Kako umeriti ultrazvočni merilnik nivoja|Vodnik po--korakih

Povlecite dnevnik vzdrževanja na skoraj vseh tleh obrata in sčasoma boste našli odčitek nivoja, ki se ne ujema s tem, kar je dejansko v rezervoarju. Devetkrat od desetih to ni slab senzor -, to je senzor, ki ni bil nikoli pravilno umerjen, ali tisti, ki je zašel iz tolerance in ga nihče ni pravočasno odkril.Ultrazvočni merilniki nivojaso konceptualno preprosti: pošljete impulz, določite čas odmeva, izračunate razdaljo. Težave z natančnostjo izvirajo iz peščice majhnih podrobnosti, ki se med nastavitvijo preskočijo in se tiho sestavljajo v mesecih delovanja.

Ta vodnik pokriva umerjanje tako, kot bi ga vodili tehnik, ki stoji pred rezervoarjem - kaj preveriti, preden se dotaknete konfiguracijskega menija, kako pravilno nastaviti ničlo in razpon ter katere napake povzročijo največ klicev servisa.

Zakaj je umerjanje pomembnejše, kot večina misli

Ultrazvočni merilnik nivoja posredno meri nivo. Pretvornik pošlje akustični impulz proti tekoči ali trdni površini, vgrajena elektronika pa izračuna razdaljo od trenutka, ko se odmev vrne, na podlagi hitrosti zvoka v zraku. Ta hitrost zvoka ni fiksna - spreminja se s temperaturo, vlažnostjo in sestavo plina v posodi. Senzor, ki je bil enkrat umerjen ob namestitvi in se ga nikoli več ni dotaknil, bo odstopal, včasih za nekaj milimetrov, včasih za več centimetrov, odvisno od tega, kako daleč so se pogoji postopka odmaknili od prvotne nastavitve.

Za ne-kritične aplikacije - zbiralnik deževnice, na primer - majhen zanos skorajda ni pomemben. Toda pri odmerjanju kemikalij, skrbniškem prenosu ali katerem koli procesu, kjer se podatki o nivoju dovajajo v avtomatizirane krmilne zanke, se lahko ta zamik spremeni v prenapolnjene rezervoarje, sprožene alarme ali netočno štetje zalog. Rutinsko umerjanje je tisto, zaradi česar se številka na zaslonu ujema s številko v rezervoarju.

Ultrasonic Level Transmitter

Razumevanje dveh referenčnih točk: ničle in razpona

Vsaka ultrazvočna kalibracija nivoja se zmanjša na pravilno nastavitev dveh referenčnih točk.

Ničelna točka (prazna razdalja)

Ničelna točka je razdalja od sprednje strani pretvornika do najnižje točke, ki jo senzor potrebuje za merjenje - običajno dna rezervoarja, ali opredeljene referenčne-nizke ravni, če ima rezervoar zbiralnik ali izpust, ki ustvarja mrtvo območje. Če to naredite napačno, bo vsak odčitek nad njim izključen zaradi konstantnega odmika, tudi če je neobdelani čas odmeva senzorja popoln.

Točka razpona (celotna razdalja)

Razpon, včasih imenovan celotna -skala ali visoka-točka ravni, določa najkrajšo razdaljo, ki jo senzor odčita - običajno blizu vrha merilnega območja. Ničla in razpon skupaj vzpostavita delovno okno, ki ga oddajnik uporablja za pretvorbo časa odmeva v odstotek ali izhod -tehnične enote (4–20 mA, HART ali digitalno).

Pravilno določite obe točki in celotno merilno območje med njima bo pravilno merilo. Če se kateri koli zmotite, boste dobili senzor, ki bo morda dobro odčitaval pri 50 %, vendar bo opazno skoraj prazen ali poln.

Postopek-za-postopkom umerjanja

1. Najprej potrdite namestitveno geometrijo

Preden se dotaknete katerega koli menija za umerjanje, preverite fizične nastavitve. Izmerite dejansko razdaljo od sprednje strani pretvornika do najnižje merljive točke v posodi in zabeležite razdaljo blokiranja (najmanjše bližnje-razpon, ki ga pretvornik ne more odčitati zaradi zvonjenja pretvornika). Proizvajalci objavijo to številko mrtvega-pasu v podatkovnem listu -, ne da bi upoštevali, da je to eden najpogostejših virov nestalnih-odčitkov nizke ravni.

Preverite tudi, ali ima kot žarka prosto pot do površine. Ovire, kot so lestve, mešalne gredi ali dovodne šobe znotraj stožca, bodo ustvarile lažne odmeve, na katere se senzor lahko zaskoči namesto na pravo površino.

2. Izberite suho kalibracijo ali mokro kalibracijo

Obstajata dva praktična načina za nastavitev referenčnih točk, izbira pa je odvisna od aplikacije in tega, kako pomembna je zahteva po natančnosti.

Suha kalibracijauporablja znane razdalje namesto dejanske ravni tekočine. Prazno razdaljo (dno rezervoarja do pretvornika) in celotno razdaljo (ali razpon) vnesete neposredno prek lokalne tipkovnice ali programske opreme za konfiguracijo na podlagi mehanske risbe plovila. To je hitrejša metoda in običajno zadostuje za-cisterne za splošne namene, kjer je sprejemljiva majhna meja napake.

Mokra kalibracijavključuje polnjenje rezervoarja do dveh ali več znanih nivojev -, neodvisno preverjenih s potopnim trakom, kontrolnim steklom ali kalibrirano referenco -, in prilagajanje izhoda oddajnika, da se ujema. Ta metoda upošteva dejansko akustično obnašanje v dejanski posodi, vključno z morebitnimi manjšimi učinki signala zaradi geometrije rezervoarja, in je prednostni pristop za skrbniški prenos, regulativno poročanje ali kateri koli postopek, kjer so stroški netočnega odčitka visoki.

3. Nastavite ničelno točko

Ko je rezervoar prazen (ali na najnižji definirani ravni), dostopajte do konfiguracijskega menija oddajnika - prek lokalnega zaslona, ročnega komunikatorja HART ali konfiguracijske programske opreme, odvisno od modela. Vnesite ali potrdite prazno vrednost razdalje. Pri večini sodobnih oddajnikov je to mogoče storiti z neposrednim številčnim vnosom ali s funkcijo "samodejne ničle", ki prebere trenutni odmev in ga shrani kot referenco.

4. Nastavite točko razpona

Postopek ponovite na zgornjem koncu razpona. Če izvajate mokro kalibracijo, spravite rezervoar na znano visoko raven in potrdite, da se izhod oddajnika ujema. Če je suho, vnesite vrednost razdalje-v polnem merilu z risbe plovila.

5. Preverite glede na neodvisno referenco

Ta korak se preskoči pogosteje, kot bi moral. Po nastavitvi ničle in razpona preverite odčitek oddajnika glede na neodvisno metodo - odčitek s potopnim trakom, kontrolno steklo ali drugi umerjeni instrument - na dveh ali treh vmesnih nivojih, ne samo na končnih točkah. Senzor, ki se poravna pri praznem in polnem, lahko še vedno pokaže napako v obliki loka na sredini obsega, če se algoritem za obdelavo odmeva spopada s težko površino (pena, turbulenca ali ozka posoda z močnimi odboji sten).

6. Prilagoditev za okoljsko nadomestilo

Če aplikacija vključuje znatna temperaturna nihanja - rezervoar, izpostavljen neposrednemu soncu, ali posodo z ogreto vsebino - preverite, ali ima oddajnik vhod za temperaturno kompenzacijo ali vgrajen-senzor. Hitrost zvoka v zraku se spremeni približno 0,17 % na stopinjo, kar je malo na stopinjo, vendar se doda v aplikacijah s širokimi sezonskimi ali procesnimi temperaturnimi razponi.

7. Dokumentirajte kalibracijo

Zabeležite datum, uporabljeno referenčno metodo, pogoje okolja, ime tehnika in odčitke pred/po. To ni samo papirologija -, temveč podatkovna sled, ki naslednjemu tehniku omogoča, da opazi trende premikanja skozi čas, namesto da začne od ničle vsakič, ko se kaj izkaže.

Pogoste napake pri umerjanju, ki se jim je vredno izogniti

Ignoriranje mrtve cone.Če nastavite ničelno točko znotraj najmanjše razdalje za blokiranje proizvajalca, pride do nestabilnih ali manjkajočih odčitkov, ki so skoraj prazni, kar se pogosto napačno diagnosticira kot okvarjen senzor.

Umerjanje z moteno površino.Pena, močna turbulenca ali mešalo, ki deluje med kalibracijo, lahko povzročijo, da se senzor zaklene na lažni odmev. Kjer je mogoče, kalibrirajte pod stabilnimi, tihimi površinskimi pogoji.

Preskakovanje srednje{0}}kontrole.Kot je navedeno zgoraj, preverjanje samo dveh končnih točk skrije napake, ki se pojavijo drugje v obsegu.

Pozabite na ponovno-kalibracijo po spremembi postopka.Preklop na drug izdelek z drugačno gostoto hlapov ali spreminjanje notranje opreme rezervoarja lahko dovolj spremeni akustično vedenje, da upraviči novo kalibracijo - in ne le ponastavitev vdelane programske opreme.

Brez upoštevanja montažnega kota.Pretvornik, ki ni nameščen pravokotno na površino tekočine, odbija impulz stran od sprejemnika in ne nazaj nanj, kar oslabi moč signala in je lahko videti kot težava pri umerjanju, če je dejansko mehanska.

Primer na terenu: ko "ponovno umerjanje" ni bila prava težava

Srednje{0}}delovanje kemičnega mešanja je nekoč opozorilo na ponavljajočo se težavo: njihov ultrazvočni merilnik nivoja na mešalni posodi je ves čas kazal približno 8 % višjo raven od tiste, ki so jo operaterji ročno potrdili ob menjavi izmene. Prva poteza vzdrževalcev je bila dvakratna ponovna kalibracija -. Obakrat je bil odčitek takoj po kalibraciji videti pravilen, nato pa se je v nekaj dneh vrnil.

Izkazalo se je, da je dejanski vzrok pena. Postopek mešanja je ustvaril obstojen sloj pene, debel nekaj centimetrov, senzor pa se je zaklenil na vrh pene in ne na pravo tekočo površino pod njim. Nobena prilagoditev ničle/razpona tega ne popravi, ker ničelne točke in točke razpona nikoli niso bile napačne - cilj odmeva je bil. S preklopom senzorjevih nastavitev za-obdelavo odmeva v način, nastavljen za površine,-ki so izpostavljene peni, in dodajanjem kratke zakasnitve dušenja za filtriranje lažnega bližnjega-odmeva je odmik odpravljen, ne da bi se sploh dotaknili kalibracije.

Lekcija je dobro posplošena: vsako odstopanje ravni ni težava kalibracije. Preden prilagodite ničlo in razpon, je vredno izključiti površinske razmere, geometrijo vgradnje in motnje signala -, sicer boste na koncu znova umerili senzor, ki je ves čas pravilno odčitaval svoj dejanski cilj.

Kako pogosto bi morali znova umerjati?

Ni posameznega intervala, ki bi ustrezal vsaki aplikaciji - odvisno je od tega, kako kritična je meritev in kako stabilni so pogoji postopka. Kot splošno vodilo:

Prenos skrbništva ali aplikacije-za regulativno poročanje: četrtletno preverjanje glede na sledljive reference.
Standardno spremljanje procesa v stabilnih pogojih: običajno zadostuje letni pregled.
Surova ali spremenljiva okolja(velika temperaturna nihanja, prašna ali par{0}}močna atmosfera): pogostejša preverjanja na kraju samem so vredna dodatnega truda, saj ti pogoji pospešijo odnašanje.

Priporočila proizvajalca morajo vedno imeti prednost, če so bolj konzervativna od zgoraj navedenih, zlasti za oddajnike, ki se uporabljajo v sistemih z varnostnimi-instrumenti.

Kaj to pomeni, ko izbirate senzor

Umerjanje je vredno upoštevati pred nakupom, ne šele po namestitvi. Nekaj praktičnih točk za pretehtanje:

Funkciji samodejnega-nič in enega-gumbaobčutno skrajšajo čas namestitve pri -instalacijah z več rezervoarji, zlasti ko mora izvajalec naročiti na desetine senzorjev v kratkem času.

Vgrajena-temperaturna kompenzacijapomembneje je, kot je videti na podatkovnem listu, ali bo senzor nameščen na prostem ali v bližini ogrevane opreme - odstrani eno celotno kategorijo zanašanja brez vpletenosti tehnika.

Nastavljivi profili obdelave-odmeva(pena, vznemirjenost, površine z nizkim dielektrikom) lahko prihranijo obisk servisa, kot kaže zgornji primer na terenu. Lažje je izbrati pravi profil med zagonom, kot pa mesece kasneje diagnosticirati težavo z "megleno" kalibracijo.

HART ali digitalni izhod z daljinsko konfiguracijoomogoča tehniku, da preveri in prilagodi kalibracijo iz nadzorne sobe, kar je pomembno za rezervoarje, do katerih je fizično težko dostopati. Če vaši procesni pogoji vključujejo močne hlape, peno ali prah, zaradi katerih so ultrazvočne meritve manj zanesljive,a radarski senzor nivojamorda bolj ustreza istemu oddaljenemu-poteku konfiguracijskega dela.

Nič od tega ne nadomesti dobre prakse umerjanja, vendar pravi oddajnik naredi to prakso hitrejšo in manj{0}}nagnjeno k napakam.

Končne misli

Ultrazvočna kalibracija merilnika nivoja ni zapletena, vendar nagrajuje potrpežljivost. Tehniki, ki dobijo dosledno natančne odčitke, ne uporabljajo nujno dražje opreme -, ampak so tisti, ki preverijo geometrijo namestitve, preden obtožijo senzor, preverijo z neodvisno referenco, namesto da bi zaupali samo obema končnima točkama, in vodijo dnevnik umerjanja, ki spremeni "zdi se v redu" v dejanski trend podatkov. Pravilno določite ničelno in razponsko točko, upoštevajte okolje, v katerem senzor dejansko deluje, preostali del merilnega območja pa poskrbi sam zase.

Reference

Ameriško združenje instrumentov (ISA) - splošne smernice o instrumentih za merjenje ravni in postopkih umerjanja.
Ameriški naftni inštitut,Priročnik za standarde za merjenje nafte, Poglavje 3 - merjenje rezervoarjev in načela merjenja nivoja.
Nacionalni inštitut za standarde in tehnologijo (NIST) - referenčni podatki o hitrosti zvoka v zraku in njeni temperaturni odvisnosti.
Proizvajalčeva tehnična dokumentacija za specifikacije in postopke konfiguracije ultrazvočnih nivojskih oddajnikov - mrtvega-pasu (blokirna razdalja).

Rešujete težavo s kalibracijo na svojem rezervoarju ali določate nov ultrazvočni ali radarski nivojski instrument za zahtevno uporabo? Pošljite nam svojo risbo rezervoarja in pogoje postopka - pomagali vam bomo ugotoviti pravo nastavitev, preden postane ponavljajoča se servisna karta.

Kontaktirajte zdaj