Tā kā nozares visā pasaulē cenšas uzlabot procesa kontroli, procesa mērījumu kvalitāte bieži tiek ignorēta; tomēr augstas{0}}kvalitātes mērījumi ir jebkura kontroles risinājuma prasība. Neatkarīgi no tā, cik sarežģīta ir jūsu DCS, PLC, SCADA vai mākoņa{2}}bāzētā datu iegūšanas sistēma, bez precīziem un uzticamiem procesa datiem tas nav svarīgi.
Ir pieejamas daudzas dažādas tehnoloģijas, bet visplašāk izmantotā ir diferenciālais spiediens. Līmeņa mērīšanai, izmantojot diferenciālā spiediena devēju, tiek izmantoti labi-izprasti principi, tā ir pārbaudīta uz vietas- un piedāvā izmaksu priekšrocības salīdzinājumā ar citām tehnoloģijām. Tomēr diferenciālā spiediena līmeņa mērīšanai ir galvenais ienaidnieks: temperatūra.
Temperatūra var negatīvi ietekmēt līmeņa mērīšanas precizitāti. Šajā rakstā tiks paskaidrots, kāpēc temperatūrai ir šāda ietekme un kā to mazināt.
Cēlonis
Diferenciālā spiediena līmeņa mērīšana darbojas, izsecinot tvertnes līmeni, pamatojoties uz izmērīto diferenciālo spiedienu. Lai izmantotu diferenciālā spiediena metodi, izmērītajai videi jābūt ar nemainīgu blīvumu. Tvertnē esošā šķidruma radītais spiediens ir lielāks par atsauces spiedienu. Ja raidītājs izmanto 4 līdz 20 mA analogo signālu, tas jāiestata tā, lai 4 mA signāls atbilstu spiedienam, kad tvertne ir tukša, un 20 mA signāls atbilstu spiedienam, kad tvertne ir pilna.
Šeit minētais atsauces spiediens var atšķirties atkarībā no tvertnes konstrukcijas. Atvērta tvertne ir atvērta atmosfērai un izmanto atmosfēras spiedienu kā atsauci. Slēgtā vai zem spiediena tvertnē atsauces spiediens ir spiediens tvertnes augšpusē.
Slēgtā tvertnē raidītāja zemā-spiediena puse ir savienota ar tvertnes augšdaļu. Ir vairākas dažādas savienojuma metodes, piemēram, mitrā-pārtraukšana un sausā-pārtraukšana. Tomēr viena no izplatītākajām metodēm izmanto attālo blīvējumu, kas savienots ar kapilāro cauruli. Kapilārā caurule ir piepildīta ar šķidrumu, kas pārraida spiedienu uz raidītāja sensoru.
Šajā instalācijā diferenciālā spiediena raidītājs mēra barotnes spiedienu tvertnē, spiedienu tvertnes augšpusē un spiediena galvu, ko rada uzpildes šķidrums kapilārā caurulē. Būtībā uzpildes šķidruma radītais spiediens ir kā raidītājs, kas mēra tvertnes līmeni, bet tvertne vienmēr ir 100% pilna. Visi šobrīd tirgū pieejamie viedie spiediena raidītāji var izmērīt spiedienu kapilārā galviņā. Tomēr, tā kā šis uzpildes šķidrums ir ļoti mazā tilpumā un ļoti garā caurulē, to ietekmē temperatūra. Tāpat kā ar visiem šķidrumiem, temperatūras izmaiņas izraisa blīvuma (SG) izmaiņas, kas savukārt izraisa spiediena izmaiņas, ko mēra raidītājs. Kā minēts iepriekš, lai izmantotu diferenciālā spiediena metodi, blīvumam jābūt stabilam.
Šis temperatūras efekts var rasties no vairākiem dažādiem avotiem. To var izraisīt augsta spiediena kapilārs, kas ir īsāks par zema spiediena kapilāru, atšķirīgas temperatūras starp augsta un zema spiediena pusi vai pārāk garš kapilārs. To visu var labot ar labi{5}}izstrādātu līmeņu sistēmu.
Metodes
Dažādi kapilāru garumi: nozare ir atradusi dažādas metodes, kā novērst šīs situācijas izraisītās kļūdas. To izraisa dažādi uzpildes šķidruma tilpumi katrā kapilārā. Garāki kapilāri tiek ietekmēti vairāk nekā īsāki. Tas noved pie nelīdzsvarotības starp augsta-spiediena un zemā{4}}spiediena pusi. Kā šo nelīdzsvarotību var labot? Līdzsvaro tos. Pirmā metode ir vienkārša, bet efektīva. Vienkārši izveidojiet abus kapilārus vienāda garuma. Tas nodrošina, ka katrs kapilārs piedzīvo tādu pašu temperatūru, kad tas ir piepildīts ar tādu pašu šķidruma daudzumu, tādējādi līdzsvarojot efektus. Otra pieeja ir saglabāt to pašu kapilāra garumu, bet mainīt iekšējo diametru, lai līdzsvarotu temperatūras ietekmi. Abas metodes ir efektīvas. Pirmā metode var būt nedaudz dārgāka, taču to ir vieglāk izstrādāt. Otrā metode prasa zināmas iepriekšējas inženierijas pūles.
Temperatūras atšķirība: tvertņu fermās parasti ir temperatūras atšķirības starp diviem tvertnes procesa savienojumiem. Tvertņu parka dizaina mērķis ir saspiest pēc iespējas vairāk tvertņu pēc iespējas mazākā telpā. Šis izkārtojums rada to, ka raidītāja/augsta-spiediena procesa savienojums/augsta-spiediena kapilārs atrodas ēnā, savukārt zema-spiediena procesa savienojums/zema{5}}spiediena kapilārs atrodas tiešā saules gaismā. Kā mēs visi zinām, pastāv ievērojama temperatūras atšķirība starp tiešo saules gaismu un ēnu. Līdzīgi iepriekšminētajam risinājumam, arī līmeņa mērīšanas sistēmas projektēšanā ir nepieciešams, lai abi procesa savienojumi/kapilāri "sajustu" vienādu temperatūru. Risinājums ir pievienot sistēmai atsauces kapilāru. Atsauces kapilārs ir savienots ar zema spiediena pusi un salikts kopā, stiepjoties līdzās augsta spiediena kapilāram. Šis atsauces kapilārs “pārraida” zema spiediena kapilāra temperatūru uz augsta spiediena kapilāru. Abi kapilāri un atsauces kapilārs sasniedz temperatūras līdzsvaru, novēršot jebkādu temperatūras nelīdzsvarotību.
Garas kapilārās caurules: jo garāka ir kapilārā caurule, jo lielāka temperatūras ietekme uz sistēmu. Garos kapilārus izmanto augstās destilācijas kolonnās, iztvaicētājos un jebkurās augstās uzglabāšanas tvertnēs. Lai gan iepriekš minētās metodes var samazināt šo efektu, kapilāra garums bieži vien ir pārāk garš šīm metodēm. Tas rada neprecīzus mērījumus un nederīgu šķidruma līmeni. Tātad, kā var novērst temperatūras ietekmi šajos lietojumos? Atbilde ir vienkārša, -likvidējiet kapilāro cauruli. Vairāki uzņēmumi tirgū piedāvā sistēmas, kas kapilāro cauruli aizstāj ar elektroinstalāciju. Šīm sistēmām ir divi dažādi spiediena sensori, viens atrodas augstspiediena pieslēgumā, bet otrs zemā spiediena pusē. Abi sensori sazinās viens ar otru, izmantojot elektrisko vadu, ko neietekmē temperatūra. Sensors augsta spiediena procesa savienotājā izmanto informāciju no otra sensora, lai ģenerētu līmeņa izejas signālu. Šai sistēmai ir trūkumi, no kuriem pirmais ir cena. Šajā sistēmā tiek izmantoti divi raidītāji, savukārt standarta kapilārā blīvējuma sistēmai ir tikai viens, padarot to divreiz dārgāku. Otrkārt, lai gan precizitāte ir laba, labi{15}}izstrādāta raidītāja/kapilārā caurules/diafragmas blīvējuma sistēma var to pārspēt.
Secinājums
Temperatūra var ietekmēt šo ierīču veiktspēju, taču labi{0}}izstrādāts risinājums var mazināt šīs sekas. Spiediena starpības izmantošana tvertnes līmeņa mērīšanai ir pārbaudīta, rentabla metode. Tas nodrošina precīzu un uzticamu līmeņa mērījumu un ātri pārsūta šo informāciju uz kontrolieri.
