Dok industrije diljem svijeta teže poboljšanju kontrole procesa, kvaliteta mjerenja procesa često se zanemaruje; a visoko{0}}kvalitetno mjerenje preduvjet je za svako kontrolno rješenje. Bez obzira na to koliko je sofisticiran vaš DCS, PLC, SCADA ili sustav-za prikupljanje podataka temeljen na oblaku, bez točnih i pouzdanih podataka o procesu, to nije važno.
Dostupno je mnogo različitih tehnologija, ali najviše se koristi diferencijalni tlak. Mjerenje razine pomoću transmitera diferencijalnog tlaka koristi dobro-shvaćene principe, dokazano je-na terenu i nudi troškovne prednosti u odnosu na druge tehnologije. Međutim, mjerenje razine diferencijalnog tlaka ima glavnog neprijatelja: temperaturu.
Temperatura može negativno utjecati na točnost mjerenja razine. Ovaj članak će objasniti zašto temperatura ima ovaj učinak i kako ga ublažiti.
Uzrok
Mjerenje razine diferencijalnog tlaka funkcionira tako da se razina u spremniku određuje na temelju izmjerenog diferencijalnog tlaka. Za korištenje metode diferencijalnog tlaka, mjereni medij mora imati konstantnu gustoću. Tlak koji stvara tekućina u spremniku viši je od referentnog tlaka. Ako transmiter koristi analogni signal od 4 do 20 mA, treba ga postaviti tako da signal od 4 mA odgovara tlaku kada je spremnik prazan, a signal od 20 mA odgovara tlaku kada je spremnik pun.
Ovdje spomenuti referentni tlak može varirati ovisno o dizajnu spremnika. Otvoreni spremnik je otvoren prema atmosferi i koristi atmosferski tlak kao referencu. U zatvorenom spremniku ili spremniku pod tlakom, referentni tlak je tlak na vrhu spremnika.
U zatvorenom spremniku, nisko{0}}tlačna strana transmitera povezana je s vrhom spremnika. Postoji nekoliko različitih metoda povezivanja, kao što su mokri-prekid i suhi-prekid. Međutim, jedna od uobičajenih metoda koristi daljinsko brtvljenje spojeno preko kapilarne cijevi. Kapilarna cijev je ispunjena tekućinom, koja prenosi tlak na senzor transmitera.
U ovoj instalaciji, transmiter diferencijalnog tlaka mjeri tlak medija u spremniku, tlak na vrhu spremnika i visinu tlaka koju stvara tekućina za punjenje u kapilarnoj cijevi. U biti, tlak koji stvara tekućina za punjenje je poput transmitera koji mjeri razinu spremnika, ali spremnik je uvijek 100% pun. Svi pametni transmiteri tlaka trenutno na tržištu mogu mjeriti kapilarni tlak. Međutim, budući da se ova tekućina za punjenje nalazi u vrlo malom volumenu iu vrlo dugoj cijevi, na nju utječe temperatura. Kao i kod svih tekućina, promjene temperature uzrokuju promjene u gustoći (SG), što zauzvrat uzrokuje promjene u visini tlaka koju mjeri transmiter. Kao što je ranije spomenuto, gustoća mora biti stabilna da bi se koristila metoda diferencijalnog tlaka.
Ovaj temperaturni učinak može nastati iz nekoliko različitih izvora. Može biti uzrokovano time što je kapilara visokog-tlaka kraća od kapilare-niskog{2}}tlaka, različitim temperaturama između strane visokog i niskog{3}}tlaka ili predugom kapilarom. Sve se to može ispraviti dobro-osmišljenim sustavom razina.
Metode
Različite duljine kapilara: industrija je pronašla različite metode za rješavanje pogrešaka uzrokovanih ovom situacijom. To je uzrokovano različitim volumenima tekućine za punjenje u svakoj kapilari. Dulje kapilare su više zahvaćene od kraćih. To dovodi do neravnoteže između visokog-tlaka i niskog-tlaka. Kako se ta neravnoteža može ispraviti? Uravnotežite ih. Prva metoda je jednostavna, ali učinkovita. Jednostavno napravite obje kapilare iste duljine. Ovo osigurava da svaka kapilara ima istu temperaturu kada je ispunjena istim volumenom tekućine, čime se uravnotežuju učinci. Drugi pristup je održavanje iste duljine kapilare, ali mijenjanje unutarnjeg promjera kako bi se uravnotežili učinci temperature. Obje metode su učinkovite. Prva metoda može biti malo skuplja, ali lakša za dizajn. Druga metoda zahtijeva određeni početni inženjerski napor.
Temperaturna razlika: U spremnicima je uobičajeno doživjeti temperaturnu razliku između dva procesna priključka na spremniku. Cilj projektiranja spremnika je nagurati što je moguće više spremnika na najmanji mogući prostor. Ovakav raspored rezultira time da je procesna veza transmitera/visokog-tlaka/kapilara visokog{3}}tlaka u sjeni, dok je procesna veza niskog-tlaka/kapilara niskog-tlaka izložena izravnoj sunčevoj svjetlosti. Kao što svi znamo, postoji značajna temperaturna razlika između izravne sunčeve svjetlosti i sjene. Slično gornjem rješenju, dizajn sustava za mjerenje razine zahtijeva da obje procesne veze/kapilare "osjete" istu temperaturu. Rješenje je dodavanje referentne kapilare u sustav. Referentna kapilara povezana je sa stranom niskog{10}}tlaka i povezana zajedno, protežući se uz kapilaru visokog{11}}tlaka. Ova referentna kapilara "prenosi" temperaturu kapilare niskog-tlaka na kapilaru visokog{14}}tlaka. Dvije kapilare i referentna kapilara postižu temperaturnu ravnotežu, eliminirajući bilo kakvu temperaturnu neravnotežu.
Duge kapilarne cijevi: Što je kapilarna cijev duža, to je veći utjecaj temperature na sustav. Duge kapilare koriste se u visokim destilacijskim stupcima, isparivačima i svim visokim spremnicima za skladištenje. Iako gore navedene metode mogu smanjiti ovaj učinak, duljina kapilare je često preduga za ove metode. To dovodi do netočnih mjerenja i neupotrebljivih razina tekućine. Dakle, kako se mogu eliminirati učinci temperature u ovim aplikacijama? Odgovor je jednostavan-uklonite kapilarnu cijev. Nekoliko tvrtki na tržištu nudi sustave koji zamjenjuju kapilarnu cijev električnim ožičenjem. Ovi sustavi imaju dva različita senzora tlaka, jedan smješten na visoko-priključku, a drugi na ni-tlačnoj strani. Dva senzora međusobno komuniciraju putem električnog ožičenja na koje temperatura ne utječe. Senzor na visokotlačnom-priključku procesa koristi informacije s drugog senzora za generiranje izlaznog signala razine. Ovaj sustav ima nedostataka, od kojih je prvi cijena. Ovaj sustav koristi dva transmitera, dok standardni sustav za kapilarno brtvljenje ima samo jedan, što ga čini dvostruko skupljim. Drugo, iako je točnost dobra, dobro-dizajniran sustav odašiljača/kapilarne cijevi/brtve dijafragme može je nadmašiti.
Zaključak
Temperatura može utjecati na rad ovih uređaja, ali dobro-osmišljeno rješenje može ublažiti te učinke. Korištenje diferencijalnog tlaka za mjerenje razine spremnika dokazana je,-isplativa metoda. Omogućuje točno i pouzdano mjerenje razine i brzo prenosi te informacije na upravljač.
