Κάποτε ένας πελάτης μάς έστειλε ένα διάγραμμα τάσεων από μια γραμμή δοσομέτρησης χημικών που δείχνει μια ένδειξη του ροόμετρου που ανέβηκε σχεδόν κατά 0,3% της πλήρους κλίμακας σε μια ενιαία βάρδια παραγωγής - με τις βαλβίδες κλειστές και μηδενική πραγματική ροή. Το εργοστάσιο είχε ήδη αποκλείσει προβλήματα γείωσης και φυσαλίδες αέρα. Αυτό που δεν είχαν υπολογίσει ήταν ότι η θερμοκρασία του ρευστού σε αυτή τη γραμμή ταλαντευόταν σχεδόν κατά 15 βαθμούς μεταξύ των παρτίδων, και αυτή η ταλάντευση από μόνη της ήταν αρκετή για να σύρει το σημείο μηδέν από τη γραμμή βάσης.
Αυτό είναι ένα πιο κοινό πρόβλημα από ό,τι περιμένουν οι άνθρωποι και αξίζει να το κατανοήσετε σωστά προτού κοιτάξετε επίμονα ένα παρόμοιο διάγραμμα αναρωτιέστε τι συμβαίνει με τον μετρητή σας.
Τι σημαίνει στην πραγματικότητα η σταθερότητα μηδενικού-σημείου
Το σημείο μηδέν είναι οποιαδήποτε ένδειξη που παράγει ένα ροόμετρο όταν δεν υπάρχει πραγματικά κανένα υγρό που κινείται μέσα από αυτό. Σε έναν ιδανικό κόσμο, αυτός ο αριθμός βρίσκεται ακριβώς στο μηδέν και παραμένει εκεί. Στην πράξη, παρασύρεται - μερικές φορές κατά μια τρίχα, μερικές φορές αρκετά για να αποκλείσει τη μέτρηση βαθμού χρέωσης ή μια αυστηρά ελεγχόμενη διαδικασία δοσολογίας.
Η σταθερότητα μηδέν-σημείων έχει μεγαλύτερη σημασία σε εφαρμογές όπου οι χαμηλοί ρυθμοί ροής έχουν πραγματικές συνέπειες: δοσομέτρηση χημικών, παρτίδες τροφίμων και ποτών, επεξεργασία λυμάτων και μέτρηση μεταφοράς φύλαξης. Ένας μετρητής που είναι απόλυτα καλός σε υψηλή ροή μπορεί να δημιουργήσει δαπανηρά προβλήματα εάν το σημείο μηδέν του περιπλανηθεί σε περιόδους αδράνειας ή σε αργές-φάσεις ροής.
Είναι επίσης ένα από τα πιο δύσκολα προβλήματα που μπορεί να αντιμετωπιστεί νωρίς, επειδή μια μετατόπιση μηδενικού-σημείου συχνά μοιάζει με μια πραγματική αργή διαρροή ή μια βαλβίδα που δεν έχει τοποθετηθεί πλήρως. Οι ομάδες συντήρησης συχνά ξοδεύουν ώρες κυνηγώντας ένα μηχανικό σφάλμα προτού οποιοσδήποτε ελέγξει εάν η θερμοκρασία του υγρού τη στιγμή της τελευταίας βαθμονόμησης ταιριάζει με τη θερμοκρασία στην οποία εκτελείται πραγματικά η διαδικασία τώρα.
Πώς ένα ηλεκτρομαγνητικό ροόμετρο μετρά τη ροή
Η αρχή λειτουργίας είναι ο νόμος του Faraday για την ηλεκτρομαγνητική επαγωγή. Ένα πηνίο μέσα στο μετρητή δημιουργεί ένα μαγνητικό πεδίο κατά μήκος του σωλήνα. Καθώς το αγώγιμο ρευστό κινείται μέσα από αυτό το πεδίο, επάγει μια τάση μεταξύ δύο ηλεκτροδίων και αυτή η τάση είναι ευθέως ανάλογη με την ταχύτητα του ρευστού. Χωρίς κινούμενα μέρη, κανένα εμπόδιο στη διαδρομή ροής -, γεγονός που είναι μεγάλο μέρος του γιατί αυτοί οι μετρητές είναι δημοφιλείς για νερό, λύματα και πολλές χημικές ουσίες διεργασίας.
Το πρόβλημα είναι ότι αυτή η αλυσίδα μέτρησης έχει πολλούς κρίκους και η θερμοκρασία του υγρού μπορεί αθόρυβα να παρεμβαίνει σε περισσότερους από έναν από αυτούς ταυτόχρονα.
Τρεις τρόποι θερμοκρασίας διαταράσσει το σημείο μηδέν
Αναντιστοιχία επέκτασης μεταξύ επένδυσης και ηλεκτροδίων
Η επένδυση του σωλήνα και τα ηλεκτρόδια κατασκευάζονται συνήθως από διαφορετικά υλικά και δεν διαστέλλονται ή συστέλλονται με τον ίδιο ρυθμό όταν αλλάζει η θερμοκρασία. Εάν η επένδυση διαστέλλεται ταχύτερα από τη στερέωση του ηλεκτροδίου, ασκεί μηχανική πίεση στα ηλεκτρόδια και μπορεί να μετατοπίσει τη θέση τους κατά πολύ μικρό αλλά μετρήσιμο ποσό. Αυτή η μικροσκοπική κίνηση αλλάζει τον τρόπο με τον οποίο κάθονται τα ηλεκτρόδια σε σχέση με το μαγνητικό πεδίο και η επαγόμενη τάση μετατοπίζεται μαζί της - ακόμη και όταν το ρευστό παραμένει εντελώς ακίνητο.
Αλλαγές στην αγωγιμότητα του υγρού
Τα περισσότερα αγώγιμα υγρά γίνονται πιο αγώγιμα καθώς αυξάνεται η θερμοκρασία. Δεδομένου ότι το σήμα του ροόμετρου εξαρτάται από το ρευστό που ενεργεί ως κινούμενος αγωγός εντός του μαγνητικού πεδίου, οποιαδήποτε αλλαγή σε αυτή την αγωγιμότητα μπορεί να μεταβάλει την επαγόμενη τάση ανεξάρτητα από την πραγματική ταχύτητα ροής. Επομένως, ένα υγρό που θερμαίνεται στη μέση-διαδικασία μπορεί να κάνει τον μετρητή να αναφέρει μια μικρή μη-μηδενική ένδειξη κατά τη διάρκεια μιας στατικής-συνθήκης χωρίς ροή - μία από τις πιο συχνά τεκμηριωμένες αιτίες μηδενικής μετατόπισης-σημείων στους οδηγούς αντιμετώπισης προβλημάτων πεδίου.
Coil and Electronics Drift
Το πηνίο διέγερσης που δημιουργεί το μαγνητικό πεδίο έχει τη δική του αντίσταση και η αντίσταση αλλάζει με τη θερμοκρασία. Μια μετατόπιση στην αντίσταση του πηνίου αλλάζει την ισχύ του μαγνητικού πεδίου, το οποίο αλλάζει την επαγόμενη τάση που παίρνουν τα ηλεκτρόδια. Επιπλέον, οι ενισχυτές και τα ηλεκτρονικά προϊόντα επεξεργασίας σήματος-στο εσωτερικό του περιβλήματος του πομπού είναι από μόνα τους ευαίσθητα στη θερμοκρασία-. εξαρτήματα όπως λειτουργικοί ενισχυτές και μετατροπείς A/D μπορούν να αντιμετωπίσουν μετατοπίσεις κέρδους και μετατόπιση τάσης πόλωσης καθώς κινείται η θερμοκρασία περιβάλλοντος ή διεργασίας και αυτά τα μικρά ηλεκτρονικά σφάλματα ενισχύονται κατάντη σε μια ορατή μηδενική μετατόπιση .
Παράδειγμα πεδίου
Εκτελούνταν μια επιχείρηση χημικής επεξεργασίας μεσαίου μεγέθουςηλεκτρομαγνητικό ροόμετροσε μια γραμμή ζεστού διαλύματος όπου οι θερμοκρασίες παρτίδας κυμαίνονταν κατά περίπου 10–15 βαθμούς ανάλογα με το προϊόν που χρησιμοποιείται. Οι χειριστές παρατήρησαν ότι ο αθροιστής ροής συνέχισε να συσσωρεύει μικρούς όγκους κατά τη διάρκεια της νύχτας, ακόμη και με όλες τις βαλβίδες να έχουν επιβεβαιωθεί κλειστές. Ο ίδιος ο μετρητής δεν ήταν ελαττωματικός - το σημείο μηδέν απλώς ακολουθούσε την καμπύλη θερμοκρασίας του υγρού σε κάθε κύκλο παρτίδας.
Η επιδιόρθωση δεν περιελάμβανε αντικατάσταση του μετρητή. Η μετάβαση σε έναν πομπό με ενεργή αντιστάθμιση θερμοκρασίας, σε συνδυασμό με μια διαδικασία εκ νέου{1}}μηδενισμού που εκτελείται στην πραγματική θερμοκρασία λειτουργίας του υγρού και όχι στη θερμοκρασία περιβάλλοντος χώρου, μείωσε τη μετατόπιση εντός της καθορισμένης ανοχής. Το μάθημα που κόλλησε με την ομάδα του εργοστασίου: ένας έλεγχος μηδενικών σημείων-που πραγματοποιείται σε ένα κρύο, στατικό πάγκο δεν σας λέει πολλά για το πώς θα συμπεριφέρεται ο μετρητής όταν το υγρό διεργασίας είναι ζεστό.
Πώς οι κατασκευαστές σχεδιάζουν γύρω από την απόκλιση θερμοκρασίας
Αντιστοιχισμένα υλικά θερμικής διαστολής
Ο συνδυασμός υλικών επένδυσης και ηλεκτροδίων με παρόμοιους συντελεστές θερμικής διαστολής μειώνει τη μηχανική καταπόνηση που προκαλεί τη μετατόπιση της θέσης του ηλεκτροδίου. Αυτή είναι σε μεγάλο βαθμό μια απόφαση σχεδιασμού-και γι' αυτό αξίζει να ρωτήσετε την επιλογή του υλικού επένδυσης (PTFE, PFA, καουτσούκ, κεραμικό κ.λπ.) κατά τον καθορισμό ενός μετρητή για μια εφαρμογή ευρείας- θερμοκρασίας αιώρησης.
Χαμηλή-Συχνότητα, τετράγωνη-διέγερση κυμάτων
Τα παλαιότερα σχέδια διέγερσης ημιτονοειδών-κυμάτων και σταθερού-ρεύματος είναι πιο επιρρεπή σε μηδενική μετατόπιση από τα συστήματα διέγερσης χαμηλής-συχνότητας τετραγωνικών-κυμάτων που είναι πλέον τυπικά στους περισσότερους βιομηχανικούς μετρητές. Η περιοδική αντιστροφή της πολικότητας του ρεύματος διέγερσης και η δειγματοληψία του σήματος σε κάθε σταθερή τιμή συμβάλλει στην εξάλειψη των αργών{5}κινούμενων παρεμβολών, συμπεριλαμβανομένων ορισμένων επιδράσεων που προκαλούνται από τη θερμοκρασία-, γεγονός που αποτελεί μεγάλο μέρος του γιατί αυτή η μέθοδος διέγερσης έγινε η προεπιλογή του κλάδου για ευαίσθητες εφαρμογές σταθερότητας-.
Ενσωματωμένη-Αντιστάθμιση θερμοκρασίας
Πολλοί πομποί περιλαμβάνουν πλέον έναν αισθητήρα θερμοκρασίας και έναν αλγόριθμο αντιστάθμισης που προσαρμόζει την έξοδο με βάση τη θερμοκρασία διεργασίας σε πραγματικό χρόνο, διορθώνοντας την αγωγιμότητα και την ηλεκτρονική μετατόπιση που περιγράφηκαν παραπάνω πριν φτάσει η ένδειξη στην οθόνη ή στο σύστημα ελέγχου.
Πρακτικές εγκατάστασης που μειώνουν το πρόβλημα
Η ποιότητα γείωσης, η ρύπανση των ηλεκτροδίων και οι αδέσποτες ηλεκτρομαγνητικές παρεμβολές συνθέτουν όποια μετατόπιση σχετιζόμενη με τη θερμοκρασία-είναι ήδη παρούσα, επομένως η σωστή εγκατάσταση - στερεών δακτυλίων γείωσης, επαρκείς ευθείες-διαδρομές σωλήνων και θωράκιση από ισχυρές ηλεκτρομαγνητικές πηγές - κάνει οποιονδήποτε μετρητή θερμοκρασίας κάνει πραγματικά αποτελεσματική τη δουλειά του.
Τι σημαίνει αυτό εάν καθορίζετε ένα ροόμετρο
Εάν η διαδικασία σας περιλαμβάνει θερμοκρασίες υγρών που μεταβάλλονται σημαντικά κατά τη λειτουργία - θέρμανσης παρτίδας, εποχιακές αλλαγές περιβάλλοντος ή αλλαγή προϊόντος ζεστού/κρύου -, αξίζει να κάνετε τρεις άμεσες ερωτήσεις στον προμηθευτή προτού παραγγείλετε:
- Ποια μέθοδο διέγερσης χρησιμοποιεί αυτός ο μετρητής και έχει βαθμολογηθεί για σταθερότητα σε όλο το εύρος θερμοκρασίας που θα δείτε πραγματικά;
- Ο πομπός περιλαμβάνει ενεργή αντιστάθμιση θερμοκρασίας ή μόνο σταθερή-βαθμονόμηση θερμοκρασίας;
- Ποια είναι η συνιστώμενη διαδικασία βαθμονόμησης του σημείου μηδέν-και πρέπει να γίνεται στη θερμοκρασία της διεργασίας και όχι στο περιβάλλον;
Ένας μετρητής που είναι ακριβής σε ένα φύλλο προδιαγραφών στις 20 μοίρες δεν είναι απαραίτητα ακριβής στις 45 μοίρες και το χάσμα μεταξύ αυτών των δύο αριθμών είναι ακριβώς εκεί που τείνουν να κρύβονται τα προβλήματα μετατόπισης μηδενικών-σημείων.
FAQ
Μπορεί να διορθωθεί η μετατόπιση μηδενικού-σημείου μόνο με επαναβαθμονόμηση;
Μερικές φορές, αλλά η επαναβαθμονόμηση σε λάθος θερμοκρασία απλώς επαναφέρει το σφάλμα αντί να το αφαιρέσει. Εάν η μετατόπιση οφείλεται σε θερμοκρασία-, η επιδιόρθωση πρέπει να αντιμετωπίζει τις συνθήκες αντιστάθμισης ή εγκατάστασης και όχι απλώς μια-μία προσαρμογή του χρόνου μηδέν.
Πόση αλλαγή θερμοκρασίας είναι αρκετή για να προκαλέσει αισθητή μηδενική μετατόπιση;
Εξαρτάται από τη σχεδίαση του μετρητή και το υγρό, αλλά οι ταλαντεύσεις στην περιοχή 10-20 μοιρών είναι συνήθως αρκετές για να δημιουργήσουν μια μετρήσιμη μετατόπιση σε μέτρα χωρίς ενεργή αντιστάθμιση θερμοκρασίας, ειδικά σε χαμηλούς ρυθμούς ροής.
Αυτό επηρεάζει όλα τα ηλεκτρομαγνητικά ροόμετρα εξίσου;
Όχι. Μετρητές με ταιριαστά υλικά επένδυσης/ηλεκτρόδιου, τετράγωνη-διέγερση κυμάτων και ενσωματωμένη-αντιστάθμιση θερμοκρασίας είναι σημαντικά πιο ανθεκτικά στη θερμοκρασία-οδηγούμενη από μηδενική μετατόπιση σε σχέση με παλαιότερα ή χαμηλότερο-σχεδιασμό κόστους.
Είναι η μετατόπιση -σημείων ίδια με τη μετατόπιση βαθμονόμησης;
Όχι ακριβώς. Η μετατόπιση βαθμονόμησης αναφέρεται στη συνολική ακρίβεια του μετρητή που μετατοπίζεται στο εύρος μέτρησής του, ενώ η μετατόπιση μηδενικού-σημείου επηρεάζει συγκεκριμένα τη γραμμή βάσης χωρίς-ροή. Ένας μετρητής μπορεί να έχει σταθερή βαθμονόμηση παντού εκτός από το μηδέν.
Πρέπει να μηδενιστεί εκ νέου ο μετρητής-σε θερμοκρασία περιβάλλοντος ή θερμοκρασία διεργασίας;
Θερμοκρασία επεξεργασίας, όποτε είναι δυνατόν. Ο μηδενισμός ενός μετρητή σε ένα κρύο πάγκο και, στη συνέχεια, η εγκατάστασή του σε μια ζεστή γραμμή είναι μια από τις πιο κοινές - και - αιτίες των παραπόνων για παρασυρόμενη κίνηση που βλέπουμε.
Το μέγεθος του σωλήνα ή η ταχύτητα ροής χειροτερεύουν την μετατόπιση της θερμοκρασίας-;
Όχι άμεσα, αλλά μεγαλύτερα-μέτρα διαμέτρου με μεγαλύτερες επιφάνειες ηλεκτροδίων μπορεί να είναι κάπως πιο ευαίσθητα στο είδος της μηχανικής καταπόνησης που περιγράφεται παραπάνω, καθώς υπάρχει περισσότερο υλικό που εμπλέκεται στη διαστολή. Είναι ένας ακόμη λόγος για να ελέγξετε τη μέθοδο διέγερσης και τον σχεδιασμό αντιστάθμισης σε μεγαλύτερες εγκαταστάσεις αντί να υποθέσουμε ότι το φύλλο προδιαγραφών ενός μικρότερου μετρητή ισχύει σε κλίμακα.
Τελικές Σκέψεις
Η μετατόπιση του σημείου-σχετιζόμενη με το μηδέν-δεν είναι τόσο ελάττωμα όσο πρόβλημα φυσικής, ώστε ο καλύτερος σχεδιασμός και η σωστή εγκατάσταση μπορούν να διαχειριστούν μέχρι ένα μη-πρόβλημα. Ο μηχανισμός διέρχεται από τρία κανάλια - μηχανική καταπόνηση στα ηλεκτρόδια, μετατοπίσεις αγωγιμότητας ρευστού και μετατόπιση μέσα στο πηνίο και τα ηλεκτρονικά - και τα τρία ανταποκρίνονται καλά στον σωστό συνδυασμό υλικών, μεθόδου διέγερσης και κυκλώματος αντιστάθμισης.
Εάν η διεργασία σας εκτελεί υγρά σε ένα μεγάλο εύρος θερμοκρασίας και δεν είστε βέβαιοι ότι ο τρέχων μετρητής - ή αυτός που πρόκειται να παραγγείλετε - είναι κατασκευασμένος για να τον χειρίζεται, στείλτε μας τις λεπτομέρειες της διαδικασίας (τύπος υγρού, εύρος θερμοκρασίας, μέγεθος σωλήνα και εφαρμογή) και μπορούμε να σας βοηθήσουμε να ταιριάξετε τις σωστές προδιαγραφές προτού γίνει πρόβλημα πεδίου. Επικοινωνήστε με την ομάδα μας για σύσταση.
Αναφορές
[1] Artang, "Ηλεκτρομαγνητικός μετρητής ροής αστάθεια μηδενικού σημείου: Αιτίες και λύσεις."artang.com
[2] Artang, "Αιτίες και λύσεις του μη φυσιολογικού σημείου μηδέν του μετρητή ηλεκτρομαγνητικής ροής."artang.com
[3] Sisenchina, "Πώς να ρυθμίσετε το σημείο μηδέν ενός ηλεκτρομαγνητικού μετρητή ροής."sisenchina.com
[4] Ευρεσιτεχνία ΗΠΑ 5443552, "Ηλεκτρομαγνητικό ροόμετρο και μέθοδος για ηλεκτρομαγνητική μέτρηση του ρυθμού ροής."εικόνα-ppubs.uspto.gov
[5] Ευρεσιτεχνία ΗΠΑ 4059014, "Ηλεκτρομαγνητικό ροόμετρο."εικόνα-ppubs.uspto.gov
[6] Flowmetertech, "Zero Drift Problem and Treatment Method of Mass Flow Meter."flowmetertech.com
