"건강"을 뽑아 본 적이 있다면압력 트랜스미터라인에서 벗어나 캘리브레이터에 올려놓고 뚜렷한 이유 없이 0.5%의 차이가 나는 것을 발견했다면 이 문제의 실망스러운 부분을 이미 알고 계실 것입니다. 즉, 드리프트가 거의 발생하지 않는다는 것입니다. "4-20mA 루프가 천천히 거짓말을 하고 있습니다."에 대한 경보는 없습니다. 프로세스가 약간 풍부하거나 약간 희박하게 실행되기 시작하거나 레벨 컨트롤러가 헌팅을 시작하고 다른 세 가지 사항이 이미 확인될 때까지 누구도 송신기를 비난할 생각을 하지 않습니다.
이 문서에서는 송신기가 표류할 때 센서 내부에서 실제로 일어나는 일, 잘 관리된 장비에서도 이런 일이 발생하는 이유,{0}}수년간 교정을 유지하는 송신기와 보살핌이 필요한 송신기를 구별하는 요인에 대해 설명합니다.
4~20mA 루프에서 "드리프트"가 실제로 의미하는 것
원인을 알아보기 전에 드리프트가 무엇인지 정확하게 파악하는 것이 좋습니다. 해결 방법은 다루는 유형에 따라 달라지기 때문입니다.
제로 드리프트전체 출력을 고정된 오프셋만큼 이동합니다. 트랜스미터가 0%에서 4mA를 전송하고 대신 4.3mA를 전송하는 경우 동일한 0.3mA 오프셋이 스케일의 모든 지점에 표시됩니다. - 50%는 0%와 동일한 여유만큼 높게 판독됩니다. 이것은 일반적으로 필드 제로 트림을 사용하여 쉽게 발견하고 수정하기 쉽습니다.
스팬 드리프트그게 더 짜증나는 일이다. 판독값이 0에서 멀어질수록 오류가 커지므로 트랜스미터는 낮은 프로세스 값에서 완벽하게 괜찮아 보일 수 있으며 전체 스케일에 가까운 퍼센트 이상 차이가 날 수 있습니다. 이것은 "대부분의 경우 유량계의 판독이 양호하지만 피크 부하 중에는 뭔가 이상합니다"라고 나타나는 것이며, 이는 누군가가 계측기를 확인하기 전에 프로세스에 대해 비난을 받는 것과 정확히 같은 종류의 오류입니다.
현장에서 고장난 대부분의 송신기는 두 가지 모두와 일부 히스테리시스가 혼합되어 있으므로 다른 게이지와의 실시간-판독 비교가 아닌 - 실제 교정 확인 -이 드리프트를 확인하는 신뢰할 수 있는 유일한 방법입니다.
드리프트의 실제 원인
이 중 어느 것도 신비롭지 않습니다. 트랜스미터가 벤치를 떠나 서비스에 들어가면 동일한 소수의 요인 - 온도, 압력 주기, 습도, 진동 및 일반 구성 요소 노화 -가 거의 모든 장기- 정확도 손실을 설명합니다[1]. 각각의 실제 결과는 다음과 같습니다.
센서 요소의 열 순환
모든 압력 센서에는 온도 계수가 있습니다. 이는 영점 및 범위가 주변 온도 또는 프로세스 온도에 따라 약간 이동한다는 것을 의미합니다. 이는 공장 보정에서 보상되지만 반복적인 가열 및 냉각 주기 - 뜨거운 제품으로 채워져 주변으로 비워지는 탱크, 낮과 밤 사이에 40도 F로 흔들리는 실외 설치 - 다이어프램과 그 결합에 지속적인 기계적 스트레스를 가합니다. 충분한 주기가 지나면 공장에서 구축한 보상 곡선은 예전만큼 현실과 일치하지 않습니다.
다이어프램 피로 및 재료 크리프
감지 요소 자체는 미크론 단위로 움직입니다. 얇은- 다이어프램 용량성 셀은 수년간의 압력 사이클링 이후 영점에서 천천히 크리프하는 경향이 있으며 압저항 요소도 면역성이 없습니다. - 결정 구조 자체는 지속적인 스트레스 하에서 약간 변경됩니다. 계측 조사에서 자주 인용되는 수치 중 하나는 지속적인 산업 서비스에서 용량성 센서의 일반적인 제로 드리프트가 연간 수백에서 10분의 2% 범위에 있는 것으로 나타냅니다.[2] - 서류상으로는 작지만 몇 년 동안 엄격한 보관-이전 또는 안전 루프에 문제가 될 만큼 충분합니다.
전자 부품 노화
센서뿐만이 아닙니다. 신호 조정 전자 장치, A/D 변환기, 기준 전압 - 모두 노후화됩니다. 커패시터는 약간 마르고, 저항기 값은 변동하며, 구형 아날로그 송신기에서는 이것만으로도 관찰된 총 드리프트의 의미 있는 부분을 설명할 수 있습니다. 이는 스마트 마이크로프로세서- 기반 송신기가 일반적으로 동일한 서비스 수명 동안 레거시 아날로그 장치보다 눈에 띄게 더 나은 교정을 유지하는 이유 중 큰 부분입니다. - 드리프트할 아날로그 회로가 더 적습니다.
DP 송신기에 대한 정압 효과
이것은 많은 사람들을 경계하게 만듭니다. 높은 정압(라인)에서 작동하는 라인에 걸쳐 작은 차동을 측정하는 차압 트랜스미터에서 정압 자체의 오류는 정압이 측정하는 변수가 아니더라도 DP 판독값 -의 오류로 변환됩니다. 일반적인 예인 높은-정적 DP 애플리케이션은 바로 이러한 이유로 드리프트 불만 사항에서 불균형적으로 나타납니다.
기계적 설치 스트레스
프로세스 연결에 너무 세게 토크를 가하거나 실제와 약간 다른 매니폴드에 장착된 트랜스미터는 프로세스 압력을 보기도 전에 부하를 받게 됩니다. 기본 응력은 항상 첫 번째 날에 나타나는 것은 아닙니다. - 열 순환과 진동으로 인해 느슨해지거나 더 깊게 고정되면 몇 달 후 제로 시프트로 나타납니다. 근처의 펌프와 압축기에서 발생하는 진동은 점진적으로 동일한 작업을 수행합니다.
연체된 재보정 - 실제로는 원인이 아닌 "원인"
별도로 이름을 붙일 가치가 있습니다. 때로는 극적인 실패가 전혀 없는 경우도 있습니다. 송신기는 게시된 연간 안정성 사양에 따라 단순히 노후화되고 있으며 교정 간격은 기기가 유지하도록 설계된 것 이상으로 늘어났습니다. 일부 현장 기술자가 사용하는 대략적인 온전성 검사: 서비스 기간에 게시된 연간 안정성 사양을 곱합니다. - 측정된 오류가 해당 야구장에 있는 경우 이는 결함이 아니라 일반적인 노화입니다. 그 이상이라면 다른 것 - 열, 기계적 또는 정압 -이 원인일 가능성이 더 높습니다.
현장 사례
중간 규모 화학 배치 공장의 한 공정 엔지니어는{0}} 분기 중 상당 기간 동안 간헐적인 레벨 경보를 추적하는 방법을 설명한 적이 있습니다. 재킷형 원자로의 DP- 기반 레벨 트랜스미터는 종료 점검 시 올바르게 판독되고, 생산 실행 중에 높이 드리프트하고, 하룻밤 사이에 안정되어 - 기기 문제가 아닌 프로세스 문제처럼 보입니다. 패턴을 확인하려면 교정 기록을 가져와 배치 온도 로그와 상호 참조해야 했습니다.{5}}송신기의 스팬 오류는 레벨 자체가 아닌 재킷의 열 순환과 거의 정확하게 추적되었습니다. 게시된 온도 계수가 더 낮은 트랜스미터 -를 교체하고 임펄스 라인 -에 단열재를 추가하면 프로세스 제어를 전혀 건드리지 않고도 문제가 해결되었습니다. 이후 팀에서 배운 교훈은 실시간 판독 비교가 드리프트를 배제한다고 가정하지 말고 안정적인 종료 판독이 송신기가 부하 상태에서도 괜찮다고 가정하지 말라는 것입니다.
비용이 발생하기 전에 드리프트 진단
프로세스 혼란이나 감사 실패로 전환되기 전에 몇 가지 습관이 초기에 드리프트를 포착합니다.
- 모든 교정에서 "발견 당시" 수치와 "현재 시점" 수치를 비교하세요., 최종 판독 통과 여부뿐만 아니라. 통과하기 위해 큰 수정이 필요한 송신기는 기술적으로 통과하더라도 무언가를 말하고 있습니다.
- 대기로 배출하고 실제 영점을 확인합니다., 다른 기기에 대한 실시간 프로세스 비교뿐만 아니라 - 두 개의 표류 기기가 서로 일치할 수도 있고 둘 다 틀릴 수도 있습니다.
- 단지 합격/실패가 아닌 추세를 추적하세요.각 점검에서 허용된 허용 오차의 80%를 사용한 송신기는 어딘가로 향하고 있습니다. 수년 동안 5%의 허용 오차를 꾸준히 유지하는 경우에는 더 짧은 간격이 필요하지 않을 것입니다.
- 실제 보정과-범위 재조정은 별개입니다.스마트 송신기에서 하한/상한 범위 값을 변경하면 표시되는 내용이 변경됩니다. - 센서 드리프트를 수정하는 데 아무런 영향을 미치지 않습니다. 이것은 예상보다 더 자주 혼동됩니다.
드리프트 위험을 실제로 줄이는 교정 방식
적절하게 추적 가능한 참조를 사용하세요
현장 교정은 비교 대상만큼만 우수합니다. 참조 표준은 미국의 국립 계측 기관 - NIST 또는 다른 곳의 동등한 기관 -으로 추적 가능해야 하며 작업 규칙에 따라 참조 기기는 테스트 중인 트랜스미터보다 의미있게 더 정확해야 하며 일반적으로 테스트 정확도 비율 또는 TAR [3][4]이라고 하는 최소 3:1 ~ 4:1 정확도 비율로 인용됩니다. 정확도가 두 배에 불과한 기준에 대해 ±0.075% 정격의 송신기를 교정하는 것은 실제로 아무 것도 증명하지 못합니다.
습관이 아닌 데이터에서 간격 설정
보편적인 "올바른" 간격은 없습니다. - 이는 루프의 중요도, 프로세스 환경 및 적용되는 규제 요구 사항에 따라 다릅니다. 상거래 및 안전{2}}계측 루프에는 관찰된 드리프트와 관계없이 자체적으로 규정된 주기가 있는 경우가 많습니다[4]. 중요한 것은 간격이 해당 특정 서비스에 대한 기록 교정 데이터를 바탕으로 설정되며 제조업체의 일반 권장 사항에서 복사되거나 다시 방문되지 않는다는 것입니다.
센서 기술을 애플리케이션에 맞추세요
모든 감지 기술이 동일한 스트레스 하에서 동일한 방식으로 작동하는 것은 아닙니다. 용량성 요소는 시간이 지나도 안정성이 전혀 유지되지 않는 경향이 있습니다. 압저항 설계는 더 빠르게 반응하지만 지속적인 부하에서 더 많은 드리프트를 나타낼 수 있습니다. 디지털, 마이크로프로세서{1}}보상 송신기는 일반적으로 온도 보상이 노후화된 아날로그 구성 요소를 통하지 않고 계산 방식으로 처리되기 때문에 장기적 안정성 측면에서 아날로그{2}}전용 설계보다 성능이 뛰어납니다[5]. 높은-정적 DP 서비스의 경우 게시되고 테스트된 정압 오류 사양을 갖춘 트랜스미터는 -많은 데이터시트에 이 숫자가 묻혀 있다는 점에 주목할 가치가 있으며, 이 수치는 해당 애플리케이션의 실제-성능을 정확하게 예측하는 것입니다.
송신기를 지정할 때 이것이 의미하는 것
설치된 송신기의 문제를 해결하기보다는 송신기를 평가하는 구매자의 경우 실질적인 교훈은 데이터시트의 첫 번째 줄에 있는 기본 정확도 수치를 살펴보는 것입니다. 실제로 장기적인- 드리프트 동작을 예측하는 사양은 더 아래에 있습니다. 게시된 연간 안정성(일반적으로 %/년으로 표시), 전체 보상 범위의 온도 계수, DP 트랜스미터의 경우 - - 정압 효과 사양입니다. 헤드라인 정확도는 약간 낮지만 안정성 사양은 더 엄격한 송신기는 서비스 개시 후 2~3년 동안 "더 정확한" 장치보다 성능이 더 뛰어난 경우가 많습니다. 여기서 드리프트의 실제 비용은 계획되지 않은 재보정 노동, 프로세스 혼란, 규제된 응용 프로그램의 감사 결과 등으로 나타납니다.
최종 생각
드리프트는 송신기에 결함이 있다는 징후가 아닙니다. - 이는 실제 열 순환, 기계적 스트레스 및 구성 요소 노화에 노출된 모든 센서에 대한 물리적인 확실성입니다.- 엔지니어링 문제는 이를 제거하는 방법이 아니라 6개월 후에 미스터리 프로세스 문제로 나타나는 대신 예측 가능하고 문서화된 범위 내에 머물도록 이를 지정, 설치 및 교정하는 방법입니다.
참고자료
- ScienceDirect, "압력 트랜스미터 정확도" -https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0019057809000329
- GAMICOS, "압력 트랜스미터 제로 드리프트: 진단 및 교정 가이드" -https://blog.gamicos.com/압력-송신기-제로-드리프트-진단-보정-가이드
- ISA, "압력 트랜스미터 교정의 기본", InTech -https://www.isa.org/intech-home/2016/september-october/departments/basics-of-압력-보정-송신기
- Control Global, "압력 계측 교정" -https://img.controlglobal.com/files/base/ebm/controlglobal/document/2022/08/1661881713031-ct1705calibatingpressinstrumentation.pdf
- RealPars, "아날로그 드리프트의 원인은 무엇입니까?" -https://www.realpars.com/blog/analog-드리프트
