一、電容式物位計的工作原理

　　電容式物位計由電容式物位傳感器和檢測電容的線路組成。其基本工作原理是電容式物位傳感器把物位轉(zhuǎn)換為電容量的變化，然后再用測量電容量的方法求知物位數(shù)值。

　　電容式物位傳感器是根據(jù)圓筒電容器原理進行工作的。其結(jié)構(gòu)如同2個長度為L、半徑分別為R和r的圓筒型金屬導(dǎo)體，中間隔以絕緣物質(zhì)，當(dāng)中間所充介質(zhì)是介電常數(shù)為ε1的氣體時，兩圓筒的電容量為：

　　C1=2πε1L/R/(ｌｎＲ/ｒ)

　　如果電的一部分被介電常數(shù)為ε2的液體（非導(dǎo)電性的）浸沒時，則必須會有電容量的增量△C產(chǎn)生（因ε2>ε1），此時兩間的電容量C=C1+△C。假如電被浸沒長度為l，則電容增量為：

　　ΔＣ=2π(ε2-ε1)ｌ/(ｌｎＲ/ｒ)

　　當(dāng)ε2、ε1、R、r不變時，電容量增量△C與電浸沒的長度l成正比，因此測出電容增量數(shù)值便可知道液位高度。

　　如果被測介質(zhì)為導(dǎo)電性液體時，電要用絕緣物（如聚乙烯）覆蓋作為中間介質(zhì)，而液體和外圓筒一起作為外電。假設(shè)中間介質(zhì)的介電常數(shù)為ε3，電被浸沒長度為l，則此時電容器所具有的電容量為：

　　C=2πε3L/R/(ｌｎＲ/ｒ)

　　其中：R和r分別為絕緣覆蓋層外半徑和內(nèi)電外半徑。由于ε3為常數(shù)，所以C與l成正比。

　　二、電容式物位計在應(yīng)用中應(yīng)注意的幾個問題

　　1、選型

　　由于被測介質(zhì)的不同，電容式物位傳感器有不同的型式。

　　（1）測量導(dǎo)電液體的電容物位傳感器，容器（規(guī)則）和液體作為電容器的一個電，插入的金屬電作為另一電，絕緣套管作為中間介質(zhì)，三者組成圓筒形電容器。當(dāng)容器為非導(dǎo)電體時，需另加一個接地，其下端浸至被測容器底部，上端與安裝法蘭有可靠的導(dǎo)電連接，以使二電中有一個與大地及儀表地線相連，保證儀表正常測量。

　　（2）測量非導(dǎo)電液體的電容物位傳感器，當(dāng)用于較稀的非導(dǎo)電液體（如輕油等）時，可采用一金屬電，外部同軸套上一金屬管，相互絕緣固定，以被測介質(zhì)為中間絕緣物質(zhì)構(gòu)成同軸套筒形電容器。

　　（3）當(dāng)測量粉狀非導(dǎo)電固體料位和粘滯性非導(dǎo)電液體液位時，可采用金屬電直接插入圓筒型容器的中央，將儀表地線與容器相連，以容器作為外電，料或液體作為絕緣介質(zhì)構(gòu)成圓筒型電容器。

　　所以應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場實際情況，即被測介質(zhì)的性質(zhì)（導(dǎo)電特性、粘滯性）、容器類型（規(guī)則/非規(guī)則金屬罐、規(guī)則/非規(guī)則非金屬罐），選擇合適的電容物位計。

　　2、應(yīng)用中常見故障的處理

　　如果電容式物位計選型正確、安裝合理，一般很少出現(xiàn)故障，因此選型和安裝時應(yīng)注意：

　?。?）介質(zhì)的介電常數(shù)應(yīng)穩(wěn)定（對于非導(dǎo)電介質(zhì)）；

　?。?）對于軟纜型傳感器，安裝時需考慮傳感器周圍均衡，應(yīng)遠離爬梯等；

　?。?）安裝時應(yīng)遠離設(shè)備出入口；

　?。?）同軸型傳感器應(yīng)防堵。

　　常見故障有二種：

　?。?）傳感器漏電（對于導(dǎo)電介質(zhì)用傳感器，絕緣層磨損時會漏電）；

　　（2）電路損壞。

　　判定方法：

　　（1）用萬用表電阻檔測量傳感器引線與大地間電阻，若阻值無限大，則傳感器不漏電；否則傳感器漏電需更換。

　?。?）將傳感器斷電，拆掉傳感器引線，通電用手觸摸電路傳感器端子，同時觀察輸出電流：若電流有變化，則電路板沒有損壞；否則電路板損壞，需更換。

　　如果被測介質(zhì)是導(dǎo)電的粘滯性介質(zhì)，當(dāng)液位下降時，由于電套管上仍粘附一層被測介質(zhì)，因此會造成虛假的液位指示，在這種情況下應(yīng)定期清洗探頭。而在測量粘滯性非導(dǎo)電液體時，當(dāng)液位下降后，光電上會附上一薄層介質(zhì)，但這不影響儀表的正常測量。

　　3、標(biāo)定方法

　　（1）如果現(xiàn)場條件好、液面可以隨意調(diào)整，那么先使液面下降至零點，調(diào)整零點電位器使顯示儀表指示0%，電流輸出為4mA；使液面上升至滿點，調(diào)整量程電位器使顯示儀表指示100%，電流輸出為20mA。重復(fù)上述調(diào)整步驟，直到零滿位準(zhǔn)確為止。

　?。?）如果不可能重復(fù)進行現(xiàn)場設(shè)備液位排空和滿位的調(diào)整，則采用傳感器提升方法。

　　假設(shè)安裝時液面高度為h1，將傳感器提起△h，從公式△h/h=(I1-I2)/16計算出I2。其中h為滿量程時液面高度；I1為液面高度為h1的電流輸出；I2為液面提起△h的電流輸出。調(diào)整傳感器量程電位器使輸出電流為I2。

　　放回傳感器，根據(jù)h1/h=(I-4)/16計算I值，其中I為液面高度為h1時的電流輸出。調(diào)整傳感器零點電位器，使輸出電流為I值。至此標(biāo)定結(jié)束。

　　三、結(jié)論

　　電容式物位計適用于各種導(dǎo)電、非導(dǎo)電液體的液位或粘性料位的遠距離連續(xù)測量和指示，也可以和其它電動儀表配套使用，以實現(xiàn)液位或料位的自動記錄、調(diào)節(jié)和控制。其亦可用于導(dǎo)電和非導(dǎo)電液體之間及二種介電常數(shù)不同的非導(dǎo)電液體之間的界面測量。電容物位計合理的選型與正確的接地是其實現(xiàn)準(zhǔn)確測量以及安全運行的前提。