Skrevet af Morten B. Jensen, Product Manager – Instrumenter hos KLINGER Danmark
Differenstryk transmittere er ekstremt alsidige instrumenter, der passer til en bred vifte af applikationer indenfor procesindustrien. Nøjagtigheden er et vigtigt præstationsmål for enhver procesmåleenhed, og det er derfor en vigtig faktor for korrekt valg og vedligeholdelse af enheden.
Det er ikke altid let at forstå, og sammenligne, de forskellige producenters oplysninger, og vi vil derfor i denne artikel, med udgangspunkt i differenstryktransmitteren, hjælpe læseren til at forstå hvad fabrikanternes nøjagtighedsangivelser betyder, og dermed give et bedre grundlag for at kunne sammenligne forskellige produkters egenskaber.
Grundlæggende information
Fabrikanterne angiver en række grundlæggende nøjagtighedsangivelser der ofte bruges ofte som grundlag for sammenligning af transmitterne. Disse angivelser benævnes ofte som reference nøjagtigheden.
Reference nøjagtigheden (RA) er en vigtig faktor til vurdering af transmitterens egenskaber, men den giver ikke det komplette billede. Der er brug for yderligere specifikationer, som kan fortælle noget om hvordan transmitteren reagerer under bestemte applikations betingelser. Disse betegnes ofte som ”effekt specifikationer", og gælder under varierende forhold såsom temperatur, statisk tryk og kundetilpasning af måleområdet. Når du vælger en transmitter til din specifikke opgave vil det være netop disse betingelser, der vil påvirke den endelige applikationsydelse.
Reference nøjagtighed (RA)
Reference nøjagtigheden (RA) er enhedens nøjagtighed som bestemmes gennem design og fabrikantens egne test. Værdien angives normalt som en procentdel af span-indstilling, og for de fleste producenter omfatter værdien en kombination af linearitet, hysterese og repeterbarhed. Sammen med denne værdi bør det fremgå under hvilke betingelser den angivne værdi er blevet målt / beregnet.
Typiske / fælles referencebetingelser kan være:
Grundet designvariationer inden for en produktfamilie kan nogle producenter også henvise til specifikke modelnumre og/eller materialer, der er anvendt til konstruktionen - afhængigt af deres potentielle indvirkning på ydeevnen.
Da reference nøjagtigheden kun gælder under de angivne betingelser, kan den ikke betragtes som repræsentativ for enhedens samlede ydeevne til industrielle anvendelser, hvor forholdene ofte er varierende. Reference nøjagtigheden repræsenterer således kun transmitterens ydeevne under "laboratorie" betingelser, og derfor må de faktiske egenskaber under driftsbetingelser undersøges nærmere.
Disse betegnes som transmitterens effekt specifikationer.
Effekt specifikationer
Hvis vi kigger på en differenstryk transmitter er der 5 forhold som spiller ind på den samlede ydelse, nemlig:
Ofte forenkles angivelserne ved at kombinere 0-punkts og span effekterne, således at antallet af parametre bliver reduceret til 3:
Det er den rigtige kombination af disse parametre, sammen med reference nøjagtigheden, der resulterer i en definition af den Totale Sandsynlige fejl (TPE) på en differenstryk transmitter i en bestemt applikation.
Tilpasning af måleområde (AC)
Alle differenstryk transmittere er konstrueret til at fungere over et specifikt område, med en øvre og nedre grænser for indstilleligt målespan, der angives af fabrikanten som URL og LRL grænser. Brugeren har mulighed for at foretage tilpasninger af måleområdet indenfor disse grænser, således at det aktuelle område passer til opgaven – angivet som URV og LRV.
Afhængig af graden af den justering som foretages i forbindelse med kundetilpasningen, foretaget inden for de angivne enhedsgrænser, kan det betyde et tillæg i unøjagtigheden på transmitteren. De fleste producenter kan levere de nødvendige data og ligninger, så brugeren kan bestemme disse fejltillæg.
Typisk følger sådanne beregninger en formel som:
(Formel 1)
A og B er enhedsspecifikke konstanter, URL en enhedens maksimalt indstillelige værdi, men span er den faktiske kundeindstilling som er bestemt af den valgte URV og LRV.
Temperatureffekter (TE)
Ved procesapplikationer kan proces temperaturen, såvel som omgivelsestemperaturen, ændres dramatisk. Stabil eller ej, både proces- og omgivelsestemperaturerne vil næsten helt sikkert være forskellige fra de referencebetingelser, under hvilke transmitteren blev fremstillet og testet, hvilket igen vil betyde, at egenskaberne vil afvige fra den angivne reference nøjagtighed.
Temperaturændringer kan påvirke både 0-punkts nøjagtigheden og nøjagtigheden over hele måleområdet, og det er derfor nødvendigt at medtage begge komponenter for at forstå den samlede virkning af temperaturforskydninger. Selvom disse elementer nogle gange er angivet særskilt, giver mange producenter en enkelt beregning, der omfatter både nul- og span effekterne.
Ligningen ligner den ovenfor angivne, men denne gang er det konstanterne C og D benyttes til beregningen af temperatureffekten – enheden for disse er typisk % pr. temperaturenhed.
(Formel 2)
Statiske trykvirkninger (SPE)
På samme måde som temperatur- og spaneffekten, kan det statiske tryk også have betydelig indflydelse på nøjagtigheden af en transmitter.
Igen kan virkningen beregnes ud fra en ligning, der ligner de ovenstående. Igen er E, F og URL alle oplyst af producenten, mens Span er brugerens udvalgte måleområde inden for den angivne URL og LRL – enheden for E og F er typisk % pr. trykenhed
(Formel 3)
Den totale sandsynlige fejl (TPE)
Når referencens nøjagtighed, indstilling af måleområde, samt fejl i forbindelse med temperaturvariationer og det statiske tryk er blevet beregnet, har man alle de nødvendige parametre for at kunne bestemme den overordnede nøjagtighed (Total Performance eller Total Sandsynlig Fejl (TPE)).
Da ethvert produkt vil reagere forskelligt på span indstillinger, temperaturafvigelser og påvirkninger af statisk tryk, er TPE den eneste rigtige værdi til sammenligning af et eller flere produkter. TPE omfatter således alle individuelle produktforskelle med specifikationerne for en given applikation til at give den aktuelle fejlberegning.
TPE beregnes som kvadratroden af summen kvadraterne af fejlene:
(Formel 4)
Hvad er årsagen til produkterne opfører sig forskelligt?
Det er klart, at detaljer om design, materialer og udførelse alle spiller en vigtig rolle ved bestemmelsen af en transmitters overordnede egenskaber.
Helt inde i ”hjertet” af transmitteren er den valgte sensortype den vigtigste komponent år der tales om ydeevne og egenskaber. Mange sensorer har identiske egenskaber, hvis man kun kigger på data under reference betingelser, men belært af ovenstående er det nødvendigt at kompensere basissensoren for at opretholde nøjagtigheden i hele arbejdsområdet.
Som et eksempel benytter Honeywells STD800 differenstryktransmitter en højtydende piezoresistiv sensor, der tilbyder nogle unikke kompensations funktioner. Denne type af sensorer kan integrere statiske tryk- og temperaturmålinger på en og samme sensorchip, hvilket gør det muligt for designeren at integrere elektroniske kredsløb, som automatisk tilretter sensorens ydeevne ved forskellige tryk- og temperaturforhold. Resultatet er en bedre nøjagtighed i et bredere anvendelsesområde end det man oplever på transmittere der bruger sensorer uden en sådan kompensation.
Resumé
Differenstryk transmittere er ekstremt alsidige enheder, der benyttes til en bred vifte af applikationer indenfor procesindustrien, såsom flow- og niveaumåling, måling af densitet og filterkvalitet, samt lækage detektion. Alle disse applikationer arbejder med forskellige værdier for måleområder, statiske tryk og temperaturer, parametre som alle vil påvirke enhedens ydeevne. At forstå disse parametre, og hvordan de kan påvirke differenstryktransmitterens ydeevne, vil have indflydelse på dit næste transmissionsvalg. Forventningerne til den samlede produktydelse i din specifikke applikation bør have en afgørende betydning på dit valg, og du bør ikke længere alene sammenligne data ved referencebetingelser, men altid se på den samlede sandsynlige fejl for at sikre det optimale valg til netop din opgave.
Hos KLINGER Danmark sætter vi en ære i at kunne berige vores læsere med relevant viden blandt andet indenfor trykmåling.
Læs vores udvalg af artikler her på siden eller se vores produktsortiment ved at klikke på trykmåling.