أرسل إلينا أحد العملاء ذات مرة مخططًا للاتجاه من خط جرعات المواد الكيميائية يُظهر قراءة مقياس التدفق التي تسللت إلى الأعلى بنسبة 0.3% تقريبًا من المقياس الكامل خلال نوبة إنتاج واحدة - مع إغلاق الصمامات وتدفق فعلي صفر. وكان المصنع قد استبعد بالفعل مشكلات التأريض وفقاعات الهواء. ما لم يأخذوه في الاعتبار هو أن درجة حرارة السائل في هذا الخط تأرجحت بحوالي 15 درجة بين الدفعات، وكان هذا التأرجح وحده كافياً لسحب نقطة الصفر من خط الأساس الخاص بها.
هذه مشكلة أكثر شيوعًا مما يتوقعه الناس، ومن الجدير أن تفهمها بشكل صحيح قبل أن تحدق في مخطط مماثل وتتساءل عن المشكلة في جهاز القياس الخاص بك.
ما الذي يعنيه استقرار-نقطة الصفر فعليًا
نقطة الصفر هي القراءة التي ينتجها مقياس التدفق عندما لا يكون هناك أي سائل يتحرك عبره. في عالم مثالي، هذا الرقم يقع عند الصفر بالضبط ويبقى هناك. من الناحية العملية، فإنه ينحرف - في بعض الأحيان بمقدار شعرة، وفي بعض الأحيان يكفي للتخلص من قياس درجة الفواتير- أو عملية الجرعات التي يتم التحكم فيها بإحكام.
يمثل استقرار نقطة الصفر- أهمية كبيرة في التطبيقات التي تؤدي فيها معدلات التدفق المنخفضة إلى عواقب حقيقية: تحديد جرعات المواد الكيميائية، وتجميع الأطعمة والمشروبات، ومعالجة مياه الصرف الصحي، وقياس نقل الحضانة. يمكن أن يتسبب المقياس الجيد تمامًا عند التدفق العالي في حدوث مشكلات باهظة الثمن إذا انحرفت نقطة الصفر أثناء فترات الخمول أو مراحل التدفق- البطيئة.
كما أنها إحدى المشكلات التي يصعب اكتشافها مبكرًا، نظرًا لأن إزاحة النقطة صفر{0}}غالبًا ما تبدو مطابقة لتسرب بطيء حقيقي أو صمام غير مثبت بشكل كامل. تقضي فرق الصيانة في كثير من الأحيان ساعات في مطاردة خطأ ميكانيكي قبل أن يتحقق أي شخص مما إذا كانت درجة حرارة السائل في وقت المعايرة الأخيرة تتطابق مع درجة الحرارة التي تجري فيها العملية فعليًا في الوقت الحالي.
كيف يقيس مقياس التدفق الكهرومغناطيسي التدفق
مبدأ العمل هو قانون فاراداي للحث الكهرومغناطيسي. يولد الملف الموجود داخل جهاز القياس مجالًا مغناطيسيًا عبر الأنبوب. عندما يتحرك السائل الموصل عبر هذا المجال، فإنه يستحث جهدًا كهربائيًا بين قطبين كهربائيين، ويتناسب هذا الجهد بشكل مباشر مع سرعة السائل. لا توجد أجزاء متحركة، ولا يوجد عائق في مسار التدفق - وهو جزء كبير من سبب شهرة هذه العدادات للمياه ومياه الصرف الصحي والعديد من المواد الكيميائية المعالجة.
المشكلة هي أن سلسلة القياس هذه لها عدة روابط، ويمكن أن تتداخل درجة حرارة السوائل بهدوء مع أكثر من واحدة منها في وقت واحد.
ثلاث طرق لتعطيل درجة الحرارة نقطة الصفر
توسع غير متطابق بين البطانة والأقطاب الكهربائية
عادة ما يتم تصنيع بطانة الأنابيب والأقطاب الكهربائية من مواد مختلفة، ولا تتوسع أو تنكمش بنفس المعدل عندما تتغير درجة الحرارة. إذا توسعت البطانة بشكل أسرع من تركيب القطب الكهربائي، فإنها تضع ضغطًا ميكانيكيًا على الأقطاب الكهربائية ويمكن أن تغير موضعها بمقدار صغير جدًا ولكن يمكن قياسه. تغير هذه الحركة الصغيرة كيفية تواجد الأقطاب الكهربائية بالنسبة للمجال المغناطيسي، وينزاح معها الجهد المستحث - حتى مع ثبات السائل تمامًا.
التغيرات في الموصلية السوائل
تصبح معظم السوائل الموصلة أكثر موصلية مع ارتفاع درجة الحرارة. وبما أن إشارة مقياس التدفق تعتمد على عمل السائل كموصل متحرك داخل المجال المغناطيسي، فإن أي تغيير في تلك الموصلية يمكن أن يغير الجهد المستحث بشكل مستقل عن سرعة التدفق الفعلية. يمكن للسائل الذي يسخن في منتصف -العملية أن يجعل جهاز القياس يقدم تقريرًا صغيرًا غير -قراءة صفرية أثناء ما يجب أن يكون ثابتًا، ولا يوجد-حالة تدفق - واحدة من الأسباب الأكثر توثيقًا لانجراف النقطة الصفرية-في أدلة استكشاف الأخطاء وإصلاحها في المجال.
لفائف والالكترونيات الانجراف
إن ملف الإثارة الذي يولد المجال المغناطيسي له مقاومته الخاصة، وتتغير المقاومة مع درجة الحرارة. يؤدي التحول في مقاومة الملف إلى تغيير قوة المجال المغناطيسي، مما يغير الجهد المستحث الذي تلتقطه الأقطاب الكهربائية. علاوة على ذلك، فإن مكبرات الصوت وإلكترونيات معالجة الإشارات-الموجودة داخل علبة جهاز الإرسال حساسة لدرجة الحرارة-بنفسها؛ يمكن للمكونات مثل مكبرات الصوت التشغيلية ومحولات A/D أن تواجه تحولات في الكسب وانجراف الجهد التحيز مع تحرك درجة الحرارة المحيطة أو درجة حرارة العملية، ويتم تضخيم هذه الأخطاء الإلكترونية الصغيرة في اتجاه مجرى النهر إلى تحول صفري مرئي.
مثال ميداني
كانت عملية معالجة كيميائية متوسطة الحجم-تجريمقياس الجريان الكهرومغناطيسيعلى خط محلول ساخن حيث تتباين درجات حرارة الدفعة بحوالي 10-15 درجة اعتمادًا على المنتج الذي يتم تشغيله. لاحظ المشغلون أن مُجمِّع التدفق ظل يتراكم بكميات صغيرة طوال الليل، حتى مع التأكد من إغلاق جميع الصمامات. لم يكن المقياس نفسه معيبًا - وكانت نقطة الصفر تتبع ببساطة منحنى درجة حرارة السائل خلال كل دورة دفعة.
الإصلاح لم يتضمن استبدال العداد. أدى التبديل إلى جهاز إرسال مع تعويض درجة الحرارة النشطة، جنبًا إلى جنب مع إجراء إعادة -الصفر الذي يتم إجراؤه عند درجة حرارة التشغيل الفعلية للسائل بدلاً من درجة حرارة المتجر المحيطة، إلى تقليل الانجراف إلى حد جيد ضمن التسامح المحدد. الدرس الذي ظل عالقًا في ذهن فريق المصنع: إجراء فحص نقطة الصفر- على مقعد بارد وثابت لا يخبرك كثيرًا عن كيفية تصرف جهاز القياس بمجرد أن يصبح سائل المعالجة ساخنًا.
كيف يصمم المصنعون حول الانجراف في درجات الحرارة
مواد التمدد الحراري المتطابقة
إن إقران مواد البطانة والقطب الكهربائي بمعاملات مماثلة للتمدد الحراري يقلل من الضغط الميكانيكي الذي يتسبب في تغير موضع القطب الكهربي. يعد هذا إلى حد كبير قرارًا-مرحلة التصميم، ولهذا السبب فإن اختيار مادة البطانة (PTFE، وPFA، والمطاط، والسيراميك، وما إلى ذلك) يستحق السؤال عنه عند تحديد مقياس لتطبيق درجة حرارة واسعة-.
التردد المنخفض-، الإثارة الموجية المربعة-
تعتبر تصميمات الإثارة الحالية-الموجة الجيبية والثابتة-الأقدم أكثر عرضة للانجراف الصفري من أنظمة إثارة الموجات-المنخفضة التردد والمربعة- القياسية الآن في معظم العدادات الصناعية. يساعد عكس قطبية تيار الإثارة بشكل دوري وأخذ عينات من الإشارة عند كل قيمة ثابتة على إلغاء -تداخل الحركة البطيء، بما في ذلك بعض التأثيرات الناتجة عن درجة الحرارة-، وهو جزء كبير من سبب تحول طريقة الإثارة هذه إلى الطريقة الافتراضية في الصناعة للتطبيقات الحساسة للاستقرار- .
مدمج-في تعويض درجة الحرارة
تتضمن العديد من أجهزة الإرسال الآن مستشعرًا لدرجة الحرارة وخوارزمية تعويض تعمل على ضبط الإخراج بناءً على درجة حرارة العملية في الوقت الفعلي-، وتصحيح التوصيلية والانحراف الإلكتروني الموصوف أعلاه قبل أن تصل القراءة إلى شاشة العرض أو نظام التحكم.
ممارسات التثبيت التي تقلل المشكلة
جودة التأريض، وتلوث القطب الكهربائي، والتداخل الكهرومغناطيسي الشارد، جميعها عوامل مركبة مهما كان الانجراف المرتبط بدرجة الحرارة-موجود بالفعل، لذا فإن التثبيت المناسب - حلقات تأريض صلبة، ومسارات مستقيمة كافية- للأنابيب، والحماية من المصادر الكهرومغناطيسية القوية - تجعل أي تعويض لدرجة الحرارة يقوم به جهاز القياس فعليًا بعمله بفعالية.
ماذا يعني هذا إذا كنت تحدد مقياس التدفق
إذا كانت العملية الخاصة بك تتضمن درجات حرارة السوائل التي تتأرجح بشكل مفيد أثناء التشغيل - تسخين الدفعة، أو التحولات الموسمية المحيطة، أو تغيير المنتج الساخن/البارد - فمن المفيد طرح ثلاثة أسئلة مباشرة على المورد قبل الطلب:
- ما هي طريقة الإثارة التي يستخدمها هذا المقياس، وهل تم تقييمه من حيث الثبات عبر نطاق درجة الحرارة الذي ستراه بالفعل؟
- هل يتضمن جهاز الإرسال تعويضًا نشطًا لدرجة الحرارة، أم معايرة درجة حرارة ثابتة- فقط؟
- ما الإجراء الموصى به لمعايرة نقطة الصفر، وهل يجب إجراؤه في درجة حرارة العملية بدلاً من درجة الحرارة المحيطة؟
إن المقياس الدقيق في ورقة المواصفات عند 20 درجة ليس بالضرورة دقيقًا عند 45 درجة، والفجوة بين هذين الرقمين هي بالضبط المكان الذي تميل فيه مشاكل انحراف النقطة صفر- إلى الاختباء.
التعليمات
هل يمكن إصلاح انحراف النقطة الصفرية-بإعادة المعايرة وحدها؟
في بعض الأحيان، تؤدي إعادة المعايرة عند درجة حرارة خاطئة إلى إعادة ضبط الخطأ بدلاً من إزالته. إذا كان الانحراف يعتمد على درجة الحرارة-، فإن الإصلاح يحتاج إلى معالجة ظروف التعويض أو التثبيت، وليس مجرد تعديل مرة واحدة-صفر.
ما مقدار التغير في درجة الحرارة الكافي لإحداث تحول صفري ملحوظ؟
يعتمد ذلك على تصميم جهاز القياس والسائل، ولكن التقلبات في نطاق 10-20 درجة عادة ما تكون كافية لإنتاج انجراف قابل للقياس بالأمتار دون تعويض درجة الحرارة النشطة، خاصة عند معدلات التدفق المنخفضة.
هل يؤثر هذا على جميع مقاييس التدفق الكهرومغناطيسي بالتساوي؟
لا. إن أجهزة القياس التي تحتوي على مواد بطانة/قطب كهربائي متطابقة، وإثارة موجة مربعة-، وتعويض درجة الحرارة -مدمجة، أكثر مقاومة بدرجة كبيرة لدرجة الحرارة-المدفوعة بانحراف صفري مقارنة بالتصميمات الأقدم أو الأقل تكلفة-.
هل انجراف النقطة الصفرية- هو نفس انجراف المعايرة؟
ليس تماما. يشير انحراف المعايرة إلى دقة جهاز القياس الإجمالية التي تتغير عبر نطاق القياس الخاص به، بينما يؤثر انحراف النقطة صفر-بشكل خاص على خط الأساس لعدم التدفق-. يمكن أن يتمتع المقياس بمعايرة مستقرة في كل مكان باستثناء الصفر.
هل يجب إعادة ضبط درجة حرارة جهاز القياس-عند درجة الحرارة المحيطة أو درجة حرارة العملية؟
درجة حرارة العملية، كلما أمكن ذلك. يعد صفر متر على مقعد بارد ثم تثبيته على خط ساخن أحد الأسباب الأكثر شيوعًا - والتي يمكن تجنبها - لشكاوى الانجراف التي نراها.
هل يؤدي حجم الأنبوب أو سرعة التدفق إلى تفاقم الانحراف الناجم عن درجة الحرارة-؟
ليس بشكل مباشر، ولكن يمكن أن تكون أجهزة القياس ذات القطر الأكبر- ذات المساحات السطحية الأكبر للأقطاب الكهربائية أكثر حساسية إلى حد ما لنوع الضغط الميكانيكي الموصوف أعلاه، نظرًا لوجود المزيد من المواد المشاركة في التمدد. وهذا سبب آخر للتحقق من طريقة الإثارة وتصميم التعويض في التركيبات الأكبر حجمًا بدلاً من افتراض أن ورقة المواصفات الخاصة بجهاز قياس أصغر تنطبق على نطاق واسع.
الأفكار النهائية
إن درجة الحرارة-المرتبطة بالصفر-لا تعد نقطة الانحراف عيبًا بقدر ما هي مشكلة فيزيائية يمكن للتصميم الأفضل والتركيب الصحيح التعامل معها وصولاً إلى مشكلة ليست-. تعمل الآلية من خلال ثلاث قنوات - من الضغط الميكانيكي على الأقطاب الكهربائية، وتحولات موصلية السوائل، والانجراف داخل الملف والإلكترونيات - وجميعها تستجيب بشكل جيد للتركيبة الصحيحة من المواد، وطريقة الإثارة، ودوائر التعويض.
إذا كانت العملية الخاصة بك تعمل على تشغيل سوائل عبر نطاق واسع من درجات الحرارة ولم تكن واثقًا من أن جهاز القياس الحالي - أو الذي أنت على وشك طلبه - مصمم للتعامل معه، فأرسل إلينا تفاصيل العملية (نوع السائل ونطاق درجة الحرارة وحجم الأنبوب والاستخدام) ويمكننا مساعدتك في مطابقة المواصفات الصحيحة قبل أن تصبح مشكلة ميدانية. تواصل مع فريقنا للحصول على توصية.
مراجع
[1] أرتانج، "عدم استقرار مقياس التدفق الكهرومغناطيسي عند نقطة الصفر: الأسباب والحلول".artang.com
[2] أرتانج، "أسباب وحلول نقطة الصفر غير الطبيعية لمقياس التدفق الكهرومغناطيسي."artang.com
[3] سيسينتشينا، "كيفية ضبط نقطة الصفر لمقياس الجريان الكهرومغناطيسي."sisenchina.com
[4] براءة الاختراع الأمريكية رقم 5443552، "مقياس التدفق الكهرومغناطيسي وطريقة قياس معدل التدفق الكهرومغناطيسي."الصورة-ppubs.uspto.gov
[5] براءة الاختراع الأمريكية رقم 4059014، "مقياس التدفق الكهرومغناطيسي".الصورة-ppubs.uspto.gov
[6] Flowmetertech، "مشكلة الانجراف الصفري وطريقة معالجة مقياس التدفق الشامل."flowmetertech.com
