อุณหภูมิของของไหลส่งผลต่อค่าศูนย์-ความเสถียรของจุดของเครื่องวัดอัตราการไหลแบบแม่เหล็กไฟฟ้าอย่างไร

ครั้งหนึ่งลูกค้าส่งแผนภูมิแนวโน้มจากสายจ่ายสารเคมีมาให้เรา ซึ่งแสดงการอ่านค่ามิเตอร์วัดอัตราการไหลซึ่งพุ่งขึ้นเกือบ 0.3% ของขนาดเต็มตลอดกะการผลิตครั้งเดียว - โดยที่วาล์วปิดและไม่มีการไหลตามจริง โรงงานได้ตัดปัญหาการต่อสายดินและฟองอากาศออกไปแล้ว สิ่งที่พวกเขาไม่ได้คำนึงถึงคืออุณหภูมิของของเหลวในเส้นนั้นแกว่งเกือบ 15 องศาระหว่างชุด และการแกว่งเพียงอย่างเดียวก็เพียงพอที่จะลากจุดศูนย์ออกจากเส้นฐาน

นี่เป็นปัญหาที่พบบ่อยกว่าที่คนอื่นคาดหวัง และควรทำความเข้าใจให้ถูกต้องก่อนที่คุณจะดูแผนภูมิที่คล้ายกันเพื่อสงสัยว่ามีอะไรผิดปกติกับมิเตอร์ของคุณ

ความเสถียรของจุดศูนย์-หมายถึงอะไรจริงๆ

จุดศูนย์คืออะไรก็ตามที่อ่านได้จากมิเตอร์วัดกระแสเมื่อไม่มีของไหลไหลผ่านจริงๆ ในโลกอุดมคติ ตัวเลขนั้นอยู่ที่ศูนย์พอดีและคงอยู่ที่นั่น ในทางปฏิบัติ บางครั้งมันก็ลอยไป - ด้วยเส้นผม บางครั้งก็มากพอที่จะทำให้การเรียกเก็บเงิน- การวัดเกรดหรือกระบวนการจ่ายยาที่มีการควบคุมอย่างเข้มงวดหมดไป

ความเสถียรของจุด-ที่เป็นศูนย์มีความสำคัญมากที่สุดในการใช้งานที่อัตราการไหลต่ำมีผลกระทบที่แท้จริง เช่น การจ่ายสารเคมี การผสมอาหารและเครื่องดื่ม การบำบัดน้ำเสีย และการสูบจ่ายการถ่ายโอนแบบควบคุม มิเตอร์ที่ทำงานได้ดีอย่างสมบูรณ์แบบที่อัตราการไหลสูงยังคงทำให้เกิดปัญหาราคาแพงได้ หากจุดศูนย์เคลื่อนไปในระหว่างช่วงที่ไม่ได้ใช้งานหรือ-เฟสการไหลช้า

ปัญหาหนึ่งที่แก้ไขได้ยากตั้งแต่เนิ่นๆ เนื่องจากการเลื่อนจุดศูนย์-มักจะดูเหมือนการรั่วที่ช้าจริงๆ หรือวาล์วที่ไม่ได้ติดตั้งจนสุด ทีมบำรุงรักษามักใช้เวลาหลายชั่วโมงเพื่อไล่ตามข้อผิดพลาดทางกลไกก่อนที่จะมีใครตรวจสอบว่าอุณหภูมิของของเหลว ณ เวลาที่สอบเทียบครั้งล่าสุดตรงกับอุณหภูมิที่กระบวนการกำลังทำงานอยู่ในขณะนี้หรือไม่

Magnetic Flow Meter

เครื่องวัดการไหลแบบแม่เหล็กไฟฟ้าวัดการไหลอย่างไร

หลักการทำงานคือกฎการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าของฟาราเดย์ ขดลวดภายในมิเตอร์จะสร้างสนามแม่เหล็กข้ามท่อ เมื่อของไหลที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าเคลื่อนที่ผ่านสนามนั้น มันจะเหนี่ยวนำให้เกิดแรงดันไฟฟ้าระหว่างอิเล็กโทรดสองตัว และแรงดันไฟฟ้านั้นจะเป็นสัดส่วนโดยตรงกับความเร็วของของไหล ไม่มีชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหว ไม่มีการกีดขวางในเส้นทางการไหล - ซึ่งเป็นสาเหตุสำคัญว่าทำไมมิเตอร์เหล่านี้จึงเป็นที่นิยมสำหรับน้ำ น้ำเสีย และสารเคมีในกระบวนการหลายชนิด

ประเด็นสำคัญก็คือห่วงโซ่การวัดนี้มีหลายจุดเชื่อมต่อ และอุณหภูมิของของไหลสามารถรบกวนการเชื่อมต่อมากกว่าหนึ่งจุดในคราวเดียวอย่างเงียบๆ

อุณหภูมิสามทางรบกวนจุดศูนย์

การขยายตัวที่ไม่ตรงกันระหว่างซับในและอิเล็กโทรด

การบุท่อและอิเล็กโทรดมักทำจากวัสดุที่แตกต่างกัน และไม่ขยายตัวหรือหดตัวในอัตราเดียวกันเมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนแปลง หากการบุขยายตัวเร็วกว่าการติดตั้งอิเล็กโทรด จะทำให้เกิดความเครียดเชิงกลกับอิเล็กโทรด และสามารถเปลี่ยนตำแหน่งได้ในปริมาณที่น้อยมากแต่สามารถวัดได้ การเคลื่อนไหวเล็กๆ น้อยๆ นั้นจะเปลี่ยนวิธีที่อิเล็กโทรดนั่งสัมพันธ์กับสนามแม่เหล็ก และแรงดันไฟฟ้าเหนี่ยวนำจะเปลี่ยนไปตามนั้น - แม้ว่าของไหลจะนิ่งสนิทก็ตาม

การเปลี่ยนแปลงการนำไฟฟ้าของของไหล

ของเหลวนำไฟฟ้าส่วนใหญ่จะนำไฟฟ้าได้มากขึ้นเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น เนื่องจากสัญญาณของมิเตอร์วัดกระแสขึ้นอยู่กับของเหลวที่ทำหน้าที่เป็นตัวนำเคลื่อนที่ภายในสนามแม่เหล็ก การเปลี่ยนแปลงใดๆ ของค่าการนำไฟฟ้านั้นสามารถเปลี่ยนแรงดันไฟฟ้าเหนี่ยวนำโดยไม่ขึ้นอยู่กับความเร็วการไหลจริง ของไหลที่ให้ความร้อนขึ้นในระหว่างกระบวนการ-จึงสามารถทำให้มิเตอร์รายงานการอ่านค่าที่ไม่-เป็นศูนย์เล็กน้อยในระหว่างสิ่งที่ควรเป็นสภาวะคงที่และไม่มี-สภาวะการไหล - หนึ่งในสาเหตุที่มีการบันทึกไว้บ่อยกว่าของการเบี่ยงเบนจุดเป็นศูนย์- ในคู่มือการแก้ไขปัญหาภาคสนาม

คอยล์และดริฟท์อิเล็กทรอนิกส์

ขดลวดกระตุ้นที่สร้างสนามแม่เหล็กจะมีความต้านทานในตัวเอง และความต้านทานจะเปลี่ยนแปลงไปตามอุณหภูมิ การเปลี่ยนแปลงความต้านทานของขดลวดจะเปลี่ยนความแรงของสนามแม่เหล็ก ซึ่งจะเปลี่ยนแรงดันไฟฟ้าเหนี่ยวนำที่อิเล็กโทรดรับ ยิ่งไปกว่านั้น เครื่องขยายเสียงและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ในการประมวลผลสัญญาณ-ภายในตัวเครื่องเครื่องส่งสัญญาณยังมีความไวต่ออุณหภูมิ-อีกด้วย ส่วนประกอบต่างๆ เช่น แอมพลิฟายเออร์ในการดำเนินงานและตัวแปลง A/D อาจประสบกับการเปลี่ยนแปลงเกนและแรงดันไบอัสที่ลอยไปเมื่ออุณหภูมิโดยรอบหรือกระบวนการเปลี่ยนแปลง และข้อผิดพลาดทางอิเล็กทรอนิกส์เล็กๆ เหล่านี้จะถูกขยายออกไปดาวน์สตรีมจนกลายเป็นการเปลี่ยนแปลงศูนย์ที่มองเห็นได้

ตัวอย่างภาคสนาม

การดำเนินการแปรรูปสารเคมีขนาดกลาง-กำลังดำเนินการอยู่เครื่องวัดอัตราการไหลแบบแม่เหล็กไฟฟ้าบนสายผลิตภัณฑ์สารละลายร้อนซึ่งมีอุณหภูมิแบทช์เปลี่ยนแปลงประมาณ 10–15 องศา ขึ้นอยู่กับผลิตภัณฑ์ที่กำลังใช้งาน เจ้าหน้าที่ปฏิบัติงานสังเกตเห็นว่าตัวรวมการไหลยังคงสะสมปริมาตรเล็กน้อยในชั่วข้ามคืน แม้ว่าวาล์วทั้งหมดจะยืนยันว่าปิดแล้วก็ตาม ตัวมิเตอร์ไม่ได้ผิดปกติ - จุดศูนย์เป็นเพียงการติดตามเส้นโค้งอุณหภูมิของของไหลในแต่ละรอบแบทช์

การแก้ไขไม่ได้เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนมิเตอร์ การเปลี่ยนไปใช้เครื่องส่งสัญญาณที่มีการชดเชยอุณหภูมิแบบแอ็คทีฟ รวมกับขั้นตอน-ที่เป็นศูนย์ซึ่งดำเนินการที่อุณหภูมิการทำงานจริงของของไหล แทนที่จะเป็นอุณหภูมิร้านค้าโดยรอบ ส่งผลให้การดริฟท์ลดลงจนถึงระดับที่ยอมรับได้ที่ระบุ บทเรียนที่ติดอยู่กับทีมงานของโรงงาน: การตรวจสอบจุดศูนย์-ที่ดำเนินการบนม้านั่งที่เย็นและคงที่ไม่ได้บอกคุณมากนักเกี่ยวกับการทำงานของมิเตอร์เมื่อของเหลวในกระบวนการร้อน

ผู้ผลิตออกแบบการดริฟท์ของอุณหภูมิอย่างไร

วัสดุขยายความร้อนที่ตรงกัน

การจับคู่วัสดุซับในและอิเล็กโทรดที่มีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวจากความร้อนใกล้เคียงกันจะช่วยลดความเครียดเชิงกลที่ทำให้ตำแหน่งของอิเล็กโทรดเปลี่ยนไป นี่เป็นการตัดสินใจในขั้นตอนการออกแบบเป็นส่วนใหญ่- ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมการเลือกใช้วัสดุซับใน (PTFE, PFA, ยาง, เซรามิก และอื่นๆ) จึงคุ้มค่าที่จะถามเมื่อระบุมิเตอร์สำหรับการใช้งานอุณหภูมิสวิงที่กว้าง-

ความถี่ต่ำ-, สี่เหลี่ยมจัตุรัส- การกระตุ้นด้วยคลื่น

การออกแบบการกระตุ้นในปัจจุบัน-คลื่นไซน์เก่าและคงที่-มีแนวโน้มที่จะเกิดการเคลื่อนตัวเป็นศูนย์มากกว่าระบบกระตุ้น-ความถี่ต่ำ สี่เหลี่ยม-ที่เป็นมาตรฐานในมิเตอร์อุตสาหกรรมส่วนใหญ่ในปัจจุบัน การกลับขั้วของกระแสกระตุ้นเป็นระยะๆ และการสุ่มตัวอย่างสัญญาณที่ค่าคงที่แต่ละค่าจะช่วยยกเลิกการรบกวนที่เคลื่อนที่-ได้ช้า รวมถึง-ผลกระทบที่เกิดจากอุณหภูมิบางส่วน ซึ่งเป็นสาเหตุส่วนใหญ่ว่าทำไมวิธีการกระตุ้นนี้จึงกลายเป็นค่าเริ่มต้นของอุตสาหกรรมสำหรับแอปพลิเคชันที่มีความละเอียดอ่อน-

สร้างขึ้นในการชดเชยอุณหภูมิ-

ขณะนี้เครื่องส่งสัญญาณจำนวนมากมีเซ็นเซอร์อุณหภูมิและอัลกอริธึมการชดเชยที่ปรับเอาต์พุตตามอุณหภูมิกระบวนการแบบเรียลไทม์- แก้ไขค่าการนำไฟฟ้าและการเบี่ยงเบนทางอิเล็กทรอนิกส์ที่อธิบายไว้ข้างต้นก่อนที่การอ่านจะไปถึงจอแสดงผลหรือระบบควบคุม

แนวทางปฏิบัติในการติดตั้งที่ช่วยลดปัญหา

คุณภาพการต่อสายดิน การเปรอะเปื้อนของอิเล็กโทรด และการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าที่เล็ดลอดออกไป ล้วนแต่ประกอบขึ้นไม่ว่าจะมีอุณหภูมิ-การดริฟท์ที่เกี่ยวข้องกับอุณหภูมิอยู่แล้ว ดังนั้นการติดตั้ง - วงแหวนกราวด์ที่มั่นคง การเดินท่อตรง-ที่เพียงพอ และการป้องกันจากแหล่งกำเนิดแม่เหล็กไฟฟ้าแรงสูง - ทำให้การชดเชยอุณหภูมิใดๆ ที่มิเตอร์ทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพจริงๆ

สิ่งนี้หมายความว่าอย่างไรหากคุณกำลังระบุเครื่องวัดการไหล

หากกระบวนการของคุณเกี่ยวข้องกับอุณหภูมิของเหลวที่แกว่งอย่างมีนัยสำคัญระหว่างการทำงาน - การทำความร้อนเป็นชุด การเปลี่ยนแปลงโดยรอบตามฤดูกาล หรือการเปลี่ยนผลิตภัณฑ์ร้อน/เย็น - คุณควรถามคำถามโดยตรงสามข้อกับซัพพลายเออร์ก่อนสั่งซื้อ:

มิเตอร์นี้ใช้วิธีการกระตุ้นแบบใด และมีความคงตัวตลอดช่วงอุณหภูมิที่คุณเห็นจริงหรือไม่
เครื่องส่งสัญญาณมีการชดเชยอุณหภูมิแบบแอคทีฟหรือเฉพาะการสอบเทียบอุณหภูมิคงที่-หรือไม่
ขั้นตอนการสอบเทียบจุดศูนย์-ที่แนะนำคืออะไร และควรทำที่อุณหภูมิกระบวนการมากกว่าอุณหภูมิโดยรอบ

มิเตอร์ที่แม่นยำบนแผ่นข้อมูลจำเพาะที่ 20 องศานั้นไม่จำเป็นต้องแม่นยำที่ 45 องศา และช่องว่างระหว่างตัวเลขทั้งสองนั้นก็เป็นจุดที่ปัญหาการดริฟท์ของจุดศูนย์-มีแนวโน้มที่จะซ่อนอยู่พอดี

คำถามที่พบบ่อย

การเบี่ยงเบนของจุดศูนย์-สามารถแก้ไขได้ด้วยการสอบเทียบใหม่เพียงอย่างเดียวหรือไม่

บางครั้ง แต่การปรับเทียบใหม่ที่อุณหภูมิที่ไม่ถูกต้องจะเป็นการรีเซ็ตข้อผิดพลาดแทนที่จะลบออก หากการเคลื่อนตัวเป็นไปตามอุณหภูมิ- การแก้ไขจำเป็นต้องจัดการกับการชดเชยหรือเงื่อนไขการติดตั้ง ไม่ใช่เพียงการปรับ-ศูนย์เวลาเพียงครั้งเดียว

การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิมากพอที่จะทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงเป็นศูนย์ที่เห็นได้ชัดเจนหรือไม่

ขึ้นอยู่กับการออกแบบของมิเตอร์และของไหล แต่การแกว่งในช่วง 10–20 องศา โดยทั่วไปเพียงพอที่จะทำให้เกิดการเบี่ยงเบนที่วัดได้เป็นเมตร โดยไม่มีการชดเชยอุณหภูมิที่ทำงานอยู่ โดยเฉพาะอย่างยิ่งที่อัตราการไหลต่ำ

สิ่งนี้ส่งผลกระทบต่อเครื่องวัดอัตราการไหลแบบแม่เหล็กไฟฟ้าทั้งหมดอย่างเท่าเทียมกันหรือไม่?

ไม่ มิเตอร์ที่มีวัสดุซับใน/อิเล็กโทรดที่ตรงกัน -การกระตุ้นด้วยคลื่นสี่เหลี่ยม และ-การชดเชยอุณหภูมิในตัว มีความทนทานต่ออุณหภูมิ-ที่ขับเคลื่อนเป็นศูนย์ดริฟท์ได้ดีกว่าการออกแบบเก่าหรือ-ที่มีต้นทุนต่ำกว่าอย่างมาก

การเบี่ยงเบนของจุดศูนย์-เหมือนกับการเบี่ยงเบนของการสอบเทียบหรือไม่

ไม่มาก. การเบี่ยงเบนของการสอบเทียบหมายถึงความแม่นยำโดยรวมของมิเตอร์ที่เปลี่ยนไปตลอดช่วงการวัด ในขณะที่การเบี่ยงเบนของจุดศูนย์-จะส่งผลต่อเส้นฐานที่ไม่มี-การไหลโดยเฉพาะ มิเตอร์สามารถมีการสอบเทียบที่เสถียรได้ทุกที่ ยกเว้นที่ศูนย์

มิเตอร์ควรปรับ-ให้เป็นศูนย์อีกครั้งที่อุณหภูมิแวดล้อมหรืออุณหภูมิกระบวนการหรือไม่

อุณหภูมิในกระบวนการทุกครั้งที่เป็นไปได้ การวางมิเตอร์เป็นศูนย์บนม้านั่งเย็นแล้วติดตั้งบนสายด่วนเป็นหนึ่งในสาเหตุ - ที่พบบ่อยและหลีกเลี่ยงได้ - ของการร้องเรียนเรื่องการเบี่ยงเบนที่เราเห็น

ขนาดท่อหรือความเร็วการไหลทำให้อุณหภูมิ-การดริฟท์ที่ขับเคลื่อนแย่ลงหรือไม่

ไม่ใช่โดยตรง แต่มิเตอร์ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่กว่า-ซึ่งมีพื้นที่ผิวอิเล็กโทรดใหญ่กว่าอาจมีความไวต่อความเค้นเชิงกลที่อธิบายไว้ข้างต้นมากกว่า เนื่องจากมีวัสดุที่เกี่ยวข้องกับการขยายตัวมากกว่า เป็นอีกเหตุผลหนึ่งที่ต้องตรวจสอบวิธีการกระตุ้นและการออกแบบการชดเชยในการติดตั้งขนาดใหญ่ แทนที่จะใช้แผ่นข้อมูลจำเพาะของมิเตอร์ขนาดเล็กตามขนาด

ความคิดสุดท้าย

การเบี่ยงเบนของจุดศูนย์-ที่เกี่ยวข้องกับอุณหภูมิไม่ใช่ข้อบกพร่องมากนัก เนื่องจากปัญหาทางฟิสิกส์ที่การออกแบบที่ดีขึ้นและการติดตั้งที่ถูกต้องสามารถจัดการได้จนถึงปัญหาที่ไม่ใช่- กลไกนี้ทำงานผ่านสามช่องสัญญาณ - ความเค้นเชิงกลบนอิเล็กโทรด การเปลี่ยนแปลงค่าการนำไฟฟ้าของของไหล และการเคลื่อนตัวภายในขดลวดและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ - และทั้งสามช่องตอบสนองต่อการผสมผสานวัสดุ วิธีการกระตุ้น และวงจรการชดเชยได้ดี

หากกระบวนการของคุณใช้ของเหลวในช่วงอุณหภูมิที่กว้าง และคุณไม่มั่นใจว่ามิเตอร์ปัจจุบัน - หรือมิเตอร์ที่คุณกำลังจะสั่งซื้อ - นั้นถูกสร้างขึ้นเพื่อจัดการมัน โปรดส่งรายละเอียดกระบวนการให้เรา (ประเภทของเหลว ช่วงอุณหภูมิ ขนาดท่อ และการใช้งาน) แล้วเราสามารถช่วยคุณจับคู่ข้อกำหนดที่เหมาะสมก่อนที่จะกลายเป็นปัญหาในภาคสนาม ติดต่อทีมงานของเราเพื่อขอคำแนะนำ

ติดต่อได้เลย

อ้างอิง

[1] Artang, "เครื่องวัดอัตราการไหลของแม่เหล็กไฟฟ้าความไม่เสถียรของจุดศูนย์: สาเหตุและแนวทางแก้ไข"artang.com

[2] Artang "สาเหตุและวิธีแก้ปัญหาจุดศูนย์ผิดปกติของเครื่องวัดอัตราการไหลของแม่เหล็กไฟฟ้า"artang.com

[3] Sisenchina "วิธีปรับจุดศูนย์ของเครื่องวัดอัตราการไหลแบบแม่เหล็กไฟฟ้า"sisenchina.com

[4] สิทธิบัตรสหรัฐอเมริกา 5443552 "เครื่องวัดอัตราการไหลแม่เหล็กไฟฟ้าและวิธีการวัดอัตราการไหลทางแม่เหล็กไฟฟ้า"รูปภาพ-ppubs.uspto.gov

[5] สิทธิบัตรสหรัฐอเมริกา 4059014 "เครื่องวัดอัตราการไหลของแม่เหล็กไฟฟ้า"รูปภาพ-ppubs.uspto.gov

[6] Flowmetertech, "ปัญหา Zero Drift และวิธีการรักษาของเครื่องวัดอัตราการไหลของมวล"โฟลว์มิเตอร์เทคดอทคอม