米，否则控制器将无法正常工作。射频导纳物位控制器既可垂直安装又可水平安装。仪器安装时，必须保证传感器的中心探杆和屏蔽层与容器壁（或安装管）互不接触，绝缘良好、安装螺纹与容器连接牢固，电器接触良好，并且探头的内层要进入容器内部，对于大量程或者有搅拌的场合，探头需要有支撑或地铆固定，但固定端要与探头绝缘。水平安装的仪表进线口一定要向下，垂直安装进线防爆管一定要有低于进线口的排水口，以防防爆管积水危机仪表电子单元。按隔爆要求安装的仪表，每一与防爆外壳相连接的接线必须配有一经联合认证的密封接头。仪表安装区域要有避雷装置，以防雷击。24Vdc 电源波纹不得大于200mV。电源地线接在标准或标准的仪表低，不可接在动力地上。电缆经过区域也要求有避雷装置，以防雷击。
4.与其他几种料位计的比较
4.1电容式料位计
不具备抗粘附功能，不耐高温，因此对介质及现场工况条件有严格的要求，适用范围：物料介电常数恒定，而且不能有粘附物料的场合。介质温度最高110℃，超过后会发生温飘。不适合电厂高温环境。
4.2音叉式料位计
与振棒式原理相同，利用谐振原理，当物料接触极棒时，极棒停振同时发出报警信号。适应范围：容器内不能有搅动、冲击、压力、由于极棒中装有晶片（晶片耐温80℃），所以介质温度不超过80℃，而且物料必须是干料，由于极棒是一个谐振装置，因此不能受到冲击、变形，否则仪表会失效。当然堆积在极棒上的料也会引起仪表误报警，建议定期对极棒进行清扫。
5.综合上述射频导纳物位计在下列区域中应用比较好
5.1电除尘灰斗。
5.2气力输灰：（1）仓泵料位计（2）灰库料位计。
5.3输煤程控原煤仓。
【参考文献】
［１］叶江祺.热工测量和控制仪表的安装（第二版）中国电力出版社.1992.
［２］电力建设施工及验收技术规范（热工自动化） DL/T 5190. 5-2004.
［３］河南省电力公司编.火电工程调试技术手册热工卷.中国电力出版社.2004.09.10.
从目前运行的多个项目的采用的物位计来看，射频导纳物位仪表产品稳定可靠，兼容性强、选型简单、系列完善。其主要特点是可以适用于各类复杂的应用场合，它除了包括以往物位计所拥有的各种优点之外，更重要的是解决了粘附物料及温度变化对仪表所产生的影响，从根本上解决了物位行业长期存在的悬而未决的问题。
【关键词】射频导纳;控制器;料位
射频导纳物位控制器（Radio Frequency Impedance Level Controls）。
1.工作原理
物位控制器是利用相位移动检测技术来探测被测料仓内有无料位的。控制器电子线路中的石英电子振荡器产生一个无线电发射频谱范围之内的固定频率高频正弦波信号。该高频振荡信号被分为二路，一路直接送往探测极棒，另一路经过一个电压跟随器后送往防粘附保护电极。相位检测器将反馈自探测极棒的检测信号与基本信号进行相位比较。由于任何被测物料的介电常数和导 .率与空气相比，多少总有差别，所以当探测极棒接触到物料时，检测信号的电抗（包括容抗和阻抗）就会发生变化，电抗的变化又引起探测极棒上检测信号的相位发生变化；因此，检测信号与基准信号的相位差也随之发生变化，该相位差的变化经过处理后，驱动输出电路，发出报警信号。由于电抗的倒数就是导纳，检测信号的频率又在无线电发射频谱之内，所以把这类物位控制器称为射频导纳物位控制器，而RF 则为无线电频率的英语译音“Radio Frequency”的缩写。
射频导纳式物位控制器是怎样克服粘附层对探测过程的影响呢? 前面已经讲过，高频振荡信号一路直接送往探测极棒，另一路经过一个电压跟随器后送往防粘附保护电极，由于电压跟随器就是一个1:1 的电压放大器，所以探测极棒上的信号与保护电极上的信号相比较，其大小、相位都是一样的，但二者之间相互又是独立的；前者参与检测，后者不参与检测。当有物料粘附在探头上时，物料在保护电极与被测料仓的仓壁之间构成了一个电容，而保护电极上的高频振荡信号就会使该电容趋于饱和；该电容饱和之后，保护电极周围物料的电势就等于保护电极上的电势，也就等于探测极棒上的电势，因此探测极棒上的高频检测信号无法通过物料粘附层流向仓壁——因为产生电流的流动一定要有电位差。RF 系列射频导纳物位控制器就是利用等电势原理，彻底消除了物料粘附层对探测过程的影响。只有当探头真正接触到大量接地物料（无论是干物料，还是液体物料）时，探测极棒上的高频检测信号才会绕过饱和区流向仓壁，从而指示料位的存在，发出报警信号。
2.特点与好处
射频物位控制器系列的二步校准和在线测试功能，将为您节省大量的时间和金钱。而高质量的元器件采用波峰焊接和高压注塑成型的拥有抗粘附保护电极的探头正是RF 系列物位控制器的制造特点，它们使得控制器更加可靠。
□抗粘附功能
探头上的抗粘附保护套能消除探头上粘附层的影响，防止因粘附层引起误报警。只有探头真正接触到大量物料（无论是干物料还是液体）时，射频导纳物位控制器才会发出报警信号。
□自动温度补偿功能
射频导纳物位控制器具有自动温度补偿功能，仪表能够在环境温度－40～＋80℃的环境中长期可靠运行，仪表不会应环境温度变化而引起误报警。
□高质量的结构
所有标准外壳都采用铝合金硬模压铸而成，表面喷涂聚脂漆。RF 系列探头适合介质温度－200～＋650℃中使用，安全、坚固、可靠。
□其他特点
·五年以上使用寿命。
·适用于检测颗粒、飞灰、导电（非导电）液体、粘稠物料等各种场合。
·高位和低位失电保护功能（故障报警）。
·0～30 秒延迟时间可调。
·多种探头形式可选，探头长度按实际使用场合确定。
·适合高温及强振动场合的分离型仪表。
·电除尘场合使用仪表带静电安全火花功能。
3.安装注意事项
□容器状况
检查压力、温度。保证探头的压力和温度额定值符合应用要求。
□搅拌
在检测液体时，无料的搅拌可能会因为周期性的接触而导致误动作。解决的办法是增加延迟时间或者把探头安装在小的连接管中。
□安装指导
当探头被安装在立管，凸口或者容器壁存在很厚的堆积层的地方，探头的保护套部分必须伸出任何堆积层至少200 毫米，否则控制器将无法正常工作。射频导纳物位控制器既可垂直安装又可水平安装。仪器安装时，必须保证传感器的中心探杆和屏蔽层与容器壁（或安装管）互不接触，绝缘良好、安装螺纹与容器连接牢固，电器接触良好，并且探头的内层要进入容器内部，对于大量程或者有搅拌的场合，探头需要有支撑或地铆固定，但固定端要与探头绝缘。水平安装的仪表进线口一定要向下，垂直安装进线防爆管一定要有低于进线口的排水口，以防防爆管积水危机仪表电子单元。按隔爆要求安装的仪表，每一与防爆外壳相连接的接线必须配有一经联合认证的密封接头。仪表安装区域要有避雷装置，以防雷击。24Vdc 电源波纹不得大于200mV。电源地线接在标准或标准的仪表低，不可接在动力地上。电缆经过区域也要求有避雷装置，以防雷击。
4.与其他几种料位计的比较
4.1电容式料位计
不具备抗粘附功能，不耐高温，因此对介质及现场工况条件有严格的要求，适用范围：物料介电常数恒定，而且不能有粘附物料的场合。介质温度最高110℃，超过后会发生温飘。不适合电厂高温环境。
4.2音叉式料位计
与振棒式原理相同，利用谐振原理，当物料接触极棒时，极棒停振同时发出报警信号。适应范围：容器内不能有搅动、冲击、压力、由于极棒中装有晶片（晶片耐温80℃），所以介质温度不超过80℃，而且物料必须是干料，由于极棒是一个谐振装置，因此不能受到冲击、变形，否则仪表会失效。当然堆积在极棒上的料也会引起仪表误报警，建议定期对极棒进行清扫。
5.综合上述射频导纳物位计在下列区域中应用比较好
5.1电除尘灰斗。
5.2气力输灰：（1）仓泵料位计（2）灰库料位计。
5.3输煤程控原煤仓。
【参考文献】
［１］叶江祺.热工测量和控制仪表的安装（第二版）中国电力出版社.1992.
［２］电力建设施工及验收技术规范（热工自动化） DL/T 5190. 5-2004.
［３］河南省电力公司编.火电工程调试技术手册热工卷.中国电力出版社.2004.09.10.