Jei kada nors ištraukėte „sveiką“slėgio siųstuvasišjungus liniją, įdėti jį į kalibratorių ir be jokios akivaizdžios priežasties radote pusę procento nuo nulio, jau žinote varginančią šios problemos dalį: dreifas retai praneša apie save. Nėra pavojaus signalo, kad „jūsų 4–20 mA kilpa lėtai guli jums“. Procesas tiesiog pradeda veikti šiek tiek turtingas, šiek tiek liesas arba lygio reguliatorius pradeda medžioti, ir niekas negalvoja kaltinti siųstuvo, kol jau nebus patikrinti trys kiti dalykai.
Šiame straipsnyje paaiškinama, kas iš tikrųjų vyksta jutiklio viduje, kai siųstuvas dreifuoja, kodėl taip nutinka net naudojant gerai{0}}prižiūrėtą įrangą ir kas skiria siųstuvą, kuris daugelį metų kalibruoja, nuo siųstuvo, kuriam reikia auklės.
Ką „dreifas“ iš tikrųjų reiškia 4–20 mA kilpoje
Prieš pradedant nagrinėti priežastis, verta tiksliai išsiaiškinti, kas yra dreifas, nes taisymas priklauso nuo to, su kokio tipo problema susiduriate.
Nulinis dreifasperkelia visą išvestį fiksuotu poslinkiu. Jei manoma, kad siųstuvas siunčia 4 mA esant 0 %, o vietoj to siunčia 4,3 mA, tas pats 0,3 mA poslinkis rodomas kiekviename skalės taške - 50 % rodomas tokia pačia riba kaip 0 %. Paprastai tai lengva pastebėti ir lengvai ištaisyti naudojant nulinį lauko apipjaustymą.
Span dreifasyra labiau erzinantis. Klaida didėja, kai rodmenys tolsta nuo nulio, todėl siųstuvas gali atrodyti puikiai, kai proceso reikšmės yra mažos, o beveik visos skalės nukrypimas procentais ar daugiau. Tai rodoma kaip „daugumą dienų srauto matuoklis rodo gerai, bet kai kas neveikia didžiausios apkrovos metu“, ir tai yra būtent tokia klaida, dėl kurios kaltas procesas, kol kas nors patikrina prietaisą.
Dauguma siųstuvų, kurie sugenda lauke, rodo abiejų derinį ir tam tikrą histerezę, todėl tikra kalibravimo patikra -, o ne tik tiesioginis-rodmenų palyginimas su kitu matuokliu - yra vienintelis patikimas būdas patvirtinti nukrypimą.
Faktinės dreifo priežastys
Niekas iš to nėra paslaptingas. Kai siųstuvas palieka stendą ir pradedamas naudoti, tie patys veiksniai - temperatūra, slėgio ciklas, drėgmė, vibracija ir įprastas komponentų senėjimas - lemia beveik visus ilgalaikius- tikslumo praradimus [1]. Štai kaip kiekvienas iš jų iš tikrųjų veikia.
Terminis ciklas ant jutiklio elemento
Kiekvienas slėgio jutiklis turi temperatūros koeficientą, o tai reiškia, kad jo nulis ir intervalas šiek tiek pasislenka atsižvelgiant į aplinkos arba proceso temperatūrą. Tai kompensuojama atliekant gamyklinį kalibravimą, tačiau pakartotiniai šildymo ir vėsinimo ciklai - bakas, kuris prisipildo karšto produkto ir išleidžiamas į aplinką, lauko įrenginys, svyruojantis 40 laipsnių F tarp dienos ir nakties - sukelia nuolatinį mechaninį įtempimą diafragmai ir jos sukibimui. Per pakankamai ciklų gamykloje sukurta kompensavimo kreivė nustoja taip pat tiksliai atitikti tikrovę, kaip kadaise.
Diafragmos nuovargis ir medžiagos šliaužimas
Pats jutimo elementas juda, net jei ir mikronais. Plonos-diafragmos talpinės ląstelės yra linkusios lėtai slinkti į nulinį tašką po daugelio metų slėgio ciklo, o pjezorezistiniai elementai taip pat nėra apsaugoti nuo - pati kristalų struktūra šiek tiek pasikeičia esant nuolatiniam stresui. Vienas iš dažnai cituojamų duomenų iš matavimo prietaisų tyrimų rodo, kad įprastas nulinis talpinių jutiklių, naudojamų nepertraukiamai pramonėje, poslinkis yra nuo kelių šimtųjų iki kelių dešimtųjų procentų per metus [2] - popieriuje, bet pakankamai svarbus, kad per kelerius metus būtų užtikrintas griežtas saugojimo{6}}perdavimas arba saugos kilpa.
Elektroninių komponentų senėjimas
Tai ne tik jutiklis. Signalo kondicionavimo elektronika, A/D keitiklis, atskaitos įtampa - sensta. Kondensatoriai šiek tiek išdžiūsta, rezistorių vertės šliaužia, o senesniuose analoginiuose siųstuvuose vien tai gali sudaryti reikšmingą viso stebimo dreifo dalį. Didelė dalis priežasčių, kodėl išmanieji, mikroprocesorių{4}}pagrįsti siųstuvai paprastai žymiai geriau išlaiko kalibravimą nei senieji analoginiai įrenginiai per tą patį tarnavimo laiką - paprasčiausiai lieka mažiau analoginės grandinės.
Statinio slėgio poveikis DP siųstuvams
Šis užklumpa daugybę žmonių. Slėgio skirtumo siųstuve, matuojančiame nedidelį skirtumą linijoje, veikiančioje esant dideliam statiniam (linijos) slėgiui, paties statinio slėgio klaida virsta DP rodmens klaida -, nors statinis slėgis nėra tas kintamasis, kurį matuojate. Labai-statiškos DP programos, kurių dažnas pavyzdys yra garų srautas, yra neproporcingai dažnai pateikiamos skunduose dėl dreifo būtent dėl šios priežasties.
Mechaninis montavimo įtempis
Siųstuvas, per stipriai priveržtas prie proceso jungties arba sumontuotas ant kolektoriaus, kurio padėtis šiek tiek neatitinka tikrovės, yra apkraunama, kol dar nepamatys proceso slėgio. Šis pradinis įtempis ne visada pasireiškia pirmą dieną -, jis pasirodo kaip nulinis poslinkis po kelių mėnesių, kai šiluminis ciklas ir vibracija jį atlaisvina arba padidina. Vibracija iš netoliese esančių siurblių ir kompresorių daro tą patį palaipsniui.
Pavėluotas pakartotinis kalibravimas - „priežastis“, kuri iš tikrųjų nėra priežastis
Verta paminėti atskirai: kartais nėra jokios dramatiškos nesėkmės. Siųstuvas tiesiog sensta pagal paskelbtas metines stabilumo specifikacijas, o kalibravimo intervalas buvo ilgesnis nei prietaisas buvo skirtas išlaikyti. Grubus sveiko proto patikrinimas, kurį taiko kai kurios lauko technologijos: eksploatavimo metus padauginkite iš paskelbtų metinių stabilumo specifikacijų -, jei išmatuota klaida yra toje vietoje, tai įprastas senėjimas, o ne gedimas. Jei tai gerokai viršija, greičiausiai kaltininkas yra kažkas kitas - terminis, mechaninis ar statinis slėgis -.
Lauko pavyzdys
Proceso inžinierius vidutinio-dydžio chemikalų gamybos įmonėje kažkada apibūdino, kad didesnę ketvirčio dalį persekiojo lygio signalizaciją. DP-pagrįstas lygio siųstuvas ant reaktoriaus su apvalkalu tinkamai nuskaito išjungimo patikrinimus, labai nukrypo gamybos metu ir per naktį nusistovėjo -, todėl tai atrodė kaip proceso problema, o ne prietaiso problema. Reikėjo ištraukti kalibravimo įrašus ir susieti juos su partijos temperatūros žurnalu{5}}, kad pastebėtumėte modelį: siųstuvo diapazono klaida buvo stebima beveik tiksliai atsižvelgiant į šilumos ciklą iš apvalkalo, o ne su pačiu lygiu. Pakeitus siųstuvą su mažesniu paskelbtu temperatūros koeficientu - ir pridėjus šilumos izoliaciją impulsų linijoje -, problema buvo išspręsta visiškai nepaliečiant proceso valdiklių. Pamoka, kuri vėliau įstrigo komandai: nemanykite, kad tiesioginio{10}}skaitymo palyginimai atmeta dreifus, ir nemanykite, kad stabilus išjungimo rodmuo reiškia, kad siųstuvas veikia gerai, kai apkrova.
Dreifo diagnozavimas, kol tai jums nekainuoja
Kai kurie įpročiai nukrypsta anksti, kol tai nevirsta proceso sutrikimu arba nesėkmingu auditu:
- Palyginkite „kaip rasta“ ir „kaip kairėje“ skaičius kiekvieno kalibravimo metu, ne tik tai, ar galutinis svarstymas buvo priimtas. Siųstuvas, kuriam reikėjo didelės pataisos, kad jį išlaikytų, jums kažką praneša, net jei techniškai pavyko.
- Išleiskite atmosferą ir patikrinkite tikrąjį nulį, o ne tik tiesioginis proceso palyginimas su kitu instrumentu - du dreifuojantys instrumentai gali sutarti vienas su kitu ir abu klysti.
- Stebėkite tendencijas, o ne tik išlaikymą / nesėkmę.Siųstuvas, kuris kiekvieno patikrinimo metu panaudojo 80 % leistino tolerancijos, kažkur eina; vienerius metus pastoviai išlaikant 5% tolerancijos, tikriausiai nereikia trumpesnio intervalo.
- Atskirkite per{0}}nuo faktinio kalibravimo.Pakeitus išmaniojo siųstuvo apatines / viršutines diapazono vertes, pasikeičia tai, ką jis rodo -, tai nepadeda ištaisyti jutiklio poslinkio. Tai painiojama dažniau nei turėtų.
Kalibravimo praktika, kuri iš tikrųjų sumažina nukrypimo riziką
Naudokite tinkamai atsekamą nuorodą
Lauko kalibravimas yra toks pat geras, su kuo jis lyginamas. Etaloninis standartas turėtų būti atsektas iki nacionalinio metrologijos instituto - NIST JAV arba lygiavertės įstaigos kitur -, o kaip darbo taisyklė, etaloninis instrumentas turėtų būti reikšmingai tikslesnis nei bandomasis siųstuvas, paprastai nurodomas kaip tikslumo santykis nuo 3:1 iki 4:1, vadinamas bandymo tikslumo koeficientu [3][4]. Siųstuvo, kurio vertė yra ±0,075 %, kalibravimas, palyginti su tik dvigubai tikslesniu etalonu, iš tikrųjų nieko neįrodo.
Nustatykite intervalus iš duomenų, o ne įpročio
Nėra universalaus „teisingo“ intervalo -, tai priklauso nuo ciklo kritiškumo, proceso aplinkos ir bet kokių taikomų reguliavimo reikalavimų. Saugos perdavimo ir saugos{2}}prietaisų kilpos dažnai turi savo privalomus ciklus, neatsižvelgiant į pastebėtą poslinkį [4]. Svarbu tai, kad intervalas būtų nustatytas pagal istorinius tos konkrečios paslaugos kalibravimo duomenis, nenukopijuotas iš bendros gamintojo rekomendacijos ir niekada neperžiūrėtas.
Suderinkite jutiklių technologiją su programa
Ne kiekviena jutimo technologija elgiasi taip pat esant tokiam pat stresui. Talpiniai elementai yra linkę išlaikyti nulinį stabilumą laikui bėgant; pjezorezistiniai dizainai reaguoja greičiau, bet gali rodyti didesnį dreifu esant nuolatinei apkrovai; skaitmeniniai, mikroprocesorių-kompensuoti siųstuvai paprastai pranoksta tik analoginius-konstrukcinius ilgalaikiu stabilumu, nes temperatūros kompensavimas apdorojamas skaičiavimais, o ne senstančiais analoginiais komponentais [5]. Didelio-statinio DP paslaugos atveju verta atkreipti dėmesį į siųstuvą su paskelbta, patikrinta statinio slėgio paklaidos specifikacija, nes - daugelis duomenų lapų slepia šį skaičių, ir būtent tai numato realų- tos programos našumą.
Ką tai reiškia, kai nurodote siųstuvą
Pirkėjui, kuris vertina siųstuvus, o ne šalina įdiegto gedimus, praktiška išeitis yra pažvelgti į bazinį tikslumo skaičių pirmoje duomenų lapo eilutėje. Specifikacijos, kurios iš tikrųjų numato ilgalaikį-dreifavimą, yra dar žemesnės: paskelbtas metinis stabilumas (paprastai nurodomas % per metus), temperatūros koeficientas visame kompensuojamame diapazone ir - DP siųstuvams - statinio slėgio efekto specifikacija. Siųstuvas, kurio antraštės tikslumas yra šiek tiek mažesnis, tačiau stabilumo specifikacijos yra griežtesnės, po dvejų ar trejų metų eksploatacijos pradžios dažnai pralenks „tikslesnį“ įrenginį, o būtent tada ir atsiskleidžia tikrosios dreifo kaštai: neplanuotas perkalibravimo darbas, proceso sutrikimai, o reguliuojamose programose – audito išvados.
Paskutinės mintys
Poslinkis nėra ženklas, kad siųstuvas yra sugedęs - tai fizinis tikrumas bet kokiam jutikliui, veikiamam realaus-šilumos ciklo, mechaninio įtempimo ir komponentų senėjimo. Inžinerinis klausimas yra ne kaip jį pašalinti, o kaip jį nurodyti, įdiegti ir sukalibruoti, kad jis liktų nuspėjamos, dokumentuotos juostos viduje, o ne po šešių mėnesių pasirodytų kaip paslaptinga proceso problema.
Nuorodos
- ScienceDirect, "Slėgio siųstuvo tikslumas" -https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0019057809000329
- GAMICOS, "Slėgio siųstuvo nulio poslinkis: diagnostikos ir kalibravimo vadovas" -https://blog.gamicos.com/pressure-siųstuvo-nulio-dreifavimo-diagnozės-kalibravimo-vadovas
- ISA, "Slėgio siųstuvų kalibravimo pagrindai", InTech -https://www.isa.org/intech-home/2016/september-october/departments/basics-siųstuvų-kalibravimas-slėgis
- „Control Global“, „Calibrating Pressure Instrumentation“ -https://img.controlglobal.com/files/base/ebm/controlglobal/document/2022/08/1661881713031-ct1705calibratingpressureinstrumentation.pdf
- RealPars, „Kas sukelia analoginį dreifą? -https://www.realpars.com/blog/analog-drift
