Kako kalibrirati ultrazvučni mjerač nivoa|Korak{0}}po{1}}Vodič

Povucite dnevnik održavanja na gotovo svakom podu postrojenja i na kraju ćete pronaći očitavanje nivoa koji se ne poklapa sa onim što je zapravo u rezervoaru. Devet puta od deset, nije loš senzor - to je senzor koji nikada nije pravilno kalibriran, ili onaj koji je izašao iz tolerancije i niko ga nije uhvatio na vrijeme.Ultrazvučni mjerači nivoakonceptualno su jednostavni: pošaljite puls, mjerite eho, izračunajte udaljenost. Problemi sa preciznošću dolaze od nekoliko malih detalja koji se preskaču tokom podešavanja i tiho se povećavaju tokom meseci rada.

Ovaj vodič pokriva kalibraciju na način na koji bismo kroz nju vodili tehničara koji stoji ispred rezervoara - šta treba provjeriti prije dodirivanja konfiguracijskog menija, kako ispravno postaviti nulu i raspon i koje greške generiraju najviše poziva servisa.

Zašto je kalibracija važnija nego što većina ljudi misli

Ultrazvučni mjerač nivoa mjeri nivo indirektno. Pretvarač šalje akustični impuls prema tečnoj ili čvrstoj površini, a elektronika na vozilu izračunava udaljenost od vremena potrebnog da se eho vrati, na osnovu brzine zvuka u zraku. Ta brzina zvuka nije fiksna - već se mijenja s temperaturom, vlažnošću i sastavom plina unutar posude. Senzor kalibriran jednom prilikom instalacije i nikada više ne dodirnut će se pomaknuti, ponekad za nekoliko milimetara, ponekad za nekoliko centimetara, ovisno o tome koliko su se procesni uvjeti odmakli od originalnog podešavanja.

Za ne-kritične aplikacije - rezervoar za sakupljanje kišnice, na primjer - mali odnos jedva da je bitan. Ali u doziranju hemikalija, prijenosu nadzora ili bilo kojem procesu gdje se podaci o nivou unose u automatizirane kontrolne petlje, to odstupanje se može pretvoriti u prenapunjene rezervoare, aktivirane alarme ili netačan broj inventara. Rutinska kalibracija je ono što održava broj na ekranu u skladu s brojem u rezervoaru.

Razumijevanje dvije referentne tačke: nula i raspon

Svaka kalibracija ultrazvučnog nivoa svodi se na ispravno postavljanje dvije referentne točke.

nulta tačka (prazna udaljenost)

Nulta tačka je udaljenost od lica sonde do najniže tačke koju senzor treba da izmjeri - tipično dno rezervoara, ili definisanu nisku-referencu ako rezervoar ima otvor ili izlazni priključak koji stvara mrtvu zonu. Pogrešite ovo i svako očitanje iznad njega će biti isključeno za konstantan pomak, čak i ako je tajming sirovog eha senzora savršen.

Tačka raspona (puna udaljenost)

Raspon, koji se ponekad naziva puna-skala ili tačka visokog-nivoa, definira najkraću udaljenost koju će senzor očitati - obično blizu vrha mjernog opsega. Zajedno, nula i raspon uspostavljaju radni prozor koji predajnik koristi za pretvaranje vremena eha u procentualno ili inžinjersku{4}}jedinicu (4–20 mA, HART ili digitalno).

Ispravite obje točke i cijeli raspon mjerenja između njih se pravilno mjeri. Ako pogriješite bilo koji, imate senzor koji bi mogao dobro očitati na 50%, ali se primjetno pomjera blizu praznog ili punog.

Korak{0}}po{1}}Procedura kalibracije korak po korak

1. Prvo potvrdite geometriju instalacije

Prije nego dodirnete bilo koji meni za kalibraciju, provjerite fizičku postavku. Izmjerite stvarnu udaljenost od lica sonde do najniže mjerljive tačke u plovilu i zabilježite udaljenost blokiranja (minimalni blizu-domet koji sonda ne može očitati zbog zvonjave sonde). Proizvođači objavljuju ovu cifru-mrtvog opsega u tablici podataka - ignorišući da je to jedan od najčešćih izvora pogrešnih očitanja niskog{5}}nivoa.

Također provjerite da li kut zraka ima čist put do površine. Prepreke kao što su merdevine, osovine mešalice ili ulazne mlaznice unutar konusa će generisati lažne odjeke na koje se senzor može zaključati umesto na pravu površinu.

2. Odaberite suhu kalibraciju ili mokru kalibraciju

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

Suva kalibracijakoristi poznate udaljenosti, a ne stvarni nivo tekućine. Unosite praznu udaljenost (dno rezervoara do sonde) i punu udaljenost (ili raspon) direktno putem lokalne tipkovnice ili konfiguracijskog softvera, na osnovu mehaničkog crteža plovila. Ovo je brži metod i obično je dovoljan za rezervoare opće-opće namjene gdje je mala granica greške prihvatljiva.

Mokra kalibracijauključuje punjenje rezervoara do dva ili više poznatih nivoa - provjerenih nezavisno pomoću trake za potapanje, kontrolnog stakla ili kalibrirane referentne vrijednosti - i prilagođavanje izlaza predajnika tako da odgovara. Ova metoda uzima u obzir stvarno akustičko ponašanje unutar stvarnog plovila, uključujući sve manje efekte signala iz geometrije rezervoara, te je preferirani pristup za prijenos nadzora, regulatorno izvještavanje ili bilo koji proces gdje je cijena netočnog očitavanja visoka.

3. Postavite nultu tačku

Sa praznim rezervoarom (ili na najnižem definisanom nivou), pristupite konfiguracionom meniju odašiljača - bilo preko lokalnog displeja, ručnog HART komunikatora ili softvera za konfiguraciju u zavisnosti od modela. Unesite ili potvrdite praznu vrijednost udaljenosti. Na većini modernih odašiljača, to se može učiniti bilo direktnim unosom brojeva ili funkcijom "auto nula" koja čita trenutni eho i pohranjuje ga kao referencu.

4. Postavite tačku raspona

Ponovite postupak na najvišoj granici raspona. Ako radite mokru kalibraciju, dovedite rezervoar na poznatu visoku razinu i potvrdite da se izlazni signal predajnika podudara. Ako je suho, unesite punu-vrijednost udaljenosti od crteža plovila.

5. Potvrdite u odnosu na nezavisnu referencu

Ovaj korak se preskače češće nego što bi trebao. Nakon postavljanja nule i raspona, provjerite očitavanje odašiljača u odnosu na nezavisnu metodu - očitavanje uronjene trake, kontrolno staklo ili drugi kalibrirani instrument - na dva ili tri srednja nivoa, a ne samo na krajnjim tačkama. Senzor koji se postavlja na prazan i pun i dalje može pokazati grešku u obliku luka u sredini raspona ako se algoritam za obradu eha bori s teškom površinom (pjena, turbulencija ili uska posuda sa jakim odsjajima zida).

6. Podesite za kompenzaciju okoline

Ako aplikacija uključuje značajne temperaturne promjene - rezervoar izložen direktnom suncu, ili posuda sa zagrijanim sadržajem - provjerite da li predajnik ima ulaz za temperaturnu kompenzaciju ili ugrađen-senzor. Brzina zvuka u vazduhu se menja oko 0,17% po stepenu, što je malo po stepenu, ali se dodaje u aplikacijama sa širokim rasponima sezonskih ili procesnih temperatura.

7. Dokumentirajte kalibraciju

Zabilježite datum, korištenu referentnu metodu, uslove okoline, ime tehničara i očitanja prije/poslije. Ovo nije samo papirologija -, to je trag podataka koji omogućava sljedećem tehničaru da uoči trendove tokom vremena umjesto da krene od nule svaki put kada nešto izgleda pogrešno.

Uobičajene greške pri kalibraciji koje vrijedi izbjegavati

Ignorisanje mrtve zone.Postavljanje nulte tačke unutar proizvođačeve minimalne udaljenosti blokiranja proizvodi nestabilna ili nedostajuća očitavanja koja su skoro prazna, što se često pogrešno dijagnosticira kao neispravan senzor.

Kalibracija sa poremećenom površinom.Pjena, jaka turbulencija ili miješalica koja radi tokom kalibracije mogu uzrokovati da se senzor zaključa na lažni eho. Gdje je moguće, kalibrirajte pod stabilnim, tihim uvjetima površine.

Preskakanje srednje{0}}provjere.Kao što je gore spomenuto, provjera samo dvije krajnje tačke skriva greške koje se pojavljuju negdje drugdje u rasponu.

Zaboravljanje ponovne{0}}kalibracije nakon promjene procesa.Prebacivanje na drugi proizvod sa različitom gustinom pare ili modificiranje unutrašnje opreme rezervoara, može promijeniti akustičko ponašanje dovoljno da opravda novu kalibraciju -, a ne samo resetiranje firmvera.

Ne uzimajući u obzir ugao montaže.Pretvornik koji nije montiran okomito na površinu tekućine reflektira impuls dalje od prijemnika, a ne natrag na njega, što slabi jačinu signala i može izgledati kao problem kalibracije kada je zapravo mehanički.

Primjer sa terena: kada "ponovno kalibriranje" nije bio pravi problem

Operacija miješanja hemikalija srednje veličine jednom je označila problem koji se ponavlja: njihov ultrazvučni mjerač nivoa na rezervoaru za miješanje stalno je pokazivao nivo otprilike 8% veći od onoga što su operateri ručno potvrdili prilikom promjene smjene. Prvi potez tima za održavanje bio je rekalibracija - dvaput. Oba puta očitavanje je 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 postojan sloj pjene debljine nekoliko centimetara, a senzor je bio zaključan na vrhu pjene, a ne na istinskoj tečnoj površini ispod. Nikakvo podešavanje nule/raspona to ne popravlja, jer nulte i rasponske tačke nikada nisu bile pogrešne - kao cilj eha. Prebacivanjem postavki obrade-eha senzora na način rada podešen za površine sklone pjeni-i dodavanjem kratkog kašnjenja prigušenja da se filtrira lažni blizu-eho, riješio je pomak bez dodirivanja kalibracije.

Lekcija je dobro generalizovana: nije svako neslaganje nivoa pitanje kalibracije. Prije podešavanja nule i raspona, vrijedi isključiti uvjete površine, geometriju montaže i smetnje signala - u suprotnom ćete završiti sa ponovnim kalibriranjem senzora koji je cijelo vrijeme ispravno očitavao svoj stvarni cilj.

Koliko često treba da kalibrirate?

Ne postoji jedan interval koji odgovara svakoj aplikaciji -, zavisi od toga koliko je mjerenje kritično i koliko su stabilni procesni uslovi. Kao opća smjernica:

• Prijenos starateljstva ili aplikacije za regulatorno{0}}izvještavanje: provjera u odnosu na sljedljive reference na kvartalnoj osnovi.
• Standardno praćenje procesa u stabilnim uslovima: godišnja provjera je obično dovoljna.
• Oštra ili varijabilna okruženja(velike promjene temperature, prašnjave ili pare{0}}teške atmosfere): češće provjere na licu mjesta su vrijedne dodatnog truda, jer ovi uslovi ubrzavaju zanošenje.

Preporuke proizvođača uvijek trebaju imati prioritet tamo gdje su konzervativnije od gore navedenih, posebno za odašiljače koji se koriste u sigurnosnim{0}}instrumentiranim sistemima.

Šta to znači kada birate senzor

Napor oko kalibracije vrijedi uzeti u obzir prije kupovine, a ne tek nakon instalacije. Nekoliko praktičnih točaka koje treba odmjeriti:

Funkcije automatskog-nula i jednog{1}} raspona dugmadiznačajno skratite vrijeme postavljanja na instalacijama sa više-rezervoara, posebno kada izvođač treba da pušta u rad desetine senzora po kratkom rasporedu.

Ugrađena{0}}temperaturna kompenzacijavažnije je nego što izgleda na tablici sa podacima da li će senzor biti na otvorenom ili u blizini grijane opreme - uklanja čitavu kategoriju drifta bez ikakvog uključivanja tehničara.

Konfigurabilni profili za{0}}obradu odjeka(pjena, miješanje, niske dielektrične površine) mogu uštedjeti servisnu posjetu u nastavku, kao što pokazuje gornji primjer terena. Lakše je odabrati pravi profil tokom puštanja u rad nego dijagnosticirati "duh" problem kalibracije mjesecima kasnije.

HART ili digitalni izlaz sa daljinskom konfiguracijomomogućava tehničaru da provjeri i prilagodi kalibraciju iz kontrolne sobe, što je važno za rezervoare kojima je fizički teško pristupiti. Ako vaši procesni uvjeti uključuju tešku paru, pjenu ili prašinu koji ultrazvučno mjerenje čine manje pouzdanim,a radarski senzor nivoamožda bolje odgovara za isti tok rada-udaljene konfiguracije.

Ništa od ovoga ne zamjenjuje dobru praksu kalibracije, ali pravi odašiljač čini tu praksu bržom i manje podložnom greškama-na prvom mjestu.

Final Thoughts

Kalibracija ultrazvučnog mjerača nivoa nije komplikovana, ali nagrađuje strpljenje. Tehničari koji dobijaju konstantno precizna očitavanja ne koriste nužno skuplju opremu -, oni su ti koji provjeravaju geometriju instalacije prije nego što okrive senzor, provjeravaju neovisnu referencu umjesto da vjeruju samo dvije krajnje tačke i vode dnevnik kalibracije koji pretvara "izgleda dobro" u stvarni trend podataka. Ispravno odredite nulte i rasponske tačke, uzmite u obzir okruženje u kojem senzor zapravo radi, a ostatak mjernog opsega se brine sam za sebe.

Reference

• Opće smjernice Društva za instrumente Amerike (ISA) - o instrumentaciji za mjerenje nivoa i praksi kalibracije.
• Američki institut za naftu,Priručnik standarda za mjerenje nafte, Poglavlje 3 - principi mjerenja i mjerenja nivoa rezervoara.
• Nacionalni institut za standarde i tehnologiju (NIST) - referentni podaci o brzini zvuka u zraku i njegovoj temperaturnoj zavisnosti.
• Tehnička dokumentacija proizvođača za ultrazvučne odašiljače nivoa - mrtve- specifikacije (blokirajuće udaljenosti) i procedure konfiguracije.

Radite na problemu kalibracije na vlastitom spremniku ili specificirate novi ultrazvučni ili radarski instrument za tešku primjenu? Pošaljite nam svoj crtež rezervoara i uslove procesa - mi ćemo vam pomoći da shvatite pravu postavku prije nego što to postane ponavljajuća usluga.

Kontaktirajte sada

Moglo bi vam se također svidjeti

• Kalibracija instrumenta za mjerenje nivoa: Potpuni vodič
• Kako kalibrirati magnetni mjerač nivoa: korak-po-vodič za precizno praćenje rezervoara
• Kako kalibrirati radarski senzor nivoa: korak-po-vodič za precizno praćenje rezervoara