Kako industrije širom svijeta nastoje poboljšati kontrolu procesa, kvalitet procesnih mjerenja se često zanemaruje; ali visoko{0}}kvalitetno mjerenje je uslov za svako kontrolno rješenje. Bez obzira na to koliko je sofisticiran vaš DCS, PLC, SCADA ili cloud{2}}sistem za prikupljanje podataka, bez tačnih i pouzdanih podataka procesa, nije važno.
Dostupne su mnoge različite tehnologije, ali najrasprostranjenija je diferencijalni pritisak. Mjerenje nivoa pomoću transmitera diferencijalnog pritiska koristi dobro-shvaćene principe, dokazano je na terenu-i nudi prednosti u pogledu troškova u odnosu na druge tehnologije. Međutim, mjerenje nivoa diferencijalnog pritiska ima glavnog neprijatelja: temperaturu.
Temperatura može negativno uticati na tačnost mjerenja nivoa. Ovaj članak će objasniti zašto temperatura ima ovaj efekat i kako ga ublažiti.
Uzrok
Merenje nivoa diferencijalnog pritiska radi tako što se na osnovu izmerenog diferencijalnog pritiska zaključuje nivo rezervoara. Da bi se koristila metoda diferencijalnog pritiska, izmjereni medij mora imati konstantnu gustinu. Pritisak koji stvara tečnost u rezervoaru je veći od referentnog pritiska. Ako predajnik koristi analogni signal od 4 do 20 mA, treba ga postaviti tako da signal od 4 mA odgovara pritisku kada je rezervoar prazan, a signal od 20 mA pritisku kada je rezervoar pun.
Ovdje spomenuti referentni tlak može varirati ovisno o dizajnu spremnika. Otvoreni rezervoar je otvoren prema atmosferi i koristi atmosferski pritisak kao referencu. U zatvorenom rezervoaru ili rezervoaru pod pritiskom, referentni pritisak je pritisak na vrhu rezervoara.
U zatvorenom rezervoaru, strana niskog-pritiska predajnika je povezana sa vrhom rezervoara. Postoji nekoliko različitih metoda povezivanja, kao što su mokri-pauza i suha{3}}pauza. Međutim, jedna od najčešćih metoda koristi daljinski pečat povezan preko kapilarne cijevi. Kapilarna cijev je napunjena tekućinom koja prenosi pritisak na senzor transmitera.
U ovoj instalaciji, transmiter diferencijalnog pritiska meri pritisak medijuma u rezervoaru, pritisak na vrhu rezervoara i visinu pritiska koju stvara tečnost za punjenje u kapilarnoj cevi. U suštini, pritisak koji stvara tečnost za punjenje je poput transmitera koji meri nivo u rezervoaru, ali je rezervoar uvek 100% pun. Svi pametni transmiteri pritiska koji su trenutno na tržištu mogu mjeriti pritisak kapilarne glave. Međutim, budući da se ova tekućina za punjenje nalazi u vrlo maloj zapremini iu veoma dugačkoj cijevi, na nju utiče temperatura. Kao i kod svih tečnosti, promene temperature izazivaju promene u gustini (SG), što zauzvrat izaziva promene u visini pritiska koju meri transmiter. Kao što je ranije spomenuto, gustina mora biti stabilna da bi se koristila metoda diferencijalnog pritiska.
Ovaj temperaturni efekat može nastati iz nekoliko različitih izvora. To može biti uzrokovano time što je kapilara visokog{1}}pritiska kraća od kapilare niskog-pritiska, različitim temperaturama između strane visokog i niskog{3}}pritiska, ili je kapilara predugačka. Sve ovo se može ispraviti pomoću dobro-dizajniranog sistema nivoa.
Metode
Različite dužine kapilara: Industrija je pronašla različite metode za rješavanje grešaka uzrokovanih ovom situacijom. Ovo je uzrokovano različitim količinama tečnosti za punjenje u svakoj kapilari. Duže kapilare su više zahvaćene od kraćih. Ovo dovodi do neravnoteže između strane visokog-pritiska i niskog-pritiska. Kako se ova neravnoteža može ispraviti? Uravnotežite ih. Prva metoda je jednostavna, ali efikasna. Jednostavno napravite obje kapilare iste dužine. Ovo osigurava da svaka kapilara doživljava istu temperaturu kada je napunjena istom zapreminom tečnosti, čime se uravnotežuju efekti. Drugi pristup je održavanje iste dužine kapilara, ali variranje unutrašnjeg prečnika kako bi se uravnotežili temperaturni efekti. Obje metode su efikasne. Prva metoda može biti malo skuplja, ali lakša za dizajn. Druga metoda zahtijeva određeni inžinjerski napor.
Temperaturna razlika: U rezervoarima je uobičajena razlika u temperaturi između dva procesna priključka na rezervoaru. Cilj dizajna rezervoara je da se što više rezervoara ugura u najmanji mogući prostor. Ovakav raspored rezultira time da je transmiter/procesna veza visokog-pritiska/visokotlačna kapilara-kapilara u sjeni, dok je niskopritisna procesna veza/niskopritisna kapilara niskog pritiska-na direktnoj sunčevoj svjetlosti. Kao što svi znamo, postoji značajna temperaturna razlika između direktne sunčeve svjetlosti i sjene. Slično gore navedenom rješenju, dizajn sistema za mjerenje nivoa zahtijeva da oba procesna priključka/kapilare "osjete" istu temperaturu. Rješenje je dodavanje referentne kapilare sistemu. Referentna kapilara je povezana sa stranom niskog{10}}pritiska i povezana zajedno, protežući se uz kapilaru visokog{11}}pritiska. Ova referentna kapilara "prenosi" temperaturu kapilare niskog-kapilara niskog pritiska-kapilara visokog pritiska. Dvije kapilare i referentna kapilara postižu temperaturnu ravnotežu, eliminirajući bilo kakvu temperaturnu neravnotežu.
Duge kapilarne cijevi: Što je duža kapilarna cijev, to je veći uticaj temperature na sistem. Duge kapilare se koriste u visokim destilacionim kolonama, isparivačima i svim visokim rezervoarima za skladištenje. Iako gore navedene metode mogu smanjiti ovaj efekat, dužina kapilara je često preduga za ove metode. To dovodi do netačnih mjerenja i neupotrebljivih nivoa tekućine. Dakle, kako se efekti temperature u ovim aplikacijama mogu eliminisati? Odgovor je jednostavan-eliminirati kapilarnu cijev. Nekoliko kompanija na tržištu nudi sisteme koji zamjenjuju kapilarnu cijev električnim ožičenjem. Ovi sistemi imaju dva različita senzora pritiska, jedan se nalazi na priključku visokog-pritiska, a drugi na strani niskog-pritiska. Dva senzora međusobno komuniciraju putem električnih instalacija, na koje temperatura ne utiče. Senzor na konektoru za proces visokog{11}}pritiska koristi informacije sa drugog senzora da generiše izlazni signal nivoa. Ovaj sistem ima nedostataka, od kojih je prva cijena. Ovaj sistem koristi dva predajnika, dok standardni sistem kapilarne zaptivke ima samo jedan, što ga čini duplo skupljim. Drugo, iako je tačnost dobra, dobro-dizajniran sistem predajnika/kapilarne cijevi/dijafragme može ga nadmašiti.
Zaključak
Temperatura može uticati na performanse ovih uređaja, ali dobro{0}}osmišljeno rješenje može ublažiti ove efekte. Korištenje diferencijalnog tlaka za mjerenje nivoa u rezervoaru je dokazana, isplativa metoda. Pruža precizno i pouzdano mjerenje nivoa i brzo prenosi ove informacije do kontrolera.
