Как да калибрирате ултразвуков нивомер|Ръководство-по-стъпка

Изтеглете дневник за поддръжка на почти всеки етаж на завода и в крайна сметка ще намерите показание за ниво, което не съвпада с това, което действително има в резервоара. Девет пъти от десет, това не е лош сензор -, това е сензор, който никога не е бил калибриран правилно, или такъв, който е излязъл извън допустимите граници и никой не го е уловил навреме.Ултразвукови нивомериса концептуално прости: изпращане на импулс, време на ехото, изчисляване на разстоянието. Проблемите с точността идват от шепа малки детайли, които се пропускат по време на настройката и тихо се усложняват в продължение на месеци работа.

Това ръководство обхваща калибрирането по начина, по който бихме прекарали техник, стоящ пред резервоара - какво да проверите, преди да докоснете менюто за конфигурация, как да зададете нула и обхват правилно и кои грешки генерират най-много сервизни обаждания.

Защо калибрирането е по-важно, отколкото повечето хора си мислят

Ултразвуковият нивомер измерва нивото индиректно. Преобразувателят изпраща акустичен импулс към течната или твърдата повърхност, а бордовата електроника изчислява разстоянието от времето, необходимо на ехото да се върне, въз основа на скоростта на звука във въздуха. Тази скорост на звука не е фиксирана - тя се променя с температурата, влажността и газовия състав вътре в съда. Сензор, калибриран веднъж при инсталиране и никога не е докосван отново, ще се отклони, понякога с няколко милиметра, понякога с няколко сантиметра в зависимост от това доколко условията на процеса са се отдалечили от първоначалната настройка.

За не-критични приложения - резервоар за събиране на дъждовна вода, например - малък дрейф почти няма значение. Но при дозиране на химикали, прехвърляне на попечителство или всеки процес, при който данните за нивото се подават в автоматизирани контролни вериги, това отклонение може да доведе до препълнени резервоари, задействани аларми или неточно преброяване на запасите. Рутинното калибриране е това, което поддържа числото на екрана да съответства на числото в резервоара.

Ultrasonic Level Transmitter

Разбиране на двете референтни точки: нула и диапазон

Всяко ултразвуково калибриране на ниво се свежда до правилна настройка на две референтни точки.

Нулева точка (празно разстояние)

Нулевата точка е разстоянието от лицето на сондата до най-ниската точка, която сензорът трябва да измери - обикновено дъното на резервоара, или дефинирано ниско-референтно ниво, ако резервоарът има картер или изходен фитинг, който създава мъртва зона. Направете това погрешно и всяко отчитане над него ще бъде отклонено от постоянно отместване, дори ако времето на необработеното ехо на сензора е перфектно.

Точка на обхват (пълно разстояние)

Обхватът, понякога наричан пълна -скала или точка на високо-ниво, определя най-късото разстояние, което сензорът ще отчете - обикновено близо до горната част на диапазона на измерване. Заедно нулата и обхватът установяват работния прозорец, който трансмитерът използва за преобразуване на времето за ехо в процент или изходна -инженерна единица (4–20 mA, HART или цифров).

Вземете правилно и двете точки и целият диапазон на измерване между тях се мащабира правилно. Сбъркате някое от двете и имате сензор, който може да отчита добре при 50%, но забележимо да се движи близо до празен или пълен.

Процедура за-калибриране-стъпка

1. Първо потвърдете инсталационната геометрия

Преди да докоснете което и да е меню за калибриране, проверете физическата настройка. Измерете действителното разстояние от лицето на сондата до най-ниската измерима точка в съда и отбележете разстоянието на блокиране (минималният близък-обхват, който сондата не може да разчете поради звънене на сондата). Производителите публикуват тази-цифра за мъртвата зона в листа с данни -, като игнорират, че това е един от най-често срещаните източници на непостоянни показания на ниско-ниво.

Също така проверете дали ъгълът на лъча има ясен път към повърхността. Препятствия като стълби, валове на бъркалки или входни дюзи вътре в конуса ще генерират фалшиво ехо, което сензорът може да заключи, вместо върху реалната повърхност.

2. Изберете Сухо калибриране или Мокро калибриране

Има два практически начина за задаване на референтните точки и изборът зависи от приложението и колко критично е изискването за точност.

Сухо калибриранеизползва известни разстояния, а не действително ниво на течността. Вие въвеждате празното разстояние (от дъното на резервоара до сондата) и пълното разстояние (или обхват) директно чрез локалната клавиатура или софтуер за конфигуриране, въз основа на механичния чертеж на съда. Това е по-бързият метод и обикновено е достатъчен за-резервоари с общо предназначение, където е приемлива малка граница на грешка.

Мокро калибрираневключва пълнене на резервоара до две или повече известни нива -, проверени независимо с лента за потапяне, наблюдателно стъкло или калибриран еталон - и регулиране на изхода на предавателя, за да съответства. Този метод отчита реалното акустично поведение вътре в действителния съд, включително всички незначителни сигнални ефекти от геометрията на резервоара, и е предпочитаният подход за прехвърляне на попечителство, регулаторно докладване или всеки процес, при който цената на неточно отчитане е висока.

3. Задайте нулевата точка

Когато резервоарът е празен (или на най-ниското определено ниво), влезте в менюто за конфигурация на трансмитера - или през локалния дисплей, ръчен HART комуникатор или софтуер за конфигурация в зависимост от модела. Въведете или потвърдете празната стойност на разстоянието. При повечето съвременни предаватели това може да се направи или чрез директно цифрово въвеждане, или чрез функция "автоматично нулиране", която чете текущото ехо и го съхранява като еталон.

4. Задайте точката на обхват

Повторете процеса в горния край на диапазона. Ако извършвате мокро калибриране, доведете резервоара до известното му високо ниво и потвърдете, че изходът на предавателя съвпада. Ако е сухо, въведете пълната -стойност на разстоянието от чертежа на съда.

5. Проверете срещу независима справка

Тази стъпка се пропуска по-често, отколкото трябва. След като зададете нула и обхват, проверете показанията на трансмитера спрямо независим метод - показание на лента за потапяне, наблюдателно стъкло или втори калибриран инструмент - на две или три междинни нива, не само в крайните точки. Сензор, който се подрежда при празен и пълен, все още може да покаже грешка във формата на дъга-в средата на обхвата, ако алгоритъмът за обработка на ехото се бори с трудна повърхност (пяна, турбуленция или тесен съд със силни отражения от стената).

6. Коригирайте компенсацията за околната среда

Ако приложението включва значителни температурни колебания - резервоар, изложен на пряко слънце, или съд с нагрято съдържание - проверете дали предавателят има вход за температурна компенсация или вграден-сензор. Скоростта на звука във въздуха се променя приблизително 0,17% на градус, което е малко на градус, но се добавя в приложения с широки сезонни или технологични температурни диапазони.

7. Документирайте калибрирането

Запишете датата, използвания референтен метод, условията на околната среда, името на техника и показанията преди/след. Това не е просто бумащина -, това е пътеката на данните, която позволява на следващия техник да забележи тенденциите на отклонение във времето, вместо да започва от нула всеки път, когато нещо изглежда грешно.

Често срещани грешки при калибриране, които си струва да избягвате

Игнориране на мъртвата зона.Задаването на нулевата точка в рамките на минималното блокиращо разстояние на производителя води до нестабилни или липсващи показания почти празни, което често се диагностицира погрешно като дефектен сензор.

Калибриране с нарушена повърхност.Пяна, силна турбуленция или бъркалка, работеща по време на калибриране, могат да доведат до блокиране на сензора върху фалшиво ехо. Когато е възможно, калибрирайте при стабилни, тихи повърхностни условия.

Пропускане на проверката на средния-обхват.Както бе споменато по-горе, проверката само на двете крайни точки скрива грешки, които се показват другаде в диапазона.

Забравяне на повторно-калибриране след промяна на процеса.Преминаването към друг продукт с различна плътност на парите или модифицирането на вътрешните фитинги на резервоара може да промени акустичното поведение достатъчно, за да гарантира ново калибриране -, а не само нулиране на фърмуера.

Без отчитане на ъгъла на монтаж.Преобразувател, който не е монтиран перпендикулярно на повърхността на течността, отразява импулса далеч от приемника, а не обратно към него, което отслабва силата на сигнала и може да изглежда като проблем с калибрирането, когато всъщност е механичен.

Полеви пример: когато „рекалибрирането“ не беше истинският проблем

Средно{0}}операция по смесване на химикали веднъж отбеляза повтарящ се проблем: техният ултразвуков нивомер на резервоар за смесване продължаваше да показва ниво с приблизително 8% по-високо от това, което операторите потвърдиха ръчно при смяна на смяната. Първият ход на екипа по поддръжката беше да калибрира повторно - два пъти. И двата пъти показанията изглеждаха правилни веднага след калибрирането, след което се върнаха обратно в рамките на няколко дни.

Истинската причина се оказа пяна. Процесът на смесване генерира устойчив слой пяна с дебелина няколко сантиметра и сензорът се захващаше върху горната част на пяната, а не върху истинската течна повърхност отдолу. Никакви корекции на нулата/обхвата не коригират това, тъй като нулата и точките на обхват никога не са грешни - целта на ехото беше. Превключването на настройките за-обработка на ехото на сензора към режим, настроен за повърхности,-предразположени към пяна, и добавянето на кратко забавяне на затихването за филтриране на фалшивото близко-ехо разреши отклонението, без изобщо да се докосва калибрирането.

Урокът обобщава добре: не всяко несъответствие в нивото е проблем с калибрирането. Преди да коригирате нулата и обхвата, струва си да изключите повърхностните условия, геометрията на монтажа и смущенията на сигнала - в противен случай ще калибрирате повторно сензор, който е отчитал правилно действителната си цел през цялото време.

Колко често трябва да калибрирате отново?

Няма единичен интервал, който да отговаря на всяко приложение - зависи от това колко критично е измерването и колко стабилни са условията на процеса. Като обща насока:

Прехвърляне на попечителство или регулаторни{0}}приложения за докладване: проверявайте спрямо проследими справки на тримесечна база.
Стандартен мониторинг на процеса в стабилни условия: обикновено е достатъчна годишна проверка.
Тежка или променлива среда(големи температурни колебания, запрашена или изпарена-тежка атмосфера): по-честите проверки на място си струват допълнителните усилия, тъй като тези условия ускоряват дрейфа.

Препоръките на производителя винаги трябва да имат приоритет, когато са по-консервативни от горепосочените, особено за предаватели, използвани в безопасни{0}}системи с инструменти.

Какво означава това, когато избирате сензор

Заслужава си да вземете предвид усилията за калибриране, преди да купите, а не само след инсталирането. Няколко практически точки за преценка:

Автоматични-функции за обхват на бутона за нула и един-бутонсъкращават значително времето за настройка при много{0}}инсталации с резервоари, особено когато изпълнител трябва да пусне в експлоатация десетки сензори в кратък график.

Вградена- температурна компенсацияима по-голямо значение, отколкото изглежда в листа с данни, дали сензорът ще стои на открито или близо до отопляемо оборудване - той премахва една цяла категория дрейф без участието на техник.

Конфигурируеми профили за-обработка на ехо(пяна, разбъркване, повърхности с нисък диелектрик) може да спести посещение на сервиз по линията, както показва примерът по-горе. По-лесно е да изберете правилния профил по време на пускането в експлоатация, отколкото да диагностицирате "призрачен" проблем с калибрирането месеци по-късно.

HART или цифров изход с дистанционна конфигурацияпозволява на техник да провери и коригира калибрирането от контролната зала, което има значение за резервоари, които са труднодостъпни физически. Ако вашите условия на процес включват тежки пари, пяна или прах, които правят ултразвуковото измерване по-малко надеждно,a радарен сензор за нивоможе да е по-подходящ за същия работен процес-за отдалечено конфигуриране.

Нищо от това не замества добрата практика за калибриране, но правилният предавател прави тази практика по-бърза и по-малко податлива на грешки-на първо място.

Последни мисли

Калибрирането на ултразвуков нивомер не е сложно, но възнаграждава търпението. Техниците, които получават постоянно точни показания, не използват непременно по-скъпо оборудване - те са тези, които проверяват геометрията на инсталацията, преди да обвинят сензора, проверяват с независима референция, вместо да се доверяват само на двете крайни точки, и поддържат регистър за калибриране, който превръща „изглежда добре“ в действителна тенденция на данни. Направете правилните нулеви и обхватни точки, вземете предвид средата, в която сензорът действително работи, а останалата част от обхвата на измерване има тенденция да се грижи за себе си.

Референции

Американското дружество по инструменти (ISA) - общи насоки за инструменти за измерване на ниво и практики за калибриране.
Американски петролен институт,Ръководство за стандарти за измерване на нефт, Глава 3 - измерване на резервоара и принципи за измерване на нивото.
Национален институт за стандарти и технологии (NIST) - референтни данни за скоростта на звука във въздуха и нейната температурна зависимост.
Техническа документация на производителя за спецификации и процедури за конфигуриране на ултразвукови нивопредаватели - мъртва-честотна лента (блокиращо разстояние).

Работите по проблем с калибрирането на собствения си резервоар или определяте нов ултразвуков или радарен инструмент за ниво за трудно приложение? Изпратете ни вашия чертеж на резервоара и условията на процеса - ние ще ви помогнем да разберете правилната настройка, преди това да се превърне в билет за периодично обслужване.

Свържете се сега