流体温度は電磁流量計のゼロ点安定性にどのような影響を及ぼしますか?{0}

かつてお客様から、バルブが閉じられ実際の流量がゼロの状態で、単一の生産シフト - にわたってフルスケールの 0.3% 近く上昇する流量計の測定値を示す、化学薬品投与ラインからの傾向グラフが送られてきました。工場では、接地の問題や気泡の可能性はすでに排除されていました。彼らが考慮していなかったのは、ライン内の流体温度がバッチ間でほぼ 15 度変動し、その変動だけでゼロ点がベースラインからずれるのに十分だったということです。

これは人々が予想しているよりも一般的な問題であり、メーターの何が問題なのか疑問に思って同様のチャートを見つめる前に、正しく理解しておく価値があります。

ゼロ点安定性が実際に意味するもの-

ゼロ点は、実際に流体が流れていないときに流量計が生成する読み取り値です。理想的な世界では、その数値は正確にゼロに位置し、そこに留まります。実際には、わずかに変動することもあり、請求グレードの測定や厳密に制御された投与プロセスを無視するほどの場合もあります。-

-ゼロ点の安定性は、化学物質の投与、食品と飲料のバッチ処理、廃水処理、保管輸送計量など、低流量が実際の結果をもたらす用途で最も重要です。高流量ではまったく問題のないメーターでも、アイドル期間または低速流量段階でゼロ点が変動すると、高価な問題が発生する可能性があります。-。

これは、早期に発見するのが最も難しい問題の 1 つでもあります。ゼロ点のシフトは、実際の遅い漏れやバルブが完全に固定されていない場合と同じように見えることが多いためです。{0}}メンテナンスチームは、最後の校正時の流体温度が現在プロセスが実際に実行されている温度と一致するかどうかを確認する前に、機械的故障の追跡に何時間も費やすことがよくあります。

Magnetic Flow Meter

電磁流量計がどのように流量を測定するか

動作原理はファラデーの電磁誘導の法則です。メーター内のコイルがパイプ全体に磁場を生成します。導電性流体がその場を通過すると、2 つの電極間に電圧が誘導され、その電圧は流体の速度に正比例します。可動部品がなく、流路 - に障害物がないことが、これらのメーターが水、廃水、および多くのプロセス化学薬品に人気がある理由の大きな部分です。

問題は、この測定チェーンには複数のリンクがあり、流体の温度が一度に複数のリンクに静かに干渉する可能性があることです。

温度がゼロ点を狂わせる 3 つの方法

ライニングと電極間の膨張の不一致

パイプライニングと電極は通常、異なる材料で作られており、温度が変化しても同じ速度で膨張または収縮しません。ライニングが電極の取り付けよりも速く膨張すると、電極に機械的ストレスがかかり、電極の位置が非常に小さいですが測定可能な量だけ移動する可能性があります。その小さな動きにより、磁場に対する電極の位置が変化し、流体が完全に静止している場合でも、それに伴って誘導電圧が変化します -。

流体の導電率の変化

ほとんどの導電性流体は、温度が上昇すると導電性が高くなります。流量計の信号は磁場内で移動導体として作用する流体に依存するため、その導電率が変化すると、実際の流速とは無関係に誘導電圧が変化する可能性があります。そのため、プロセスの途中で流体が加熱すると、静的で流れのない状態であるはずのメーターレポートがゼロ以外の小さな測定値を示す可能性があります。-これは、フィールドのトラブルシューティングガイドで頻繁に文書化されているゼロ点ドリフトの原因の 1 つです。-

コイルと電子機器のドリフト

磁界を発生させる励磁コイルには独自の抵抗があり、温度によって抵抗が変化します。コイル抵抗の変化により磁場の強度が変化し、電極が受け取る誘導電圧が変化します。さらに、送信機ハウジング内のアンプと信号処理電子機器-自体も温度に敏感です。-オペアンプや A/D コンバータなどのコンポーネントでは、周囲温度やプロセス温度の変化に応じてゲインシフトやバイアス電圧ドリフトが発生する可能性があり、これらの小さな電子誤差は下流で増幅されて目に見えるゼロシフトになります。

フィールドの例

中規模の化学処理事業では、電磁流量計高温の溶液ラインでは、バッチ温度が稼働する製品に応じて約 10 ～ 15 度変化します。オペレーターは、すべてのバルブが閉じていることを確認したにもかかわらず、流量積算計が一晩中少量を蓄積し続けることに気づきました。メーター自体は故障していませんでした - ゼロ点は各バッチサイクルを通じて流体の温度曲線に従っていただけです。

修理にはメーターの交換は含まれませんでした。アクティブな温度補償を備えたトランスミッタに切り替え、工場の周囲温度ではなく流体の実際の動作温度で実行されるリゼロ手順と組み合わせることで、ドリフトが規定の許容範囲内に収まりました。-プラントのチームに心に残った教訓は、冷たい静的なベンチで実行されるゼロ点チェックでは、プロセス流体が高温になった後にメーターがどのように動作するかについてはあまりわかりません。-

メーカーは温度ドリフトをどのように設計するか

適合した熱膨張材料

同様の熱膨張係数を持つライニングと電極の材料を組み合わせることで、電極の位置のずれの原因となる機械的ストレスが軽減されます。これは主に設計段階での決定です。そのため、温度変動の広い用途向けにメーターを指定する際には、ライニング材料（PTFE、PFA、ゴム、セラミックなど）の選択を検討する価値があります。-

低周波-方形波-励起

古い正弦波と定電流励起の設計では、現在ほとんどの工業用メーターで標準となっている低周波の方形波励起システムよりもゼロドリフトが発生しやすくなります。-励起電流の極性を定期的に反転し、各固定値で信号をサンプリングすることにより、温度による影響などのゆっくりとした動きの干渉を打ち消すことができます。{{6}これが、この励起方法が安定性を重視するアプリケーションの業界デフォルトとなった理由の大部分を占めています。-

内蔵温度補償-

現在、多くのトランスミッターには、リアルタイムのプロセス温度に基づいて出力を調整する温度センサーと補償アルゴリズムが組み込まれており、読み取り値がディスプレイや制御システムに到達する前に、上記の導電率と電子ドリフトを補正します。{0}

問題を軽減するインストール方法

接地の品質、電極の汚れ、漂遊電磁干渉は、温度に関連したドリフトがすでに存在するものであればすべて悪化させます。{0}}そのため、適切な設置 -、しっかりとした接地リング、適切な直管-、強力な電磁源からのシールド - を行うことで、メーターが実際に温度補償を効果的に機能させることができます。

流量計を指定する場合の意味

プロセスに、操作中に大幅に変動する流体温度が含まれる場合-、バッチ加熱、季節による周囲環境の変化、または製品の高温/低温切り替え-など、注文する前にサプライヤーに 3 つの直接の質問をする価値があります。

このメーターはどのような励起方法を使用していますか?また、実際に観察される温度範囲全体での安定性について評価されていますか?
トランスミッターにはアクティブな温度補償が含まれていますか、それとも固定温度校正のみが含まれていますか?{0}}
推奨されるゼロ点校正手順は何ですか。また、周囲温度ではなくプロセス温度で行う必要がありますか?{0}}

スペックシート上で 20 度で正確なメーターが、45 度で正確であるとは限りません。これら 2 つの数値の差は、まさにゼロ点ドリフトの問題が隠れる傾向にある場所です。-

よくある質問

ゼロ点のドリフトは再キャリブレーションだけで修正できますか?{0}

場合によっては、間違った温度で再校正しても、エラーは削除されずにリセットされるだけです。ドリフトが温度によって引き起こされている場合、修正では 1 回限りのゼロ調整だけでなく、補正や設置条件に対処する必要があります。-

どのくらいの温度変化があれば、顕著なゼロシフトが生じるのでしょうか?

メーターの設計と流体によって異なりますが、特に低流量の場合、アクティブな温度補正を行わなくても、通常 10 ～ 20 度の範囲の変動でメーターに測定可能なドリフトが生じるのに十分です。

これはすべての電磁流量計に同様に影響しますか?

いいえ。適合するライニング/電極材料、方形波励起、および内蔵温度補償を備えたメーターは、旧式または低コストの設計に比べて、温度によるゼロドリフトに対する耐性が大幅に優れています。-

ゼロ点ドリフトはキャリブレーションドリフトと同じですか?{0}}

完全ではありません。校正ドリフトは、測定範囲全体にわたるメーターの全体的な精度の変化を指しますが、ゼロ点ドリフトは特に無流量ベースラインに影響します。-メーターはゼロ以外のどこでも安定した校正を行うことができます。

メーターは周囲温度またはプロセス温度で再ゼロ調整する必要がありますか?{0}

可能な限り、プロセス温度。コールドベンチでメーターをゼロ調整してからホットラインに取り付けることは、ドリフトに関する苦情の最も一般的な原因の 1 つであり、回避可能な - 原因です。

パイプのサイズや流速によって温度によるドリフトが悪化しますか?{0}}

直接的ではありませんが、直径が大きく電極表面積が大きいほど、膨張に関与する材料が増えるため、上記のような機械的応力の影響を多少受けやすくなる可能性があります。-これは、小型メーターの仕様書が大規模に適用されると想定するのではなく、大規模な設備で励起方法と補償設計を確認するもう 1 つの理由です。

最終的な考え

温度-関連のゼロ点ドリフト-は欠陥ではなく、物理的な問題であるため、より適切な設計と正しい設置によって問題以外の点まで対処できます。-このメカニズムは 3 つのチャネル - を通じて実行され、電極上の機械的ストレス、流体の導電率の変化、コイルと電子機器内のドリフト - があり、これら 3 つすべてが材料、励起方法、補償回路の適切な組み合わせに適切に応答します。

お客様のプロセスで幅広い温度範囲の流体が使用され、現在のメーター - または注文しようとしているメーター - がそれに対応できるように作られているかどうか確信が持てない場合は、プロセスの詳細 (流体の種類、温度範囲、パイプサイズ、用途) を当社にお送りください。現場で問題が発生する前に、適切な仕様に適合させるお手伝いをいたします。推奨事項については、当社のチームにお問い合わせください。

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