Ako ovplyvňuje teplota kvapaliny nulovú-bodovú stabilitu elektromagnetického prietokomeru?

Zákazník nám raz poslal graf trendu z linky na dávkovanie chemikálií, ktorý zobrazuje údaj prietokomeru, ktorý sa počas jednej výrobnej zmeny - pri zatvorených ventiloch a nulovom skutočnom prietoku plazil nahor o takmer 0,3 % plného rozsahu. Rastlina už vylúčila problémy s uzemnením a vzduchové bubliny. Nepočítali s tým, že teplota kvapaliny v tejto línii kolísala medzi jednotlivými dávkami takmer o 15 stupňov a tento kolísanie samo osebe stačilo na posunutie nulového bodu zo základnej čiary.

Toto je bežnejší problém, než ľudia očakávajú, a stojí za to mu správne porozumieť skôr, ako sa budete pozerať na podobný graf a pýtať sa, čo je s vaším glukomerom.

Čo vlastne nulová{0}}bodová stabilita znamená

Nulový bod je akýkoľvek údaj, ktorý prietokomer vyprodukuje, keď ním skutočne neprechádza žiadna tekutina. V ideálnom svete je toto číslo presne na nule a zostáva tam. V praxi sa to - niekedy posunie o vlások, niekedy natoľko, že to znemožní účtovné-meranie stupňa alebo prísne kontrolovaný proces dávkovania.

Stabilita nulového-bodu je najdôležitejšia v aplikáciách, kde nízke prietoky prinášajú skutočné následky: dávkovanie chemikálií, dávkovanie potravín a nápojov, čistenie odpadových vôd a dávkovanie pri preprave. Merač, ktorý je pri vysokom prietoku úplne v poriadku, môže stále spôsobovať drahé problémy, ak sa jeho nulový bod počas nečinnosti alebo pomalých -fáz prietoku pohybuje.

Je to tiež jeden z najťažších problémov, ktorý sa dá včas zachytiť, pretože nulový{0}}bodový posun často vyzerá identicky ako skutočne pomalý únik alebo ventil, ktorý nie je úplne usadený. Tímy údržby často trávia hodiny hľadaním mechanickej poruchy, kým niekto skontroluje, či sa teplota kvapaliny v čase poslednej kalibrácie zhoduje s teplotou, pri ktorej proces skutočne prebieha.

Magnetic Flow Meter

Ako elektromagnetický prietokomer meria prietok

Princíp fungovania je Faradayov zákon elektromagnetickej indukcie. Cievka vo vnútri merača generuje magnetické pole cez potrubie. Keď sa vodivá tekutina pohybuje týmto poľom, indukuje napätie medzi dvoma elektródami a toto napätie je priamo úmerné rýchlosti tekutiny. Žiadne pohyblivé časti, žiadna prekážka v dráhe toku -, čo je veľká časť toho, prečo sú tieto merače obľúbené pre vodu, odpadovú vodu a mnohé technologické chemikálie.

Háčik je v tom, že tento merací reťazec má niekoľko článkov a teplota kvapaliny môže pokojne rušiť viac ako jeden z nich naraz.

Trojcestná teplota narúša nulový bod

Nezhodné rozšírenie medzi obložením a elektródami

Obloženie potrubia a elektródy sú zvyčajne vyrobené z rôznych materiálov a pri zmenách teploty sa nerozťahujú ani nezmršťujú rovnakou rýchlosťou. Ak sa výstelka rozťahuje rýchlejšie ako uchytenie elektródy, spôsobuje to mechanické namáhanie elektród a môže posunúť ich polohu o veľmi malý, ale merateľný rozsah. Tento nepatrný pohyb mení umiestnenie elektród vzhľadom na magnetické pole a indukované napätie sa posúva spolu s ním - dokonca aj vtedy, keď kvapalina úplne stojí.

Zmeny vo vodivosti tekutín

Väčšina vodivých kvapalín sa stáva vodivejšou, keď teplota stúpa. Pretože signál prietokomeru závisí od tekutiny pôsobiacej ako pohyblivý vodič v magnetickom poli, akákoľvek zmena tejto vodivosti môže zmeniť indukované napätie nezávisle od skutočnej rýchlosti prúdenia. Kvapalina, ktorá sa v priebehu-procesu zahrieva, preto môže spôsobiť, že glukomer hlási malú -nulovú hodnotu počas stavu, ktorý by mal byť statický, bez{4}}prietoku -, ktorá je jednou z najčastejšie dokumentovaných príčin posunu nulového bodu- v príručkách na riešenie problémov v teréne.

Drift cievky a elektroniky

Budiaca cievka, ktorá generuje magnetické pole, má svoj vlastný odpor a odpor sa mení s teplotou. Posun odporu cievky mení silu magnetického poľa, čo mení indukované napätie, ktoré elektródy zachytávajú. Navyše, zosilňovače a elektronika-spracujúca signál vo vnútri krytu vysielača sú samotné citlivé na teplotu; komponenty, ako sú operačné zosilňovače a A/D prevodníky, môžu zaznamenať posuny zosilnenia a posun predpätia pri pohybe okolitej alebo procesnej teploty a tieto malé elektronické chyby sa zosilnia v smere toku do viditeľného posunu nuly.

Príklad poľa

Stredne{0}}veľká operácia spracovania chemikálií prebiehalaelektromagnetický prietokomerna linke s horúcim roztokom, kde sa teploty šarže menili približne o 10–15 stupňov v závislosti od prevádzkovaného produktu. Operátori si všimli, že počítadlo prietoku cez noc akumulovalo malé objemy, aj keď boli všetky ventily potvrdené zatvorené. Samotný merač nebol chybný - nulový bod jednoducho sledoval krivku teploty kvapaliny počas každého dávkového cyklu.

Oprava nezahŕňala výmenu merača. Prepnutím na vysielač s aktívnou teplotnou kompenzáciou v kombinácii s postupom vynulovania{1}} vykonaným pri skutočnej prevádzkovej teplote kvapaliny, a nie pri teplote okolia dielne, sa posun znížil na úroveň v rámci špecifikovanej tolerancie. Poučenie, ktoré utkvelo tímu závodu: kontrola nulového-bodu vykonaná na studenej, statickej lavici vám veľa nepovie o tom, ako sa bude glukomer správať, keď bude procesná kvapalina horúca.

Ako výrobcovia navrhujú posun teploty

Prispôsobené materiály na tepelnú rozťažnosť

Párovanie materiálov výstelky a elektród s podobnými koeficientmi tepelnej rozťažnosti znižuje mechanické namáhanie, ktoré spôsobuje posun polohy elektródy. Toto je do značnej miery rozhodnutie vo fáze návrhu-, a preto sa pri výbere meracieho prístroja na aplikáciu so širokým-teplotom oplatí pýtať sa na výber materiálu obloženia (PTFE, PFA, guma, keramika atď.).

Nízka-frekvencia, štvorcové-budenie vĺn

Staršie konštrukcie budenia sínusových{0}}vĺn a konštantného{1}}prúdu sú náchylnejšie na nulový posun ako nízkofrekvenčné budiace systémy so štvorcovými-vlnami, ktoré sú teraz štandardom vo väčšine priemyselných meračov. Pravidelné prevracanie polarity budiaceho prúdu a vzorkovanie signálu pri každej pevnej hodnote pomáha eliminovať pomalé-pohybujúce sa rušenie vrátane niektorých teplotne-poháňaných efektov, čo je veľká časť toho, prečo sa táto metóda budenia stala priemyselným štandardom pre aplikácie citlivé na stabilitu-.

Vstavaná-kompenzácia teploty

Mnohé vysielače teraz obsahujú teplotný senzor a kompenzačný algoritmus, ktorý upravuje výstup na základe procesnej teploty v reálnom čase-, koriguje vodivosť a elektronický posun popísaný vyššie predtým, než sa údaj dostane na displej alebo riadiaci systém.

Inštalačné postupy, ktoré znižujú problém

Kvalita uzemnenia, znečistenie elektródy a rozptylové elektromagnetické rušenie, to všetko sa spája bez ohľadu na kolísanie-teploty, ktoré je už prítomné, takže správna inštalácia - pevných uzemňovacích krúžkov, adekvátne priame{2}}vedenie potrubia a tienenie pred silnými elektromagnetickými zdrojmi - zaisťuje, že akákoľvek teplotná kompenzácia, ktorú má merač skutočne vykonávať, robí svoju prácu efektívne.

Čo to znamená, ak špecifikujete prietokomer

Ak váš proces zahŕňa teploty kvapalín, ktoré sa počas prevádzky zmysluplne menia - dávkovým ohrevom, sezónnymi zmenami prostredia alebo výmenou teplého/studeného produktu -, oplatí sa pred objednávkou položiť dodávateľovi tri priame otázky:

Akú metódu budenia používa tento merač a je dimenzovaný na stabilitu v teplotnom rozsahu, ktorý skutočne uvidíte?
Obsahuje vysielač aktívnu teplotnú kompenzáciu alebo iba pevnú{0}}kalibráciu teploty?
Aký je odporúčaný postup kalibrácie nulového-bodu a mal by sa vykonávať pri procesnej teplote a nie pri teplote okolia?

Merač, ktorý je presný na hárku so špecifikáciami pri 20 stupňoch, nemusí byť nutne presný pri 45 stupňoch a medzera medzi týmito dvoma číslami je presne tam, kde sa problémy s posunom nulového bodu- zvyčajne skrývajú.

FAQ

Dá sa posun nulového bodu opraviť iba rekalibráciou?

Niekedy, ale opätovná kalibrácia pri nesprávnej teplote len vynuluje chybu, a nie ju odstráni. Ak je posun spôsobený teplotou-, oprava sa musí týkať kompenzácie alebo podmienok inštalácie, nielen jednorazovej{2}}úpravy nuly.

Aká veľká zmena teploty stačí na to, aby spôsobila citeľný posun nuly?

Závisí to od konštrukcie merača a kvapaliny, ale kolísanie v rozsahu 10 – 20 stupňov bežne postačuje na vytvorenie merateľného driftu v metroch bez aktívnej teplotnej kompenzácie, najmä pri nízkych prietokoch.

Ovplyvňuje to všetky elektromagnetické prietokomery rovnako?

Nie. Merače so zodpovedajúcimi materiálmi výstelky/elektródy, štvorcovým-budením vĺn a zabudovanou-kompenzáciou teploty sú podstatne odolnejšie voči teplotnému-posunu nuly než staršie alebo lacnejšie-náklady.

Je posun nulového-bodu rovnaký ako posun kalibrácie?

Nie tak celkom. Kalibračný drift sa týka celkového posunu presnosti meracieho prístroja v rámci jeho meracieho rozsahu, zatiaľ čo nulový -bodový drift špecificky ovplyvňuje základnú čiaru bez-prietoku. Elektromer môže mať stabilnú kalibráciu všade okrem nuly.

Mal by sa merací prístroj znova{0}}vynulovať pri teplote okolia alebo procesnej teplote?

Procesná teplota, kedykoľvek je to možné. Vynulovanie merača na studenej lavici a jeho následná inštalácia na horúcu linku je jednou z najbežnejších - a - príčin sťažností na odchýlky, ktorým sa dá vyhnúť.

Zhoršuje veľkosť potrubia alebo rýchlosť prúdenia-posun spôsobený teplotou?

Nie priamo, ale merače s väčším-priemerom s väčšími plochami elektród môžu byť o niečo citlivejšie na druh mechanického namáhania opísaného vyššie, pretože na expanzii sa podieľa viac materiálu. Je to ďalší dôvod na kontrolu spôsobu budenia a návrhu kompenzácie na väčších inštaláciách, namiesto toho, aby ste predpokladali, že v meradle platí technický list menšieho merača.

Záverečné myšlienky

Posun -nulového{1}} bodu súvisiaceho s teplotou nie je ani tak chybou, ako skôr fyzikálnym problémom, ktorý dokáže lepší návrh a správna inštalácia vyriešiť až do -nezávadného problému. Mechanizmus prechádza tromi kanálmi - mechanickým namáhaním elektród, posunmi vodivosti tekutín a driftom vo vnútri cievky a elektroniky - a všetky tri dobre reagujú na správnu kombináciu materiálov, metódu budenia a kompenzačných obvodov.

Ak váš proces používa tekutiny v širokom rozsahu teplôt a nie ste si istí, že aktuálny merací prístroj - alebo ten, ktorý sa chystáte objednať -, je skonštruovaný tak, aby to zvládol, pošlite nám podrobnosti o procese (typ tekutiny, teplotný rozsah, veľkosť potrubia a použitie) a my vám pomôžeme nájsť správnu špecifikáciu skôr, ako sa stane problémom v teréne. Kontaktujte náš tím pre odporúčanie.

Kontaktujte teraz