Cum afectează temperatura fluidului stabilitatea punctului zero-a unui debitmetru electromagnetic?

Un client ne-a trimis odată o diagramă de tendință de la o linie de dozare chimică, care arată o citire a debitmetrului care a crescut cu aproape 0,3% din scara maximă într-o singură tură de producție - cu supapele închise și debitul efectiv zero. Fabrica excluse deja problemele de împământare și bule de aer. Ceea ce nu au luat în considerare a fost faptul că temperatura fluidului din acea linie a oscilat cu aproape 15 grade între loturi și doar această oscilație a fost suficientă pentru a trage punctul zero de la linia de bază.

Aceasta este o problemă mai frecventă decât se așteaptă oamenii și merită să o înțelegeți corect înainte de a vă uita la o diagramă similară, întrebându-vă ce este în neregulă cu contorul dvs.

Ce înseamnă de fapt stabilitatea punctului zero-

Punctul zero este orice citire pe care o produce un debitmetru atunci când nu există cu adevărat niciun fluid care se mișcă prin el. Într-o lume ideală, acel număr se află exact la zero și rămâne acolo. În practică, se deplasează - uneori cu un fir de păr, alteori suficient pentru a anula măsurarea-facturarii sau un proces de dozare strict controlat.

Stabilitatea punctului zero-contează cel mai mult în aplicațiile în care debitele scăzute au consecințe reale: dozarea substanțelor chimice, dozarea alimentelor și a băuturilor, tratarea apelor uzate și măsurarea transferului de custodie. Un contor care este perfect la un debit mare poate cauza probleme costisitoare dacă punctul lui zero rătăcește în perioadele de inactivitate sau în fazele de curgere-lentă.

Este, de asemenea, una dintre problemele mai greu de detectat devreme, deoarece o deplasare de la zero-punct arată adesea identică cu o scurgere cu adevărat lentă sau cu o supapă care nu este complet așezată. Echipele de întreținere petrec frecvent ore întregi urmărind o defecțiune mecanică înainte ca cineva să verifice dacă temperatura fluidului la momentul ultimei calibrări se potrivește cu temperatura la care procesul rulează de fapt acum.

Magnetic Flow Meter

Cum măsoară un debitmetru electromagnetic

Principiul de lucru este legea lui Faraday a inducției electromagnetice. O bobină din interiorul contorului generează un câmp magnetic peste conductă. Pe măsură ce fluidul conductiv se deplasează prin acel câmp, acesta induce o tensiune între doi electrozi, iar această tensiune este direct proporțională cu viteza fluidului. Fără piese în mișcare, fără obstacole în calea curgerii -, ceea ce reprezintă o mare parte din motivul pentru care aceste contoare sunt populare pentru apă, apele uzate și multe substanțe chimice de proces.

Problema este că acest lanț de măsurare are mai multe verigi, iar temperatura fluidului poate interfera în liniște cu mai multe dintre ele simultan.

Trei moduri în care temperatura perturbă punctul zero

Expansiune nepotrivită între căptușeală și electrozi

Căptușeala conductei și electrozii sunt de obicei fabricați din materiale diferite și nu se extind sau nu se contractă în același ritm atunci când temperatura se schimbă. În cazul în care căptușeala se extinde mai repede decât montarea electrodului, ea supune un stres mecanic asupra electrozilor și le poate schimba poziția cu o cantitate foarte mică, dar măsurabilă. Această mișcare mică schimbă modul în care electrozii se așează în raport cu câmpul magnetic, iar tensiunea indusă se schimbă odată cu ea - chiar și cu fluidul care stă complet nemișcat.

Modificări ale conductibilității fluidelor

Majoritatea fluidelor conductoare devin mai conductoare pe măsură ce temperatura crește. Deoarece semnalul debitmetrului depinde de fluidul care acționează ca un conductor în mișcare în câmpul magnetic, orice modificare a acelei conductivitati poate modifica tensiunea indusă independent de viteza reală a curgerii. Prin urmare, un fluid care se încălzește la mijlocul-procesului poate face ca contorul să raporteze o citire mică, diferită de-zero, în timpul a ceea ce ar trebui să fie o stare statică, fără-debit -, una dintre cauzele mai frecvent documentate ale devierii punctului zero-în ghidurile de depanare pe teren.

Bobina și deriva electronică

Bobina de excitație care generează câmpul magnetic are propria rezistență, iar rezistența se modifică odată cu temperatura. O schimbare a rezistenței bobinei modifică puterea câmpului magnetic, ceea ce modifică tensiunea indusă pe care o preiau electrozii. În plus, amplificatoarele și electronicele-de procesare a semnalului din interiorul carcasei transmițătorului sunt ele însele sensibile la temperatură-; componente cum ar fi amplificatoarele operaționale și convertoarele A/D pot experimenta schimbări de câștig și deplasare a tensiunii de polarizare pe măsură ce temperatura ambientală sau de proces se mișcă, iar aceste mici erori electronice sunt amplificate în aval într-o schimbare vizibilă a zero.

Un exemplu de câmp

O operație de procesare chimică de dimensiuni medii-rula undebitmetru electromagneticpe o linie de soluție fierbinte unde temperaturile lotului au variat cu aproximativ 10-15 grade, în funcție de produsul utilizat. Operatorii au observat că totalizatorul debitului a continuat să acumuleze volume mici peste noapte, chiar și cu toate supapele confirmate ca închise. Contorul în sine nu era defect - punctul zero urmărea pur și simplu curba de temperatură a fluidului în fiecare ciclu de lot.

Remedierea nu a implicat înlocuirea contorului. Trecerea la un transmițător cu compensare activă a temperaturii, combinată cu o procedură de re-zero efectuată la temperatura de funcționare reală a fluidului, mai degrabă decât la temperatura ambiantă a magazinului, a redus deviația cu mult în limitele toleranței specificate. Lecția care a rămas cu echipa fabricii: o verificare cu zero-punct pe o bancă rece și statică nu vă spune prea multe despre cum se va comporta contorul odată ce fluidul de proces este fierbinte.

Cum proiectează producătorii în jurul variației de temperatură

Materiale de expansiune termică potrivite

Asocierea materialelor de căptușeală și electrozi cu coeficienți similari de dilatare termică reduce solicitarea mecanică care determină schimbarea poziției electrodului. Aceasta este în mare parte o decizie de-etapă de proiectare, motiv pentru care alegerea materialului de căptușeală (PTFE, PFA, cauciuc, ceramică și așa mai departe) merită să fie întrebat atunci când specificați un contor pentru o aplicație cu temperatură variabilă-largă.

-Frecvență joasă,-excitație undelor pătrate

Proiectele mai vechi de excitație cu undă-sinusoidală și-curentă constantă sunt mai predispuse la o deviere zero decât sistemele de excitație cu undă pătrată-de frecvență joasă-, standard acum în majoritatea contoarelor industriale. Inversarea periodică a polarității curentului de excitație și eșantionarea semnalului la fiecare valoare fixă ajută la anularea interferențelor cu mișcare lentă, inclusiv unele efecte cauzate de temperatură, ceea ce reprezintă o mare parte din motivul pentru care această metodă de excitare a devenit implicită în industrie pentru aplicațiile sensibile la stabilitate-.

Încorporat-Compensarea temperaturii

Multe transmițătoare includ acum un senzor de temperatură și un algoritm de compensare care ajustează ieșirea pe baza temperaturii procesului{0}}în timp real, corectând conductivitatea și deviația electronică descrise mai sus înainte ca citirea să ajungă vreodată pe afișaj sau pe sistemul de control.

Practici de instalare care reduc problema

Calitatea legăturii la pământ, murdărirea electrozilor și interferența electromagnetică dispersă, toate compun orice derive legată de temperatură-care este deja prezentă, astfel încât o instalare adecvată - inele solide de împământare, conducte drepte adecvate-și protecția împotriva surselor electromagnetice puternice - fac ca orice compensare de temperatură pe care contorul a făcut-o în mod eficient.

Ce înseamnă asta dacă specificați un debitmetru

Dacă procesul dvs. implică temperaturi ale fluidului care variază semnificativ în timpul funcționării - încălzire în loturi, schimbări climatice sezoniere sau o schimbare a produsului cald/rece -, merită să adresați furnizorului trei întrebări directe înainte de a comanda:

Ce metodă de excitare folosește acest contor și este evaluat pentru stabilitate în intervalul de temperatură pe care îl veți vedea de fapt?
Transmițătorul include compensarea activă a temperaturii sau doar calibrarea-fixă a temperaturii?
Care este procedura de calibrare recomandată cu punctul zero-și ar trebui să fie făcută la temperatura procesului, mai degrabă decât la ambiantă?

Un contor care este precis pe o fișă de specificații la 20 de grade nu este neapărat precis la 45 de grade , iar decalajul dintre aceste două numere este exact acolo unde problemele de deriva de zero-punct tind să se ascundă.

FAQ

Poate fi remediată deriva de la zero-punct numai cu recalibrare?

Uneori, dar recalibrarea la o temperatură greșită pur și simplu resetează eroarea, mai degrabă decât să o elimine. Dacă deviația este determinată de temperatură-, soluția trebuie să abordeze condițiile de compensare sau de instalare, nu doar o ajustare de un-zero.

Cât de multă schimbare de temperatură este suficientă pentru a provoca o schimbare vizibilă a zero?

Depinde de proiectarea contorului și de fluid, dar oscilațiile în intervalul 10-20 de grade sunt de obicei suficiente pentru a produce o deviere măsurabilă în metri fără compensare activă a temperaturii, în special la debite mici.

Acest lucru afectează în mod egal toate debitmetrele electromagnetice?

Nu. Contoarele cu materiale de căptușeală/electrod potrivite, excitație cu unde pătrate-și compensare de temperatură-încorporată sunt semnificativ mai rezistente la deviația zero determinată de temperatură-decât modelele mai vechi sau cu costuri-mai mici.

Deviația de -punct zero este aceeași cu deriva de calibrare?

Nu chiar. Deviația de calibrare se referă la deplasarea preciziei generale a contorului în domeniul său de măsurare, în timp ce deviația de zero-punct afectează în mod specific linia de bază fără-debit. Un contor poate avea o calibrare stabilă peste tot, cu excepția la zero.

Ar trebui re{0}}contorul să fie pus la zero la temperatura ambiantă sau la temperatura procesului?

Temperatura procesului, ori de câte ori este posibil. Punerea la zero a unui contor pe o bancă rece și apoi instalarea acestuia pe o linie fierbinte este una dintre cele mai frecvente - și mai evitabile - cauze ale plângerilor de deriva pe care le vedem.

Dimensiunea conductei sau viteza de curgere înrăutățește deriva-de temperatură?

Nu direct, dar metrii cu diametru mai mare-cu suprafețe mai mari ale electrodului pot fi oarecum mai sensibili la tipul de solicitare mecanică descris mai sus, deoarece există mai mult material implicat în expansiune. Este încă un motiv pentru a verifica metoda de excitație și proiectarea de compensare la instalații mai mari, mai degrabă decât să presupunem că fișa de specificații a unui contor mai mic se aplică la scară.

Gânduri finale

Deviația-zero-de temperatură nu este un defect, ci o problemă de fizică pe care o mai bună proiectare și o instalare corectă o pot gestiona până la o-problemă. Mecanismul rulează prin trei canale - stres mecanic asupra electrozilor, schimbări de conductivitate a fluidului și deplasare în interiorul bobinei și electronicii - și toate trei răspund bine la combinația corectă de materiale, metoda de excitare și circuitele de compensare.

Dacă procesul dvs. rulează fluide într-un interval larg de temperatură și nu sunteți sigur că actualul contor - sau cel pe care urmează să îl comandați - este construit pentru a-l gestiona, trimiteți-ne detaliile procesului (tipul fluidului, intervalul de temperatură, dimensiunea conductei și aplicația) și vă putem ajuta să corespundeți specificației corecte înainte de a deveni o problemă de teren. Luați legătura cu echipa noastră pentru o recomandare.

Contactați acum