전 세계 산업계가 프로세스 제어를 개선하기 위해 노력함에 따라 프로세스 측정의 품질이 간과되는 경우가 많습니다. 그러나 모든 제어 솔루션에는 고품질{0}}측정 품질이 요구됩니다. DCS, PLC, SCADA 또는 클라우드{2}} 기반 데이터 수집 시스템이 아무리 정교하더라도 정확하고 신뢰할 수 있는 프로세스 데이터가 없으면 문제가 되지 않습니다.
다양한 기술이 있지만 가장 널리 사용되는 기술은 차압입니다. 차압 트랜스미터를 사용한 레벨 측정은 잘 이해된-원리를 사용하고 현장에서 검증되었으며-다른 기술에 비해 비용상의 이점을 제공합니다. 그러나 차압 레벨 측정에는 온도라는 큰 적이 있습니다.
온도는 레벨 측정의 정확도에 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다. 이 기사에서는 온도가 이러한 영향을 미치는 이유와 이를 완화하는 방법에 대해 설명합니다.
원인
차압 레벨 측정은 측정된 차압을 기반으로 탱크 레벨을 추론하여 작동합니다. 차압법을 사용하려면 측정 매체의 밀도가 일정해야 합니다. 탱크 내 액체에 의해 생성된 압력은 기준 압력보다 높습니다. 트랜스미터가 4~20mA 아날로그 신호를 사용하는 경우 4mA 신호는 탱크가 비어 있을 때의 압력에 해당하고 20mA 신호는 탱크가 가득 찼을 때의 압력에 해당하도록 설정해야 합니다.
여기에 언급된 기준 압력은 탱크 설계에 따라 달라질 수 있습니다. 개방형 탱크는 대기에 개방되어 있으며 대기압을 기준으로 사용합니다. 폐쇄형 또는 가압형 탱크에서 기준 압력은 탱크 상단의 압력입니다.
폐쇄형 탱크에서는 트랜스미터의 저압-측이 탱크 상단에 연결됩니다. Wet-Break 및 Dry{3}}Break와 같은 여러 가지 연결 방법이 있습니다. 그러나 가장 일반적인 방법 중 하나는 모세관을 통해 연결된 원격 씰을 사용합니다. 모세관은 액체로 채워져 압력을 트랜스미터 센서로 전달합니다.
이 설치에서 차압 트랜스미터는 탱크 내 매체의 압력, 탱크 상단의 압력 및 모세관의 충진 유체에 의해 생성된 압력 수두를 측정합니다. 본질적으로 충전 유체에 의해 생성된 압력은 탱크 레벨을 측정하는 트랜스미터와 비슷하지만 탱크는 항상 100% 채워져 있습니다. 현재 시중에 나와 있는 모든 스마트 압력 트랜스미터는 모세관 헤드 압력을 측정할 수 있습니다. 그러나 이 충진액은 매우 작은 부피와 매우 긴 튜브에 담겨 있기 때문에 온도의 영향을 받습니다. 모든 액체와 마찬가지로 온도 변화로 인해 밀도(SG)가 변경되고, 이는 다시 트랜스미터에서 측정된 압력 수두에 변화를 가져옵니다. 앞서 언급한 바와 같이 차압법을 사용하기 위해서는 밀도가 안정적이어야 합니다.
이러한 온도 효과는 여러 가지 소스에서 발생할 수 있습니다. 이는 고압-압력 모세관이 저압 모세관보다 짧거나, 고압측과 저압측 사이의 온도가 다르거나, 모세관이 너무 긴 경우에 발생할 수 있습니다.- 이 모든 것은 잘 설계된 레벨 시스템으로-수정될 수 있습니다.
행동 양식
다양한 모세관 길이: 업계에서는 이러한 상황으로 인해 발생하는 오류를 해결하기 위한 다양한 방법을 찾아냈습니다. 이는 각 모세관의 충진액 양이 다르기 때문에 발생합니다. 긴 모세혈관은 짧은 모세혈관보다 더 큰 영향을 받습니다. 이로 인해 고기압측과 저기압측-사이의 불균형이 발생합니다. 이러한 불균형을 어떻게 바로잡을 수 있습니까? 균형을 맞추세요. 첫 번째 방법은 간단하지만 효과적입니다. 두 모세혈관의 길이를 동일하게 만드세요. 이렇게 하면 각 모세관에 동일한 양의 유체가 채워질 때 동일한 온도가 적용되어 효과의 균형이 유지됩니다. 두 번째 접근 방식은 동일한 모세관 길이를 유지하되 내부 직경을 변경하여 온도 효과의 균형을 맞추는 것입니다. 두 가지 방법 모두 효과적입니다. 첫 번째 방법은 약간 더 비싸지만 설계하기가 더 쉽습니다. 두 번째 방법에는 약간의 사전 엔지니어링 노력이 필요합니다.
온도 차이: 탱크 팜에서는 탱크의 두 프로세스 연결부 사이에 온도 차이가 발생하는 것이 일반적입니다. 탱크팜의 설계 목표는 가능한 가장 작은 공간에 최대한 많은 탱크를 밀어넣는 것입니다. 이 레이아웃으로 인해 트랜스미터/고{2}}압력 프로세스 연결/고압{3}}압력 모세관은 그늘에 있고 저압 프로세스 연결/저압-모세관은 직사광선에 있습니다. 우리 모두 알고 있듯이 직사광선과 그늘 사이에는 상당한 온도 차이가 있습니다. 위의 솔루션과 유사하게 레벨 측정 시스템 설계에서는 프로세스 연결부/모세관 모두 동일한 온도를 "느껴야" 합니다. 해결책은 시스템에 기준 모세관을 추가하는 것입니다. 기준 모세관은 저압 측에 연결되고 함께 묶여 고압 모세관을 따라 확장됩니다.- 이 기준 모세관은 저압 모세관의 온도를 고압-압 모세관으로 "전달"합니다. 두 모세관과 기준 모세관은 온도 평형에 도달하여 온도 불균형을 제거합니다.
긴 모세관: 모세관이 길수록 시스템에 대한 온도 영향이 커집니다. 긴 모세관은 높은 증류탑, 증발기 및 높은 저장 탱크에 사용됩니다. 앞서 언급한 방법은 이 효과를 줄일 수 있지만 모세관 길이는 이러한 방법에 비해 너무 긴 경우가 많습니다. 이로 인해 측정이 부정확해지고 액체 레벨을 사용할 수 없게 됩니다. 그렇다면 이러한 응용 분야에서 온도의 영향을 어떻게 제거할 수 있습니까? 대답은 간단합니다.-모세관을 제거하세요. 시중의 몇몇 회사는 모세관을 전기 배선으로 대체하는 시스템을 제공합니다. 이러한 시스템에는 서로 다른 두 개의 압력 센서가 있습니다. 하나는 고압 연결부에 있고 다른 하나는 저압 연결부에 있습니다-. 두 센서는 온도의 영향을 받지 않는 전기 배선을 통해 서로 통신합니다. 고압 프로세스 커넥터의 센서는 다른 센서의 정보를 사용하여 레벨 출력 신호를 생성합니다. 이 시스템에는 단점이 있는데, 그 중 첫 번째는 가격입니다. 이 시스템은 2개의 트랜스미터를 사용하는 반면, 표준 모세관 밀봉 시스템은 1개만 사용하므로 가격이 두 배 더 비쌉니다. 둘째, 정확도는 좋지만 잘 설계된-트랜스미터/모세관/다이어프램 씰 시스템이 정확도를 능가할 수 있습니다.
결론
온도는 이러한 기기의 성능에 영향을 미칠 수 있지만 잘 설계된{0}}솔루션은 이러한 영향을 완화할 수 있습니다. 차압을 사용하여 탱크 레벨을 측정하는 것은 입증된 비용 효율적인 방법입니다.- 정확하고 신뢰할 수 있는 레벨 측정을 제공하고 이 정보를 컨트롤러에 신속하게 전송합니다.
