Kupac nam je jednom poslao grafikon trenda iz linije za doziranje kemikalija koji prikazuje očitanje mjerača protoka koje je poraslo za gotovo 0,3% pune skale tijekom jedne proizvodne smjene - sa zatvorenim ventilima i nultim stvarnim protokom. Tvornica je već isključila probleme s uzemljenjem i mjehuriće zraka. Ono što nisu uzeli u obzir je to da se temperatura tekućine u toj liniji mijenjala za gotovo 15 stupnjeva između serija, a sama ta promjena bila je dovoljna da povuče nultu točku s osnovne linije.
Ovo je češći problem nego što ljudi očekuju i vrijedi ga dobro razumjeti prije nego što buljite u sličnu tablicu pitajući se što nije u redu s vašim mjeračem.
Što zapravo znači stabilnost nulte{0}}točke
Nulta točka je bilo koje očitanje koje proizvede mjerač protoka kada zapravo nema tekućine koja se kreće kroz njega. U idealnom svijetu taj broj je točno na nuli i tamo ostaje. U praksi, ponekad odstupa - za dlaku, ponekad dovoljno da izbaci mjerenje-ocjene naplate ili strogo kontrolirani proces doziranja.
Stabilnost nulte{0}}točke najvažnija je u primjenama gdje niske stope protoka imaju stvarne posljedice: doziranje kemikalija, doziranje hrane i pića, obrada otpadnih voda i mjerenje prijenosa na skrbništvo. Mjerač koji je sasvim u redu pri velikom protoku još uvijek može uzrokovati skupe probleme ako njegova nulta točka luta tijekom razdoblja mirovanja ili sporih-faza protoka.
To je također jedan od problema koje je teže uočiti rano, jer pomak nulte -točke često izgleda identično stvarnom sporom curenju ili ventilu koji nije u potpunosti postavljen. Timovi za održavanje često provode sate tražeći mehanički kvar prije nego što itko provjeri odgovara li temperatura tekućine u vrijeme zadnje kalibracije temperaturi na kojoj se proces trenutno odvija.
Kako elektromagnetski mjerač protoka mjeri protok
Princip rada je Faradayev zakon elektromagnetske indukcije. Zavojnica unutar mjerača stvara magnetsko polje preko cijevi. Dok se vodljiva tekućina kreće kroz to polje, ona inducira napon između dviju elektroda, a taj je napon izravno proporcionalan brzini tekućine. Nema pokretnih dijelova, nema prepreka na putu protoka - što je veliki dio zašto su ovi mjerači popularni za vodu, otpadnu vodu i mnoge procesne kemikalije.
Kvaka je u tome što ovaj mjerni lanac ima nekoliko karika, a temperatura tekućine može tiho ometati više od jedne od njih odjednom.
Tri načina na koje temperatura remeti nultu točku
Neusklađeno širenje između obloge i elektroda
Obloga cijevi i elektrode obično su izrađene od različitih materijala i ne šire se niti skupljaju istom brzinom kada se temperatura promijeni. Ako se obloga širi brže od nosača elektrode, ona stvara mehanički stres na elektrodama i može pomaknuti njihov položaj za vrlo malu, ali mjerljivu količinu. Taj maleni pokret mijenja način na koji elektrode stoje u odnosu na magnetsko polje, a inducirani napon se pomiče zajedno s njim - čak i kada tekućina stoji potpuno mirno.
Promjene u vodljivosti tekućine
Većina vodljivih tekućina postaje vodljivija kako temperatura raste. Budući da signal mjerača protoka ovisi o fluidu koji djeluje kao pokretni vodič unutar magnetskog polja, svaka promjena u toj vodljivosti može promijeniti inducirani napon neovisno o stvarnoj brzini protoka. Tekućina koja se zagrijava u-procesu stoga može natjerati mjerač da prijavi malo očitanje koje nije-nula nula tijekom onoga što bi trebalo biti statično stanje bez{4}}protoka - što je jedan od češće dokumentiranih uzroka odstupanja nulte-točke u vodičima za rješavanje problema na terenu.
Zavojnica i elektronika
Uzbudna zavojnica koja stvara magnetsko polje ima vlastiti otpor, a otpor se mijenja s temperaturom. Promjena otpora zavojnice mijenja jakost magnetskog polja, što mijenja inducirani napon koji elektrode pokupe. Povrh toga, pojačala i elektronika-za obradu signala unutar kućišta odašiljača sami su temperaturno-osjetljivi; komponente kao što su operacijska pojačala i A/D pretvarači mogu doživjeti pomake pojačanja i pomake prednapona kako se mijenja temperatura okoline ili procesa, a te se male elektroničke pogreške pojačavaju nizvodno u vidljivi pomak nule.
Terenski primjer
Pokretala se-srednja kemijska obradaelektromagnetski mjerač protokana liniji za vruću otopinu gdje su temperature šarže varirale za otprilike 10-15 stupnjeva, ovisno o proizvodu koji se izvodi. Operateri su primijetili da totalizator protoka nakuplja male količine preko noći, čak i kada su svi ventili potvrđeno zatvoreni. Sam mjerač nije bio neispravan - nulta točka je jednostavno pratila krivulju temperature tekućine kroz svaki šaržni ciklus.
Popravak nije uključivao zamjenu mjerača. Prebacivanje na transmiter s aktivnom temperaturnom kompenzacijom, u kombinaciji s postupkom re-nuliranja koji se izvodi na stvarnoj radnoj temperaturi tekućine, a ne na temperaturi okoline u tvornici, smanjio je pomak na dobro unutar specificirane tolerancije. Lekcija koja se zadržala u timu tvornice: provjera nulte-točke obavljena na hladnom, statičnom stolu ne govori vam mnogo o tome kako će se mjerač ponašati kada procesna tekućina bude vruća.
Kako proizvođači dizajniraju oko temperaturnog pomaka
Odgovarajući materijali za toplinsko širenje
Uparivanje materijala obloge i elektrode sa sličnim koeficijentima toplinskog širenja smanjuje mehaničko naprezanje koje uzrokuje pomicanje položaja elektrode. Ovo je uglavnom odluka u-fazi dizajna, zbog čega se vrijedi raspitati o izboru materijala obloge (PTFE, PFA, guma, keramika itd.) kada se specificira mjerač za-široku temperaturnu primjenu.
Niska-frekvencija, kvadratni-pobudni val
Stariji dizajni pobude s sinusnim-valom i konstantnom{1}}strujom skloniji su pomaku nule od nisko{2}}frekventnih, pravokutnih-sustava pobude koji su sada standardni u većini industrijskih mjerača. Povremeno mijenjanje polariteta pobudne struje i uzorkovanje signala pri svakoj fiksnoj vrijednosti pomaže u poništavanju sporih-smetnji, uključujući neke temperaturne-učinke, što je uvelike razlog zašto je ova metoda pobude postala zadana u industriji za-stabilno osjetljive aplikacije.
Ugrađena-kompenzacija temperature
Mnogi odašiljači sada uključuju temperaturni senzor i kompenzacijski algoritam koji prilagođava izlaz na temelju procesne temperature-u stvarnom vremenu, ispravljajući gore opisanu vodljivost i elektronički pomak prije nego što očitanje uopće stigne do zaslona ili upravljačkog sustava.
Instalacijske prakse koje smanjuju problem
Kvaliteta uzemljenja, onečišćenje elektrode i zalutale elektromagnetske smetnje utječu na već prisutan pomak povezan s temperaturom-, tako da pravilna instalacija - čvrsti prstenovi za uzemljenje, odgovarajuće ravne-cijevi i zaštita od jakih elektromagnetskih izvora - čini da svaka temperaturna kompenzacija koju mjerač ima učinkovito obavlja svoj posao.
Što to znači ako specificirate mjerač protoka
Ako vaš proces uključuje temperature tekućine koje značajno variraju tijekom rada - šaržno grijanje, sezonske promjene ambijenta ili izmjenu toplog/hladnog proizvoda - vrijedi dobavljaču postaviti tri izravna pitanja prije naručivanja:
- Koju metodu pobude koristi ovaj mjerač i je li ocijenjen za stabilnost u temperaturnom rasponu koji ćete stvarno vidjeti?
- Uključuje li transmiter aktivnu temperaturnu kompenzaciju ili samo fiksnu-kalibraciju temperature?
- Koji je preporučeni postupak kalibracije nulte-točke i treba li se raditi na temperaturi procesa, a ne na temperaturi okoline?
Mjerač koji je točan prema specifikacijama na 20 stupnjeva nije nužno precizan na 45 stupnjeva, a jaz između ta dva broja točno je mjesto gdje se kriju problemi s pomakom nulte{2}}točke.
FAQ
Može li se pomak-nulte točke popraviti samo ponovnom kalibracijom?
Ponekad, ali ponovna kalibracija na krivoj temperaturi samo resetira pogrešku umjesto da je ukloni. Ako je pomak uzrokovan-temperaturom, popravak se mora odnositi na kompenzaciju ili uvjete ugradnje, a ne samo jedno-prilagodbu nule.
Kolika je promjena temperature dovoljna da izazove zamjetan pomak nule?
Ovisi o dizajnu mjerača i tekućini, ali oscilacije u rasponu od 10-20 stupnjeva obično su dovoljne da proizvedu mjerljiv pomak u mjeračima bez aktivne temperaturne kompenzacije, posebno pri niskim brzinama protoka.
Utječe li to jednako na sve elektromagnetske mjerače protoka?
Ne. Mjerači s odgovarajućim materijalima obloge/elektroda, pravokutnim-valnim pobuđivanjem i ugrađenom-temperaturnom kompenzacijom znatno su otporniji na temperaturno-pokretanje nule od starijih ili-jeftinijih dizajna.
Je li pomak-nulte točke isto što i pomak kalibracije?
Ne sasvim. Kalibracijski pomak odnosi se na pomicanje ukupne točnosti mjerača preko njegovog mjernog raspona, dok pomak nulte-točke posebno utječe na osnovnu liniju bez-protoka. Mjerač može imati stabilnu kalibraciju svugdje osim na nuli.
Treba li mjerač ponovno -nulirati na temperaturi okoline ili temperaturi procesa?
Procesna temperatura, kad god je to moguće. Postavljanje mjerača na nulu na hladnoj stolici i zatim njegovo instaliranje na vruću liniju jedan je od najčešćih - i - uzroka pritužbi na pomicanje koje vidimo - koji se mogu izbjeći.
Pogoršava li veličina cijevi ili brzina protoka-pokretanje temperature?
Ne izravno, ali mjerači većeg-promjera s većom površinom elektrode mogu biti nešto osjetljiviji na gore opisanu vrstu mehaničkog naprezanja budući da je više materijala uključeno u širenje. To je još jedan razlog više da provjerite metodu pobude i dizajn kompenzacije na većim instalacijama umjesto da pretpostavite da se list sa specifikacijama manjeg mjerača primjenjuje u mjerilu.
Završne misli
Temperaturno-odstupanje nulte-točke nije toliko nedostatak koliko fizički problem koji se boljim dizajnom i ispravnom instalacijom može riješiti sve do ne-problema. Mehanizam prolazi kroz tri kanala - mehaničko naprezanje na elektrodama, promjene vodljivosti tekućine i pomicanje unutar zavojnice i elektronike - i sva tri dobro reagiraju na pravu kombinaciju materijala, metodu pobude i kompenzacijski sklop.
Ako vaš proces pokreće tekućine u širokom temperaturnom rasponu i niste sigurni da je trenutni mjerač - ili onaj koji namjeravate naručiti - napravljen za to, pošaljite nam pojedinosti o procesu (vrsta tekućine, temperaturni raspon, veličina cijevi i primjena) i možemo vam pomoći da uskladite pravu specifikaciju prije nego što postane problem na terenu. Obratite se našem timu za preporuku.
Reference
[1] Artang, "Nestabilnost nulte točke elektromagnetskog mjerača protoka: uzroci i rješenja."artang.com
[2] Artang, "Uzroci i rješenja abnormalne nulte točke elektromagnetskog mjerača protoka."artang.com
[3] Sisenchina, "Kako podesiti nultu točku elektromagnetskog mjerača protoka."sisenchina.com
[4] Patent SAD 5443552, "Elektromagnetski mjerač protoka i metoda za elektromagnetsko mjerenje protoka."slika-ppubs.uspto.gov
[5] Američki patent 4059014, "Elektromagnetski mjerač protoka."slika-ppubs.uspto.gov
[6] Flowmetertech, "Problem pomaka nule i metoda liječenja mjerača masenog protoka."flowmetertech.com
