Kako temperatura fluida utječe na stabilnost nulte{0}}tačke elektromagnetnog mjerača protoka?

Kupac nam je jednom poslao grafikon trenda sa linije za doziranje hemikalija koji pokazuje očitavanje merača protoka koje se povećalo za skoro 0,3% pune skale tokom jedne smene proizvodnje - sa zatvorenim ventilima i nultim stvarnim protokom. Tvornica je već isključila probleme sa uzemljenjem i mjehuriće zraka. Ono što nisu uzeli u obzir je da se temperatura tečnosti u toj liniji ljuljala za skoro 15 stepeni između serija, a samo to ljuljanje je bilo dovoljno da povuče nultu tačku sa njene osnovne linije.

Ovo je češći problem nego što ljudi očekuju, i vrijedi ga dobro razumjeti prije nego što se zagledate u sličan grafikon pitajući se šta nije u redu s vašim mjeračem.

Šta zapravo znači stabilnost nulte tačke

Nulta tačka je ono što očitavanje merača protoka proizvede kada zaista nema tečnosti koja se kreće kroz njega. U idealnom svijetu, taj broj je na tačno nuli i tu ostaje. U praksi, pomače - ponekad za dlaku, ponekad dovoljno da odbaci mjerenje-naplate ili strogo kontrolisan proces doziranja.

Stabilnost na nulti{0}}tački je najvažnija u aplikacijama gdje niske brzine protoka nose stvarne posljedice: doziranje hemikalija, doziranje hrane i pića, tretman otpadnih voda i mjerenje prijenosa pod nadzorom. Mjerač koji je savršeno ispravan pri velikom protoku i dalje može uzrokovati skupe probleme ako njegova nulta tačka luta tokom perioda mirovanja ili sporih-faza protoka.

To je također jedan od težih problema za rano uočavanje, jer pomak nulte{0}}tačke često izgleda identično stvarnom sporom curenju ili ventilu koji nije u potpunosti postavljen. Timovi za održavanje često provode sate tražeći mehaničku grešku prije nego što bilo ko provjeri da li temperatura tekućine u vrijeme posljednje kalibracije odgovara temperaturi na kojoj se proces zapravo trenutno odvija.

Magnetic Flow Meter

Kako elektromagnetski mjerač protoka mjeri protok

Princip rada je Faradejev zakon elektromagnetne indukcije. Zavojnica unutar mjerača stvara magnetsko polje preko cijevi. Kako se provodni fluid kreće kroz to polje, on indukuje napon između dvije elektrode, a taj napon je direktno proporcionalan brzini fluida. Nema pokretnih dijelova, nema prepreka na putu protoka - što je veliki dio zašto su ovi mjerači popularni za vodu, otpadne vode i mnoge procesne hemikalije.

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 da temperatura remeti nultu tačku

Neusklađena ekspanzija između obloge i elektroda

Obloga cijevi i elektrode se obično izrađuju od različitih materijala i ne šire se niti skupljaju istom brzinom kada se temperatura mijenja. Ako se obloga širi brže od montaže elektrode, to stvara mehanički stres na elektrode i može pomjeriti njihov položaj za vrlo malu, ali mjerljivu količinu. Taj mali pokret mijenja način na koji elektrode sjede u odnosu na magnetsko polje, a inducirani napon se pomiče zajedno s njim - čak i kada tekućina stoji potpuno mirno.

Promjene u vodljivosti fluida

Većina provodljivih fluida postaje provodljivija kako temperatura raste. Budući da signal mjerača protoka ovisi o fluidu koji djeluje kao pokretni provodnik unutar magnetnog polja, svaka promjena te provodljivosti može promijeniti inducirani napon neovisno o stvarnoj brzini protoka. Tečnost koja se zagrije usred-procesa stoga može učiniti da mjerač prijavi mala očitanja koja nisu-nulte tokom onoga što bi trebalo biti statično,-stanje bez protoka - jedan od češće dokumentiranih uzroka pomaka nule-tačke u vodičima za rješavanje problema na terenu.

Zavojnica i elektronika Drift

Pobudna zavojnica koja stvara magnetsko polje ima svoj otpor, a otpor se mijenja s temperaturom. Pomak otpora zavojnice mijenja jačinu magnetnog polja, što mijenja inducirani napon koji elektrode pokupe. Povrh toga, pojačala i-elektronika za obradu signala unutar kućišta predajnika su i sami temperaturno-osjetljivi; komponente poput operacionih pojačala i A/D pretvarača mogu doživjeti pomake pojačanja i pomake napona prednapona kako se temperatura okoline ili procesa pomjera, a ove male elektronske greške se pojačavaju nizvodno u vidljivi pomak nule.

Primjer polja

Operacija hemijske obrade srednje veličine je bila pokrenutaelektromagnetni merač protokana liniji za vrući rastvor gde su temperature šarže varirale za otprilike 10-15 stepeni u zavisnosti od proizvoda koji se pokreće. Operateri su primijetili da je totalizator protoka akumulirao male količine preko noći, čak i kada su svi ventili potvrđeni zatvoreni. Sam mjerač nije bio neispravan - nulta tačka je jednostavno pratila temperaturnu krivu fluida kroz svaki ciklus serije.

Popravak nije uključivao zamjenu mjerača. Prebacivanje na transmiter sa aktivnom temperaturnom kompenzacijom, u kombinaciji sa postupkom vraćanja na nulu obavljenom na stvarnoj radnoj temperaturi fluida, a ne na ambijentalnoj temperaturi u radnji, smanjio je pomak na dobro unutar specificirane tolerancije. Lekcija koja se zadržala za tim postrojenja: provjera nulte-tačke obavljena na hladnom, statičkom stolu ne govori vam mnogo o tome kako će se mjerač ponašati kada se procesna tekućina zagrije.

Kako proizvođači dizajniraju oko temperaturnog pomaka

Usklađeni materijali za termičku ekspanziju

Uparivanje materijala obloge i elektrode sa sličnim koeficijentima termičkog širenja smanjuje mehaničko naprezanje koje uzrokuje pomicanje položaja elektrode. Ovo je uglavnom odluka-faze dizajna, zbog čega je vrijedan pitanja o izboru materijala za obloge (PTFE, PFA, guma, keramika i tako dalje) kada se specificira mjerač za široku-primenu temperature.

Niska-uzbuda, kvadratna{1}}talasna ekscitacija

Stariji dizajni pobude sinusnih-talasa i konstantne-struje skloniji su pomaku nule nego niskofrekventni, kvadratni-sistemi pobude koji su sada standardni u većini industrijskih mjerača. Periodično mijenjanje polariteta pobudne struje i uzorkovanje signala pri svakoj fiksnoj vrijednosti pomaže u poništavanju sporih-smetnji koje se kreću, uključujući neke efekte uzrokovane temperaturom{6}}, što je veliki dio razloga zašto je ova metoda pobude postala standardna industrija za aplikacije osjetljive na stabilnost{7}}.

Ugrađena-temperaturna kompenzacija

Mnogi odašiljači sada uključuju temperaturni senzor i algoritam kompenzacije koji prilagođava izlaz na osnovu temperature procesa u stvarnom-vremenskom vremenu, ispravljajući za provodljivost i elektronski pomak opisan gore prije nego što očitavanje ikad stigne na ekran ili kontrolni sistem.

Prakse instalacije koje smanjuju problem

Kvalitet uzemljenja, onečišćenje elektroda i zalutale elektromagnetne smetnje čine sve to bez obzira na temperaturni-odnos koji je već prisutan, tako da pravilna instalacija - čvrstih prstenova za uzemljenje, adekvatna ravna-cijevna linija i zaštita od jakih elektromagnetnih izvora - čini da bilo koji temperaturni metar zapravo radi svoj posao.

Šta to znači ako specificirate mjerač protoka

Ako vaš proces uključuje temperature fluida koje značajno variraju tokom rada - serijsko grijanje, sezonske promjene ambijenta ili zamjenu proizvoda na toplo/hladno -, vrijedi postaviti tri direktna pitanja dobavljaču prije naručivanja:

Koju metodu pobude koristi ovaj mjerač i da li je ocijenjen za stabilnost u rasponu temperature koji ćete zapravo vidjeti?
Da li predajnik uključuje aktivnu temperaturnu kompenzaciju ili samo fiksnu{0}}kalibraciju temperature?
Koja je preporučena procedura kalibracije nulte{0}}tačke i da li se to radi na temperaturi procesa, a ne na ambijentalnoj?

Mjerač koji je precizan na listi sa specifikacijama na 20 stepeni ne mora nužno biti precizan i na 45 stepeni, a jaz između ta dva broja je tačno tamo gdje se skrivaju problemi s pomakom nule{2}}tačke.

FAQ

Može li se pomak nulte{0}}tačke popraviti samo rekalibracijom?

Ponekad, ali ponovno kalibriranje na pogrešnoj temperaturi samo resetira grešku umjesto da je uklanja. Ako je odstupanje uzrokovano temperaturom-, popravak treba da se pozabavi uslovima kompenzacije ili instalacije, a ne samo jedno-podešavanjem nule.

Kolika je promjena temperature dovoljna da izazove primjetan pomak nule?

Zavisi od dizajna merača i fluida, ali ljuljanja u opsegu od 10-20 stepeni su obično dovoljna da proizvedu merljivi pomak u metrima bez aktivne temperaturne kompenzacije, posebno pri niskim brzinama protoka.

Utječe li to podjednako na sve elektromagnetne mjerače protoka?

Ne. Mjerači s odgovarajućim materijalima obloge/elektrode, kvadratnim-pobuđivanjem talasa i ugrađenom-kompenzacijom temperature znatno su otporniji na temperaturni{3}}pokretanje nule od starijih ili jeftinijih-konstrukcija.

Da li je pomak nule{0}} isto što i pomak kalibracije?

Ne baš. Kalibracijski pomak se odnosi na pomjeranje ukupne tačnosti mjerača u njegovom mjernom opsegu, dok pomak nulte-tačke posebno utiče na osnovnu liniju bez-toka. Mjerač može imati stabilnu kalibraciju svuda osim na nuli.

Da li mjerač treba -nulirati na temperaturi okoline ili na temperaturi procesa?

Temperatura procesa, kad god je to moguće. Nuliranje mjerača na hladnoj klupi, a zatim ga instaliranje na vruću liniju je jedan od najčešćih - i - uzroka koji se mogu izbjeći za žalbe koje vidimo.

Da li veličina cijevi ili brzina protoka pogoršavaju temperaturni{0}}odnos?

Ne direktno, ali veći-metri prečnika sa većim površinama elektroda mogu biti nešto osjetljiviji na vrstu mehaničkog naprezanja opisanog iznad, budući da je više materijala uključeno u ekspanziju. To je još jedan razlog više za provjeru metode pobude i dizajna kompenzacije na većim instalacijama umjesto pretpostavke da se specifikacija manjeg mjerača primjenjuje na skali.

Final Thoughts

Temperatura{0}}povezana nulta-tačka pomaka nije toliko kvar koliko fizički problem koji bolji dizajn i ispravna instalacija mogu riješiti sve do -problema. Mehanizam prolazi kroz tri kanala - mehaničkog naprezanja na elektrodama, pomjeranja provodljivosti fluida i drifta unutar zavojnice i elektronike - i sva tri dobro reagiraju na pravu kombinaciju materijala, metode pobude i kompenzacijskog kola.

Ako vaš proces pokreće tekućine u širokom temperaturnom rasponu i niste sigurni da je trenutni mjerač - ili onaj koji ćete naručiti - napravljen da to podnese, pošaljite nam detalje procesa (vrsta tekućine, temperaturni raspon, veličina cijevi i primjena) i možemo vam pomoći da uskladite pravu specifikaciju prije nego što postane problem na terenu. Kontaktirajte naš tim za preporuku.

Kontaktirajte sada