Calibrarea instrumentelor de măsurare a nivelului: un ghid complet

Majoritatea instalațiilor rulează mai mult de un tip de instrument de nivel. Același site ar putea aveasenzori ultrasonici pe rezervoare deschise, emițătoare radarpe vase sub presiune șimanometre magnetice de nivel pentru aplicații de interfață- și fiecare este calibrat puțin diferit. Pe hârtie este în regulă, dar, în practică, acesta este adesea motivul pentru care calibrarea devine inconsecventă: tehnicienii folosesc în mod implicit orice procedură pe care își amintesc cel mai bine, iar instrumentul care nu primește prea multă atenție este de obicei cel care se deplasează cel mai mult înainte ca cineva să observe.

Acest ghid reunește cele mai comune trei tehnologii de măsurare a nivelului - ultrasonică, radar și magnetică - într-o singură referință. Acesta acoperă ceea ce are fiecare în comun, unde diverg pașii de calibrare și cum să construiți o rutină de întreținere care să nu depindă de memoria unui tehnician. Dacă aveți nevoie de procedura completă-cu-pas cu pas pentru un anumit tip de instrument, am făcut legătura cu ghidurile detaliate din fiecare secțiune.

De ce contează o strategie de calibrare, nu doar o procedură de calibrare

În mod individual, calibrarea unui senzor este simplă. Problema mai dificilă apare la nivelul fabricii: cu o duzină sau mai multe instrumente din trei tehnologii diferite, intervalele de calibrare inconsecvente și procedurile nedocumentate sunt cele care cauzează de fapt discrepanțe de inventar, alarme false și inspecții neplanificate. O strategie - intervale standard în funcție de criticitate, un format de documentație partajat și o înțelegere comună a modului în care arată „bunul” pentru fiecare tehnologie - contează mai mult decât o singură calibrare care este realizată perfect.

Tehnologii de măsurare a nivelului pe scurt

Înainte de a intra în specificațiile de calibrare, este de ajutor să știți ce se măsoară de fapt și de ce diferă procedura.

Firma comună: fiecare dintre aceste tehnologii are nevoie de o referință zero definită și o referință definită la scară completă-. Diferența constă în ceea ce generează semnalul și ce poate interfera cu acesta.

Calibrarea indicatorului de nivel cu ultrasunete

Calibrarea cu ultrasunete se concentrează pe setarea distanțelor zero (gol) și span (plină), apoi verificarea față de o referință independentă în câteva puncte intermediare. Principala variabilă de gestionat este traseul acustic - orice deranjează suprafața (spumă, turbulență) sau blochează fasciculul (obstacole interne) va arunca citirile chiar și atunci când zero și intervalul sunt setate corect.

Citiți procedura completă: Cum să calibrați un indicator de nivel cu ultrasunete- acoperă calibrarea uscată vs. umedă, considerațiile privind banda moartă-, compensarea mediului și un exemplu de teren al unei probleme de deplasare legată de spumă-care părea o problemă de calibrare, dar nu era.

Calibrarea senzorului de nivel radar

Calibrarea radarului urmează aceeași logică zero/span ca ultrasonică, dar cu o variabilă adăugată: constanta dielectrică a mediului de proces. Deoarece radarul măsoară prin reflexie electromagnetică mai degrabă decât prin sunet, mediile slab reflectorizante - hidrocarburi ușoare, gaze lichefiate, lichide cu-conductivitate scăzută - returnează un ecou mai slab, iar transmițătorul trebuie să cunoască valoarea dielectrică a mediului pentru a interpreta corect acel eco.

Etape tipice de calibrare:

• Confirmați distanțele de referință goale și plinedin desenul vasului, la fel ca ultrasonic - măsurat de la fața antenei până la punctele cele mai de jos și cele mai înalte din domeniul de măsurare.
• Introduceți constanta dielectricăpentru mediul de proces, dacă emițătorul îl suportă. Majoritatea producătorilor publică tabele de referință; ghicirea acestei valori este una dintre cele mai frecvente cauze ale preciziei slabe pe medii cu dielectricitate scăzută.
• Calibrare uscatăfolosește o țintă de referință (o placă metalică plată, de obicei cel puțin un metru pătrat) poziționată la distanțele goale și pline cunoscute, cu antena menținută perpendiculară pe aceasta.
• Calibrare umedăumple vasul la niveluri cunoscute și ajustează rezultatul pentru a se potrivi cu - necesar atunci când obstacolele interne generează ecouri false care trebuie mapate și filtrate.
• Maparea-ecou fals, numită uneori „curbă ecou” sau „curbă goală”, înregistrează reflexiile din structurile interne fixe (agitatoare, duze, scări), astfel încât software-ul emițătorului să le poată ignora în timpul funcționării normale.
• Verificați la niveluri intermediare, nu doar punctele finale - deosebit de importante pe navele cu un acoperiș ne-plat sau cu elemente interne înclinate, care pot distorsiona citirea aproape de plin.

Radarul tinde să necesite mai puțină recalibrare în timp decât ultrasunetele, deoarece nu este afectat de schimbările de viteză a sunetului determinate de temperatură{0}}. Este o cale de actualizare obișnuită pentru aplicațiile în care ultrasunetele se confruntă cu - vapori grei, spumă sau praf -, deoarece undele electromagnetice nu sunt atenuate de acele condiții la fel cum sunt undele sonore.

Calibrarea indicatorului de nivel magnetic

Indicatoarele de nivel magnetice funcționează diferit față de celelalte două. Indicatorul vizual - o coloană de steaguri magnetice răsturnate - urmărește poziția fizică a unui plutitor și, în general, nu necesită calibrare în același sens; nu există procesare a semnalului de ajustat. Ceea ce necesită atenție estealinierea la scarăși, în cazul în care un transmițător este atașat la manometru, calibrarea ieșirii acelui transmițător.

Verificări și proceduri tipice:

• Verificați că greutatea specifică a flotorului se potrivește cu mediul de proces.Un flotor dimensionat pentru o densitate greșită va rula într-o poziție greșită, chiar dacă totul este instalat corect - aceasta este o problemă de specificație, nu este ceva ce puteți remedia ajustând scara.
• Verificați mișcarea liberă a flotoruluiîn camera de ghidare. Orice lipire, cauzată de resturi, coroziune sau o cameră îndoită, va apărea ca o citire a nivelului care rămâne în urmă sau nu se mișcă deloc.
• Aliniați scalafolosind procedura de corecție a producătorului, care de obicei ține cont de decalajul dintre linia centrală a magnetului plutitorului și baza plutitorului.
• Dacă este atașat un transmițător magnetostrictiv sau cu lant-reed, efectuați o calibrare standard zero/span pe acel transmițător: mutați plutitorul la referința 0%, confirmați sau tăiați ieșirea, apoi repetați la 100%.
• Verificați-coloana vizuală cu ieșirea transmițătoruluiperiodic - o nepotrivire între cele două indică, de obicei, o deviere de calibrare a transmițătorului, mai degrabă decât o problemă mecanică de plutire, deoarece indicația vizuală în sine nu are electronice care să se deplaseze.
• Verificați pentru interferențe magneticedacă citirile arată în mod constant dezactivate, - câmpurile magnetice externe puternice din apropierea camerei pot afecta răspunsul steagului, deși acest lucru este neobișnuit în instalațiile obișnuite.

Deoarece indicația vizuală de bază este mai degrabă mecanică decât electronică, manometrele de nivel magnetice tind să-și mențină acuratețea pe perioade lungi, cu o intervenție minimă - sarcina principală de întreținere revine camerei plutitoare și, acolo unde este prevăzut, emițătorului.

Calibrare uscată vs. Calibrare umedă: Aceeași alegere, fiecare tehnologie

Indiferent de instrumentul cu care lucrați, se aplică aceeași decizie fundamentală: calibrați folosind distanțe de referință cunoscute (uscat) sau calibrați față de un vas umplut real (umed).

• Calibrare uscatăeste mai rapid și nu necesită deconectarea unei nave sau umplerea acesteia la niveluri specifice. Este valoarea implicită pentru monitorizarea generală a procesului, unde este acceptabilă o mică marjă de eroare.
• Calibrare umedăține cont de comportamentul real din interiorul respectivului vas - obstacole interne, geometrie non-standard, proprietăți medii reale - și este alegerea potrivită pentru transferul custodiei, raportarea de reglementare sau orice aplicație în care costul greșelii depășește costul timpului suplimentar de configurare.

O cale de mijloc rezonabilă, folosită adesea în practică: uscat-calibrați la punerea în funcțiune folosind desene precise, apoi verificați printr-o singură verificare umedă cu o bandă de scufundare sau cu vizor înainte ca instrumentul să intre în funcțiune completă.

Un exemplu de câmp: același simptom, trei cauze fundamentale diferite

O instalație de procesare care rula toate cele trei tipuri de instrumente pe diferite vase a urmărit odată o plângere recurentă „citirea nivelului nu se potrivește cu rezervorul” la trei cauze neînrudite pe trei senzori diferiți, toate raportate în aceeași săptămână.

Pe senzorul cu ultrasunete, cauza a fost un strat de spumă care a încurcat ecoul - deja acoperit în ghidul cu ultrasunete de mai sus. Pe unitatea radar, cauza a fost o setare lipsă a constantei dielectrice; fusese lăsat la o valoare implicită adecvată pentru apă, dar mediul real era un solvent mult mai puțin reflectorizant, slăbind ecoul și introducând zgomot aproape de capătul inferior al intervalului. Pe indicatorul de nivel magnetic, problema în sine a fost flotorul - un flotor de înlocuire instalat în timpul unei reparații anterioare avea un grad de greutate specific greșit pentru mediul de proces, așa că mergea mai jos decât ar fi trebuit, indiferent de cât de bine a fost aliniată scala.

Niciuna dintre cele trei nu a fost fixată prin „recalibrare” în sens generic. Fiecare a necesitat înțelegerea de ce depinde acea tehnologie specifică pentru a produce o citire precisă în primul rând. Acesta este argumentul practic pentru a trata calibrarea ca cunoştinţe specifice instrumentului-mai degrabă decât ca o singură listă de verificare universală.

Cât de des ar trebui recalibrat fiecare tip de instrument?

Intervalele specificate de producător-ar trebui să depășească întotdeauna indicațiile generale acolo unde sunt mai conservatoare, în special pentru orice instrument care alimentează un sistem de siguranță-instrumentat.

Greșeli comune care afectează toate cele trei tehnologii

Tratarea fiecărei discrepanțe ca pe o problemă de calibrare.După cum arată exemplul de câmp, remedierea este adesea o setare de configurare, o componentă mecanică sau o condiție de proces -, nu valorile zero/interval în sine.

Omiterea documentației.Indiferent de tehnologia implicată, o înregistrare de calibrare care spune doar „calibrat, OK” este aproape inutilă pentru identificarea tendințelor de deriva. Înregistrați metoda de referință, condițiile ambientale și valorile înainte/după de fiecare dată.

Presupunând că setările din fabrică sunt finale.Fiecare instrument este livrat cu o configurație implicită care poate să nu se potrivească cu geometria specifică a vasului sau mediu de proces. Verificarea acelei configurații în timpul punerii în funcțiune - nu doar după ce apare o problemă - previne majoritatea problemelor abordate în acest ghid.

Intervale inconsecvente între niveluri de risc similare.Dacă o aplicație de transfer de custodie-pentru o singură tehnologie este verificată trimestrial, o aplicație la fel de critică pentru o tehnologie diferită de pe același site ar trebui să fie într-un program comparabil, nu lăsat la ceea ce a stabilit contractorul inițial.

Construirea unui program simplu de calibrare

Pentru un site care rulează tipuri de instrumente mixte, un program funcțional are de obicei trei părți:

• Un nivel de criticitate pentru fiecare instrument de nivel- transfer de custodie/siguranță, proces standard și non-critice - cu un interval definit pentru fiecare nivel, aplicat în mod consecvent, indiferent de tehnologie.
• Un format de înregistrare de calibrare partajat, astfel încât oricine extrage istoricul de întreținere mai târziu să poată compara instrumentele unul lângă altul în loc să interpreteze trei convenții diferite de înregistrare.
• O scurtă listă de verificare-specifică tehnologieipentru fiecare tip de instrument - extras din secțiunile de mai sus -, astfel încât tehnicienii să nu se bazeze pe memorie sau să aplice o mentalitate ultrasonică unui indicator magnetic.

Nimic din toate acestea nu necesită software special sau un buget mare. O foaie de calcul partajată cu cele trei liste de verificare atașate acoperă în mod adecvat majoritatea operațiunilor de dimensiuni mici--medii-; site-urile mai mari cu zeci de instrumente, de obicei, pliază acest lucru în CMMS-ul lor existent.

Gânduri finale

Indicatoarele de nivel cu ultrasunete, radar și magnetice rezolvă aceeași problemă de bază în trei moduri diferite, iar această diferență contează mai mult în timpul calibrării decât o reprezintă majoritatea programelor de întreținere. Standardizarea intervalelor și a documentației de-a lungul unui site este utilă, dar nu ar trebui să evidențieze faptul că fiecare tehnologie are propriile moduri de defecțiune - spumă pe ultrasunete, nepotriviri dielectrice pe radar, erori de specificare a plutitorului pe instrumente magnetice. A ști cu care ai de-a face și de ce depinde de fapt acel instrument specific pentru acuratețe, este ceea ce separă o remediere rapidă de un apel de service repetat.

Referințe

• Instrument Society of America (ISA) - ghid general privind instrumentele de măsurare a nivelului și practicile de calibrare.
• Institutul American de Petrol,Manual de standarde de măsurare a petrolului, capitolul 3 - principii de măsurare a rezervoarelor și de măsurare a nivelului.
• Date de referință - ale Institutului Național de Standarde și Tehnologie (NIST) privind viteza sunetului în aer și dependența acestuia de temperatură.
• Documentația tehnică a producătorului pentru instrumente cu ultrasunete, radar și nivel magnetic - bandă moartă-, constantă dielectrică și referințe la specificațiile flotante.
• Nu sunteți sigur ce tehnologie de măsurare a nivelului se potrivește aplicației dvs. sau aveți nevoie de ajutor pentru auditarea practicilor de calibrare într-un parc mixt de instrumente? Trimiteți-ne detaliile navei dvs. și condițiile procesului - suntem bucuroși să vă ajutăm să rezolvați acest lucru.

S-ar putea să vă placă și

• Cum să calibrați un indicator de nivel cu ultrasunete: un ghid pas{0}}cu-pas pentru monitorizarea precisă a rezervorului
• Cum să calibrați un indicator de nivel magnetic: un ghid pas{0}}cu-pas pentru monitorizarea precisă a rezervorului
• Cum să calibrați un senzor de nivel radar: un ghid-cu-pas cu pas pentru monitorizarea precisă a rezervorului