Premik -točke ničelne točke, znan tudi kot premik-točke ničelnosti, je tehnični ukrep za premagovanje odmika-točke ničelne točke, ki nastane med namestitvijo merilnikov nivoja diferenčnega tlaka zaradi neusklajenosti med tlačno pipo oddajnika in tlačno pipo posode ali izvajanjem izolacijskih ukrepov.
Med namestitvijo instrumenta oddajnik morda ne bo vedno na isti vodoravni ravnini kot tlačna pipa zaradi razlogov, kot so lokacija namestitve opreme in enostavnost vzdrževanja in delovanja s strani procesnega osebja. Poleg tega, če je merjeni medij zelo jedka ali viskozna tekočina, ga ni mogoče neposredno vnesti v oddajnik; za prenos signala tlaka in preprečevanje korozije merjenega instrumenta je treba namestiti rezervoar za izolacijsko tekočino. V takih primerih je treba upoštevati vpliv izmerjenega medija in stolpca izolacijske tekočine na odčitek manometra. Da bi odpravili vpliv mesta namestitve ali izolacijske tekočine na odčitek manometra, je potrebna migracija ničelne{3}}točke. Pri uporabi oddajnikov diferenčnega tlaka je treba biti pozoren na razpoložljivo območje, vključno z migracijo silikonskega olja, zlasti pri oddajnikih diferenčnega tlaka majhnega-razpona. Migracijo z ničelno-točko lahko razdelimo v tri glavne kategorije: brez migracije, negativna migracija in pozitivna migracija.
Načelo delovanja
Pri uporabi merilnika diferenčnega tlaka za merjenje nivoja tekočine je premik ničelne{0}}točke običajno težava zaradi različnih lokacij namestitve. Obstajajo trije scenariji: brez premika, pozitivni premik in negativni premik.
Brez premika (nizek{0}}točni vod je prazen)
Za zaprt rezervoar ali reakcijsko posodo naj bo spodnji tlak P, tlak nad površino tekočine pa P3in je višina nivoja tekočine H, potem imamo: P=P³ + Hpg
Kjer je: p gostota medija, g pa gravitacijski pospešek.
ΔP=P - P³=Hpg
Običajno je znana gostota medija, ki ga merimo. Tlačna razlika ΔP je neposredno sorazmerna z višino nivoja tekočine H; z merjenjem tlačne razlike lahko določimo višino nivoja tekočine.
Pozitivna migracija (niz{0}}točni vod je prazen)
Negativne migracije
Ko je posoda, ki se meri, odprta, je tlak plinske faze atmosferski tlak. Podtlačna komora diferenčnega manometra se lahko odzrači v ozračje, manometer pa se lahko uporablja tudi za merjenje nivoja tekočine. Če je posoda zaprta, je treba podtlačno komoro diferenčnega manometra povezati s plinsko fazo posode.
Primer brez selitve:
Merilniki nivoja diferenčnega tlaka merijo tlak z diferenčnim tlakom, ustvarjenim med tekočino ter pozitivnimi in negativnimi tlačnimi komorami oddajnika. Če sta pozitivnotlačna in podtlačna komora oddajnika ter tlačna točka posode na isti vodoravni ravnini, ko je H=0, ΔP=0; to je ΔP=Ppozitivno-Pnegativno=ρgH, tlak pa se bo spreminjal linearno z naraščanjem nivoja tekočine.
Če je gostota tekočine v rezervoarju 1,2 in nivo tekočine niha v območju 0-4m, izračunajte doseg oddajnika.
Rešitev: Po formuli: ΔP=Ppozitivno - Pljučnica=ρgH
Pri polni ravni: P1=1.2 × 9,8 × 4=47.06 kPa
Pri praznem nivoju: P1=1.2 × 9,8 × 0=0 kPa
Pri polnem in praznem nivoju: P2=0 kPa
Območje oddajnika je: 0-47,06 kPa
Primer pozitivne migracije:
Ko je oddajnik diferenčnega tlaka na položaju h pod referenčno ravnino nivoja tekočine, je potrebna pozitivna migracija.
Če je gostota tekočine v rezervoarju 1,2 in nivo tekočine H niha v območju 0-4 m, pri čemer je h 1 m, izračunajte doseg oddajnika.
Rešitev: Po formuli: ΔP=Ppozitivno - Pljučnica=ρgH
Niz{0}}tlačna stran P2: Ker je odprta za atmosfero, se predpostavlja, da je 0.
Visok{0}}tlačna stran P1: P1=ρg(H + h)
Pri polni ravni tekočine: P1=1.2 × 9,8 × (4 + 1)=58.8 kPa
Pri nivoju prazne tekočine: P1=1.2 × 9,8 × (0 + 1)=11.76 kPa
Domet oddajnika je: 11.76 - 58.8 kPa
Zaključek: Razlog za prehod pozitivne ničelne -točke tega oddajnika je v tem, da tudi ko je nivo tekočine 0, še vedno obstaja tlak nivoja tekočine 11,76 kPa, ki deluje na stran s pozitivnim tlakom oddajnika.
Primer negativne migracije:
V sistemu za merjenje nivoja tekočine, prikazanem na sliki, cev za vodenje tlaka plinske faze ni napolnjena s plinom, ampak s kondenzatom (katerega gostota je približno enaka gostoti vode v posodi).
Če je gostota vode v rezervoarju 1,0, nivo tekočine H niha v območju 0-2 m, H0 pa je 2,5 m, izračunajte doseg oddajnika.
Rešitev: Po formuli: ΔP=Ppozitivno - Pljučnica=ρgH
Niz{0}}tlačna stran P2: P2=ρgH0
Visok{0}}tlačna stran P1: P1=ρgH
Niz{0}}tlačna stran pri polni ravni: P2=1.0 × 9,8 × 2.5=24.5 kPa
Niz{0}}tlačna stran pri praznem nivoju: P2=1.0 × 9,8 × 2.5=24.5 kPa
Visok{0}}tlačna stran pri polni ravni: P1=1.0 × 9,8 × 2=19.6 kPa
Visok{0}}tlačna stran pri praznem nivoju: P1=1.0 × 9,8 × 2=19.6 kPa =1.0 × 9,8 × 0=0 kPa
Po formuli: ΔP=Ppozitivno - Pnegativno
Pri polni ravni: ΔP=19.6 - 24.5=-4.9 kPa
Pri praznem nivoju: ΔP=0 - 24.5=-24.5 kPa
Razpon oddajnika je: -24,5 do -4,9 kPa
Zaključek: razlog za negativno migracijo ničelne-točke tega oddajnika je, da ko je nivo tekočine 0, še vedno obstaja tlak nivoja tekočine -24,5 kPa, ki se uporablja na strani podtlaka oddajnika.
Če povzamemo: Ko je nivo tekočine 0, če je ΔP > 0, oddajnik potrebuje pozitivno migracijo; če je ΔP < 0, potrebuje oddajnik negativno migracijo; če je ΔP=0, selitev ni potrebna.
Vpliv lokacije namestitve oddajnika na nivo tekočine
O: Merilnik nivoja z dvojno-prirobnico je nameščen pod vodoravno črto spodnje prirobnice zaprte posode, oddajnik pa je nameščen pod vodoravno črto spodnje prirobnice zaprte posode, kot je prikazano na spodnji sliki.
Ob predpostavki ρsrednjeje gostota medija=1.5, ρ0je gostota silikonskega olja=0.93, H0je srednji doseg (0-5m), H1 = 1m, H2= 6m, poišči domet oddajnika.
rešitev:
Razpon: ΔP=ρsrednje × g × H0= 1.5 × 9,8 × 5=73.5 kPa
Tlak nivoja prazne tekočine na strani visokega{0}}tlaka: P(+)=ρ0 × g × H1= 0.93 × 9,8 × 1=9.114 kPa
Tlak nivoja prazne tekočine na strani nizkega{0}}tlaka: P(-)=ρ0 × g × H2= 0.93 × 9,8 × 6=54.684 kPa
Tlačna razlika na nivoju prazne tekočine: ΔP=P(+) - P(-)=9. 114 - 54.684=-45.57 kPa Tlačna razlika na polni ravni: ΔP=Tlačna razlika na praznem nivoju ΔP + vrednost območja ΔP=-45.57 + 73.5=27.93 kPa Območje oddajnika: -45,57 do 27,93 kPa
B: merilnik nivoja z dvojno-prirobnico je nameščen na sredini vodoravne črte prirobnice zaprte posode, oddajnik pa je nameščen na sredini vodoravne črte visoke in spodnje prirobnice zaprte posode, kot je prikazano na spodnji sliki.
Ob predpostavki ρsrednjeje gostota medija=1.5, ρ0je gostota silikonskega olja=0.93, H0je srednji doseg (0-5m), H1 = 2m, H2= 3m, poišči domet oddajnika.
Rešitev: obseg: ΔP=ρsrednje × g × H0= 1.5 × 9,8 × 5=73.5 kPa Visok{3}}tlak ravni zraka na strani tlaka: P(+)=ρ0×g×-H1=0.93×9,8×-2=-18.228Kpa Nizek-tlak nivoja prazne tekočine na tlačni strani: P(-)=ρ0×g×H2=0.93×9,8×3=27.342Kpa Razlika v tlaku na nivoju prazne tekočine: ΔP=P(+)-P(-)=-18.228-27.342=-45.57Kpa Razlika v tlaku na nivoju polne tekočine: ΔP=razlika tlaka na nivoju prazne tekočine ΔP+vrednost območja ΔP=-45.57+73.5=27.93Kpa Območje oddajnika: -45,57 do 27,93Kpa
C: Oddajnik diferenčnega tlaka z dvojno-prirobnico je nameščen nad vodoravno črto zgornje{1}}prirobnice zaprte posode, kot je prikazano na spodnji sliki.
Ob predpostavki ρsrednjeje gostota medija=1.5, ρ0je gostota silikonskega olja=0.93, H0je srednji doseg (0-5m), H1 = 6m, H2= 1m, poišči domet oddajnika.
Rešitev: Razpon
ΔP = ρsrednje × g × H0= 1.5 × 9,8 × 5=73.5 kPa Visok{3}}tlak ravni zraka na tlačni strani: P(+)=ρ0×g×(-H1)=0.93×9,8×-6=-54.684Kpa Nizek-tlak nivoja prazne tekočine na tlačni strani: P(-)=ρ0×g×(-H2)=0.93×9,8×-1=-9.114Kpa Tlačna razlika pri nivoju prazne tekočine: ΔP=P(+)-P(-)=-54.684-(-9,114)=-45.57Kpa Tlačna razlika pri polni tekočini: ΔP=tlačna razlika nivoja prazne tekočine ΔP+vrednost območja ΔP=-45.57+73.5=27.93Kpa Območje oddajnika: -45,57 do 27,93Kpa
Zaključek: Iz zgornjih izračunov je mogoče sklepati, da sta razpon in premik ničelne-točke oddajnika nivoja z dvojno-prirobnico enaka ne glede na mesto namestitve. Pri dejanski namestitvi se priporoča prvi način namestitve. Drugi dve metodi sta nagnjeni k povratnemu toku silikonskega olja, kar povzroči izbočenje membrane in poškodbo oddajnika.
Previdnostni ukrepi pri namestitvi
Merilniki nivoja diferenčnega tlaka so trenutno najpogosteje uporabljen tip instrumenta za merjenje nivoja. Zaradi procesnih zahtev in včasih ekonomskih razlogov, kot je prihranek materiala-cevovoda, ki prevodi tlak, so merilniki nivoja diferenčnega tlaka pogosto nameščeni v težkih delovnih pogojih. Pravilna namestitev merilnika nivoja in tla{3}}prevodne cevi neposredno vpliva na točnost meritev.
Za optimalno namestitev je treba upoštevati naslednje varnostne ukrepe:
1. Preprečite neposredni stik oddajnika z jedkimi ali pregretimi merjenimi mediji;
2. Preprečite kopičenje ostankov v tlačni{1}}cevi;
3. Cev za-prevod tlaka naj bo čim krajša;
4. Glava stolpca tekočine v obeh-prevodnih ceveh mora biti uravnotežena;
5. Tlačno{1}}prevodno cev je treba namestiti na mestu z minimalnimi temperaturnimi gradienti in nihanji vlažnosti ter brez udarcev in vibracij.
Za zmanjšanje napak je mogoče uporabiti naslednje metode:
1. Tlačna{1}}prevodna cev mora biti čim krajša;
2. Pri merjenju tekočin ali pare mora biti cev za{1}}prevod tlaka povezana navzgor s procesno cevjo z naklonom, ki ni manjši od 1/12;
3. Za meritve plina mora biti cev-za prevodnost tlaka priključena navzdol na procesno cevovod z naklonom, ki ni manjši od 1/12;
4. Razporeditev cevi za-vodenje tlaka tekočine se mora izogibati visokim točkam, postavitev cevi-za prevodnost plina pa naj se izogiba nizkim točkam;
5. Obe cevi za-vodenje tlaka je treba vzdrževati na isti temperaturi;
6. Da bi se izognili učinkom trenja, mora biti premer tlačne-cevi dovolj velik;
7. V cevi za-prevod tlaka, napolnjeni s tekočino, ne sme biti plina;
8. Pri uporabi izolacijske tekočine morajo biti ravni tekočine v obeh-ceveh za prevod tlaka enake.
Analiza pogostih napak
1. Velika nihanja nivoja tekočine
* Velika nihanja v srednjem ali močnem izhlapevanju;
* Blokada v zgornji ali spodnji{0}}tlačni cevi;
* Poškodba kapilarne cevke, ki povzroči puščanje medija;
* Poškodbe diafragme;
* Previsoka temperatura sledenja toplote.
2. Na zaslonu ni sprememb: izhodni ventil ni odprt ali pa je tlačni vod blokiran; prisilni signal ni preklican; vezje je okvarjeno ali poškodovano; diafragma je poškodovana; pozitivne in negativne kapilare so hkrati stisnjene, kar povzroči zamašitev ali poškodbo cevovoda.
3. Prikaz maksimalnega (minimalnega) tlaka: izolacijska tekočina na strani nizkega{1}}tlaka (strani visokega{2}}tlaka) pušča; diafragma je poškodovana; kapilara je poškodovana; tlačni ventil na strani nizkega{3}}tlaka (strani visokega{4}}tlaka) ni odprt ali je blokiran.
4. Indikacija previsoka (prenizka): Tlačni ventil na nizko{1}}tlačni strani (viso-tlačni strani) ni dovolj odprt; odzračevalni čep pušča; migracija instrumenta ni natančno izračunana, konfiguracija ni pravilno nastavljena ali instrument ni pravilno umerjen.
5. Ni znakov: signalna linija je ohlapna ali ima slabo povezavo; napajalna varovalka je pregorela; varnostna pregrada je poškodovana; vezje je poškodovano.
