Eğer hiç "sağlıklı" bir şey çektiysenizbasınç vericiBir hattın dışına çıktığınızda, onu bir kalibratöre taktığınızda ve ortada hiçbir neden yokken sıfırın yüzde yarımını okuduğunu gördüğünüzde, bu sorunun sinir bozucu kısmını zaten biliyorsunuz: sürüklenme nadiren kendini belli ediyor. "4-20 mA döngünüz yavaşça size yalan söylüyor" alarmı yok. Süreç biraz zengin, biraz zayıf çalışmaya başlar veya seviye kontrolörü avlanmaya başlar ve diğer üç şey kontrol edilene kadar hiç kimse vericiyi suçlamayı düşünmez.
Bu makalede, bir verici sürüklendiğinde sensörün içinde gerçekte neler olduğu, bunun iyi-bakımlı ekipmanlarda bile neden meydana geldiği ve kalibrasyonu yıllarca tutan bir vericiyi, bebek bakımı gerektiren bir vericiden ayıran şeyin ne olduğu açıklanmaktadır.
4-20 mA Döngüde "Sürüklenme" Aslında Ne Demektir?
Sebeplere girmeden önce, driftin ne olduğu konusunda net olmakta fayda var çünkü çözümü hangi türle uğraştığınıza bağlıdır.
Sıfır sapmaçıktının tamamını sabit bir ofsetle kaydırır. Bir vericinin %0'da 4 mA göndermesi gerekiyorsa ve bunun yerine 4,3 mA göndermesi gerekiyorsa, aynı 0,3 mA ofset ölçeğin her noktasında görünür - 50%, %0 ile aynı marjla yüksek okur. Bu genellikle fark edilmesi kolaydır ve alan sıfır ayarıyla düzeltilmesi kolaydır.
Açıklık kaymasıdaha sinir bozucu olanıdır. Okuma sıfırdan uzaklaştıkça hata büyür, böylece verici düşük proses değerlerinde mükemmel şekilde iyi görünebilir ve tam ölçeğe yakın yüzde bir veya daha fazla sapma gösterebilir. Bu, "akış ölçer çoğu gün iyi okuyor, ancak en yüksek yük sırasında bir şeyler ters gidiyor" şeklinde ortaya çıkıyor ve bu, tam da kimse cihazı kontrol etmeden önce süreçten sorumlu tutulan türden bir hatadır.
Sahada arızalanan çoğu verici, her ikisinin bir karışımını ve ayrıca bir miktar gecikmeyi gösterir; bu nedenle, sapmayı doğrulamanın tek güvenilir yolu yalnızca başka bir göstergeyle -canlı-okuma karşılaştırması değil, gerçek bir kalibrasyon kontrolüdür -.
Drift'in Arkasındaki Gerçek Nedenler
Bunların hiçbiri gizemli değil. Bir verici tezgahtan ayrılıp hizmete girdiğinde, aynı birkaç faktör - sıcaklık, basınç döngüsü, nem, titreşim ve sıradan bileşen eskimesi - neredeyse tüm uzun-vadeli doğruluk kaybının [1] sorumlusudur. İşte her birinin gerçekte nasıl oynadığı.
Sensör Elemanında Termal Döngü
Her basınç sensörünün bir sıcaklık katsayısı vardır; bu, sıfır ve aralığın ortam veya proses sıcaklığına göre hafifçe değiştiği anlamına gelir. Bu, fabrika kalibrasyonunda telafi edilir, ancak tekrarlanan ısıtma ve soğutma döngüleri - sıcak ürünle dolan ve ortama boşalan bir tank, gündüz ve gece arasında 40 derece F salınım yapan bir dış mekan kurulumu - diyafram ve onun bağlantısı üzerinde sürekli mekanik baskı oluşturur. Yeterince döngüden sonra, fabrikanın oluşturduğu telafi eğrisi gerçekliğe bir zamanlar olduğu kadar yakın bir şekilde eşleşmeyi bırakıyor.
Diyafram Yorgunluğu ve Malzeme Sünmesi
Algılama elemanının kendisi mikron boyutunda bile olsa hareket eder. İnce-diyafram kapasitif hücreleri, yıllarca süren basınç döngüsünden sonra sıfır noktalarında yavaş bir sürünmeye eğilimlidir ve piezodirençli elementler de bundan muaf değildir - kristal yapının kendisi sürekli stres altında hafifçe değişir. Enstrümantasyon araştırmalarından sıklıkla alıntı yapılan bir rakam, sürekli endüstriyel hizmette kapasitif sensörler için tipik sıfır kaymanın yılda birkaç yüzde bir ile yüzde onda birkaç arasında bir aralıkta olduğunu ortaya koyuyor [2] - kağıt üzerinde küçük, ancak birkaç yıl boyunca sıkı bir gözetim-transferi veya güvenlik döngüsünde önemli olmaya yetecek kadar.
Elektronik Bileşenin Yaşlanması
Bu sadece sensör değil. Sinyal koşullandırma elektroniği, A/D dönüştürücü, referans voltajı - hepsi eskir. Kondansatörler hafifçe kurur, direnç değerleri düşer ve eski analog vericilerde bu tek başına gözlemlenen toplam sapmanın anlamlı bir payını açıklayabilir. Akıllı, mikroişlemci-tabanlı vericilerin kalibrasyonu aynı hizmet ömrü boyunca eski analog birimlere göre gözle görülür derecede daha iyi tutmasının büyük bir nedeni de budur - sadece sapmaya uğrayacak daha az analog devre kalır.
DP Vericileri Üzerindeki Statik Basınç Etkileri
Bu durum pek çok insanı hazırlıksız yakalıyor. Yüksek statik (hat) basınçta çalışan bir hat boyunca küçük bir farkı ölçen bir diferansiyel basınç vericisinde, statik basınçtaki bir hata, ölçtüğünüz değişken statik basınç olmasa bile DP okumasında - bir hataya dönüşür. Yüksek-statik DP uygulamaları, yaygın bir örnek olarak buhar akışı, tam da bu nedenle sürüklenme şikayetlerinde orantısız bir şekilde temsil edilmektedir.
Mekanik Tesisat Stresi
Proses bağlantısına çok fazla tork uygulanan veya biraz gerçeğe aykırı bir manifold üzerine monte edilen bir verici, proses basıncını görmeden yük altına girer. Bu temel gerilim her zaman ilk günde ortaya çıkmaz -, birkaç ay sonra termal döngü ve titreşim onu gevşettiğinde veya daha da derinleştirdiğinde sıfıra kayma olarak ortaya çıkar. Yakındaki pompalardan ve kompresörlerden gelen titreşim de aynı şeyi kademeli olarak yapar.
Gecikmiş Yeniden Kalibrasyon - Gerçekte Neden Olmayan "Neden"
Ayrı olarak adlandırmaya değer: bazen dramatik bir başarısızlık yaşanmaz. Verici, yayınlanan yıllık stabilite spesifikasyonuna uygun olarak eskimektedir ve kalibrasyon aralığı, cihazın tutmak üzere tasarlandığı aralığın ötesine uzatılmıştır. Bazı saha teknisyenlerinin kullandığı kaba bir akıl sağlığı kontrolü: hizmet yıllarını yayınlanan yıllık stabilite spesifikasyonuyla - çarpın, eğer ölçülen hata o basketbol sahasındaysa, bu bir arıza değil, sıradan bir eskimedir. Bunun çok ötesindeyse, suçlu olma ihtimali daha yüksek olan başka bir şey - termal, mekanik veya statik basınçtır -.
Bir Alan Örneği
Orta-boyutlu bir kimyasal harmanlama tesisindeki bir süreç mühendisi, bir keresinde çeyreğin büyük bölümünde aralıklı bir seviye alarmı peşinde koştuğunu anlatmıştı. Ceketli bir reaktör üzerindeki DP-tabanlı seviye vericisi, kapatma kontrollerinde doğru bir şekilde okuyor, üretim çalışmaları sırasında yükseklere çıkıyor ve gece boyunca - tekrar sabitleniyordu; bu da, bunun bir cihaz probleminden ziyade bir süreç sorunu gibi görünmesine neden oluyordu. Modeli fark etmek için kalibrasyon kayıtlarını almak ve toplu sıcaklık günlüğüne karşı bunları çapraz-referanslamak gerekti: Vericinin aralık hatası, seviyenin kendisiyle değil, neredeyse tam olarak ceketteki termal döngüyle takip ediliyordu. Yayınlanan sıcaklık katsayısı - daha düşük olan bir vericiyi değiştirmek ve darbe hattına - ısı yalıtımı eklemek, proses kontrollerine hiç dokunmadan sorunu çözdü. Daha sonra ekibin aklına takılan ders şuydu: Canlı-okuma karşılaştırmalarının sapmayı hariç tuttuğunu varsaymayın ve istikrarlı bir kapatma okumasının, vericinin yük altında iyi olduğu anlamına geldiğini varsaymayın.
Drift'in Size Maliyeti Ortaya Çıkmadan Teşhis Edilmesi
Birkaç alışkanlık, bir süreç aksamasına veya başarısız bir denetime dönüşmeden önce, erkenden sürüklenmeyi yakalar:
- Her kalibrasyonda "bulunduğu gibi" ve "solda olduğu gibi" sayılarını karşılaştırınsadece son okumanın geçip geçmediği değil. Geçmesi için büyük bir düzeltmeye ihtiyaç duyan bir verici, teknik olarak geçse bile size bir şeyler söylüyordur.
- Atmosferi havalandırın ve gerçek sıfırı kontrol edin, yalnızca başka bir enstrümanla canlı bir süreç karşılaştırması değil - iki sürüklenen enstrüman birbiriyle aynı fikirde olabilir ve her ikisi de yanlış olabilir.
- Sadece başarılı/başarısız değil, trendi takip edin.Her kontrolde izin verilen toleransın %80'ini kullanan bir verici bir yere doğru gidiyor; Yıllarca toleransın %5'inde sabit kalan birinin muhtemelen daha kısa bir aralığa ihtiyacı yoktur.
- Yeniden ayarlamayı gerçek kalibrasyondan-ayrı yapın.Akıllı vericideki alt/üst aralık değerlerinin değiştirilmesi, görüntülenenleri değiştirir -, sensör sapmasını düzeltmek için hiçbir şey yapmaz. Bu, olması gerekenden daha sık karışıyor.
Gerçekte Drift Riskini Azaltan Kalibrasyon Uygulamaları
Düzgün İzlenebilir Bir Referans Kullanın
Saha kalibrasyonu yalnızca kıyaslandığı kadar iyidir. Referans standardı, ABD'deki bir ulusal metroloji enstitüsüne - NIST'e veya başka bir yerdeki eşdeğer kuruluşa - izlenebilir olmalı ve bir çalışma kuralı olarak referans enstrümanı, genellikle Test Doğruluk Oranı veya TAR olarak adlandırılan, en az 3:1 ila 4:1 doğruluk oranı olarak belirtilen, test edilen vericiden anlamlı derecede daha doğru olmalıdır. ±%0,075 dereceli bir vericiyi yalnızca iki kat daha doğru bir referansa göre kalibre etmek aslında hiçbir şeyi kanıtlamaz.
Aralıkları Alışkanlıktan Değil Verilerden Belirleyin
Evrensel bir "doğru" aralık - yoktur; bu, döngünün kritikliğine, süreç ortamına ve geçerli tüm düzenleyici gereksinimlere bağlıdır. Velayet transferi ve güvenlik-araçlı döngüler, gözlemlenen sapmadan bağımsız olarak genellikle kendi zorunlu döngülerine sahiptir [4]. Önemli olan aralığın, üreticinin genel tavsiyesinden kopyalanmaması ve hiçbir zaman tekrar gözden geçirilmemesi, söz konusu özel hizmet için geçmiş kalibrasyon verilerinden ayarlanmasıdır.
Sensör Teknolojisini Uygulamayla Eşleştirin
Her algılama teknolojisi aynı stres altında aynı şekilde davranmaz. Kapasitif elemanlar zaman içinde sıfır stabiliteyi koruma eğilimindedir; Piezo dirençli tasarımlar daha hızlı yanıt verir ancak sürekli yük altında daha fazla sapma gösterebilir; dijital, mikroişlemcili-dengelenmiş vericiler genellikle analog-yalnızca uzun-dönem kararlılığa yönelik tasarımlardan daha iyi performans gösterirler çünkü sıcaklık dengelemesi eskiyen analog bileşenler yerine hesaplamalı olarak gerçekleştirilir [5]. Yüksek-statik DP hizmeti için, yayınlanmış, test edilmiş statik basınç hatası spesifikasyonuna sahip bir vericinin dikkate alınması gerekir - pek çok veri sayfası bu sayıyı gizler ve bu, söz konusu uygulamada gerçek dünya performansını-tahmin eden tam da budur.
Bir Verici Belirlediğinizde Bu Ne Anlama Geliyor?
Kurulu bir vericide sorun gidermek yerine vericileri değerlendiren bir alıcı için pratik çıkarım, veri sayfasının ilk satırındaki temel doğruluk numarasının ötesine bakmaktır. Aslında uzun-vadeli sürüklenme davranışını tahmin eden spesifikasyonlar daha da aşağılara iner: yayınlanan yıllık stabilite (genellikle %/yıl olarak belirtilir), tam telafi edilmiş aralıktaki sıcaklık katsayısı ve DP vericileri için - - statik basınç etkisi spesifikasyonu. Biraz daha düşük başlık doğruluğuna sahip ancak daha sıkı stabilite spesifikasyonuna sahip bir verici, genellikle iki veya üç yıllık hizmette "daha doğru" bir üniteden daha iyi performans gösterecektir; bu, sürüklenmenin gerçek maliyetinin ortaya çıktığı yerdir: planlanmamış yeniden kalibrasyon işçiliği, süreç aksaklıkları ve düzenlemeye tabi uygulamalarda denetim bulguları.
Son Düşünceler
Kayma, vericinin arızalı olduğunu gösteren bir işaret değildir - gerçek dünyada termal döngüye, mekanik gerilime ve bileşen eskimesine- maruz kalan herhangi bir sensör için fiziksel bir kesinliktir. Mühendislik sorusu bunun nasıl ortadan kaldırılacağı değil, altı ay sonra gizemli bir süreç sorunu olarak ortaya çıkmak yerine öngörülebilir, belgelenmiş bir bant içinde kalmasını sağlayacak şekilde nasıl belirleneceği, kurulacağı ve kalibre edileceğidir.
Referanslar
- ScienceDirect, "Basınç Verici Doğruluğu" -https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0019057809000329
- GAMICOS, "Basınç Transmitteri Sıfır Kayması: Teşhis ve Kalibrasyon Kılavuzu" -https://blog.gamicos.com/press-verici-sıfır-sapma-tanı-kalibrasyon-kılavuzu
- ISA, "Basınç Vericilerini Kalibre Etmenin Temelleri", InTech -https://www.isa.org/intech-home/2016/september-october/departments/basics-ileticilerin-kalibre edilmesi-basınç-
- Control Global, "Basınç Aletlerinin Kalibre Edilmesi" -https://img.controlglobal.com/files/base/ebm/controlglobal/document/2022/08/1661881713031-ct1705calibratingpressinstrumentation.pdf
- RealPars, "Analog Kaymaya Ne Sebep Olur?" -https://www.realpars.com/blog/analog-sürüklenme
