Kun teollisuudenalat ympäri maailmaa pyrkivät parantamaan prosessin ohjausta, prosessimittausten laatu jää usein huomiotta. silti korkealaatuinen-mittaus on vaatimus jokaiselle ohjausratkaisulle. Riippumatta siitä, kuinka kehittynyt DCS-, PLC-, SCADA- tai pilvi{2}}pohjainen tiedonkeruujärjestelmäsi on, sillä ei ole väliä ilman tarkkoja ja luotettavia prosessitietoja.
Saatavilla on monia erilaisia tekniikoita, mutta yleisimmin käytetty on paine-ero. Tason mittaaminen paine-erolähettimellä käyttää hyvin-ymmärrettyjä periaatteita, on kentällä-todistettu ja tarjoaa kustannusetuja muihin tekniikoihin verrattuna. Paine-eron mittauksella on kuitenkin suuri vihollinen: lämpötila.
Lämpötila voi vaikuttaa negatiivisesti tasonmittauksen tarkkuuteen. Tässä artikkelissa selitetään, miksi lämpötilalla on tämä vaikutus ja miten sitä voidaan lieventää.
Aiheuttaa
Paine-eron mittaus toimii päättelemällä säiliön taso mitatun paine-eron perusteella. Paine-eromenetelmän käyttämiseksi mitatun väliaineen tiheyden on oltava vakio. Säiliössä olevan nesteen tuottama paine on korkeampi kuin vertailupaine. Jos lähetin käyttää 4 - 20 mA analogista signaalia, se tulee asettaa siten, että 4 mA signaali vastaa painetta, kun säiliö on tyhjä, ja 20 mA signaali vastaa painetta, kun säiliö on täynnä.
Tässä mainittu vertailupaine voi vaihdella säiliön rakenteen mukaan. Avoin säiliö on avoin ilmakehään ja käyttää referenssinä ilmanpainetta. Suljetussa tai paineistetussa säiliössä vertailupaine on säiliön yläosassa oleva paine.
Suljetussa säiliössä lähettimen matalapaineinen -painepuoli on yhdistetty säiliön yläosaan. On olemassa useita erilaisia yhteystapoja, kuten märkä-katko ja kuiva-katko. Yksi yleisimmistä menetelmistä käyttää kuitenkin kapillaariputken kautta kytkettyä etätiivistettä. Kapillaariputki on täytetty nesteellä, joka välittää paineen lähettimen anturiin.
Tässä asennuksessa paine-erolähetin mittaa säiliössä olevan väliaineen painetta, säiliön yläosan painetta ja kapillaariputkessa olevan täyttönesteen muodostaman paineen. Pohjimmiltaan täyttönesteen tuottama paine on kuin säiliön tasoa mittaava lähetin, mutta säiliö on aina 100 % täynnä. Kaikki tällä hetkellä markkinoilla olevat älykkäät painelähettimet pystyvät mittaamaan kapillaaripään painetta. Koska tämä täyttöneste on kuitenkin hyvin pienessä tilavuudessa ja hyvin pitkässä putkessa, lämpötila vaikuttaa siihen. Kuten kaikki nesteet, lämpötilan muutokset aiheuttavat muutoksia tiheydessä (SG), mikä puolestaan aiheuttaa muutoksia lähettimen mittaamassa painekorkeudessa. Kuten aiemmin mainittiin, tiheyden on oltava vakaa paine-eromenetelmää varten.
Tämä lämpötilavaikutus voi johtua useista eri lähteistä. Se voi johtua siitä, että korkeapaineinen-kapillaari on lyhyempi kuin matalapaineinen-kapillaari, korkean ja matalan paineen-puolen väliset erilaiset lämpötilat tai liian pitkä kapillaari. Kaikki nämä voidaan korjata hyvin-suunnitellulla tasojärjestelmällä.
menetelmät
Erilaiset kapillaaripituudet: Teollisuus on löytänyt erilaisia menetelmiä tämän tilanteen aiheuttamien virheiden korjaamiseksi. Tämä johtuu kunkin kapillaarin erilaisesta täyttönesteen tilavuudesta. Pidemmät kapillaarit kärsivät enemmän kuin lyhyet. Tämä johtaa epätasapainoon korkean-paineen ja matalan{4}}paineen välillä. Miten tämä epätasapaino voidaan korjata? Tasapainota ne. Ensimmäinen menetelmä on yksinkertainen, mutta tehokas. Tee vain molemmista kapillaareista samanpituinen. Tämä varmistaa, että jokainen kapillaari kokee saman lämpötilan, kun se on täytetty samalla tilavuudella nestettä, mikä tasapainottaa vaikutukset. Toinen lähestymistapa on säilyttää sama kapillaarin pituus, mutta vaihdella sisähalkaisijaa lämpötilavaikutusten tasapainottamiseksi. Molemmat menetelmät ovat tehokkaita. Ensimmäinen menetelmä voi olla hieman kalliimpi, mutta helpompi suunnitella. Toinen menetelmä vaatii jonkin verran etukäteistä suunnittelutyötä.
Lämpötilaero: Säiliötiloilla on tavallista kokea lämpötilaero säiliön kahden prosessiliitännän välillä. Säiliöpuiston suunnittelun tavoitteena on ahdata mahdollisimman monta tankkia mahdollisimman pieneen tilaan. Tämä asettelu johtaa siihen, että lähetin/korkea-paineprosessiliitäntä/korkeapaineinen-kapillaari on varjossa, kun taas matalapaineinen-paineprosessiliitäntä/matalapaineinen{5}}kapillaari on suorassa auringonvalossa. Kuten me kaikki tiedämme, suoran auringonvalon ja varjon välillä on merkittävä lämpötilaero. Kuten yllä oleva ratkaisu, pinnanmittausjärjestelmän suunnittelu edellyttää, että molemmat prosessiliitännät/kapillaarit "tuntuvat" saman lämpötilan. Ratkaisu on lisätä järjestelmään vertailukapillaari. Vertailukapillaari on yhdistetty matalapaineiselle{10}}painepuolelle ja niputettu yhteen, ulottuen korkeapaineisen{11}}kapillaarin rinnalle. Tämä vertailukapillaari "välittää" matalapaineisen{13}}kapillaarin lämpötilan{14}}korkeapaineisen kapillaarin. Kaksi kapillaaria ja vertailukapillaari saavuttavat lämpötilatasapainon, mikä eliminoi lämpötilan epätasapainon.
Pitkät kapillaariputket: Mitä pidempi kapillaariputki, sitä suurempi on lämpötilavaikutus järjestelmään. Pitkiä kapillaareja käytetään korkeissa tislauskolonneissa, haihduttimissa ja kaikissa korkeissa varastosäiliöissä. Vaikka edellä mainitut menetelmät voivat vähentää tätä vaikutusta, kapillaaripituus on usein liian pitkä näille menetelmille. Tämä johtaa epätarkkoihin mittauksiin ja käyttökelvottoihin nestetasoihin. Joten kuinka lämpötilan vaikutukset voidaan eliminoida näissä sovelluksissa? Vastaus on yksinkertainen-poistaa kapillaariputki. Useat markkinoilla olevat yritykset tarjoavat järjestelmiä, jotka korvaavat kapillaariputken sähköjohdoilla. Näissä järjestelmissä on kaksi erilaista paineanturia, joista toinen sijaitsee korkeapaineen{7}}liitännässä ja toinen matalapaineen puolella. Nämä kaksi anturia kommunikoivat keskenään sähköjohdotuksen kautta, johon lämpötila ei vaikuta. Korkeapaineprosessiliittimen anturi käyttää toisen anturin tietoja luodakseen tasolähtösignaalin. Tällä järjestelmällä on haittoja, joista ensimmäinen on hinta. Tämä järjestelmä käyttää kahta lähetintä, kun taas tavallisessa kapillaaritiivistejärjestelmässä on vain yksi, mikä tekee siitä kaksi kertaa kalliimman. Toiseksi, vaikka tarkkuus on hyvä, hyvin -suunniteltu lähetin/kapillaariputki/kalvotiivistejärjestelmä voi toimia paremmin.
Johtopäätös
Lämpötila voi vaikuttaa näiden laitteiden suorituskykyyn, mutta hyvin{0}}suunniteltu ratkaisu voi lieventää näitä vaikutuksia. Paine-eron käyttäminen säiliön tason mittaamiseen on todistettu ja kustannustehokas menetelmä. Se tarjoaa tarkan ja luotettavan tasonmittauksen ja välittää nämä tiedot nopeasti säätimelle.
