Calibrazione dello strumento di misurazione del livello: una guida completa

La maggior parte degli stabilimenti utilizza più di un tipo di strumento di livello. Lo stesso sito potrebbe averesensori ad ultrasuoni su serbatoi aperti, trasmettitori radarsu recipienti sotto pressione, eindicatori di livello magnetici su applicazioni di interfaccia- e ognuno viene calibrato in modo leggermente diverso. Sulla carta va bene, ma in pratica è spesso il motivo per cui la calibrazione diventa incoerente: i tecnici si affidano automaticamente alla procedura che ricordano meglio e lo strumento che non riceve molta attenzione è solitamente quello che si allontana più lontano prima che qualcuno se ne accorga.

Questa guida riunisce le tre tecnologie di misurazione del livello più comuni - ultrasoniche, radar e magnetiche - in un unico riferimento. Copre ciò che ciascuno ha in comune, dove le fasi di calibrazione divergono e come costruire una routine di manutenzione che non dipenda dalla memoria di un tecnico. Se hai bisogno della procedura completa-passo-per un tipo di strumento specifico, abbiamo collegato alle guide dettagliate in ogni sezione.

Perché è importante una strategia di calibrazione, non solo una procedura di calibrazione

Individualmente, calibrare un sensore è semplice. Il problema più difficile si presenta a livello di impianto: con una dozzina o più di strumenti su tre diverse tecnologie, intervalli di calibrazione incoerenti e procedure non documentate sono ciò che effettivamente causa discrepanze di inventario, falsi allarmi e ispezioni non pianificate. Una strategia - intervalli standard per criticità, un formato di documentazione condiviso e una comprensione comune di ciò che è "buono" per ciascuna tecnologia - conta più di ogni singola calibrazione eseguita perfettamente.

Tecnologie di misura di livello in breve

Prima di entrare nei dettagli della calibrazione, è utile sapere cosa viene effettivamente misurato e perché la procedura differisce.

Il filo conduttore: ognuna di queste tecnologie necessita di un riferimento zero definito e di un riferimento su vasta scala-definito. La differenza sta in cosa genera il segnale e cosa può interferire con esso.

Calibrazione del misuratore di livello ad ultrasuoni

La calibrazione a ultrasuoni è incentrata sull'impostazione delle distanze zero (vuoto) e intervallo (pieno), quindi sulla verifica rispetto a un riferimento indipendente in alcuni punti intermedi. La variabile principale da gestire è il percorso acustico - tutto ciò che disturba la superficie (schiuma, turbolenza) o blocca il raggio (ostruzioni interne) annullerà le letture anche quando zero e span sono impostati correttamente.

Leggi la procedura completa: Come calibrare un misuratore di livello ad ultrasuoni- copre la calibrazione a secco e a umido, considerazioni sulla banda morta-, la compensazione ambientale e un esempio sul campo di un problema di deriva correlato alla schiuma-che sembrava un problema di calibrazione ma non lo era.

Calibrazione del sensore di livello radar

La calibrazione del radar segue la stessa logica zero/span degli ultrasuoni, ma con una variabile aggiunta: la costante dielettrica del mezzo di processo. Poiché il radar misura tramite la riflessione elettromagnetica anziché tramite il suono, i mezzi debolmente riflettenti - idrocarburi leggeri, gas liquefatti, liquidi a bassa- conduttività - restituiscono un'eco più debole e il trasmettitore deve conoscere il valore dielettrico del mezzo per interpretare correttamente l'eco.

Passaggi tipici di calibrazione:

• Confermare le distanze di riferimento vuote e pienedal disegno del vaso, come con gli ultrasuoni - misurati dalla superficie dell'antenna ai punti più basso e più alto del campo di misurazione.
• Immettere la costante dielettricaper il mezzo di processo, se il trasmettitore lo supporta. La maggior parte dei produttori pubblica tabelle di riferimento; indovinare questo valore è una delle cause più comuni di scarsa precisione su mezzi a basso-dielettrico.
• Calibrazione a seccoutilizza un bersaglio di riferimento (una piastra metallica piana, tipicamente almeno un metro quadrato) posizionato alle distanze note di vuoto e pieno, con l'antenna mantenuta perpendicolare ad esso.
• Calibrazione ad umidoriempie il serbatoio a livelli noti e regola l'uscita in modo che corrisponda a quanto necessario quando ostruzioni interne generano falsi echi che devono essere mappati e filtrati.
• Mappatura dell'eco falsa-, a volte chiamata "curva d'eco" o "curva vuota", registra le riflessioni provenienti da strutture interne fisse (agitatori, ugelli, scale) in modo che il software del trasmettitore possa ignorarle durante il normale funzionamento.
• Verificare a livelli intermedi, non solo i punti finali - particolarmente importanti sulle imbarcazioni con un-tetto piatto o parti interne angolate, che possono distorcere la lettura quasi piena.

Il radar tende a richiedere meno ricalibrazione nel tempo rispetto agli ultrasuoni, poiché non è influenzato dai cambiamenti-guidati dalla temperatura nella velocità del suono. Si tratta di un percorso di aggiornamento comune per le applicazioni in cui gli ultrasuoni lottano contro - vapori pesanti, schiuma o polvere - poiché le onde elettromagnetiche non vengono attenuate da tali condizioni allo stesso modo delle onde sonore.

Calibrazione del misuratore di livello magnetico

Gli indicatori di livello magnetici funzionano diversamente dagli altri due. L'indicatore visivo - una colonna di bandiere magnetiche capovolte - traccia la posizione fisica di un galleggiante e generalmente non richiede calibrazione nello stesso senso; non c'è elaborazione del segnale da regolare. Ciò che richiede attenzione è ilallineamento della scalae, se al manometro è collegato un trasmettitore, la calibrazione dell'uscita di quel trasmettitore.

Controlli e procedure tipici:

• Verificare che il peso specifico del galleggiante corrisponda al mezzo di processo.Un galleggiante dimensionato per la densità sbagliata viaggerà nella posizione sbagliata anche se tutto il resto è installato correttamente - questo è un problema di specifiche, non qualcosa che puoi risolvere regolando la scala.
• Controllare il libero movimento del galleggiantenella camera di guida. Qualsiasi inceppamento, causato da detriti, corrosione o da una camera piegata, verrà visualizzato come una lettura del livello che resta indietro o non si muove affatto.
• Allinea la scalautilizzando la procedura di correzione del produttore, che in genere tiene conto dello spostamento tra la linea centrale del magnete del galleggiante e la base del galleggiante.
• Se è collegato un trasmettitore magnetostrittivo o a catena-, eseguire una calibrazione standard di zero/span su quel trasmettitore: spostare il galleggiante sul riferimento dello 0%, confermare o trimmare l'uscita, quindi ripetere al 100%.
• Confronta-il controllo incrociato della colonna visiva con l'uscita del trasmettitoreperiodicamente - una mancata corrispondenza tra i due solitamente indica una deriva della calibrazione del trasmettitore piuttosto che un problema del galleggiante meccanico, poiché l'indicazione visiva stessa non ha componenti elettronici che possano derivare.
• Ispezionare l'interferenza magneticase le letture appaiono costantemente fuori - forti campi magnetici esterni vicino alla camera possono influenzare la risposta del segnalatore, sebbene ciò sia raro nelle installazioni tipiche.

Poiché l'indicazione visiva principale è meccanica anziché elettronica, gli indicatori di livello magnetici tendono a mantenere la loro precisione per lunghi periodi con un intervento minimo - il principale onere di manutenzione è sulla vaschetta del galleggiante e, se installato, sul trasmettitore.

Calibrazione a secco e calibrazione a umido: la stessa scelta, ogni tecnologia

Indipendentemente dallo strumento con cui stai lavorando, vale la stessa decisione fondamentale: calibrare utilizzando distanze di riferimento note (a secco) o calibrare rispetto a un recipiente effettivamente pieno (a umido).

• Calibrazione a seccoè più veloce e non richiede la messa fuori linea di una nave o il suo riempimento a livelli specifici. È l'impostazione predefinita per il monitoraggio generale del processo in cui è accettabile un piccolo margine di errore.
• Calibrazione ad umidotiene conto del comportamento reale all'interno di quel vaso specifico - ostruzioni interne,-geometria non standard, proprietà reali del mezzo - ed è la scelta giusta per trasferimenti fiscali, reporting normativo o qualsiasi applicazione in cui il costo di un errore supera il costo del tempo di configurazione aggiuntivo.

Una ragionevole via di mezzo, utilizzata spesso nella pratica: calibrare a secco-alla messa in servizio utilizzando disegni accurati, quindi verificare con un singolo controllo a umido rispetto alla lettura del nastro o del vetro spia prima che lo strumento entri in pieno servizio.

Un esempio sul campo: stesso sintomo, tre diverse cause principali

Un impianto di elaborazione che utilizzava tutti e tre i tipi di strumenti su recipienti diversi una volta ha rintracciato un reclamo ricorrente "la lettura del livello non corrisponde al serbatoio" a tre cause non correlate su tre diversi sensori, tutti segnalati la stessa settimana.

Sul sensore a ultrasuoni la causa era uno strato di schiuma che confondeva l'eco - già trattato nella guida a ultrasuoni collegata sopra. Nell'unità radar la causa era la mancata impostazione della costante dielettrica; era stato lasciato a un valore predefinito appropriato per l'acqua, ma il mezzo effettivo era un solvente molto meno riflettente, indebolendo l'eco e introducendo rumore vicino al limite basso della gamma. Sull'indicatore di livello magnetico, il problema era il galleggiante stesso - un galleggiante sostitutivo installato durante una riparazione precedente aveva un valore di gravità specifica errato per il mezzo di processo, quindi scorreva più in basso di quanto avrebbe dovuto, indipendentemente da quanto bene fosse allineata la scala.

Nessuno dei tre è stato risolto mediante "ricalibrazione" in senso generico. Ciascuno di essi richiedeva in primo luogo di comprendere da cosa dipende quella specifica tecnologia per produrre una lettura accurata. Questo è l'argomento pratico per considerare la calibrazione come una conoscenza specifica dello strumento-piuttosto che come una singola lista di controllo universale.

Con quale frequenza è necessario ricalibrare ciascun tipo di strumento?

Gli intervalli specificati dal produttore-dovrebbero sempre prevalere sulle linee guida generali quando sono più conservativi, in particolare per qualsiasi strumento che alimenta un sistema strumentale-di sicurezza.

Errori comuni che riguardano tutte e tre le tecnologie

Trattare ogni discrepanza come un problema di calibrazione.Come mostra l'esempio sul campo, la correzione è spesso un'impostazione di configurazione, un componente meccanico o una condizione di processo - e non i valori zero/span stessi.

Saltare la documentazione.Qualunque sia la tecnologia coinvolta, un record di calibrazione che dice solo "calibrato, OK" è quasi inutile per individuare le tendenze della deriva. Registrare ogni volta il metodo di riferimento, le condizioni ambientali e i valori prima/dopo.

Supponendo che le impostazioni di fabbrica siano definitive.Ogni strumento viene fornito con una configurazione predefinita che potrebbe non corrispondere alla geometria specifica del recipiente o al mezzo di processo. La verifica della configurazione durante la messa in servizio - e non solo dopo che si è verificato un problema - previene la maggior parte dei problemi trattati in questa guida.

Intervalli incoerenti tra livelli di rischio simili.Se un'applicazione di trasferimento di custodia-su una tecnologia viene controllata trimestralmente, un'applicazione altrettanto critica su una tecnologia diversa nello stesso sito dovrebbe essere soggetta a un programma comparabile, non lasciata a ciò che l'appaltatore addetto alla messa in servizio originale aveva stabilito.

Costruire un semplice programma di calibrazione

Per un sito che utilizza tipi di strumenti misti, un programma realizzabile solitamente è composto da tre parti:

• Un livello di criticità per ogni strumento di livello- custodia cautelare/sicurezza, processo standard e non-critico - con un intervallo definito per ciascun livello, applicato in modo coerente indipendentemente dalla tecnologia.
• Un formato di record di calibrazione condiviso, in modo che chiunque registri successivamente la cronologia della manutenzione possa confrontare gli strumenti fianco a fianco invece di interpretare tre diverse convenzioni di registrazione.
• Una breve lista di controllo-specifica per la tecnologiaper ciascun tipo di strumento - estratto dalle sezioni precedenti - in modo che i tecnici non facciano affidamento sulla memoria o applichino una mentalità ultrasonica a un misuratore magnetico.

Niente di tutto ciò richiede software speciale o un budget elevato. Un foglio di calcolo condiviso con i tre elenchi di controllo allegati copre adeguatamente la maggior parte delle operazioni di piccole-e-medie-dimensioni; i siti più grandi con dozzine di strumenti in genere lo inseriscono nel loro CMMS esistente.

Considerazioni finali

Gli indicatori di livello a ultrasuoni, radar e magnetici risolvono lo stesso problema di base in tre modi diversi e tale differenza è più importante al momento della calibrazione di quanto la maggior parte dei programmi di manutenzione tenga conto. Standardizzare gli intervalli e la documentazione in un sito è utile, ma non dovrebbe nascondere il fatto che ogni tecnologia ha le proprie modalità di guasto - schiuma sugli ultrasuoni, disadattamenti dielettrici sul radar, errori di specifica del galleggiante sui misuratori magnetici. Sapere con quale hai a che fare e da cosa dipende effettivamente la precisione di quello specifico strumento è ciò che distingue una soluzione rapida da una chiamata di servizio ripetuta.

Riferimenti

• Instrument Society of America (ISA) - linee guida generali sulla strumentazione per la misurazione del livello e sulle pratiche di calibrazione.
• Istituto americano del petrolio,Manuale degli standard di misurazione del petrolio, Capitolo 3 - Principi di Tank Gauging e misurazione del livello.
• Dati di riferimento del National Institute of Standards and Technology (NIST) - sulla velocità del suono nell'aria e sulla sua dipendenza dalla temperatura.
• Documentazione tecnica del produttore per strumenti di livello a ultrasuoni, radar e magnetici - banda morta-, costante dielettrica e riferimenti alle specifiche del galleggiante.
• Non sei sicuro di quale tecnologia di misura di livello sia adatta alla tua applicazione o hai bisogno di aiuto per verificare le pratiche di calibrazione su una flotta di strumenti misti? Inviaci i dettagli della tua imbarcazione e le condizioni del processo - saremo felici di aiutarti a risolverlo.

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