Pe măsură ce industriile din întreaga lume se străduiesc să îmbunătățească controlul procesului, calitatea măsurătorilor proceselor este adesea trecută cu vederea; totuși, măsurarea de-înaltă calitate este o cerință pentru orice soluție de control. Indiferent cât de sofisticat este sistemul dvs. de achiziție de date DCS, PLC, SCADA sau cloud-, fără date de proces precise și fiabile, nu contează.
Există multe tehnologii diferite disponibile, dar cea mai utilizată este presiunea diferențială. Măsurarea nivelului utilizând un transmițător de presiune diferențială utilizează principii bine-înțelese, este dovedită-în teren și oferă avantaje de cost față de alte tehnologii. Cu toate acestea, măsurarea nivelului de presiune diferențială are un inamic major: temperatura.
Temperatura poate afecta negativ acuratețea măsurării nivelului. Acest articol va explica de ce temperatura are acest efect și cum să-l atenuăm.
Cauza
Măsurarea nivelului de presiune diferențială funcționează prin deducerea nivelului rezervorului pe baza presiunii diferențiale măsurate. Pentru a utiliza metoda presiunii diferenţiale, mediul măsurat trebuie să aibă o densitate constantă. Presiunea generată de lichidul din rezervor este mai mare decât presiunea de referință. Dacă transmițătorul folosește un semnal analogic de 4 până la 20 mA, acesta trebuie setat astfel încât semnalul de 4 mA să corespundă presiunii când rezervorul este gol, iar semnalul de 20 mA să corespundă presiunii când rezervorul este plin.
Presiunea de referință menționată aici poate varia în funcție de designul rezervorului. Un rezervor deschis este deschis către atmosferă și folosește presiunea atmosferică ca referință. Într-un rezervor închis sau presurizat, presiunea de referință este presiunea din partea superioară a rezervorului.
Într-un rezervor închis, partea de joasă presiune-a transmițătorului este conectată la capacul rezervorului. Există mai multe metode de conectare diferite, cum ar fi pauză-umedă și-pauza uscată. Cu toate acestea, una dintre cele mai comune metode folosește o etanșare la distanță conectată printr-un tub capilar. Tubul capilar este umplut cu lichid, care transmite presiunea senzorului transmițător.
În această instalație, transmițătorul de presiune diferențială măsoară presiunea mediului în rezervor, presiunea la partea superioară a rezervorului și înălțimea de presiune generată de fluidul de umplere din tubul capilar. În esență, presiunea generată de lichidul de umplere este ca un transmițător care măsoară nivelul rezervorului, dar rezervorul este întotdeauna plin 100%. Toate transmițătoarele inteligente de presiune aflate în prezent pe piață pot măsura presiunea capului capilar. Cu toate acestea, deoarece acest fluid de umplere este conținut într-un volum foarte mic și într-un tub foarte lung, este afectat de temperatură. Ca și în cazul tuturor lichidelor, schimbările de temperatură provoacă modificări ale densității (SG), care, la rândul lor, provoacă modificări ale capului de presiune măsurat de transmițător. După cum sa menționat mai devreme, densitatea trebuie să fie stabilă pentru a utiliza metoda presiunii diferențiale.
Acest efect de temperatură poate apărea din mai multe surse diferite. Poate fi cauzată de faptul că capilarul de-presiune înaltă este mai scurt decât capilarul de-presiune joasă, de temperaturi diferite între părțile de presiune înaltă și de joasă-presiune sau de faptul că capilarul este prea lung. Toate acestea pot fi corectate cu un sistem de nivel- bine conceput.
Metode
Lungimi capilare diferite: industria a găsit diferite metode pentru a aborda erorile cauzate de această situație. Acest lucru este cauzat de volumele diferite de lichid de umplere din fiecare capilar. Capilarele mai lungi sunt mai afectate decât cele mai scurte. Acest lucru duce la un dezechilibru între partea de-presiune înaltă și presiunea-de joasă. Cum poate fi corectat acest dezechilibru? Echilibrează-le. Prima metodă este simplă, dar eficientă. Pur și simplu faceți ambele capilare de aceeași lungime. Acest lucru asigură că fiecare capilar experimentează aceeași temperatură atunci când este umplut cu același volum de lichid, echilibrând astfel efectele. O a doua abordare este de a menține aceeași lungime a capilarei, dar variați diametrul interior pentru a echilibra efectele temperaturii. Ambele metode sunt eficiente. Prima metodă poate fi puțin mai costisitoare, dar mai ușor de proiectat. A doua metodă necesită un efort de inginerie inițial.
Diferența de temperatură: În fermele de rezervoare, este obișnuit să se experimenteze o diferență de temperatură între cele două conexiuni de proces de pe un rezervor. Scopul de proiectare al unei ferme de rezervoare este de a înghesui cât mai multe rezervoare în cel mai mic spațiu posibil. Acest aspect are ca rezultat ca transmițătorul/conexiunea procesului de-înaltă presiune/capilarul de-înaltă presiune să fie în umbră, în timp ce conexiunea de proces-de joasă presiune/capilarul de joasă-presiune este în lumina directă a soarelui. După cum știm cu toții, există o diferență semnificativă de temperatură între lumina directă a soarelui și umbră. Similar cu soluția de mai sus, proiectarea sistemului de măsurare a nivelului necesită ca ambele conexiuni de proces/capilare să „simtă” aceeași temperatură. Soluția este adăugarea unui capilar de referință la sistem. Capilarul de referință este conectat la partea de joasă-presiune și grupat împreună, extinzându-se alături de capilarul de-înaltă presiune. Acest capilar de referință „transmite” temperatura capilarului de joasă presiune-capilarului de-înaltă presiune. Cele două capilare și capilarul de referință ating echilibrul de temperatură, eliminând orice dezechilibru de temperatură.
Tuburi capilare lungi: cu cât tubul capilar este mai lung, cu atât este mai mare efectul temperaturii asupra sistemului. Capilarele lungi sunt utilizate în coloanele de distilare înalte, evaporatoare și orice rezervoare de stocare înalte. În timp ce metodele menționate mai sus pot reduce acest efect, lungimea capilară este adesea prea mare pentru aceste metode. Acest lucru duce la măsurători inexacte și la niveluri de lichid inutilizabile. Deci, cum pot fi eliminate efectele temperaturii în aceste aplicații? Răspunsul este simplu-eliminați tubul capilar. Mai multe companii de pe piata ofera sisteme care inlocuiesc tubul capilar cu cabluri electrice. Aceste sisteme au doi senzori de presiune diferiți, unul situat la conexiunea de-înaltă presiune și celălalt pe partea de-joasă presiune. Cei doi senzori comunică între ei prin cabluri electrice, care nu sunt afectate de temperatură. Senzorul de la conectorul de proces de-înaltă presiune utilizează informațiile de la celălalt senzor pentru a genera un semnal de ieșire de nivel. Acest sistem are dezavantaje, primul dintre care este prețul. Acest sistem folosește două transmițătoare, în timp ce un sistem standard de etanșare capilară are doar unul, ceea ce îl face de două ori mai scump. În al doilea rând, deși acuratețea este bună, un transmițător bine conceput-sistem de etanșare cu diafragmă/tub capilar o poate depăși.
Concluzie
Temperatura poate afecta performanța acestor dispozitive, dar o soluție- bine concepută poate atenua aceste efecte. Utilizarea presiunii diferențiale pentru a măsura nivelul rezervorului este o metodă dovedită,-eficientă. Oferă măsurare precisă și fiabilă a nivelului și transmite rapid aceste informații către controler.
