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高温型振动式料位开关设计要求
2019-04-22
高温型振动式料位开关，顾名思义，就是满足和适用于高温环境下物位检测的物位开关仪表。为了满足高温环境下物位测量的需要，高温型振动式料位开关设计都有哪些要求呢？本文就此问题探讨如下。
作为振动式物位开关的一种，振动式料位开关有着大致相同的工作原理。依照不同的振动探头外形，可分为振棒料位开关和音叉料位开关；为了适用于不同的工作温度环境，每种料位开关又分为常温型和高温型。常温型的适用温度范围一般是-50～150℃；高温型的适用环境温度为-50～250℃。
二、高温型振动式料位开关的设计要求
从上述高温型振动式料位开关的工作原理可以看出，对于高温型的振动式料位开关，由于振动探头直接处于高温环境中，设计高温型振动式料位开关时，其要满足的设计要求通常有以下两点：
首先，要考虑振动探头和驱动探头的压电组件（包括压电陶瓷片、绝缘陶瓷片、电极片、电极导线和支架等）的耐高温性能。
探头的材料普遍选用抗腐蚀性强的316L、318不锈钢等。
压电陶瓷选型时除了考虑压电材料必须具有较好的驱动能力外，还要考虑居里温度尽可能选高些，一般要大于300～370℃，以获得较宽的工作温度范围，适应在恶劣的高温环境下工作。
总之，设计高温型振动式物位开关，压电陶瓷材料选型至关重要，温度因素对压电陶瓷性能的影响也最为敏感。如果在较高的过程温度下选用温度特性差的压电材料，料位开关的振动会很快减弱，经常出现误动作，或使压电陶瓷损坏，振动开关失效，从而无法检测或判断物料的高度，影响正常的工业生产。因此，应尽量选居里温度高些和稳定性好的压电材料，以期获得较宽的工作温度范围。
其次，从材料材质以及结构上考虑机械和电路方面耐高温、抗氧化以及隔热的要求。
在材质选择上，驱动探头的压电组件中的电极片需要选择导电性能高、抗氧化的材质，常用H65黄铜片，表面镀银处理。电极线要选择耐高温250℃及以上的高温导线，以保证高温环境下物位开关正常工作。
在结构设计上，一般在高温型振动式料位开关过程连接后端接有加长管，目的是将探头传导出来的温度通过加长管降低，以避免末端的电子电路模块处的温度过高，而影响仪表的正常工作。
通过采用耐高温的材质和良好的结构设计，才能设计制造出性能稳定，工作可靠的高温振动式物位开关。
一、高温型振动式料位开关的工作原理
振动式物位开关，主要是由振动探头、过程连接和带电子部件的外壳组成。其基本工作原理是通过压电陶瓷的正负压电效应使振动式物位开关的探头在谐振频率下产生振动，当触碰到物料时，探头的谐振状态被改变，由智能电路检测到这种变化并输出一个开关信号。这些都是通过压电器件进行驱动，并进行检测来完成的。作为振动式物位开关的一种，振动式料位开关有着大致相同的工作原理。依照不同的振动探头外形，可分为振棒料位开关和音叉料位开关；为了适用于不同的工作温度环境，每种料位开关又分为常温型和高温型。常温型的适用温度范围一般是-50～150℃；高温型的适用环境温度为-50～250℃。
二、高温型振动式料位开关的设计要求
从上述高温型振动式料位开关的工作原理可以看出，对于高温型的振动式料位开关，由于振动探头直接处于高温环境中，设计高温型振动式料位开关时，其要满足的设计要求通常有以下两点：
首先，要考虑振动探头和驱动探头的压电组件（包括压电陶瓷片、绝缘陶瓷片、电极片、电极导线和支架等）的耐高温性能。
探头的材料普遍选用抗腐蚀性强的316L、318不锈钢等。
压电陶瓷选型时除了考虑压电材料必须具有较好的驱动能力外，还要考虑居里温度尽可能选高些，一般要大于300～370℃，以获得较宽的工作温度范围，适应在恶劣的高温环境下工作。
总之，设计高温型振动式物位开关，压电陶瓷材料选型至关重要，温度因素对压电陶瓷性能的影响也最为敏感。如果在较高的过程温度下选用温度特性差的压电材料，料位开关的振动会很快减弱，经常出现误动作，或使压电陶瓷损坏，振动开关失效，从而无法检测或判断物料的高度，影响正常的工业生产。因此，应尽量选居里温度高些和稳定性好的压电材料，以期获得较宽的工作温度范围。
其次，从材料材质以及结构上考虑机械和电路方面耐高温、抗氧化以及隔热的要求。
在材质选择上，驱动探头的压电组件中的电极片需要选择导电性能高、抗氧化的材质，常用H65黄铜片，表面镀银处理。电极线要选择耐高温250℃及以上的高温导线，以保证高温环境下物位开关正常工作。
在结构设计上，一般在高温型振动式料位开关过程连接后端接有加长管，目的是将探头传导出来的温度通过加长管降低，以避免末端的电子电路模块处的温度过高，而影响仪表的正常工作。
通过采用耐高温的材质和良好的结构设计，才能设计制造出性能稳定，工作可靠的高温振动式物位开关。
（深圳计为自动化技术有限公司研发中心2019年4月22日发布）
TAGS : 料位开关
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