Com afecta la temperatura del fluid a l'estabilitat del punt zero-d'un mesurador de cabal electromagnètic?

Una vegada, un client ens va enviar un gràfic de tendències des d'una línia de dosificació de productes químics que mostrava una lectura del cabalímetre que va augmentar gairebé un 0,3% de l'escala completa en un sol torn de producció - amb les vàlvules tancades i el cabal real zero. La planta ja havia descartat problemes de connexió a terra i bombolles d'aire. El que no havien tingut en compte és que la temperatura del fluid d'aquesta línia oscil·lava gairebé 15 graus entre lots, i aquest swing només era suficient per arrossegar el punt zero de la seva línia de base.

Aquest és un problema més comú del que la gent espera, i val la pena entendre-ho bé abans de mirar un gràfic similar preguntant-vos què passa amb el vostre mesurador.

Què significa realment l'estabilitat del punt zero-

El punt zero és tot el que produeix la lectura d'un mesurador de cabal quan realment no hi ha cap fluid que hi circula. En un món ideal, aquest nombre es troba exactament a zero i es manté allà. A la pràctica, de vegades es desplaça - d'un pèl, de vegades prou per descartar la mesura de la factura-o un procés de dosificació estretament controlat.

L'estabilitat del punt zero-és més important en aplicacions on els cabals baixos tenen conseqüències reals: dosificació de productes químics, lots d'aliments i begudes, tractament d'aigües residuals i mesurament de transferència de custòdia. Un mesurador que està perfectament bé amb un cabal elevat encara pot causar problemes costosos si el seu punt zero es desvia durant els períodes d'inactivitat o les fases de flux-lents.

També és un dels problemes més difícils de detectar d'hora, perquè un canvi de punt zero sovint sembla idèntic a una fuita lenta real o a una vàlvula que no està completament col·locada. Els equips de manteniment sovint passen hores perseguint una fallada mecànica abans que algú comprove si la temperatura del fluid en el moment de la darrera calibració coincideix amb la temperatura a la qual s'està executant el procés.

Magnetic Flow Meter

Com mesura el cabal un mesurador de cabal electromagnètic

El principi de funcionament és la llei de Faraday de la inducció electromagnètica. Una bobina dins del comptador genera un camp magnètic a través de la canonada. A mesura que el fluid conductor es mou a través d'aquest camp, indueix una tensió entre dos elèctrodes, i aquesta tensió és directament proporcional a la velocitat del fluid. Sense peces mòbils, sense cap obstrucció al recorregut del flux -, la qual cosa és una gran part del motiu pel qual aquests comptadors són populars per a l'aigua, les aigües residuals i molts productes químics de procés.

El problema és que aquesta cadena de mesura té diversos enllaços, i la temperatura del fluid pot interferir silenciosament amb més d'un d'ells alhora.

Tres maneres en què la temperatura altera el punt zero

Expansió no coincident entre el revestiment i els elèctrodes

El revestiment de la canonada i els elèctrodes solen estar fets de materials diferents i no s'expandeixen ni es contrauen al mateix ritme quan canvia la temperatura. Si el revestiment s'expandeix més ràpidament que el muntatge de l'elèctrode, posa una tensió mecànica als elèctrodes i pot canviar la seva posició en una quantitat molt petita però mesurable. Aquest petit moviment canvia la forma en què els elèctrodes se situen en relació al camp magnètic i el voltatge induït es desplaça juntament amb ell - fins i tot amb el fluid completament quiet.

Canvis en la conductivitat dels fluids

La majoria dels fluids conductors es tornen més conductors a mesura que augmenta la temperatura. Com que el senyal del cabalímetre depèn del fluid que actua com a conductor en moviment dins del camp magnètic, qualsevol canvi en aquesta conductivitat pot alterar la tensió induïda independentment de la velocitat del flux real. Per tant, un fluid que s'escalfa a mig-procés pot fer que el mesurador informi d'una petita lectura diferent de-zero durant el que hauria de ser una condició estàtica i sense flux{-- una de les causes més freqüents documentades de la deriva de punt zero-a les guies de resolució de problemes de camp.

Bobina i deriva electrònica

La bobina d'excitació que genera el camp magnètic té la seva pròpia resistència, i la resistència canvia amb la temperatura. Un canvi en la resistència de la bobina canvia la força del camp magnètic, que canvia la tensió induïda que capten els elèctrodes. A més, els amplificadors i l'electrònica-de processament del senyal dins de la carcassa del transmissor són en si mateixos sensibles a la temperatura-; components com els amplificadors operacionals i els convertidors A/D poden experimentar canvis de guany i deriva de voltatge de polarització a mesura que es mou la temperatura ambiental o de procés, i aquests petits errors electrònics s'amplifiquen aigües avall en un desplaçament zero visible.

Un exemple de camp

S'està executant una operació de processament químic de -mida mitjanacabalímetre electromagnèticen una línia de solució calenta on les temperatures del lot variaven aproximadament entre 10 i 15 graus segons el producte que s'executa. Els operadors es van adonar que el totalitzador de flux continuava acumulant petits volums durant la nit, fins i tot amb totes les vàlvules confirmades tancades. El mesurador en si no estava defectuós - el punt zero simplement seguia la corba de temperatura del fluid durant cada cicle de lots.

La solució no va implicar la substitució del comptador. El canvi a un transmissor amb compensació de temperatura activa, combinat amb un procediment de re-zero realitzat a la temperatura de funcionament real del fluid en lloc de la temperatura ambient de la botiga, va reduir la deriva fins a dins de la tolerància especificada. La lliçó que va quedar enganxada a l'equip de la planta: una comprovació de -punt zero realitzada en un banc estàtic i fred no us diu gaire sobre com es comportarà el mesurador un cop el fluid de procés s'escalfi.

Com dissenyen els fabricants al voltant de la deriva de la temperatura

Materials d'expansió tèrmica coincidents

L'aparellament de materials de revestiment i elèctrode amb coeficients similars d'expansió tèrmica redueix l'estrès mecànic que fa que la posició de l'elèctrode es canviï. Aquesta és en gran part una decisió de l'etapa de disseny-, i és per això que l'elecció del material de revestiment (PTFE, PFA, cautxú, ceràmica, etc.) val la pena preguntar-se quan s'especifica un mesurador per a una aplicació de temperatura-ample.

Baixa-freqüència, excitació d'ona-quadrada

Els dissenys d'excitació d'ones-sinusoïdals i de corrent constant-antigues són més propensos a la deriva zero que els sistemes d'excitació d'ones quadrades-de baixa freqüència-que ara estan estàndard a la majoria de comptadors industrials. Invertir periòdicament la polaritat del corrent d'excitació i el mostreig del senyal a cada valor fix ajuda a cancel·lar les interferències de moviment lent, inclosos alguns efectes provocats per la temperatura, que és una gran part del motiu pel qual aquest mètode d'excitació es va convertir en el predeterminat de la indústria per a aplicacions sensibles a l'estabilitat-.

-Compensació de temperatura integrada

Molts transmissors ara inclouen un sensor de temperatura i un algorisme de compensació que ajusta la sortida en funció de la temperatura del procés-en temps real, corregint la conductivitat i la deriva electrònica descrites anteriorment abans que la lectura arribi mai a la pantalla o al sistema de control.

Pràctiques d'instal·lació que redueixen el problema

La qualitat de la presa de terra, l'encrassement dels elèctrodes i la interferència electromagnètica dispersa composa qualsevol deriva relacionada amb la temperatura-que ja hi hagi present, de manera que una instal·lació adequada - anells de connexió a terra sòlids, uns tubs rectes adequats- i una protecció contra fonts electromagnètiques fortes - fan que qualsevol compensació de temperatura que el mesurador hagi fet efectivament faci la seva feina.

Què significa això si esteu especificant un cabalímetre

Si el vostre procés implica temperatures de fluid que oscil·len significativament durant l'operació - calefacció per lots, canvis d'ambient estacional o canvi de producte calent/fred -, val la pena fer tres preguntes directes al proveïdor abans de fer la comanda:

Quin mètode d'excitació utilitza aquest mesurador i està qualificat per a l'estabilitat en el rang de temperatura que veureu realment?
El transmissor inclou una compensació de temperatura activa o només un calibratge de temperatura-fix?
Quin és el procediment de calibratge del punt zero-recomanat i s'ha de fer a la temperatura del procés i no a l'ambient?

Un mesurador que sigui precís en un full d'especificacions a 20 graus no ho és necessàriament a 45 graus , i la distància entre aquests dos nombres és exactament on els problemes de deriva del punt zero-acostumen a amagar-se.

PMF

Es pot arreglar la deriva de zero-punt només amb la recalibració?

De vegades, però tornar a calibrar a la temperatura incorrecta només restableix l'error en lloc d'eliminar-lo. Si la deriva depèn de la temperatura-, la correcció ha d'abordar les condicions de compensació o d'instal·lació, no només un -ajust zero.

Quant de canvi de temperatura és suficient per provocar un canvi de zero notable?

Depèn del disseny del mesurador i del fluid, però els oscil·lacions en el rang de 10 a 20 graus són habitualment suficients per produir una deriva mesurable en metres sense compensació de temperatura activa, especialment a cabals baixos.

Afecta això tots els cabalímetres electromagnètics per igual?

No. Els comptadors amb materials de revestiment/elèctrodes coincidents, excitació d'ones quadrades-i una compensació de temperatura-integrada són significativament més resistents a la deriva zero provocada per la temperatura-que els dissenys més antics o de menor cost-.

La deriva de zero-punt és el mateix que la deriva de calibratge?

No del tot. La deriva de calibració fa referència al canvi de precisió general del mesurador en el seu rang de mesura, mentre que la deriva de zero-punt afecta específicament la línia de base sense-flux. Un mesurador pot tenir un calibratge estable a tot arreu excepte a zero.

S'ha de posar a zero el mesurador-a temperatura ambient o temperatura de procés?

Temperatura de procés, sempre que sigui possible. Posar a zero un comptador en un banc fred i després instal·lar-lo en una línia calenta és una de les causes - més comunes i evitables - de les queixes de deriva que veiem.

La mida de la canonada o la velocitat del flux empitjoren la deriva induïda per la temperatura{0}?

No directament, però els metres de diàmetre-més grans amb superfícies d'elèctrodes més grans poden ser una mica més sensibles al tipus d'estrès mecànic descrit anteriorment, ja que hi ha més material implicat en l'expansió. És un motiu més per comprovar el mètode d'excitació i el disseny de compensació en instal·lacions més grans en lloc de suposar que la fitxa d'especificacions d'un comptador més petit s'aplica a escala.

Pensaments finals

La deriva del punt zero-relacionat amb la temperatura-no és tant un defecte com un problema de física que un millor disseny i una instal·lació correcta poden gestionar fins a un problema no-. El mecanisme passa per tres canals - tensió mecànica als elèctrodes, canvis de conductivitat del fluid i deriva dins de la bobina i l'electrònica - i tots tres responen bé a la combinació correcta de materials, mètode d'excitació i circuits de compensació.

Si el vostre procés fa servir fluids en un ampli rang de temperatures i no esteu segur que el mesurador actual - o el que esteu a punt de demanar - estigui dissenyat per gestionar-lo, envieu-nos els detalls del procés (tipus de fluid, rang de temperatura, mida de canonada i aplicació) i us podem ajudar a fer coincidir l'especificació correcta abans que es converteixi en un problema de camp. Poseu-vos en contacte amb el nostre equip per obtenir una recomanació.

Contacta ara