Як відкалібрувати ультразвуковий рівнемір|Покроковий-по-покроковий посібник - Блог

Витягніть журнал технічного обслуговування майже на будь-якому заводі, і зрештою ви знайдете показники рівня, які не збігаються з тим, що насправді є в резервуарі. У дев’яти випадках із десяти це непоганий датчик - це датчик, який ніколи не був відкалібрований належним чином, або датчик, який вийшов за межі допустимого відхилення, і ніхто не вчасно це помітив.Ультразвукові рівнеміриконцептуально прості: надіслати імпульс, визначити час відлуння, обчислити відстань. Проблеми з точністю виникають із-за кількох дрібних деталей, які пропускаються під час налаштування та сповільнюються протягом місяців роботи.

У цьому посібнику описано калібрування так, як ми б провели техніка, який стоїть перед резервуаром - що перевірити, перш ніж торкнутися меню конфігурації, як правильно встановити нуль і діапазон, а також через які помилки найчастіше звертаються до служби підтримки.

Чому калібрування важливіше, ніж думають більшість людей

Ультразвуковий рівнемір вимірює рівень опосередковано. Перетворювач надсилає акустичний імпульс до рідини або твердої поверхні, а бортова електроніка обчислює відстань від часу, необхідного для повернення луни, на основі швидкості звуку в повітрі. Ця швидкість звуку не є постійною - вона змінюється залежно від температури, вологості та складу газу всередині посудини. Датчик, відкалібрований один раз під час встановлення та ніколи не торкався знову, відхилятиметься, іноді на кілька міліметрів, іноді на кілька сантиметрів залежно від того, наскільки умови процесу відійшли від початкових налаштувань.

Для не-критичних застосувань - резервуар для збору дощової води, наприклад - невеликий дрейф майже не має значення. Але під час дозування хімікатів, передачі на зберігання або будь-якого процесу, де дані про рівень надходять в автоматизовані контури керування, цей дрейф може призвести до переповнених резервуарів, спрацьовування сигналізації або неточного підрахунку запасів. Звичайне калібрування – це те, що підтримує число на екрані відповідним до числа в баку.

Ultrasonic Level Transmitter

Розуміння двох опорних точок: нуля та діапазону

Будь-яке ультразвукове калібрування рівня зводиться до правильного встановлення двох контрольних точок.

Нульова точка (порожня відстань)

Нульова точка — це відстань від поверхні датчика до найнижчої точки, яка потрібна датчику для вимірювання - зазвичай дна резервуара, або визначеного низького-рівня, якщо резервуар має піддон або вихідний патрубок, який створює мертву зону. Зробіть це неправильно, і кожне показання вище цього буде відхилено постійним зміщенням, навіть якщо необроблений час відлуння датчика ідеальний.

Точка розмаху (повна відстань)

Діапазон, який іноді називають повною-шкалою або високою-точкою рівня, визначає найкоротшу відстань, яку зчитує датчик - зазвичай біля верхньої межі діапазону вимірювання. Разом нуль і шкала встановлюють робоче вікно, яке передавач використовує для перетворення часу відлуння у відсоток або вихідну -технічну одиницю (4–20 мА, HART або цифровий).

Встановіть обидві точки правильно, і весь діапазон вимірювань між ними масштабується правильно. Помилитеся будь-яким із них, і ви отримаєте датчик, який може показувати добре на 50%, але помітно дрейфувати майже порожній або повний.

Покрокова--процедура калібрування

1. Спочатку підтвердьте геометрію встановлення

Перш ніж торкатися будь-якого меню калібрування, перевірте фізичні налаштування. Виміряйте фактичну відстань від поверхні датчика до найнижчої вимірюваної точки в посудині та запам’ятайте блокуючу відстань (мінімальна близька-діапазон, який датчик не може зчитати через дзвін датчика). Виробники публікують цей показник-мертвої смуги в таблиці даних -, ігноруючи, що це одне з найпоширеніших джерел непостійних показників низького-рівня.

Також переконайтеся, що кут променя має вільний шлях до поверхні. Такі перешкоди, як драбини, вали мішалки або вхідні сопла всередині конуса, генеруватимуть помилкові відлуння, які датчик може зафіксувати замість реальної поверхні.

2. Виберіть «Сухе калібрування» або «Вологе калібрування».

Існує два практичних способи встановлення контрольних точок, і вибір залежить від застосування та того, наскільки критичними є вимоги до точності.

Сухе калібруваннявикористовує відомі відстані, а не фактичний рівень рідини. Ви вводите порожню відстань (від дна резервуара до датчика) і повну відстань (або проміжок) безпосередньо за допомогою локальної клавіатури або конфігураційного програмного забезпечення на основі механічного креслення судна. Це швидший метод, і його зазвичай достатньо для-цистерн загального призначення, де прийнятна невелика похибка.

Мокре калібруванняпередбачає наповнення резервуара до двох або більше відомих рівнів -, перевірених незалежно за допомогою стрічки для занурення, оглядового скла або каліброваного еталонного зразка - та налаштування вихідного сигналу передавача відповідно до відповідності. Цей метод враховує реальну акустичну поведінку всередині фактичної ємності, включаючи будь-які незначні впливи сигналу від геометрії резервуара, і є кращим підходом для передачі на зберігання, нормативної звітності або будь-якого процесу, де вартість неточного зчитування висока.

3. Встановіть нульову точку

Коли резервуар порожній (або на найнижчому визначеному рівні), увійдіть до меню конфігурації передавача - через локальний дисплей, портативний комунікатор HART або програмне забезпечення конфігурації залежно від моделі. Введіть або підтвердьте порожнє значення відстані. На більшості сучасних передавачів це можна зробити або прямим цифровим введенням, або функцією «автоматичного обнулення», яка зчитує поточний ехо-сигнал і зберігає його як еталон.

4. Встановіть точку діапазону

Повторіть процес на верхньому кінці діапазону. Якщо ви виконуєте вологе калібрування, доведіть резервуар до відомого високого рівня та переконайтеся, що вихідний сигнал передавача збігається. Якщо сухе, введіть повне-значення відстані з креслення посудини.

5. Перевірте за незалежним посиланням

Цей крок пропускається частіше, ніж слід. Після встановлення нуля та діапазону перевірте показання передавача за незалежним методом - показання стрічки занурення, оглядове скло або другий калібрований прилад - на двох або трьох проміжних рівнях, а не лише на кінцевих точках. Датчик, який вирівнюється на порожній і заповнений, все ще може показувати помилку у формі дуги- в середині діапазону, якщо алгоритм обробки відлуння має проблеми зі складною поверхнею (піна, турбулентність або вузька посудина з сильним відбиттям стінки).

6. Зробіть коригування екологічної компенсації

Якщо застосування передбачає значні коливання температури - резервуар під прямим сонячним промінням або посудину з нагрітим вмістом - перевірте, чи має передавач вхід температурної компенсації чи вбудований-датчик. Швидкість звуку в повітрі змінюється приблизно на 0,17% на градус, що є незначним показником на градус, але в додатках із широким сезонним або робочим діапазоном температур збільшується.

7. Задокументуйте калібрування

Запишіть дату, використаний контрольний метод, умови навколишнього середовища, ім’я техніка та показання до/після. Це не просто паперова тяганина -, це слід даних, який дозволяє наступному техніку помічати тенденції зміни з часом замість того, щоб починати з нуля кожного разу, коли щось виглядає не так.

Поширені помилки калібрування, яких варто уникати

Ігнорування мертвої зони.Встановлення нульової точки в межах мінімальної відстані блокування, визначеної виробником, призводить до нестабільності або відсутності показань, які часто помилково діагностуються як несправний датчик.

Калібрування з порушеною поверхнею.Піна, сильна турбулентність або мішалка, яка працює під час калібрування, можуть спричинити блокування датчика на хибне відлуння. Якщо це можливо, калібруйте в стабільних, тихих умовах поверхні.

Пропуск-перевірки середнього діапазону.Як згадувалося вище, перевірка лише двох кінцевих точок приховує помилки, які з’являються в іншому місці діапазону.

Забуття повторного-калібрування після зміни процесу.Перехід на інший продукт з іншою щільністю пари або зміна внутрішньої арматури бака може змінити акустичну поведінку настільки, що вимагатиме нового калібрування -, а не просто скидання мікропрограми.

Без урахування кута монтажу.Перетворювач, встановлений не перпендикулярно до поверхні рідини, відбиває імпульс від приймача, а не назад до нього, що послаблює потужність сигналу та може виглядати як проблема калібрування, коли це насправді механічна проблема.

Польовий приклад: коли «повторне калібрування» не було справжньою проблемою

Операція-змішування хімікатів середнього розміру одного разу виявила постійну проблему: їхній ультразвуковий датчик рівня на змішувальній ємності постійно показував рівень приблизно на 8% вищий за той, який оператори підтверджували вручну під час зміни зміни. Першим кроком групи технічного обслуговування було двічі відкалібрувати -. Обидва рази показання виглядали правильними одразу після калібрування, а потім поверталися назад протягом кількох днів.

Фактичною причиною виявилася піна. У процесі змішування утворився стійкий шар піни товщиною кілька сантиметрів, і датчик фіксувався на верхній частині піни, а не на справжній поверхні рідини під нею. Жодне коригування нуля/діапазону не виправляє це, тому що нуль і точки діапазону ніколи не помилялися - ціль відлуння. Перемикання налаштувань обробки-відлуння датчика в режим, налаштований для поверхонь,-схильних до пінопласту, і додавання короткої затримки демпфування, щоб відфільтрувати помилкове-відлуння, усунули дрейф, не торкаючись калібрування взагалі.

Урок добре узагальнює: не кожна розбіжність рівня є проблемою калібрування. Перш ніж налаштовувати нуль і діапазон, варто виключити стан поверхні, геометрію кріплення та перешкоди сигналу -, інакше ви зрештою відкалібруєте датчик, який весь час правильно зчитував фактичну ціль.

Як часто потрібно повторно калібрувати?

Немає єдиного інтервалу, який би відповідав кожному застосуванню - це залежить від того, наскільки критичним є вимірювання та наскільки стабільними є умови процесу. Як загальне керівництво:

Передача під опіку або додатки-регуляторної звітності: щоквартально перевіряйте за відстежуваними посиланнями.
Стандартний моніторинг процесу в стабільних умовах: зазвичай достатньо щорічної перевірки.
Суворе або змінне середовище(великі перепади температури, запилена або -важка атмосфера): більш часті вибіркові перевірки варті додаткових зусиль, оскільки ці умови прискорюють дрейф.

Рекомендації виробника завжди повинні мати пріоритет, якщо вони більш консервативні, ніж наведені вище, особливо для передавачів, які використовуються в -системах безпеки.

Що це означає, коли ви обираєте датчик

Калібрування варто врахувати перед покупкою, а не лише після встановлення. Кілька практичних моментів, які варто зважити:

Функції автоматичного-нуля та однієї-кнопкисуттєво скоротити час налаштування для -балонних установок, особливо коли підряднику потрібно ввести в експлуатацію десятки датчиків у стислі терміни.

Вбудована-температурна компенсаціяважливіше, ніж це виглядає в таблиці даних, якщо датчик розташовуватиметься на відкритому повітрі чи поблизу нагрітого обладнання - він усуває всю категорію дрейфу без участі технічного спеціаліста.

Конфігуровані профілі-обробки відлуння(піна, хвилювання, поверхні з низьким діелектриком) можуть заощадити час відвідування сервісного центру, як показано у прикладі вище. Легше вибрати правильний профіль під час введення в експлуатацію, ніж діагностувати «примарну» проблему калібрування через кілька місяців.

HART або цифровий вихід з віддаленою конфігурацієюдозволяє техніку перевіряти та коригувати калібрування з диспетчерської, що важливо для резервуарів, до яких фізично важко отримати доступ. Якщо ваші технологічні умови включають сильну пару, піну або пил, що робить ультразвукове вимірювання менш надійним,a радарний датчик рівняможе краще підійти для того самого процесу віддаленого-налаштування.

Ніщо з цього не замінить хорошу практику калібрування, але правильний передавач, перш за все, робить цю практику швидшою та меншою-імовірною.

Заключні думки

Ультразвукове калібрування рівня не є складним, але воно винагороджує терпіння. Технічні спеціалісти, які отримують незмінно точні показання, не обов’язково використовують дорожче обладнання -, вони перевіряють геометрію установки, перш ніж звинувачувати датчик, перевіряють за незалежним джерелом замість того, щоб довіряти лише двом кінцевим точкам, і зберігають журнал калібрування, який перетворює «здається добре» на фактичну тенденцію даних. Встановіть правильні нульові точки та точки діапазону, враховуйте середовище, в якому датчик фактично працює, а решта діапазону вимірювань намагається подбати про себе.

Список літератури

Американське товариство приладів (ISA) - загальні вказівки щодо вимірювальних приладів рівня та практики калібрування.
Американський нафтовий інститут,Посібник з еталонів вимірювання нафти, Розділ 3 - Принципи вимірювання та вимірювання рівня в резервуарах.
Національний інститут стандартів і технологій (NIST) - довідкові дані про швидкість звуку в повітрі та її температурну залежність.
Технічна документація виробника для ультразвукових передавачів рівня - мертва-зона (відстань блокування) специфікації та процедури налаштування.

Вирішуєте проблему калібрування на власному резервуарі або вибираєте новий ультразвуковий або радарний рівень для складного застосування? Надішліть нам креслення резервуара та умови процесу -, ми допоможемо вам визначити правильні налаштування, перш ніж це стане повторним запитом на обслуговування.

Зв'язатися зараз