Ja jūs kādreiz esat izvilcis "veselīgu"spiediena raidītājsizslēdziet līniju, uzlieciet to uz kalibratora un bez acīmredzama iemesla konstatējāt, ka tas nolasa par pusprocentu no nulles, jūs jau zināt šīs problēmas satraucošo daļu: novirze reti piesaka sevi. Nav trauksmes par "jūsu 4-20 mA cilpa lēnām melo jums." Process tikai sāk darboties nedaudz bagāts, nedaudz liess vai līmeņa kontrolieris sāk medības, un neviens nedomā vainot raidītāju, kamēr nav pārbaudītas trīs citas lietas.
Šajā rakstā ir izskaidrots, kas patiesībā notiek sensora iekšpusē, kad raidītājs novirzās, kāpēc tas notiek pat labi{0}}apkoptā iekārtā un kas atšķir raidītāju, kas gadiem ilgi kalibrē, no tā, kam nepieciešama bērnu pieskatīšana.
Ko “Drift” patiesībā nozīmē 4–20 mA cilpā
Pirms pievērsties cēloņiem, ir vērts precīzi noteikt, kas ir novirze, jo labojums ir atkarīgs no tā, ar kādu veidu jūs saskaraties.
Nulles dreifspārvieto visu izvadi ar fiksētu nobīdi. Ja ir paredzēts, ka raidītājs raida 4 mA ar 0% un tā vietā sūta 4,3 mA, tā pati 0,3 mA nobīde parādās katrā skalas punktā - 50% nolasa augstu ar tādu pašu robežu kā 0%. Šo parasti ir viegli pamanīt un viegli labot, izmantojot lauka nulles apgriešanu.
Span driftir kaitinošākais. Kļūda pieaug, rādījumam attālinoties no nulles, tāpēc raidītājs var izskatīties lieliski pie zemām procesa vērtībām un būt par procentu vai vairāk tuvu pilnai skalai. Tas tiek parādīts kā "plūsmas mērītājs lielāko daļu dienu nolasa labi, bet maksimālās slodzes laikā kaut kas ir izslēgts", un tieši tā ir kļūda, kas tiek vainota procesā, pirms kāds pārbauda instrumentu.
Lielākajai daļai raidītāju, kas nedarbojas uz lauka, ir abu veidu kombinācija, kā arī neliela histerēze, tāpēc vienīgais uzticamais veids, kā apstiprināt novirzi, ir īsta kalibrēšanas pārbaude -, nevis tikai tiešs-lasījuma salīdzinājums ar citu mērierīci -.
Faktiskie dreifēšanas cēloņi
Nekas no tā nav noslēpumains. Kad raidītājs pamet stendu un tiek nodots ekspluatācijā, tie paši faktori - temperatūra, spiediena cikliskums, mitrums, vibrācija un parastā komponentu novecošanās - nosaka gandrīz visus ilgtermiņa-precizitātes zudumus [1]. Lūk, kā katrs no tiem patiesībā izspēlējas.
Termiskā riteņbraukšana uz sensora elementa
Katram spiediena sensoram ir temperatūras koeficients, kas nozīmē, ka tā nulles un diapazona nobīde nedaudz mainās atkarībā no apkārtējās vides vai procesa temperatūras. Tas tiek kompensēts rūpnīcas kalibrēšanā, taču atkārtoti apkures un dzesēšanas cikli - tvertne, kas piepildās ar karstu produktu un iztukšojas līdz apkārtējai videi, āra iekārta, kas svārstās par 40 °F starp dienu un nakti - rada pastāvīgu mehānisku slodzi uz diafragmu un tās savienojumu. Pietiekamu ciklu laikā rūpnīcā iebūvētā kompensācijas līkne vairs neatbilst realitātei, tāpat kā agrāk.
Diafragmas nogurums un materiāla šļūde
Pats jutīgais elements kustas, pat ja par mikroniem. Plānās-diafragmas kapacitatīvās šūnas ir pakļautas lēnai šļūdei to nulles punktā pēc gadiem ilgas spiediena cikla, un arī pjezorezistīvie elementi nav imūni - pati kristāla struktūra ilgstošas spriedzes ietekmē nedaudz mainās. Viens bieži citēts skaitlis, kas iegūts no aparatūras apsekojumiem, liecina, ka tipiskā nulles novirze kapacitatīvo sensoru nepārtrauktai rūpnieciskai ekspluatācijai ir robežās no dažām simtdaļām līdz dažām procenta desmitdaļām gadā [2] - uz papīra, taču tas ir pietiekami svarīgs, lai noteiktu stingru pārsūtīšanu- vai drošības cilpu dažu gadu laikā.
Elektronisko komponentu novecošana
Tas nav tikai sensors. Signāla kondicionēšanas elektronika, A/D pārveidotājs, atsauces spriegums - viss noveco. Kondensatori nedaudz izžūst, rezistoru vērtības palielinās, un vecākiem analogajiem raidītājiem tas vien var radīt nozīmīgu daļu no kopējās novērotās novirzes. Tas lielā mērā ir saistīts ar to, kāpēc viedie, uz mikroprocesoru{4}}balstīti raidītāji tajā pašā kalpošanas laikā parasti notur kalibrēšanu ievērojami labāk nekā mantotās analogās ierīces - vienkārši atliek mazāk analogo shēmu.
Statiskā spiediena ietekme uz DP raidītājiem
Šis pieķer daudzus cilvēkus. Diferenciālā spiediena devējam, kas mēra nelielu diferenciālu līnijā, kas darbojas ar augstu statisko (līnijas) spiedienu, paša statiskā spiediena kļūda pārvēršas par kļūdu DP rādījumā -, lai gan statiskais spiediens nav jūsu mērītais mainīgais. Augstas-statiskās DP lietojumprogrammas, kuras izplatīts piemērs ir tvaika plūsma, ir nesamērīgi pārstāvētas sūdzībās par novirzi tieši šī iemesla dēļ.
Mehāniskās uzstādīšanas spriedze
Raidītājs, kas ir pārāk stingri piegriezts tā procesa savienojumam vai ir uzstādīts uz kolektora, kas nedaudz neatbilst patiesībai, ir pakļauts slodzei, pirms tas redz procesa spiedienu. Sākotnējais stress ne vienmēr parādās pirmajā dienā -, tas parādās kā nulles nobīde dažus mēnešus vēlāk, kad termiskā cikliskuma un vibrācijas rezultātā tas tiek atbrīvots vai nostiprināts. Vibrācija no blakus esošajiem sūkņiem un kompresoriem pakāpeniski veic to pašu.
Nokavēta atkārtota kalibrēšana - "Cēlonis", kas patiesībā nav iemesls
Vērts nosaukt atsevišķi: dažreiz nav dramatiskas neveiksmes. Raidītājs vienkārši noveco saskaņā ar publicēto ikgadējo stabilitātes specifikāciju, un kalibrēšanas intervāls ir pagarināts par to, kas instrumentam bija paredzēts. Aptuvena saprāta pārbaude, ko izmanto daži lauka tehniķi: reiziniet nostrādātos gadus ar publicēto gada stabilitātes specifikāciju -, ja izmērītā kļūda ir šajā lodīšu laukumā, tā ir parasta novecošanās, nevis kļūme. Ja tas ir krietni vairāk, visticamāk, vainīgs ir kaut kas cits - termiskais, mehāniskais vai statiskais spiediens -.
Lauka piemērs
Procesu inženieris vidēja lieluma ķīmisko vielu ražošanas rūpnīcā{0}} reiz aprakstīja, ka lielāko ceturkšņa daļu meklē periodisku trauksmes signālu. Uz DP-bāzētais līmeņa raidītājs uz reaktora ar apvalku nolasīja pareizi, veicot izslēgšanas pārbaudes, strauji noslīdēja ražošanas laikā un pa nakti nostājas atpakaļ -, kas lika izskatīties procesa problēmai, nevis instrumenta problēmai. Bija nepieciešams izvilkt kalibrēšanas ierakstus un{5}}atzīmēt tos ar partijas temperatūras žurnālu, lai pamanītu modeli: raidītāja diapazona kļūda tika izsekota gandrīz precīzi ar termisko ciklu no apvalka, nevis ar pašu līmeni. Nomainot raidītāju ar zemāku publicēto temperatūras koeficientu - un pievienojot siltumizolāciju impulsa līnijai -, tas tika atrisināts, nepieskaroties procesa vadības ierīcēm. Mācība, kas pēc tam iestrēga komandā: neuzskatiet, ka tiešraides{10}}lasīšanas salīdzinājumi izslēdz novirzi, un neuzskatiet, ka stabils izslēgšanas rādījums nozīmē, ka raidītājs darbojas labi ar slodzi.
Diagnosticējiet novirzi, pirms tas jums izmaksā
Daži ieradumi pārvēršas agri, pirms tie pārvēršas procesa izjauktā vai neveiksmīgā auditā:
- Salīdziniet skaitļus "kā atrasts" un "kā pa kreisi" katrā kalibrēšanas reizē, ne tikai to, vai galīgais lasījums ir izturēts. Raidītājs, kura nokārtošanai bija nepieciešama liela korekcija, jums kaut ko stāsta, pat ja tas tehniski izturēts.
- Atbrīvojieties no atmosfēras un pārbaudiet patieso nulli, nevis tikai reāllaika procesa salīdzinājums ar citu instrumentu - divi dreifējoši instrumenti var vienoties viens ar otru un abi ir nepareizi.
- Sekojiet tendencēm, nevis tikai izturēt/nesekmīgi.Raidītājs, kas katrā pārbaudē izmanto 80% no atļautās pielaides, kaut kur virzās; ja gadiem ilgi tiek turēta stabila pie 5% pielaides, iespējams, nav vajadzīgs īsāks intervāls.
- Atdaliet pār{0}}diapazonu no faktiskās kalibrēšanas.Mainot viedā raidītāja apakšējās/augšējās diapazona vērtības, tiek mainīts tā rādījums -, tas neko nelabo sensora novirzi. Tas tiek sajaukts biežāk nekā vajadzētu.
Kalibrēšanas prakse, kas faktiski samazina novirzes risku
Izmantojiet pareizi izsekojamu atsauci
Lauka kalibrēšana ir tikai tik laba, ar kādu to salīdzina. Atsauces standartam ir jābūt izsekojamam ar valsts metroloģijas institūtu - NIST ASV vai līdzvērtīgu iestādi citur -, un parasti atsauces instrumentam ir jābūt daudz precīzākam nekā pārbaudāmajam raidītājam, ko parasti dēvē par vismaz 3:1 līdz 4:1 precizitātes attiecību, ko dēvē par testa precizitātes koeficientu [3][4]. Raidītāja kalibrēšana ar nominālu ±0,075%, salīdzinot ar atsauci, kas ir tikai divreiz precīzāka, patiesībā neko nepierāda.
Iestatiet intervālus no datiem, nevis ieradumiem
Nav universāla "pareizā" intervāla -, tas ir atkarīgs no cilpas kritiskuma, procesa vides un visām piemērojamajām normatīvajām prasībām. Aizsardzības tiesību nodošanas un drošības{2}}instrumentu cilpām bieži ir savi noteiktie cikli neatkarīgi no novērotās novirzes [4]. Svarīgi ir tas, ka intervāls tiek iestatīts no vēsturiskajiem kalibrēšanas datiem konkrētajam pakalpojumam, nevis kopēts no ražotāja vispārīgā ieteikuma un nekad nav pārskatīts.
Pielāgojiet sensoru tehnoloģiju lietojumprogrammai
Ne katra sensoru tehnoloģija vienā un tajā pašā spriedzē darbojas vienādi. Kapacitatīvie elementi laika gaitā labi saglabā nulles stabilitāti; pjezorestīvās konstrukcijas reaģē ātrāk, bet var parādīt lielāku novirzi ilgstošas slodzes apstākļos; digitālie, mikroprocesoru-kompensētie raidītāji parasti pārspēj analogo-konstrukciju, nodrošinot ilgtermiņa stabilitāti, jo temperatūras kompensācija tiek apstrādāta skaitļošanas veidā, nevis izmantojot novecojošus analogos komponentus [5]. Augstas-statiskās DP pakalpojumam raidītājs ar publicētu, pārbaudītu statiskā spiediena kļūdas specifikāciju ir vērts pievērst uzmanību, jo - daudzās datu lapās ir ietverts šis skaitlis, un tas ir tieši tas, kas prognozē reālo-pasaules veiktspēju šajā lietojumprogrammā.
Ko tas nozīmē, ja norādāt raidītāju
Pircējam, kurš novērtē raidītājus, nevis novērš uzstādīta traucējumprogrammu, praktisks risinājums ir aplūkot datu lapas pirmajā rindā norādīto bāzes precizitātes numuru. Specifikācijas, kas faktiski paredz ilgtermiņa- novirzes uzvedību, ir zemākas: publicētā gada stabilitāte (parasti norādīta kā %/gadā), temperatūras koeficients visā kompensētajā diapazonā un - DP raidītājiem - statiskā spiediena efekta specifikācija. Raidītājs ar nedaudz zemāku virsraksta precizitāti, bet stingrāku stabilitātes specifikāciju bieži pārspēj "precīzāku" ierīci divus vai trīs gadus pēc ekspluatācijas, un tieši šajā vietā parādās patiesās novirzes izmaksas: neplānots atkārtotas kalibrēšanas darbs, procesa traucējumi un regulētos lietojumos audita konstatējumi.
Pēdējās domas
Dreifēšana nav pazīme, ka raidītājs ir bojāts - tā ir fiziska pārliecība jebkuram sensoram, kas pakļauts reālai -termiskai cikliskumam, mehāniskai slodzei un komponentu novecošanai. Inženierijas jautājums nav par to, kā to novērst, bet gan par to, kā norādīt, instalēt un kalibrēt to, lai tas paliktu paredzamā, dokumentētā diapazonā, nevis parādītos kā noslēpumaina procesa problēma pēc sešiem mēnešiem.
Atsauces
- ScienceDirect, "Pressure Transmitter Accuracy" -https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0019057809000329
- GAMICOS, "Spiediena raidītāja nulles novirze: diagnostikas un kalibrēšanas rokasgrāmata" -https://blog.gamicos.com/pressure-transmitter-zero-drift-diagnosis-calibration- guide
- ISA, "Spiediena raidītāju kalibrēšanas pamati", InTech -https://www.isa.org/intech-home/2016/september-october/departments/basics-no-kalibrēšanas-spiediena{8}}raidītāji
- Control Global, "Calibrating Pressure Instrumentation" -https://img.controlglobal.com/files/base/ebm/controlglobal/document/2022/08/1661881713031-ct1705calibratingpressureinstrumentation.pdf
- RealPars, "Kas izraisa analogo novirzi?" -https://www.realpars.com/blog/analog-drift
