Өндірістік зауыттардағы температура өлшеуінің ауытқуы: түпкі себептерді талдау және түзету

RTD қосылым ақауларын түсіну

Температураны өлшеудегі ауытқу PID циклдарын бұзып, қажетсіз энергия шығынын тудырады. Өндіріс операторлары 2–3 градус Цельсий қателіктерін хабарлайды, олар жұмыс ауысымдары бойы жиналады. Негізгі себеп әдетте сенсорда емес, өлшеу тізбегінде болады.

Қарсылықты температура детекторлары (RTD) сым қарсылықтарын өтеу үшін үш немесе төрт сымды қосылымдарды пайдаланады. Emerson Ovation EPRO EPDG картасы 3-сымды RTD кірістерін тікелей қабылдайды. Карта сым қарсылығын өлшеп, оны жалпы оқудан шегереді. Алайда, бұл өтеу барлық үш сымның қарсылығы тең деп есептейді.

• Біріншіден, сым қалыңдығының біркелкілігін тексеріңіз. Барлық үш сым бірдей AWG сымын қолдануы керек.
• Екіншіден, қосқыш терминалдарының моментін тексеріңіз. Бос терминалдар қарсылықтың үзіліп-қосылуына себеп болады.
• Үшіншіден, сым оқшаулауын химиялық зақымдануға тексеріңіз. Қышқыл орта мыс өткізгіштерін зақымдайды.
• Төртіншіден, 20°C-та жеке сым қарсылығын өлшеңіз. Әр сым үшін 5 омнан жоғары мәндер сымның тым жұқа немесе коррозияланғанын көрсетеді.

Yokogawa CENTUM VP AAI143 картасы 2-сымды бергіштер үшін сыртқы 250 омдық шунт қарсылықтарын талап етеді. 50ppm тұрақтылықтағы дәл резисторларды орнатыңыз. Арзан көміртекті резисторлар температура өзгерістеріне байланысты ауытқиды. Бұл қосымша өлшеу қатесін тудырады.

Термопара суық түйін өтеуінің сәтсіздігі

Термопаралар температура айырмашылықтарына пропорционалды милливольттер шығарады. Суық түйін өтеу (CJC) тізбегі осы милливольт айырмашылықтарын абсолютті температураға айналдырады. CJC сәтсіздігі оқуларда үлкен тұрақты ауытқулар тудырады.

• Біріншіден, CJC сенсор түрін анықтаңыз. Көптеген жүйелер терминал блогында термистор немесе интегралды схема сенсорын пайдаланады.
• Екіншіден, CJC кернеуін тікелей өлшеңіз. Жоғары импедансты вольтметр қолданыңыз. Оны қоршаған орта температурасындағы күтілетін мәнмен салыстырыңыз.
• Үшіншіден, изотермиялық блоктың жылу байланысын тексеріңіз. Терминал блогы жылу тепе-теңдігін сақтауы керек.
• Төртіншіден, терминал шкафы жанындағы ауа ағынын тексеріңіз. Егер қоршаған орта температурасы сағатына 2 градустан көп өзгерсе, бөгде қабырғаларды орнатыңыз.

Allen-Bradley 1794-CJC2 Суық түйін өтеу жинағы термопара кірістері үшін автоматты CJC ұсынады. 1794-IRT8 модулі кіріктірілген CJC бар J, K және T типті термопараларды оқиды. Қолмен CJC кестелері R, S және B сияқты ерекше типтерге арналған жеке конфигурацияларды жасауға мүмкіндік береді.

Бергіштің цикл қуат көзінің нашарлауы

Екі сымды бергіштерге 24В тұрақты ток цикл қуаты қажет. Қуат көзінің ескіруі шығыс ток сыйымдылығын төмендетеді. Бергіш сенсорды қоздыруды азайту арқылы өтейді. Өлшеу дәлдігі нашарлайды.

• Біріншіден, жүктеме астындағы бергіш терминалдарындағы цикл кернеуін өлшеңіз. Кернеу кемінде 12В DC болуы керек.
• Екіншіден, цикл қарсылығын есептеңіз. Бергіштің кіріс импедансын, кабель қарсылығын және индикатор импедансын қосыңыз.
• Үшіншіден, қуат көзі максималды цикл қарсылығында 4–20мА бере алатынын тексеріңіз.
• Төртіншіден, цикл қуатымен жұмыс істейтін индикаторлардағы диодтың нашарлауын тексеріңіз. Диодтың алға кернеу түсімі қолжетімді орынның азаюына әкеледі.

Foxboro I/A Series FBM04 арналары 4-сымды бергіш интерфейсін ұсынады. 1-арна сыртқы көзден 24В қуатын қабылдайды. 2-арна 4–20мА токты өлшейді. Бұл конфигурация ұзын кабельдердегі кернеу түсімінің қателіктерін жояды. Аналогтық кіріс картасының масштабтауын FBM SCP Tool бағдарламасында баптаңыз. Инженерлік бірліктерді, бәсеңдетуді және дабыл параметрлерін бастапқы іске қосу кезінде орнатыңыз.

Сенсор калибрлеуінің жұмыс циклдері бойы ауытқуы

Термопаралар термиялық циклдеу, механикалық діріл және химиялық әсерлерден ауытқиды. Платина RTD-лары ластану мен өңдеу зақымынан ауытқиды. Жоспарлы калибрлеу өнім сапасына әсер етпес бұрын ауытқуды анықтайды.

• Біріншіден, сенсор түрі мен қолдану ауырлығына негізделген калибрлеу аралығын белгілеңіз. Қысқартатын атмосферадағы K типті термопаралар үшін 6 ай аралық қажет. Таза процестердегі платина RTD-лары 12 ай аралыққа төзімді.
• Екіншіден, сілтеме термометрлерге қарсы орнында салыстыру жасаңыз. Калибрленген сілтеме зондын процесс сенсорынан 10мм ішінде енгізіңіз.
• Үшіншіден, калибрлеу кезінде қоршаған орта температурасын тіркеңіз. Температура өзгерістері сілтеме дәлдігіне әсер етеді.
• Төртіншіден, жалпы белгісіздікті есептеңіз. Сілтеме термометр белгісіздігі, рұқсат белгісіздігі және қайталанушылық белгісіздігін қосыңыз.

Allen-Bradley 1794-IRT8 модулі сенсор калибрлеуін тексеру үшін HART протоколын қолдайды. 4–20мА циклға HART коммуникаторын қосыңыз. Бергіш жадынан сенсор калибрлеу деректерін оқыңыз. Оны орындағы тексеру нәтижелерімен салыстырыңыз.

Сигнал сымдарындағы ЭМҚ кедергісі

Өнеркәсіптік ортада айтарлықтай электромагниттік кедергілер (ЭМҚ) бар. Айнымалы жиілікті драйверлер, дәнекерлеу жабдықтары және ауыстыратын қуат көздері сенсор сымдарына шуды енгізеді. Бұл шу 4–20мА сигналын модуляциялайды. DCS 5–10 градус температура ауытқуларын байқайды.

• Біріншіден, сигнал сымдарын арнайы сым сөрелерінде жүргізіңіз. Қуат сымдарынан кемінде 300мм қашықтықты сақтаңыз.
• Екіншіден, термопара қосылымдары үшін қорғалған бұралған жұп сымдарды пайдаланыңыз. Қорғанысты тек бір ұшында жерге қосыңыз.
• Үшіншіден, бергіш сымдарына феррит ядроларын орнатыңыз. Жалпы режимді тұншықтырғыштар жоғары жиілікті шуды басады.
• Төртіншіден, DCS кіріс картасында RC сүзгілерін қолданыңыз. Процесс температурасы үшін сүзгі уақыт тұрақтысын 1–2 секундқа орнатыңыз.

Emerson Ovation жүйесі аналогтық кірістерде бағдарламалық сүзгіні ұсынады. I/O конфигурация ағашына өтіңіз. Кіріс сүзгі уақыты параметрін әдепкі 0.5 секундтан 2 секундқа өзгертіңіз. Бұл шуды азайтады, бірақ жауап беру уақытын ұзартады. Дәлдік пен басқару циклінің өнімділігін теңестіріңіз. Yokogawa AAI143 аналогтық кіріс модулі CENTUM VP жүйелері үшін ұқсас бапталатын сүзгіні ұсынады.

Қорытынды және іс-әрекет бойынша кеңес

Температура өлшеу қателері басқару жүйесінің әр кезеңінде жиналады. Үш іс-әрекет созылмалы ауытқулар мәселелерін болдырмайды.

Біріншіден, іске қосу кезінде бастапқы өлшеулерді орнатыңыз. Қоршаған орта жағдайларын, сым ұзындықтарын және бастапқы калибрлеу деректерін тіркеңіз. Бұл бастапқы мәндерді болашақ ақауларды жою үшін пайдаланыңыз. Екіншіден, сенсорларға жағдайға негізделген техникалық қызмет көрсетуді енгізіңіз. Ауытқу диапазонның 1%-нан асқанда сенсорларды ауыстырыңыз. Үшіншіден, CMMS жүйесінде егжей-тегжейлі калибрлеу жазбаларын жүргізіңіз. Уақыт бойынша ауытқу тенденцияларын бақылаңыз. Өнім сапасына әсер етпес бұрын ақауды болжаңыз.

GE Proficy мен Emerson Ovation интеграциясы біркелкі инженерлік бірліктер конфигурациясын талап етеді. Екі жүйенің де бірдей температура шкаласы мен ондық дәлдігін қолданатынын тексеріңіз. Конфигурациялардың сәйкес келмеуі ақауларды жою және ауысым тапсыру кезінде шатасуға әкеледі. Foxboro FBM04 және Yokogawa AAI143 карталары сияқты сенімді жабдықтар заманауи процесс зауыттарында дәл температура өлшеудің негізін құрайды.