Меню Рубрики

Установка по калибровке расходомеров жидкости

Зачем нужна калибровка расходомеров на установке, воспроизводящей реальные условия?

Рубрика: Технологии и решения

Зачем нужна калибровка расходомеров на установке, воспроизводящей реальные условия?

Далеко не всегда расходомеры поставляются откалиброванными, термально-массовые расходомеры не исключение. Приборы могут обладать отличными техническими характеристиками, иметь на бумаге хорошие показатели, связанными с обеспечением высокого уровня безопасности, в их разработке могут быть использованы лучшие доступные технологии. Но, если калибровка датчика сделана недостаточно точно или, если условия калибровки не соответствуют условиям эксплуатации, а среда измерения заменена на эквивалентную (воздух или воду), то в реальных условиях прибор будет проводить измерения гораздо хуже, чем заявлено производителем, вплоть до полностью некорректной работы.

В результате, в случаях, когда калибровка сделана без воспроизведения условий эксплуатации или вообще отсутствует, возникают риски, связанные неэффективным производственным процессом на предприятии или даже со снижением уровня безопасности, которые будут оставаться незамеченными до запуска процесса или до возникновения нештатной ситуации. Низкоэффективный технологический процесс также часто сказывается на качестве продукции, сопровождается повышенными экономическими издержками, что негативно влияет на показатели работы предприятия и конкурентоспособность выпускаемой продукции.

Все термально-массовые расходомеры основаны на принципе рассеивания тепла потоком газа. Охлаждающий эффект зависит от свойств газа, например таких, как теплопроводность, удельная теплоёмкость, плотность и вязкость. Несмотря на то, что серийно выпускаемые приборы могут быть идентичны с технической точки зрения, их поведение на всём диапазоне расхода, температур и давления при измерении расхода разных газов может различаться.

Производители термально-массовых расходомеров при разработке приборов должны брать в расчет не только уравнения теплопереноса, но и учитывать все пути теплопередачи. Сложность состоит в том, что количество этих путей, как отпечаток пальца, уникально для каждого прибора. Даже не смотря на запредельно жёсткий контроль качества, высокоточные методы изготовления, полностью автоматизированное производство, каждый датчик уникален. Незначительная разница в теплопроводящих свойствах приводит к совершенно разному поведению расходомеров в реальных условиях.

Калибровочная лаборатория с высокоточными эталонами

Для создания установок, построенных на базе эталонов высокого разряда, с хорошей прослеживаемостью, с возможностью создания сложных газовых смесей (в том числе имеющих в составе опасные и легко воспламеняющиеся газы), требуются гигантские капитальные затраты. Также крайне сложно и затратно воспроизвести необходимые давления и температуры реального технологического процесса. Поэтому многие производители термально-массовых расходомеров просто не вкладывают эти инвестиции в производство и избегают высоких затрат на реальную калибровку газом, выполняя квази-калибровку по воздуху с моделированием и «эквивалентностью».

Эквивалентная калибровка ≠ реальная калибровка

Производители, выполняющие эквивалентную калибровку, используют эталонный или суррогатный газ (обычно воздух) в условиях окружающей среды. К воздушному потоку применяются эмпирические коэффициенты и параметры калибровки, которые основаны на теоретическом расчете на базе общих формул для настройки калибровки газа. В лучшем случае эта процедура просто определяет охлаждающее воздействие газа, его вязкость, плотность, удельную теплоемкость, теплопроводность и диапазоны чисел Рейнольдса.

В отличие от реальной калибровки, в рамках метода эквивалентной калибровки невозможно точно воспроизвести тепловое рассеяние тепла реального газа. Поправки, необходимые для того, чтобы учесть изменения условий процесса, такие как изменения давления и температуры, вносят еще большую неопределенность в измерения. Обратимся к тому, что написано в международном стандарте ISO 14511, разделе 8:

«… Наилучшей практикой для калибровки термально-массовых расходомеров является выполнение калибровки на реальном газе и при реальных условиях процесса, когда это возможно».

Любое ответственное применение, где важно учитывать стехиометрию газа, когда измерение расхода газа обеспечивает безопасность процесса или контролирует его эффективность, не следует использовать расходомеры, откалиброванные эквивалентным методом. Рекомендуется использовать только датчики, имеющие калибровку на реальной среде измерения.

Читайте также:  Установка газовой колонки аег

Кроме того, имитация калибровки по воздушному эквиваленту не рекомендуется, если условия процесса нестабильны; где профиль скорости потока может меняться, или где существует потенциальная нелинейная связь между калибровочным газом и фактической рабочей средой. Так, например, при динамическом диапазоне более 1:10 наблюдается нелинейность свойств эквивалентного газа и среды, что не позволяет использовать расходомеры в широком динамическом диапазоне. Поэтому теоретические калибровки или эквивалентные калибровки делают расходомер очень ограниченным в возможности применения.

Основная проблема эквивалентной калибровки.

Чтобы наглядно проиллюстрировать точность измерения эквивалентной калибровки, рассмотрим графики зависимости погрешности измерения от расхода, показанные на рисунке 1. Эти кривые были получены с помощью термально-массового расходомера, изготовленного ведущим мировым, мультипродуктовым производителем расходомеров, в чей счетчик встроено пользовательское меню с выбором компонентов газа. Тревожно видеть масштабы полученной на стенде погрешности. Очевидно, что этот прибор не калибруется непосредственно каждым из этих основных компонентов газа, а вместо этого используется поправочный коэффициент.

Рисунок 1 – Термально массовый расходомер с калибровкой по воздушному эквиваленту в реальных условиях эксплуатации

Большие ошибки указывают на простую линейную коррекцию, при этом производитель не использует полиномиальную коррекцию для учёта нелинейностей. Как и ожидалось, кривые воздуха и азота относительно близки к реальным измерениям, поскольку базовая калибровка выполняется на воздухе. Однако если в приборе выбран газов, отличный от воздуха, дополнительная погрешность измерения после применения теоретически рассчитанного поправочного коэффициента может достигать ± 100%!

Также наблюдается, что с помощью алгоритмов не удаётся исправить нелинейности для большинства газов при даже небольшом изменении температуры. Дополнительные погрешности, как показывают эксперименты, могут достигать 30%. Таким образом, даже если удалось рассчитать правильные коэффициенты, то диапазон применения расходомеров очень ограниченный.

Рисунок 2 – Термально-массовый расходомер FCI с калибровкой для природного газа в реальных условиях эксплуатации

Чтобы продемонстрировать разницу эксплуатационных характеристик расходомеров, прошедших калибровку на реальном газе, был проведен аналогичный эксперимент, результаты которого приведены на рисунке 2. На нём показана погрешность модели ST100 компании FCI с использованием реальной калибровки для природного газа в зависимости от расхода. Сравните этот результат с линией графика для природного газа на рисунке 1, где использовалась эквивалентная калибровка. Разница оказывается реально существенной.

О чем вам следует спрашивать, и что вам нужно знать.

Если вы несете ответственность за работу расходомеров в опасных процессах, за безопасность работы установок или соблюдение экологических норм, у вас есть право спросить производителей об их процедурах калибровки датчиков. Они должны быть в состоянии объяснить и продемонстрировать, как следует калибровать новые счетчики, какое эталонное оборудование необходимо использовать, какие методы калибровки должны быть задействованы и в каких условиях проводить калибровку, а также какими стандартами следует руководствоваться.

Также вам следует обратиться в калибровочную лабораторию, где будет выполняться эта работа, и встретиться с инженерами и техниками, ответственными за неё. Кроме того, представитель завода-изготовителя расходомера должен оказать поддержку, чтобы проанализировать условия применения и проверить фактическое место установки расходомера для обеспечения корректной работы.

В течение многих десятилетий компания Fluid Components International (FCI) является лидером на рынке термально-массовых расходомеров, обеспечивая достоверность измеренных данных, демонстрируя надёжную и предсказуемую работу, так как все приборы проходят калибровку на реальном газе. FCI инвестировала средства в постройку более 20 калибровочных установок, расположенных на трех разных континентах. Они рассчитаны на различные диаметры труб, которые могут пропускать потоки воздуха, чистых инертных газов, углеводородных газов и различных многокомпонентных газовых смесей, содержащие до 20 реальных составляющих газовых компонентов. Все эти стенды имеют возможность калибровки расходомеров при фактических температурах до 454 °C и в фактических диапазонах давления от 0 до 34 бар.

Читайте также:  Установка variety в ubuntu

источник

Поверка производительности и точности расходомера

Когда необходимо поверить расходомер, у оператора есть два варианта на выбор: выполнить поверку дистанционно или на месте его эксплуатации. Решение о том, какой вариант наиболее подходящий зависит от характера поверки, а также от плюсов и минусов, связанных с этими двумя подходами.

Дистанционная поверка требует, чтобы расходомер был извлечён из своего местоположения, тогда как поверка на месте может быть выполнена без необходимости извлечения измерительного устройства. На первый взгляд последний вариант кажется удобным, но на самом деле это не означает, что поверка на месте всегда является предпочтительным решением.

На многих промышленных предприятиях расходомеры установлены для обеспечения эффективной работы путём измерения расхода жидкостей, газов и пара. Для этого они расположены в стратегических местах, где передают АСУ важную информацию о скорости потока. Эта информация может быть использована в качестве основы для увеличения или дозирования химикатов, ингредиентов и других жидкостей, а также для отображения производительности оборудования.
Оптимальная производительность предприятия является необходимым условием для его роста, эффективности и стабильности, поэтому если расходомер не работает так как надо, это может повлиять на итоговую прибыль.

Простой расчёт проиллюстрирует это : Бумажная фабрика должна оплачивать сточные воды своего бумажного производства по стоимости, основанной на объёме сброса. Если ежемесячный расход составляет, скажем, 68 000 м3 по 30 руб./м3, фабрика будет платить коммунальному предприятию ежемесячную сумму в размере 2 040 000 руб. Если расходомер, измеряющий этот расход, отклоняется на 1%, бумажная фабрика будет дополнительно переплачивать 20 400 руб. ежемесячно, превращая таким образом ежегодную поверку расходомера в инвестиции, которые легко окупятся.

КАЛИБРОВКА ИЛИ ПОВЕРКА
Для любого оператора на заводе крайне важно быть уверенным, что измерительное оборудование работает точно. Большинство расходомеров калибруются производителем перед поставкой и поэтому оператор может быть уверен, что точность измерения расходомера соответствует заявленным спецификациям. Однако, если расходомер работает в очень жёстких условиях, если он работает в течение нескольких часов подряд, или если оператор просто ставит под сомнение производительность расходомера, возникает необходимость проверить работает ли прибор со 100% точностью. В секторе водоснабжения и водоотведения достаточно простой поверки на месте, в то время как расходомер на атомной электростанции скорее всего придётся отправить на удалённую поверку за пределы предприятия.

УДАЛЁННАЯ КАЛИБРОВКА
С учётом характера удалённой поверки правильнее было бы называть этот процесс удалённой калибровкой. Калибровка за пределами объекта в основном выполняется на расходомерах, установленных для учёта дорогостоящих жидкостей.
Этому есть два основных объяснения.

Калибровка — это процесс при котором работа расходомера проверяется с высокой степенью точности. Для достижения стабильных результатов калибровка проводится в лаборатории, где можно контролировать каждый этап калибровочного процесса. Учитывая количество времени и денег, которые вкладываются в удалённую калибровку (изъятие расходомера, который должен быть откалиброван, установка временного сменного расходомера, транспортировка в лабораторию для повторной калибровки, транспортировка перекалиброванного прибора обратно на объект, удаление сменного расходомера и повторная установка откалиброванного расходомера), становится очевидным, что это будет выгодно, только в том случае, если реализованная прибыль превышает стоимость повторной удалённой калибровки.

В случаях применения расходомеров для контроля дорогих по стоимости жидкостей это обычное явление, особенно в нефтегазовых отраслях. На предприятиях хранения и транспортировки таких жидкостей даже небольшая погрешность показаний расходомера может привести к сильному увеличению затрат от потерь в учёте. Помимо затрат, связанных с повторной калибровкой расходомера, существует также обязательное требование того, что расходомер должен периодически перекалибровываться. Это необходимо для того, чтобы прибор соответствовал первоначальным требованиям точности даже после нескольких лет эксплуатации.

Читайте также:  Установка radeon hd 7950

ПОВЕРКА НА МЕСТЕ
Было бы полезно сочетать процесс калибровки с удобством поверки на месте, но это достаточно сложный подход. Во-первых, калибровочные лаборатории расходомеров являются специально разработанными установками, относительно дорогими, включающими трубопроводную арматуру и весовые резервуары, которые контролируют весь процесс до мельчайших деталей. Во-вторых, поверка на месте включает в себя выполнение поверочного теста на установленном расходомере прямо на заводе. Но повторить окружающие параметры в реальной технологической установке практически невозможно. Существуют альтернативные методы, но ни один из них не оказался столь точным, как калибровка за пределами объекта.

По этим причинам поверка на месте в основном выполняется для проверки производительности имеющихся расходомеров, особенно в отраслях промышленности, где учитываются только показания количества жидкости, протекающей через трубу. Очевидным преимуществом поверки устройства на месте является, возможность проводить поверку во время работы прибора и отсутствии необходимости временной остановки заводского оборудования. В зависимости от контрольного расходомера, используемого для выполнения поверки, проверочный тест может быть выполнен менее чем за 15 минут, хотя более надёжный результат можно получить, если контрольный расходомер остаётся для сбора данных в течение одного часа. Несмотря на то, что многие новые модели расходомеров поставляются со встроенной диагностикой, которая проверяет исправность расходомера с переменными интервалами, контрольный расходомер может использоваться для двойной проверки: для проверки работы расходомера и для обнаружения проблем с показателями или с самим расходомером.

РЕШЕНИЯ ДЛЯ ПОВЕРКИ НА МЕСТЕ
Многие предприятия проводят проверки расходомеров на месте, что соответствует требованиям перерабатывающей промышленности. Решения варьируются от универсального оборудования, поставляемого в кейсе со всем необходимым для выполнения поверочного теста, до небольших портативных устройств. Точность измерения может достигать 0,5%, что позволяет поверить любую марку или тип расходомера на основе традиционных принципов измерения расхода, включая электромагнитные, ультразвуковые, диафрагменные или роторно-поршневые технологии. Дополнительные решения предлагают автоматическое переключение между доплеровским и «время-проходным» принципом измерения для обеспечения применения с жидкостями, с изменяющимися состояниями. Большинство из этих устройств работают на батарейках, что обеспечивает свободное передвижение по объекту, когда необходимо проверить более одного расходомера.

Некоторые контрольно-измерительные приборы разрабатываются для работы только с одним типом расходомера, например по принципу электромагнитного измерения. Они, в свою очередь, могут выполнять очень быстрые и точные проверки рабочих характеристик с отчётами о поверке, которые могут использоваться в качестве документации ISO 9000 и ISO 140001.

Выбор между поверкой и калибровкой на месте и удалённой поверкой за пределами объекта не всегда является просто вопросом выбора наиболее удобного решения. Во многих ситуациях перекалибровка расходомера за пределами объекта является единственно возможным решением для продолжения работы в условиях хранения и транспортировки дорогостоящих жидкостей, тогда как приобъектная поверка идеально подходит для быстрой проверки производительности расходомера. Таким образом, поверка на месте и за пределами предприятия должна рассматриваться как два отдельных подхода, осуществляющих две различные цели. Это делает оба подхода одинаково актуальными, позволяя операторам расходомеров принимать обоснованные решения о производительности, надёжности и точности приборов.

источник

Добавить комментарий

Adblock
detector