Če ste kdaj potegnili "zdravo"tlačni oddajnikizklopljen iz linije, ga dal na kalibrator in ugotovil, da odčitava pol odstotka od nič brez očitnega razloga, že poznate frustrirajoči del te težave: zanašanje se le redko oglasi. Ni alarma za "vaša 4-20 mA zanka vam počasi laže." Proces začne teči malo bolj bogato, malo šibko ali pa začne krmilnik nivoja loviti in nihče ne pomisli, da bi krivil oddajnik, dokler niso preverjene še tri druge stvari.
V tem članku je opisano, kaj se dejansko dogaja znotraj senzorja, ko oddajnik zamakne, zakaj se to zgodi tudi na dobro-vzdrževani opremi in kaj loči oddajnik, ki ima več let kalibracijo, od tistega, ki potrebuje varstvo.
Kaj dejansko pomeni "zanašanje" na zanki 4-20 mA
Preden se lotimo vzrokov, je vredno biti natančen glede tega, kaj je zanašanje, saj je rešitev odvisna od vrste, s katero imate opravka.
Zero driftpremakne celoten izhod za fiksni odmik. Če naj bi oddajnik poslal 4 mA pri 0 % in namesto tega pošlje 4,3 mA, se isti odmik 0,3 mA prikaže na vsaki točki na lestvici - 50 % se odčita visoko z enako mejo kot 0 %. Tega je običajno enostavno opaziti in enostavno popraviti s prirezovanjem ničelnega polja.
Zamik razponaje tista bolj moteča. Napaka narašča, ko se odčitek odmika od ničle, tako da je oddajnik lahko videti povsem v redu pri nizkih procesnih vrednostih in je izključen za odstotek ali več blizu celotne skale. To je tisto, kar se pokaže kot "merilnik pretoka večino dni dobro bere, med največjo obremenitvijo pa nekaj ne deluje," in prav za to napako se okrivi postopek, preden kdorkoli preveri instrument.
Večina oddajnikov, ki na terenu odpovejo, kaže mešanico obojega in nekaj histereze, zato je pravo preverjanje umerjanja - in ne le primerjava-odčitavanja v živo z drugim merilnikom - edini zanesljiv način za potrditev premika.
Dejanski vzroki za drift
Nič od tega ni skrivnostno. Ko oddajnik zapusti delovno mizo in začne delovati, ista peščica dejavnikov - temperatura, nihanje tlaka, vlaga, vibracije in običajno staranje komponent - povzroči skoraj vse dolgoročne-izgube natančnosti [1]. Tukaj je opisano, kako se vsaka dejansko odvija.
Toplotno cikliranje na senzorskem elementu
Vsak tlačni senzor ima temperaturni koeficient, kar pomeni, da se njegova ničelna točka in razpon rahlo premikata s temperaturo okolice ali procesno temperaturo. To je kompenzirano s tovarniško kalibracijo, vendar ponavljajoči se cikli ogrevanja in hlajenja - rezervoar, ki se napolni z vročim izdelkom in izprazni do okolja, zunanja namestitev, ki niha 40 stopinj F med dnevom in nočjo - povzroča stalno mehansko obremenitev diafragme in njeno lepljenje. Po dovolj ciklih se krivulja nadomestila, ki jo je zgradila tovarna, ne bo več tako natančno ujemala z realnostjo, kot se je nekoč.
Utrujenost diafragme in lezenje materiala
Sam senzorski element se premakne, čeprav za mikrone. Kapacitivne celice s tanko{1}}membrano so nagnjene k počasnemu lezenju v ničelno točko po letih nihanja tlaka in tudi piezorezistivni elementi niso imuni - sama kristalna struktura se nekoliko spremeni pod dolgotrajno obremenitvijo. Ena pogosto citirana številka iz anket o instrumentih postavlja tipičen premik ničle za kapacitivne senzorje v neprekinjeni industrijski uporabi nekje v razponu od nekaj stotink do nekaj desetink odstotka na leto [2] - malo na papirju, a dovolj, da je pomembno pri tesnem skrbni-premestitvi ali varnostni zanki v nekaj letih.
Staranje elektronskih komponent
Ne gre samo za senzor. Elektronika za prilagajanje signala, A/D pretvornik, referenčna napetost - vse se stara. Kondenzatorji se rahlo izsušijo, vrednosti uporov se znižujejo in pri starejših analognih oddajnikih lahko samo to predstavlja pomemben delež skupnega opazovanega premika. To je velik del razloga, zakaj pametni mikroprocesorski-oddajniki na splošno zdržijo kalibracijo občutno bolje kot starejše analogne enote v enaki življenjski dobi - preprosto je manj analognega vezja, ki bi ga lahko premaknili.
Učinki statičnega tlaka na oddajnike DP
Ta ujame veliko ljudi nepripravljenih. Pri oddajniku diferenčnega tlaka, ki meri majhen diferencial čez napeljavo, ki poteka pri visokem statičnem tlaku (v liniji), se napaka v samem statičnem tlaku spremeni v napako v odčitku DP -, čeprav statični tlak ni spremenljivka, ki jo merite. Visok{3}}aplikacije statičnega DP, pri čemer je pogost primer pretok pare, so nesorazmerno zastopane v pritožbah zaradi zanašanja ravno zaradi tega razloga.
Obremenitev mehanske namestitve
Oddajnik, ki je premočno nategnjen na svoj procesni priključek ali nameščen na razdelilnik, ki je nekoliko nepravilen, je pod obremenitvijo, preden sploh zazna procesni tlak. Ta osnovna obremenitev se ne pokaže vedno prvi dan -, pokaže se kot ničelni premik nekaj mesecev kasneje, ko termični cikel in vibracije delujejo, se zrahljajo ali še dodatno utečejo. Vibracije iz bližnjih črpalk in kompresorjev naredijo isto stvar postopoma.
Prepozno ponovno umerjanje - "vzrok", ki v resnici ni vzrok
Vredno imenovati ločeno: včasih sploh ni dramatičnega neuspeha. Oddajnik se preprosto stara v skladu z objavljeno letno specifikacijo stabilnosti, interval umerjanja pa je bil podaljšan čez tisto, za kar je bil instrument zasnovan. Grobo preverjanje zdravega razuma, ki ga uporabljajo nekateri terenski tehniki: pomnožite leta uporabe z objavljeno letno specifikacijo stabilnosti -, če je izmerjena napaka v tem merilu, gre za običajno staranje, ne za napako. Če je precej več kot to, je verjetnejši krivec nekaj drugega - toplotni, mehanski ali statični tlak -.
Terenski primer
Procesni inženir v srednje-velikem obratu za doziranje kemikalij je nekoč opisal lovljenje občasnega alarma nivoja večji del četrtine. Oddajnik nivoja na osnovi DP-na reaktorju z plaščem bi pravilno odčitaval preverjanja zaustavitve, med proizvodnimi poteki se dvignil visoko in se čez noč umiril -, zaradi česar je bilo videti kot težava v procesu in ne kot težava z instrumentom. Treba je bilo potegniti zapise o umerjanju in jih -navzkrižno primerjati z dnevnikom temperature šarže, da smo opazili vzorec: napaka razpona oddajnika je sledila skoraj natančno s toplotnim ciklom iz plašča, ne s samim nivojem. Zamenjava oddajnika z nižjim objavljenim temperaturnim koeficientom - in dodajanje toplotne izolacije na impulzni liniji - sta to rešila, ne da bi se sploh dotaknili procesnih krmilnikov. Nauk, ki se je ekipi pozneje vtisnil v spomin: ne domnevajte, da-primerjave odčitkov v živo izključujejo odklon, in ne predpostavljajte, da stabilen odčitek pri zaustavitvi pomeni, da je oddajnik v redu pod obremenitvijo.
Diagnosticiranje zanašanja, preden vas to stane
Nekaj navad zgodaj ujame zanemarjanje, preden se spremeni v motnjo procesa ali neuspešno revizijo:
- Pri vsakem umerjanju primerjajte številke "kot je bilo ugotovljeno" s številkami "kot levo"., ne samo, ali je končno branje uspešno. Oddajnik, ki je za sprejem potreboval velik popravek, vam nekaj sporoča, tudi če je tehnično opravil.
- Odzračite v atmosfero in preverite pravo ničlo, ne samo primerjava procesa v živo z drugim instrumentom - dva drseča instrumenta se lahko med seboj strinjata in sta oba napačna.
- Sledite trendu, ne le uspešno/neuspešno.Oddajnik, ki je pri vsakem preverjanju uporabil 80 % svoje dovoljene tolerance, se nekam usmerja; tisti, ki več let vzdržuje 5 % tolerance, verjetno ne potrebuje krajšega intervala.
- Ločite ponovno{0}}razpon od dejanskega umerjanja.Spreminjanje vrednosti spodnjega/zgornjega območja na pametnem oddajniku spremeni tisto, kar prikazuje - nič ne popravi premika senzorja. To se meša pogosteje, kot bi se moralo.
Prakse umerjanja, ki dejansko zmanjšajo tveganje zanašanja
Uporabite pravilno sledljivo referenco
Kalibracija na terenu je dobra samo toliko, kolikor je dobra v primerjavi s tem. Referenčni standard bi moral biti sledljiv do nacionalnega meroslovnega inštituta - NIST v ZDA ali enakovrednega organa drugje - in kot delovno pravilo bi moral biti referenčni instrument smiselno bolj natančen od preizkušanega oddajnika, ki se običajno navaja kot razmerje natančnosti vsaj 3:1 do 4:1, imenovano razmerje natančnosti testa ali TAR [3][4]. Umerjanje oddajnika z oceno ±0,075 % glede na referenco, ki je le dvakrat bolj natančna, v resnici ne dokazuje ničesar.
Nastavite intervale iz podatkov, ne iz navad
Ni univerzalnega "pravilnega" intervala -, odvisno je od kritičnosti zanke, procesnega okolja in vseh veljavnih zakonskih zahtev. Skrbniški prenos in varnostno{2}}instrumentirane zanke imajo pogosto svoje predpisane cikle ne glede na opazovani odmik [4]. Pomembno je, da je interval nastavljen iz preteklih podatkov o umerjanju za to posebno storitev, ne pa kopiran iz proizvajalčevega splošnega priporočila in nikoli ponovno pregledan.
Uskladite senzorsko tehnologijo z aplikacijo
Vsaka tehnologija zaznavanja se ne obnaša enako pod enakim stresom. Kapacitivni elementi sčasoma ohranjajo ničelno stabilnost; piezorezistivne zasnove se odzivajo hitreje, vendar lahko pokažejo večji odmik pod dolgotrajno obremenitvijo; digitalni, mikroprocesorsko{1}}kompenzirani oddajniki so na splošno boljši od analognih-samo zasnov za dolgoročno-stabilnost, ker se temperaturna kompenzacija obravnava računalniško in ne s staranjem analognih komponent [5]. Za visoko-statično storitev DP je oddajnik z objavljeno, preizkušeno specifikacijo napake statičnega tlaka vreden pozornosti - številne podatkovne liste zakopljejo to številko in je natanko tisti, ki napoveduje dejansko-zmogljivost v tej aplikaciji.
Kaj to pomeni, ko določate oddajnik
Za kupca, ki ocenjuje oddajnike, namesto da odpravlja težave z nameščenim, je praktičen zaključek ta, da pogleda mimo osnovne številke natančnosti v prvi vrstici podatkovnega lista. Specifikacije, ki dejansko napovedujejo dolgoročno-vedenje drifta, so še nižje: objavljena letna stabilnost (običajno navedena kot %/leto), temperaturni koeficient v celotnem kompenziranem območju in - za oddajnike DP - specifikacija učinka statičnega tlaka. Oddajnik z nekoliko nižjo glavno natančnostjo, vendar s strožjo specifikacijo stabilnosti bo pogosto presegel "natančnejšo" enoto dve ali tri leta v uporabi, kjer se pokažejo dejanski stroški odmika: nenačrtovano ponovno umerjanje, motnje v procesu in v reguliranih aplikacijah ugotovitve revizije.
Končne misli
Odmik ni znak, da je oddajnik pokvarjen - je fizična gotovost za kateri koli senzor, ki je izpostavljen-toplotnemu kroženju v resničnem svetu, mehanskim obremenitvam in staranju komponent. Inženirsko vprašanje ni, kako ga odpraviti, ampak kako ga določiti, namestiti in umeriti okoli njega, da ostane znotraj predvidljivega, dokumentiranega pasu, namesto da se čez šest mesecev pokaže kot skrivnostni problem procesa.
Reference
- ScienceDirect, "Natančnost tlačnega oddajnika" -https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0019057809000329
- GAMICOS, »Pressure Transmitter Zero Drift: Diagnosis & Calibration Guide« -https://blog.gamicos.com/pressure-oddajnik-nič-premik-diagnoza-umerjanje-vodnik
- ISA, "Osnove kalibriranja tlačnih oddajnikov," InTech -https://www.isa.org/intech-home/2016/september-oktober/departments/osnove--umerjanja-tlaka-oddajnikov
- Control Global, "Umerjanje instrumentov za tlak" -https://img.controlglobal.com/files/base/ebm/controlglobal/document/2022/08/1661881713031-ct1705calibratingpressureinstrumentation.pdf
- RealPars, "Kaj povzroča analogni zamik?" -https://www.realpars.com/blog/analog-drift
