Kako kalibrirati ultrazvučni mjerač razine|Vodič-po-korak

Izvucite dnevnik održavanja na gotovo bilo kojem podu postrojenja i na kraju ćete pronaći očitanu razinu koja ne odgovara onom što se zapravo nalazi u spremniku. Devet puta od deset, to nije loš senzor - to je senzor koji nikada nije bio pravilno kalibriran ili onaj koji je odlutao izvan tolerancije i nitko ga nije uhvatio na vrijeme.Ultrazvučni mjerači razinekonceptualno su jednostavni: pošaljite puls, tempirajte jeku, izračunajte udaljenost. Problemi s preciznošću dolaze od nekoliko sitnih detalja koji se preskaču tijekom postavljanja i tiho se spajaju tijekom mjeseci rada.

Ovaj vodič pokriva kalibraciju na način na koji bismo kroz nju proveli tehničara koji stoji ispred spremnika - što provjeriti prije nego što dodirnete konfiguracijski izbornik, kako pravilno postaviti nulu i raspon i koje pogreške generiraju većinu poziva servisu.

Zašto je kalibracija važnija nego što većina ljudi misli

Ultrazvučni mjerač razine neizravno mjeri razinu. Pretvornik šalje akustični puls prema tekućoj ili čvrstoj površini, a ugrađena elektronika izračunava udaljenost od vremena potrebnog da se jeka vrati, na temelju brzine zvuka u zraku. Ta brzina zvuka nije fiksna - ona se mijenja s temperaturom, vlagom i sastavom plina unutar posude. Senzor koji je jednom kalibriran pri ugradnji i nikada više nije dotaknut će se pomaknuti, ponekad za nekoliko milimetara, ponekad za nekoliko centimetara, ovisno o tome koliko su se uvjeti procesa pomaknuli od izvorne postavke.

Za ne-kritične primjene - spremnik za prikupljanje kišnice, na primjer - mali zanos jedva da je važan. Ali u doziranju kemikalija, nadzornom prijenosu ili bilo kojem procesu u kojem se podaci o razini unose u automatizirane upravljačke petlje, to pomicanje može dovesti do prepunjenih spremnika, aktiviranja alarma ili netočnog brojanja inventara. Rutinska kalibracija je ono što održava broj na ekranu jednakim broju u spremniku.

Ultrasonic Level Transmitter

Razumijevanje dvije referentne točke: nula i raspon

Svaka ultrazvučna kalibracija razine svodi se na ispravno postavljanje dviju referentnih točaka.

Nulta točka (prazna udaljenost)

Nulta točka je udaljenost od prednje strane sonde do najniže točke koju senzor treba za mjerenje - obično dna spremnika, ili definirane niske-referentne razine ako spremnik ima korito ili izlazni priključak koji stvara mrtvu zonu. Pogrešite, i svako očitanje iznad toga bit će isključeno konstantnim pomakom, čak i ako je neobrađeno vrijeme odjeka senzora savršeno.

Točka raspona (puna udaljenost)

Raspon, koji se ponekad naziva puna-skala ili visoka-točka razine, definira najkraću udaljenost koju će senzor očitati - obično blizu vrha mjernog raspona. Zajedno, nula i raspon uspostavljaju radni prozor koji odašiljač koristi za pretvaranje vremena odjeka u postotak ili izlaz -inženjerske jedinice (4–20 mA, HART ili digitalni).

Ispravno odredite obje točke i cijeli raspon mjerenja između njih ispravno se mjeri. Pogriješite bilo koji, i dobit ćete senzor koji bi mogao dobro očitati na 50%, ali se primjetno kreće blizu praznog ili punog.

Postupak kalibracije korak-po-korak

1. Najprije potvrdite instalacijsku geometriju

Prije nego što dodirnete bilo koji izbornik za kalibraciju, provjerite fizičku postavku. Izmjerite stvarnu udaljenost od prednje strane sonde do najniže mjerljive točke u posudi i zabilježite udaljenost blokiranja (minimalni blizu-domet koji sonda ne može očitati zbog zvona sonde). Proizvođači objavljuju ovu-brojku mrtvog pojasa u podatkovnoj tablici - ignorirajući da je to jedan od najčešćih izvora nepravilnih-očitavanja niske razine.

Također provjerite ima li kut snopa slobodnu putanju do površine. Prepreke kao što su ljestve, osovine mješalice ili ulazne mlaznice unutar stošca će generirati lažne odjeke koje senzor može uhvatiti umjesto stvarne površine.

2. Odaberite suhu kalibraciju ili mokru kalibraciju

Postoje dva praktična načina za postavljanje referentnih točaka, a izbor ovisi o primjeni i o tome koliko je kritičan zahtjev za preciznošću.

Suha kalibracijakoristi poznate udaljenosti umjesto stvarne razine tekućine. Praznu udaljenost (od dna spremnika do sonde) i punu udaljenost (ili raspon) unosite izravno putem lokalne tipkovnice ili konfiguracijskog softvera, na temelju mehaničkog crteža plovila. Ovo je brža metoda i obično je dovoljna za-spremnike opće namjene gdje je prihvatljiva mala margina pogreške.

Mokra kalibracijauključuje punjenje spremnika do dvije ili više poznatih razina - koje se neovisno provjeravaju pomoću umočne trake, kontrolnog stakla ili kalibrirane reference - i prilagođavanje izlaza odašiljača da odgovara. Ova metoda uzima u obzir stvarno akustičko ponašanje unutar stvarnog plovila, uključujući sve manje efekte signala iz geometrije spremnika, i preferirani je pristup za prijenos skrbništva, regulatorno izvješćivanje ili bilo koji postupak gdje je trošak netočnog očitanja visok.

3. Postavite nultu točku

S praznim spremnikom (ili na najnižoj definiranoj razini), pristupite konfiguracijskom izborniku odašiljača - putem lokalnog zaslona, ručnog HART komunikatora ili konfiguracijskog softvera, ovisno o modelu. Unesite ili potvrdite praznu vrijednost udaljenosti. Na većini modernih odašiljača to se može učiniti ili izravnim numeričkim unosom ili funkcijom "auto zero" koja čita trenutni echo i pohranjuje ga kao referencu.

4. Postavite točku raspona

Ponovite postupak na visokoj granici raspona. Ako radite mokru kalibraciju, dovedite spremnik na njegovu poznatu visoku razinu i potvrdite da se izlaz odašiljača podudara. Ako je suho, unesite punu -vrijednost udaljenosti s crteža posude.

5. Provjerite u odnosu na neovisnu referencu

Ovaj se korak preskače češće nego što bi trebao. Nakon postavljanja nule i raspona, provjerite očitanje odašiljača u odnosu na neovisnu metodu - očitanje uronjene trake, kontrolno staklo ili drugi kalibrirani instrument - na dvije ili tri srednje razine, ne samo na krajnjim točkama. Senzor koji se poravna na prazno i puno još uvijek može pokazivati pogrešku u obliku pramca-u sredini raspona ako se algoritam za obradu odjeka bori s teškom površinom (pjena, turbulencija ili uska posuda s jakim refleksijama zida).

6. Prilagodite naknadu za okoliš

Ako primjena uključuje značajne promjene temperature - spremnik izložen izravnom suncu ili posudu s grijanim sadržajem - provjerite ima li transmiter ulaz za temperaturnu kompenzaciju ili ugrađen-senzor. Brzina zvuka u zraku mijenja se otprilike 0,17% po stupnju, što je malo po stupnju, ali se zbraja u primjenama sa širokim sezonskim ili procesnim temperaturnim rasponom.

7. Dokumentirajte kalibraciju

Zabilježite datum, korištenu referentnu metodu, uvjete okoline, ime tehničara i očitanja prije/poslije. Ovo nije samo papirologija - to je trag podataka koji sljedećem tehničaru omogućuje da uoči trendove kretanja tijekom vremena umjesto da kreće od nule svaki put kad nešto ne izgleda loše.

Uobičajene pogreške u kalibraciji koje vrijedi izbjegavati

Ignoriranje mrtve zone.Postavljanje nulte točke unutar proizvođačeve minimalne udaljenosti blokiranja proizvodi nestabilna ili nedostajuća očitanja gotovo prazna, što se često pogrešno dijagnosticira kao neispravan senzor.

Kalibracija s poremećenom površinom.Pjena, jaka turbulencija ili mješalica koja radi tijekom kalibracije mogu uzrokovati zaključavanje senzora na lažni odjek. Gdje je moguće, kalibrirajte pod stabilnim, tihim površinskim uvjetima.

Preskakanje srednje-provjere.Kao što je gore spomenuto, provjera samo dviju krajnjih točaka skriva pogreške koje se pojavljuju drugdje u rasponu.

Zaboravljanje ponovne-kalibracije nakon promjene procesa.Prebacivanje na drugi proizvod s drugačijom gustoćom pare ili modificiranje unutarnje armature spremnika može promijeniti akustično ponašanje dovoljno da jamči novu kalibraciju - ne samo resetiranje firmvera.

Ne uzimajući u obzir kut ugradnje.Pretvornik koji nije montiran okomito na površinu tekućine reflektira puls dalje od prijamnika, a ne natrag na njega, što slabi snagu signala i može izgledati kao problem kalibracije kada je zapravo mehanički.

Primjer s terena: kada "ponovna kalibracija" nije bila pravi problem

-Operacija kemijskog miješanja srednje veličine jednom je označila problem koji se ponavljao: njihov ultrazvučni mjerač razine na spremniku za miješanje stalno je pokazivao razinu otprilike 8% višu od one koju su operateri potvrdili ručno pri promjeni smjene. Prvi potez tima za održavanje bio je dvaput ponovno kalibrirati -. Oba puta je očitanje izgledalo ispravno odmah nakon kalibracije, a zatim se vratilo u roku od nekoliko dana.

Ispostavilo se da je pravi uzrok pjena. Proces miješanja stvorio je postojani sloj pjene debeo nekoliko centimetara, a senzor se zakačio za vrh pjene, a ne za pravu tekuću površinu ispod. Nikakva prilagodba nule/raspona to ne popravlja, jer nulta točka i točka raspona nikada nisu bile pogrešne - cilj jeke bio je. Prebacivanjem postavki obrade-odjeka senzora na način podešen za površine-sklone pjeni i dodavanjem kratke odgode prigušivanja za filtriranje lažnog-odjeka, riješilo se pomicanje bez diranja kalibracije uopće.

Lekcija se dobro generalizira: nije svaka razlika u razini problem kalibracije. Prije podešavanja nule i raspona, vrijedi isključiti površinske uvjete, geometriju montaže i smetnje signala - inače ćete ponovno kalibrirati senzor koji je cijelo vrijeme ispravno očitavao svoj stvarni cilj.

Koliko često biste trebali ponovno kalibrirati?

Ne postoji pojedinačni interval koji odgovara svakoj primjeni - to ovisi o tome koliko je mjerenje kritično i koliko su stabilni uvjeti procesa. Kao opća smjernica:

Prijenos skrbništva ili aplikacije-za regulatorno izvješćivanje: provjerite prema sljedivim referencama na kvartalnoj osnovi.
Praćenje standardnog procesa u stabilnim uvjetima: obično je dovoljan godišnji pregled.
Oštra ili promjenjiva okruženja(velike promjene temperature, prašnjave ili par{0}}teške atmosfere): češće provjere na licu mjesta vrijedne su dodatnog truda, jer ovi uvjeti ubrzavaju drift.

Preporuke proizvođača uvijek bi trebale imati prioritet ako su konzervativnije od gore navedenih, posebno za odašiljače koji se koriste u sigurnosnim-sustavima.

Što to znači kada birate senzor

Prije kupnje vrijedi uložiti napor oko kalibracije, a ne tek nakon instalacije. Nekoliko praktičnih točaka za vaganje:

Auto-funkcije raspona tipki nula i jedan-značajno skratite vrijeme postavljanja na instalacijama s više{0}}spremnika, posebno kada izvođač treba pustiti u pogon desetke senzora u tijesnom roku.

Ugrađena-kompenzacija temperaturevažnije je nego što izgleda na podatkovnoj tablici hoće li senzor stajati vani ili u blizini grijane opreme - on uklanja cijelu jednu kategoriju pomaka bez uključivanja tehničara.

Podesivi profili-obrade odjeka(pjena, uznemirenost, površine s niskim dielektrikom) može uštedjeti posjet servisu, kao što pokazuje gornji primjer na terenu. Lakše je odabrati pravi profil tijekom puštanja u rad nego dijagnosticirati "fantomni" problem kalibracije mjesecima kasnije.

HART ili digitalni izlaz s daljinskom konfiguracijomomogućuje tehničaru da provjeri i prilagodi kalibraciju iz kontrolne sobe, što je važno za spremnike kojima je fizički teško pristupiti. Ako vaši procesni uvjeti uključuju jaku paru, pjenu ili prašinu koja ultrazvučno mjerenje čini manje pouzdanim,a radarski senzor razinemožda bolje odgovara istom tijek rada daljinske-konfiguracije.

Ništa od ovoga ne zamjenjuje dobru praksu kalibracije, ali pravi odašiljač čini tu praksu bržom i manje-sklonom pogreškama.

Završne misli

Ultrazvučna kalibracija mjerača razine nije komplicirana, ali nagrađuje strpljenje. Tehničari koji dobivaju dosljedno točna očitanja ne koriste nužno skuplju opremu - oni su ti koji provjeravaju geometriju instalacije prije nego što okrive senzor, provjeravaju prema neovisnoj referenci umjesto da vjeruju samo dvjema krajnjim točkama i vode zapisnik kalibracije koji "čini se dobro" pretvara u stvarni trend podataka. Ispravno odredite nultu i rasponsku točku, uzmite u obzir okruženje u kojem senzor zapravo radi, a ostatak mjernog raspona se brine sam za sebe.

Reference

Američko društvo instrumenata (ISA) - opće smjernice o instrumentima za mjerenje razine i postupcima kalibracije.
Američki institut za naftu,Priručnik naftnih mjernih standarda, Poglavlje 3 - mjerenje spremnika i načela mjerenja razine.
Nacionalni institut za standarde i tehnologiju (NIST) - referentni podaci o brzini zvuka u zraku i njegovoj ovisnosti o temperaturi.
Tehnička dokumentacija proizvođača za specifikacije i postupke konfiguracije ultrazvučnih odašiljača razine - mrtvi-mrtvi pojas (udaljenost blokiranja).

Rješavate problem kalibracije na vlastitom spremniku ili specificirate novi ultrazvučni ili radarski instrument za mjerenje razine za tešku primjenu? Pošaljite nam svoj crtež spremnika i uvjete procesa - pomoći ćemo vam da smislite ispravnu postavku prije nego što postane servisna karta koja se ponavlja.

Kontaktirajte odmah