Оскільки промисловість у всьому світі намагається покращити контроль процесів, якість вимірювань процесів часто ігнорується; однак високо{0}}якісне вимірювання є обов’язковою умовою для будь-якого контрольного рішення. Незалежно від того, наскільки складною є ваша DCS, PLC, SCADA або хмарна-система збору даних, без точних і надійних даних процесу це не має значення.
Існує багато різних технологій, але найпоширенішою є перепад тиску. Вимірювання рівня за допомогою датчика диференціального тиску використовує добре-зрозумілі принципи, перевірено-на практиці та пропонує економічні переваги порівняно з іншими технологіями. Однак вимірювання рівня диференціального тиску має головного ворога: температуру.
Температура може негативно вплинути на точність вимірювання рівня. У цій статті пояснюється, чому температура має такий вплив і як його пом’якшити.
причина
Вимірювання рівня перепаду тиску здійснюється шляхом визначення рівня в баку на основі виміряного перепаду тиску. Щоб використовувати метод диференціального тиску, вимірюване середовище повинно мати постійну щільність. Тиск, створюваний рідиною в резервуарі, вищий за еталонний тиск. Якщо передавач використовує аналоговий сигнал від 4 до 20 мА, його слід налаштувати так, щоб сигнал 4 мА відповідав тиску, коли резервуар порожній, а сигнал 20 мА відповідав тиску, коли резервуар повний.
Зазначений тут еталонний тиск може відрізнятися залежно від конструкції бака. Відкритий резервуар відкритий для атмосфери та використовує атмосферний тиск як еталон. У закритому резервуарі або резервуарі під тиском еталонним тиском є тиск у верхній частині резервуара.
У закритому резервуарі сторона низького{0}}тиску передавача підключена до верхньої частини бака. Існує кілька різних методів з’єднання, наприклад мокрий-розрив і сухий-розрив. Однак один із найпоширеніших методів використовує дистанційне ущільнення, з’єднане через капілярну трубку. Капілярна трубка заповнена рідиною, яка передає тиск на датчик трансмітера.
У цій установці датчик перепаду тиску вимірює тиск середовища в резервуарі, тиск у верхній частині резервуару та напір тиску, що створюється рідиною, що наповнює капілярну трубку. По суті, тиск, створюваний заповнювальною рідиною, схожий на рівень вимірювального бака передавача, але бак завжди заповнений на 100%. Усі інтелектуальні перетворювачі тиску на ринку можуть вимірювати капілярний тиск. Однак, оскільки ця заповнювальна рідина міститься в дуже малому об’ємі та в дуже довгій трубці, на неї впливає температура. Як і у випадку з усіма рідинами, зміни температури спричиняють зміни щільності (SG), що, у свою чергу, спричиняє зміни напору, виміряного трансмітером. Як згадувалося раніше, для використання методу перепаду тиску щільність повинна бути стабільною.
Цей температурний вплив може виникати з кількох різних джерел. Це може бути спричинено тим, що капіляр високого-тиску коротший за капіляр низького-тиску, різницею температур між сторонами високого та низького-тиску або капіляр надто довгий. Усе це можна виправити за допомогою добре-продуманої системи рівнів.
методи
Різна довжина капілярів: промисловість знайшла різні методи усунення помилок, спричинених цією ситуацією. Це викликано різними об’ємами заповнюючої рідини в кожному капілярі. Довші капіляри уражаються сильніше, ніж коротші. Це призводить до дисбалансу між високим-тиском і низьким-тиском. Як можна виправити цей дисбаланс? Збалансуйте їх. Перший спосіб простий, але ефективний. Просто зробіть обидва капіляри однакової довжини. Це гарантує, що кожен капіляр відчуває однакову температуру, коли він заповнений однаковим об’ємом рідини, таким чином врівноважуючи ефекти. Другий підхід полягає у збереженні тієї самої довжини капіляра, але змінюванні внутрішнього діаметра, щоб збалансувати вплив температури. Обидва методи ефективні. Перший спосіб може бути трохи дорожчим, але простішим у проектуванні. Другий метод вимагає певних попередніх інженерних зусиль.
Різниця температур: на резервуарних парках зазвичай відчувається різниця температур між двома технологічними з’єднаннями на резервуарі. Мета проекту резервуарного парку полягає в тому, щоб втиснути якомога більше резервуарів у найменший можливий простір. Таке розташування призводить до того, що передавач/з’єднання високого-тиску/капіляр високого{3}}тиску знаходиться в тіні, тоді як з’єднання процесу низького-тиску/капіляр низького{5}}тиску знаходиться під прямим сонячним світлом. Як ми всі знаємо, існує значна різниця температур між прямими сонячними променями та тінню. Подібно до наведеного вище рішення, конструкція системи вимірювання рівня вимагає, щоб обидва технологічні з’єднання/капіляри «відчували» однакову температуру. Рішення полягає в тому, щоб додати до системи еталонний капіляр. Еталонний капіляр з’єднаний зі стороною низького{10}}тиску та об’єднаний разом, простягаючись уздовж капіляра високого{11}}тиску. Цей контрольний капіляр «передає» температуру капіляра низького-тиску до капіляра високого{14}}тиску. Два капіляри та еталонний капіляр досягають температурної рівноваги, усуваючи будь-який температурний дисбаланс.
Довгі капілярні трубки: чим довша капілярна трубка, тим сильніший вплив температури на систему. Довгі капіляри використовуються у високих дистиляційних колонах, випарниках і будь-яких високих резервуарах для зберігання. Хоча вищезазначені методи можуть зменшити цей ефект, довжина капіляра часто занадто велика для цих методів. Це призводить до неточних вимірювань і непридатних рівнів рідини. Отже, як можна усунути вплив температури в цих програмах? Відповідь проста-усуньте капілярну трубку. Кілька компаній на ринку пропонують системи, які замінюють капілярну трубку електричною проводкою. Ці системи мають два різні датчики тиску, один розташований на з’єднанні високого-тиску, а інший — на боці низького-тиску. Два датчики взаємодіють один з одним через електричну проводку, на яку не впливає температура. Датчик на технологічному з’єднанні високого{11}}тиску використовує інформацію від іншого датчика для створення вихідного сигналу рівня. Ця система має недоліки, першим з яких є ціна. Ця система використовує два передавачі, тоді як стандартна система капілярного ущільнення має лише один, що робить її вдвічі дорожчою. По-друге, незважаючи на хорошу точність, добре-спроектована система передавач/капілярна трубка/діафрагма може перевершити її.
Висновок
Температура може впливати на продуктивність цих пристроїв, але добре-продумане рішення може пом’якшити цей вплив. Використання перепаду тиску для вимірювання рівня в резервуарі є перевіреним,-рентабельним методом. Він забезпечує точне та надійне вимірювання рівня та швидко передає цю інформацію на контролер.
