Веднъж клиент ни изпрати диаграма на тенденциите от линия за дозиране на химикали, показваща показанията на разходомера, които пълзяха нагоре с близо 0,3% от пълната скала за една производствена смяна - със затворени клапани и нулев действителен поток. Заводът вече беше изключил проблеми със заземяване и въздушни мехурчета. Това, което те не са отчели, е, че температурата на флуида в тази линия се колебае с почти 15 градуса между отделните партиди и това колебание само по себе си е достатъчно, за да измести нулевата точка от нейната базова линия.
Това е по-често срещан проблем, отколкото хората очакват, и си струва да го разберете правилно, преди да се взирате в подобна диаграма, чудейки се какво не е наред с вашия глюкомер.
Какво всъщност означава стабилност на нулева{0}}точка
Нулевата точка е каквото и да е показание, което разходомерът произвежда, когато през него наистина не се движи течност. В един идеален свят това число се намира точно на нула и остава там. На практика той се отклонява - понякога с косъм, понякога достатъчно, за да отхвърли измерването на степента на фактуриране- или строго контролиран процес на дозиране.
Стабилността на нулева{0}}точка е от най-голямо значение в приложения, където ниските скорости на потока имат реални последствия: дозиране на химикали, дозиране на храни и напитки, пречистване на отпадъчни води и измерване на попечителски трансфер. Измервателен уред, който е идеален при висок поток, все още може да причини скъпи проблеми, ако нулевата му точка се лута по време на периоди на празен ход или фази на бавен-поток.
Това е и един от по-трудните проблеми за ранно улавяне, тъй като изместването на нулевата -точка често изглежда идентично с истински бавен теч или клапан, който не е поставен напълно. Екипите по поддръжката често прекарват часове в преследване на механична повреда, преди някой да провери дали температурата на флуида по време на последното калибриране съответства на температурата, при която процесът действително работи в момента.
Как електромагнитен разходомер измерва потока
Принципът на работа е законът на Фарадей за електромагнитната индукция. Намотка вътре в измервателния уред генерира магнитно поле през тръбата. Докато проводимата течност се движи през това поле, тя индуцира напрежение между два електрода и това напрежение е право пропорционално на скоростта на течността. Без движещи се части, без препятствия по пътя на потока -, което е голяма част от причината, поради която тези измервателни уреди са популярни за вода, отпадъчни води и много технологични химикали.
Уловката е, че тази измервателна верига има няколко връзки и температурата на флуида може тихо да повлияе на повече от една от тях наведнъж.
Три начина, по които температурата нарушава нулевата точка
Несъответстващо разширение между облицовката и електродите
Облицовката на тръбата и електродите обикновено са направени от различни материали и не се разширяват или свиват с еднаква скорост при промени в температурата. Ако облицовката се разширява по-бързо от монтажа на електрода, тя оказва механично напрежение върху електродите и може да измести позицията им с много малко, но измеримо количество. Това малко движение променя начина, по който електродите седят спрямо магнитното поле, и индуцираното напрежение се измества заедно с него - дори когато течността стои напълно неподвижна.
Промени в проводимостта на течността
Повечето проводими течности стават по-проводими с повишаване на температурата. Тъй като сигналът на разходомера зависи от течността, действаща като движещ се проводник в магнитното поле, всяка промяна в тази проводимост може да промени индуцираното напрежение независимо от действителната скорост на потока. Течност, която се нагрява по време на-процес, следователно може да накара измервателния уред да отчете малко не-нулево отчитане по време на това, което би трябвало да е статично състояние без-поток - една от по-често документираните причини за отклонение на нулевата-точка в ръководствата за отстраняване на неизправности.
Намотка и електроника
Възбуждащата намотка, която генерира магнитното поле, има собствено съпротивление, а съпротивлението се променя с температурата. Промяната в съпротивлението на бобината променя силата на магнитното поле, което променя индуцираното напрежение, което електродите поемат. Освен това усилвателите и-електрониката за обработка на сигнала в корпуса на предавателя сами по себе си са-чувствителни към температура; компоненти като операционни усилватели и аналогово-цифрови преобразуватели могат да претърпят изместване на усилването и отклонение на напрежението на отклонение при промяна на температурата на околната среда или процеса и тези малки електронни грешки се усилват надолу по веригата до видимо нулево изместване.
Полеви пример
Провеждаше се-средно голяма химическа обработкаелектромагнитен разходомерна линия за горещ разтвор, където партидните температури варират с приблизително 10–15 градуса в зависимост от продукта, който се изпълнява. Операторите забелязаха, че суматорът на потока продължава да натрупва малки обеми през нощта, дори когато всички клапани са затворени. Самият измервателен уред не беше дефектен - нулевата точка просто следваше температурната крива на течността през всеки партиден цикъл.
Поправката не включваше подмяна на измервателния уред. Преминаването към трансмитер с активна температурна компенсация, съчетано с процедура за повторно -нулиране, извършена при действителната работна температура на флуида, а не при температурата на околната среда в цеха, намали дрейфа в рамките на определения толеранс. Урокът, който остана с екипа на завода: проверка на нулева-точка, извършена на студен, статичен стенд, не ви казва много за това как ще се държи измервателният уред, след като технологичният флуид е горещ.
Как производителите проектират около температурния дрейф
Подходящи материали за термично разширение
Съчетаването на облицовъчни и електродни материали с подобни коефициенти на топлинно разширение намалява механичното напрежение, което причинява изместване на позицията на електрода. Това до голяма степен е решение на-етап на проектиране, поради което изборът на облицовъчен материал (PTFE, PFA, гума, керамика и т.н.) си струва да се запитате, когато определяте измервателен уред за широко-приложение с колебание на температурата.
Ниска-честота, правоъгълно-възбуждане
По-старите конструкции за възбуждане със синусови-вълни и постоянен{1}}ток са по-податливи на дрейф на нулата от ниско{2}}честотните, правоъгълни-системи за възбуждане, които сега са стандартни в повечето индустриални измервателни уреди. Периодичното обръщане на полярността на възбуждащия ток и вземането на проби от сигнала при всяка фиксирана стойност спомага за премахването на бавно-движещите се смущения, включително някои температурни-ефекти, което до голяма степен е причината този метод на възбуждане да стане стандартен в индустрията за приложения,-чувствителни към стабилност.
Вградена-температурна компенсация
Много трансмитери сега включват температурен сензор и алгоритъм за компенсация, който настройва изхода въз основа на температурата на процеса в реално-време, като коригира проводимостта и електронния дрейф, описани по-горе, преди показанието изобщо да достигне до дисплея или системата за управление.
Практики за инсталиране, които намаляват проблема
Качеството на заземяване, замърсяването на електродите и разсеяните електромагнитни смущения усложняват каквото и да е температурно{0}}свързано отклонение, което вече е налице, така че правилната инсталация - твърди заземяващи пръстени, адекватни прави-тръби и екраниране от силни електромагнитни източници - прави всякаква температурна компенсация, която измервателният уред има, действително да върши работата си ефективно.
Какво означава това, ако посочвате разходомер
Ако вашият процес включва температури на флуида, които се колебаят значително по време на работа - партидно нагряване, сезонни смени на околната среда или смяна на топъл/студен продукт -, струва си да зададете на доставчика три директни въпроса, преди да поръчате:
- Какъв метод на възбуждане използва този измервателен уред и оценен ли е за стабилност в температурния диапазон, който всъщност ще видите?
- Трансмитерът включва ли активна температурна компенсация или само фиксирано{0}}температурно калибриране?
- Каква е препоръчителната процедура за калибриране на нулева{0}}точка и трябва ли да се извършва при температура на процеса, а не на околната среда?
Измервателен уред, който е точен на лист със спецификации при 20 градуса, не е непременно точен при 45 градуса и разликата между тези две числа е точно мястото, където проблемите с дрейфа на нулевата -точка обикновено се крият.
ЧЗВ
Може ли отклонението-на нулевата точка да бъде коригирано само с повторно калибриране?
Понякога, но повторното калибриране при грешна температура просто нулира грешката, вместо да я премахне. Ако дрейфът се дължи на-температурата, корекцията трябва да е насочена към компенсация или условия на инсталиране, а не само едно-корекция на нула.
Колко промяна на температурата е достатъчна, за да предизвика забележимо изместване на нулата?
Зависи от дизайна на измервателния уред и флуида, но колебанията в диапазона от 10–20 градуса обикновено са достатъчни, за да се получи измерим дрейф в метри без активна температурна компенсация, особено при ниски дебити.
Това еднакво ли засяга всички електромагнитни разходомери?
Не. Измервателните уреди със съвпадащи материали за облицовка/електрод, възбуждане с квадратна-вълна и вградена-температурна компенсация са значително по-устойчиви на температурно-дифекция на нулата, отколкото по-старите или по-евтини-проекти.
Дрейфът-на нулевата точка същото ли е като дрейфът при калибриране?
Не съвсем. Дрейфът на калибриране се отнася до промяната на общата точност на измервателния уред в обхвата му на измерване, докато дрейфът на нулевата-точка засяга конкретно базовата линия без{2}}поток. Един измервателен уред може да има стабилна калибровка навсякъде, освен при нула.
Трябва ли измервателният уред да се -нулира отново при температура на околната среда или температура на процеса?
Температура на процеса, когато е възможно. Нулирането на измервателен уред на студен стенд и след това монтирането му на гореща линия е една от най-честите - и избегнати - причини за оплакванията от отклонение, които виждаме.
Дали размерът на тръбата или скоростта на потока влошават-температурния дрейф?
Не директно, но измервателните уреди с по-голям-диаметър и по-големи повърхности на електродите могат да бъдат малко по-чувствителни към описания по-горе вид механично напрежение, тъй като има повече материал, участващ в разширяването. Това е още една причина да проверите метода на възбуждане и дизайна на компенсацията при по-големи инсталации, вместо да приемете, че спецификациите на по-малък измервателен уред се прилагат в мащаб.
Последни мисли
Температурно-отместването на нулевата-точка не е толкова дефект, колкото физичен проблем, който по-добрият дизайн и правилната инсталация могат да се справят до не-проблем. Механизмът преминава през три канала - механично напрежение върху електродите, промени в проводимостта на флуида и дрейф вътре в бобината и електрониката - и трите реагират добре на правилната комбинация от материали, метод на възбуждане и схема за компенсиране.
Ако вашият процес работи с течности в широк температурен диапазон и не сте сигурни, че текущият измервателен уред - или този, който се каните да поръчате -, е създаден да се справи с това, изпратете ни подробности за процеса (тип течност, температурен диапазон, размер на тръбата и приложение) и ние можем да ви помогнем да съответствате на правилната спецификация, преди това да се превърне в проблем на място. Свържете се с нашия екип за препоръка.
Референции
[1] Artang, „Нестабилност на нулевата точка на електромагнитен разходомер: причини и решения.“artang.com
[2] Artang, „Причини и решения на анормална нулева точка на електромагнитен разходомер.“artang.com
[3] Sisenchina, "Как да настроите нулевата точка на електромагнитен разходомер."sisenchina.com
[4] Патент на САЩ 5443552, „Електромагнитен разходомер и метод за електромагнитно измерване на дебита“.изображение-ppubs.uspto.gov
[5] Патент на САЩ 4059014, „Електромагнитен разходомер“.изображение-ppubs.uspto.gov
[6] Flowmetertech, „Проблем с нулев дрейф и метод за лечение на измервател на масовия разход“.flowmetertech.com
