Kuna tööstused üle maailma püüavad protsesside juhtimist parandada, jäetakse protsesside mõõtmise kvaliteet sageli tähelepanuta; kuid kõrge{0}}kvaliteetne mõõtmine on iga kontrollilahenduse nõue. Ükskõik kui keerukas on teie DCS-, PLC-, SCADA- või pilvepõhine andmehõivesüsteem{2}}, ilma täpsete ja usaldusväärsete protsessiandmeteta pole sellel tähtsust.
Saadaval on palju erinevaid tehnoloogiaid, kuid kõige laialdasemalt kasutatav on diferentsiaalrõhk. Taseme mõõtmisel diferentsiaalrõhuanduriga kasutatakse hästi-arusaadavad põhimõtted, see on kohapeal-tõestatud ja pakub muude tehnoloogiate ees kulueeliseid. Kuid diferentsiaalrõhu taseme mõõtmisel on suur vaenlane: temperatuur.
Temperatuur võib negatiivselt mõjutada taseme mõõtmise täpsust. See artikkel selgitab, miks temperatuur sellist mõju avaldab ja kuidas seda leevendada.
Põhjus
Diferentsiaalrõhu taseme mõõtmine toimub mõõdetud diferentsiaalrõhu põhjal paagi taseme järeldamisega. Diferentsiaalrõhu meetodi kasutamiseks peab mõõdetud keskkonnal olema konstantne tihedus. Paagis oleva vedeliku tekitatud rõhk on võrdlusrõhust kõrgem. Kui saatja kasutab 4–20 mA analoogsignaali, tuleks see seadistada nii, et 4 mA signaal vastaks rõhule, kui paak on tühi, ja 20 mA signaal vastaks rõhule, kui paak on täis.
Siin mainitud võrdlusrõhk võib olenevalt paagi konstruktsioonist erineda. Avatud paak on avatud atmosfäärile ja kasutab võrdlusalusena atmosfäärirõhku. Suletud või rõhu all olevas paagis on võrdlusrõhk rõhk paagi ülaosas.
Suletud paagis on saatja madala rõhu{0}}külg ühendatud paagi ülaosaga. Ühendusmeetodeid on mitu, näiteks märg-katkestus ja kuiv-katkestus. Üks levinumaid meetodeid kasutab aga kapillaartoru kaudu ühendatud kaugtihendit. Kapillaartoru täidetakse vedelikuga, mis edastab rõhu saatja andurile.
Selles paigalduses mõõdab diferentsiaalrõhu saatja paagis oleva keskkonna rõhku, rõhku paagi ülaosas ja kapillaartorus oleva täitevedeliku tekitatud rõhukõrgust. Sisuliselt on täitevedeliku tekitatud rõhk nagu paagi taset mõõtev saatja, kuid paak on alati 100% täis. Kõik praegu turul olevad nutikad rõhuandurid suudavad mõõta kapillaaripea rõhku. Kuid kuna see täitevedelik sisaldub väga väikeses mahus ja väga pikas torus, mõjutab temperatuur seda. Nagu kõigi vedelike puhul, põhjustavad temperatuurimuutused tiheduse (SG) muutusi, mis omakorda põhjustavad muutusi saatja poolt mõõdetavas rõhukõrgus. Nagu varem mainitud, peab diferentsiaalrõhu meetodi kasutamiseks tihedus olema stabiilne.
See temperatuuriefekt võib tuleneda mitmest erinevast allikast. Selle põhjuseks võib olla kõrge-rõhu kapillaar, mis on madala rõhuga Kõiki neid saab parandada-hästi läbimõeldud tasemesüsteemiga.
meetodid
Erinevad kapillaaride pikkused: tööstus on leidnud erinevaid meetodeid selle olukorra põhjustatud vigade lahendamiseks. See on tingitud täitevedeliku erinevast mahust igas kapillaaris. Pikemad kapillaarid on rohkem mõjutatud kui lühemad. See toob kaasa tasakaalustamatuse kõrge-rõhu ja madala{4}}rõhu vahel. Kuidas seda tasakaalustamatust parandada? Tasakaalusta neid. Esimene meetod on lihtne, kuid tõhus. Lihtsalt tehke mõlemad kapillaarid sama pikkusega. See tagab, et iga kapillaar kogeb sama temperatuuri, kui see on täidetud sama koguse vedelikuga, tasakaalustades seega mõju. Teine lähenemisviis on säilitada sama kapillaari pikkus, kuid temperatuuri mõju tasakaalustamiseks muuta siseläbimõõtu. Mõlemad meetodid on tõhusad. Esimene meetod võib olla veidi kallim, kuid lihtsam kujundada. Teine meetod nõuab eelnevat inseneritööd.
Temperatuuride erinevus: paagifarmides on tavaline, et paagi kahe protsessiühenduse vahel on temperatuuride erinevus. Tankipargi disainieesmärk on toppida võimalikult palju tanke võimalikult väikesesse ruumi. Selle paigutuse tulemusel on saatja/kõrg-rõhuprotsessi ühendus/kõrgrõhu-kapillaar varjus, samal ajal kui madalrõhuprotsessi ühendus-/madalrõhu{5}}kapillaar on otsese päikesevalguse käes. Nagu me kõik teame, on otsese päikesevalguse ja varju vahel oluline temperatuuride erinevus. Sarnaselt ülaltoodud lahendusele nõuab taseme mõõtmise süsteemi projekt, et mõlemad protsessi ühendused/kapillaarid "tunneksid" sama temperatuuri. Lahenduseks on lisada süsteemi võrdluskapillaar. Võrdluskapillaar on ühendatud madala rõhu{10}}küljega ja kokku pandud, ulatudes kõrvuti kõrgsurvekapillaariga. See võrdluskapillaar "edastab" madala rõhuga kapillaari temperatuuri{14}}kõrgsurvekapillaari. Kaks kapillaari ja võrdluskapillaar saavutavad temperatuuri tasakaalu, välistades igasuguse temperatuuri tasakaalustamatuse.
Pikad kapillaartorud: mida pikem on kapillaartoru, seda suurem on temperatuuri mõju süsteemile. Pikki kapillaare kasutatakse kõrgetes destilleerimiskolonnides, aurustites ja kõigis kõrgetes säilitusmahutites. Kuigi eelnimetatud meetodid võivad seda efekti vähendada, on kapillaaride pikkus nende meetodite jaoks sageli liiga pikk. See toob kaasa ebatäpsed mõõtmised ja kasutuskõlbmatu vedeliku taseme. Niisiis, kuidas saab temperatuuri mõju nendes rakendustes kõrvaldada? Vastus on lihtne,{4}}kapillaaritoru eemaldamine. Mitmed turul olevad ettevõtted pakuvad süsteeme, mis asendavad kapillaartoru elektrijuhtmestikuga. Nendel süsteemidel on kaks erinevat rõhuandurit, millest üks asub kõrgrõhu{7}}ühenduse ja teine madalrõhu{8}}küljel. Need kaks andurit suhtlevad üksteisega elektrijuhtmete kaudu, mida temperatuur ei mõjuta. Kõrgsurveprotsessi konnektoris olev andur kasutab teiselt andurilt saadud teavet taseme väljundsignaali genereerimiseks. Sellel süsteemil on puudusi, millest esimene on hind. See süsteem kasutab kahte saatjat, samas kui tavalisel kapillaartihendi süsteemil on ainult üks, mistõttu on see kaks korda kallim. Teiseks, kuigi täpsus on hea, võib hästi{15}}konstrueeritud saatja/kapillaartoru/membraani tihendisüsteem seda ületada.
Järeldus
Temperatuur võib mõjutada nende seadmete jõudlust, kuid hästi{0}}loodud lahendus võib neid mõjusid leevendada. Rõhu erinevuse kasutamine paagi taseme mõõtmiseks on tõestatud ja kuluefektiivne meetod. See tagab täpse ja usaldusväärse taseme mõõtmise ning edastab selle teabe kiiresti kontrollerile.
