Докато индустриите по целия свят се стремят да подобрят контрола на процесите, качеството на измерванията на процесите често се пренебрегва; въпреки това високо{0}}качественото измерване е изискване за всяко решение за управление. Без значение колко сложна е вашата DCS, PLC, SCADA или облачна-базирана система за събиране на данни, без точни и надеждни данни за процеса това няма значение.
Има много различни налични технологии, но най-широко използваната е диференциалното налягане. Измерването на нивото с помощта на трансмитер за диференциално налягане използва добре-разбрани принципи, доказано е-на място и предлага предимства в цените пред други технологии. Измерването на нивото на диференциалното налягане обаче има основен враг: температурата.
Температурата може да повлияе отрицателно върху точността на измерване на нивото. Тази статия ще обясни защо температурата има този ефект и как да го смекчите.
причина
Измерването на нивото на диференциално налягане работи чрез извеждане на нивото на резервоара въз основа на измереното диференциално налягане. За да се използва методът на диференциалното налягане, измерваната среда трябва да има постоянна плътност. Налягането, генерирано от течността в резервоара, е по-високо от референтното налягане. Ако трансмитерът използва аналогов сигнал от 4 до 20 mA, той трябва да бъде настроен така, че сигналът от 4 mA да съответства на налягането, когато резервоарът е празен, а сигналът от 20 mA да съответства на налягането, когато резервоарът е пълен.
Споменатото тук референтно налягане може да варира в зависимост от конструкцията на резервоара. Отворен резервоар е отворен към атмосферата и използва атмосферното налягане като еталон. В затворен резервоар или резервоар под налягане референтното налягане е налягането в горната част на резервоара.
В затворен резервоар страната с ниско{0}}налягане на трансмитера е свързана към горната част на резервоара. Има няколко различни метода на свързване, като мокро-скъсване и сухо-скъсване. Въпреки това, един от по-разпространените методи използва дистанционно уплътнение, свързано чрез капилярна тръба. Капилярната тръба е пълна с течност, която предава налягането към сензора на трансмитера.
При тази инсталация трансмитерът за диференциално налягане измерва налягането на средата в резервоара, налягането в горната част на резервоара и височината на налягането, генерирана от течността за пълнене в капилярната тръба. По същество налягането, генерирано от течността за пълнене, е като трансмитер, измерващ нивото на резервоара, но резервоарът винаги е пълен на 100%. Всички интелигентни трансмитери за налягане на пазара могат да измерват капилярно налягане. Въпреки това, тъй като тази течност за пълнене се съдържа в много малък обем и в много дълга тръба, тя се влияе от температурата. Както при всички течности, промените в температурата причиняват промени в плътността (SG), което от своя страна причинява промени в височината на налягането, измерена от трансмитера. Както бе споменато по-рано, плътността трябва да е стабилна, за да се използва методът на диференциалното налягане.
Този температурен ефект може да възникне от няколко различни източника. Може да се дължи на това, че капилярът с високо-налягане е по-къс от капиляра с ниско-налягане, от различни температури между страните с високо и ниско-налягане или от това, че капилярът е твърде дълъг. Всичко това може да бъде коригирано с добре-разработена система от нива.
Методи
Различни дължини на капилярите: индустрията е намерила различни методи за справяне с грешките, причинени от тази ситуация. Това се дължи на различните обеми течност за пълнене във всяка капилярка. По-дългите капиляри са по-засегнати от по-късите. Това води до дисбаланс между високото-налягане и ниското-налягане. Как може да се коригира този дисбаланс? Балансирайте ги. Първият метод е прост, но ефективен. Просто направете двата капиляра с еднаква дължина. Това гарантира, че всяка капилярка изпитва еднаква температура, когато е напълнена със същия обем течност, като по този начин се балансират ефектите. Вторият подход е да се поддържа същата дължина на капиляра, но да се променя вътрешният диаметър, за да се балансират температурните ефекти. И двата метода са ефективни. Първият метод може да е малко по-скъп, но по-лесен за проектиране. Вторият метод изисква някои предварителни инженерни усилия.
Температурна разлика: В резервоарните ферми е обичайно да се наблюдава температурна разлика между двете технологични връзки на резервоара. Целта на дизайна на резервоарния парк е да натъпче възможно най-много резервоари във възможно най-малкото пространство. Това оформление води до това, че трансмитерът/процесната връзка с високо-налягане/високо{3}}капилярна тръба е на сянка, докато процесната връзка с ниско-налягане/ниско-налягане е на пряка слънчева светлина. Както всички знаем, има значителна температурна разлика между пряка слънчева светлина и сянка. Подобно на горното решение, дизайнът на системата за измерване на нивото изисква и двете технологични връзки/капиляри да "усещат" една и съща температура. Решението е да се добави референтна капилярка към системата. Референтният капиляр е свързан към страната с ниско{10}}налягане и е свързан заедно, простирайки се до капиляра с високо{11}}налягане. Този референтен капиляр „предава“ температурата на капиляра с ниско-налягане към капиляра с високо{14}}налягане. Двата капиляра и референтният капиляр достигат температурно равновесие, елиминирайки всеки температурен дисбаланс.
Дълги капилярни тръби: Колкото по-дълга е капилярната тръба, толкова по-голям е температурният ефект върху системата. Дългите капиляри се използват във високи дестилационни колони, изпарители и всякакви високи резервоари за съхранение. Докато гореспоменатите методи могат да намалят този ефект, дължината на капиляра често е твърде голяма за тези методи. Това води до неточни измервания и неизползваеми нива на течности. И така, как могат да бъдат елиминирани ефектите от температурата в тези приложения? Отговорът е прост-премахнете капилярната тръба. Няколко компании на пазара предлагат системи, които заменят капилярната тръба с електрическо окабеляване. Тези системи имат два различни сензора за налягане, единият разположен на връзката за високо-налягане, а другият от страната на ниско-налягане. Двата сензора комуникират помежду си чрез електрическо окабеляване, което не се влияе от температурата. Сензорът при конектора за процес с високо{11}}налягане използва информация от другия сензор, за да генерира изходен сигнал за ниво. Тази система има недостатъци, първият от които е цената. Тази система използва два предавателя, докато стандартната система за капилярно уплътнение има само един, което я прави два пъти по-скъпа. Второ, докато точността е добра, добре-проектираната система от трансмитер/капилярна тръба/диафрагмено уплътнение може да я надмине.
Заключение
Температурата може да повлияе на работата на тези устройства, но добре-разработеното решение може да смекчи тези ефекти. Използването на диференциално налягане за измерване на нивото на резервоара е доказан, ценово-ефективен метод. Той осигурява точно и надеждно измерване на нивото и бързо предава тази информация на контролера.
