Cihazlar sadece beklenen değerleri değil, sistemin üretebileceği tüm değerleri ölçmek için de kullanılmalıdır. Upset durumları sırasında, gerçek değerler, normal işlem şartları için sıkı bir şekilde değişen enstrümanlar için genellikle 20mA değerlerini aşar. Doğrusal ölçekli ve ek kapasiteye sahip enstrümanlar için, düzeltme işlemi basittir: hem cihazdaki hem kontrolcüdeki analog girişin (AI) 20mA ölçeği artırılır. Ancak doğrusal olmayan ölçümler ölçek ayarlamalarını zorlaştırır.

Doğrusal Olmayan Akış Ölçümü

Akış ölçüm yöntemlerinin çoğu doğrusal değildir. Bazı hesaplamalar her zaman transmitter içinde yapılır (mag-metre, Coriolis, Vortex, vb.), Böylece mA sinyalinin bu tür sayaçlar için akış yönünde doğrusal olması sağlanır. Ancak en yaygın akış ölçme yöntemi, bir daralma – engel boyunca ölçülen diferansiyel basınç (DP) ‘dir. Engel tipine bakılmaksızın (orifis plakası, Venturi veya Pitot tüpü, vb.), DP ( basınç farkı ), akışın karesi ile orantılıdır. Dolayısıyla sistem, DP’nin karekökünden akışı ölçeklendirmelidir.

DP tabanlı akış için karekök, ya transmitterda ya da kontrolcüde alınabilir (fakat ikisinde birden değil!). Genellikle transmitter karekök alacak şekilde yapılandırılması tercih edilir, çünkü düşük ( low ) uçta DP’deki çok küçük bir değişiklik akışta büyük bir değişimle sonuçlanıyor. Bu, karekök kontrolcüde alındığında, düşük akışlar mA sinyalindeki elektriksel gürültüye daha duyarlı hale gelir.

Kontrolcüde Kare Kök Hesaplamak İçin Mantık
Transmitterda karekökü almak uygun değilse ve standart karekök fonksiyon bloğu seçeneklerini kullanmak yerine kendi kontrolcünüze kendi karekök ölçekleme lojiğini yazıyorsanız, aşağıdaki adımları uygulayın.

İlk olarak, sinyali 0-1’e normalleştirin, burada 0 değeri 4 mA, 1 değeri 20 mA ve 0,5 ise 12 mA’dır. Bu şekilde karekök daha sonra mantıklı olur, zira  (> 1) 1’den büyük bir sayının karekökü kök sayıdan küçüktür. Fakat 0-1 arasındaki bir sayının kökü daha büyüktür: √0.5 = 0.707. DP hücresinden gelen 12 mA sinyaliniz varsa, bu% 50 fark basınç değeridir DP, ancak % 71 akış oranına karşılık gelir. Elde edilen karekök sinyalini (hala 0-1), akış ölçeği aralığı ile çarpın ve mühendislik birimlerinde akış hızı elde edin.

Negatif bir sayının karekökü varsayımsaldır ve işlemcilerin çoğunun küçük bir hata yapmasına ve sonucu “Not A Number” olarak ilan etmesine neden olur. Bu problemlerden kaçınmak için negatif normalize edilmiş girdileri sıfıra veya karekökü mutlak değere getirin ve orijinal negatifse (4mA’ın altında) negatif yapın.

Bir Akış Veri Sayfasından DP’ye Debi Ölçeklendirme
Genellikle, bir orifis plakası veya Venturi tüpü gibi bir akış elemanı, beklenen proses koşullarına sahip bir akış bilgi formuna ve çeşitli DP’ler için bir akış oranı tablosuna sahip olacaktır. Ölçekleme için önemli olan tek sayı, sayfadaki en yüksek akış / DP çiftidir. Temel ölçeklendirme için DP transmitter aralığını 4mADe sıfır  ve en yüksek DP’de 20mA olarak ayarlayın. Ardından kontrolcünün girişini 4mA’de sıfıra 20mA’de maksimum akışa ölçekleyin. Karekök, transmitterda veya kontrolcüde alınırsa (ancak ikisinde aynı anda değil ), sistem ölçüm aralığındaki akış değerini doğru olarak hesaplar.

Ölçeklendirme ve Kare Kök Yapılandırmasını Kontrol Etme
Sıfır ve tam aralıktaki DP’yi kontrol etme, 4mA ve 20mA’lık kalibre etme ve kontrolcünün doğru akışı 4mA ve 20mA’de gösterdiğini doğrulama, karekök yapılandırmasını doğrulamak için gereklidir ancak yeterli değildir. Akış veri sayfasından bir veya daha fazla orta aralıklı DP’yi sayaca uygulamanız ve denetleyicinin doğru akış oranını görüntüleyip onaylamadığını doğrulamanız gerekir.

Genellikle, herhangi bir orta aralıklı değer doğruysa (sıfır ve maksimum ile birlikte), yukarıdaki yeşil eğri izleyerek hepsi doğru olur. Orta menzilli bir akışın olması gerekenden önemli ölçüde daha düşük bir görüntü alması durumunda (yukarıdaki grafikte pembe çizgiye bakın), karekök heryere uygulanmayabilir. Eğer önemli derecede yüksekse (yukarıdaki kırmızı eğriye bakınız), karekökü iki kere alıyor olabilirsiniz.

Yoğunluğu Etkileyen Proses Koşullarının Düzeltilmesi
Bir DP metre, kanal veya borunun kesit alanı ile çarpıldığında, akışkan hızını ölçer ve hacimsel akış sağlar (GPM, CFM, vb.). Sıvı yoğunluğu, o ölçüm ve hesaplama ile ilgisizdir. Kütle akışı (# / H, SCFM, vb.), Hacimsel akışın yoğunluğuyla çarpılmasıyla hesaplanır. En doğru kütle akışı için, akış bilgi föyündeki nominal proses koşullarından herhangi biri, gerçek koşullardan yoğunluğu önemli ölçüde etkileyecek şekilde farklıysa, akış dengelenmelidir.

    • İdeal gazların (örneğin hava, doğal gaz, vb.) yükselen basınç ve düşen sıcaklık ile doğrusal olarak yoğunluk artar.
    • İdeal olmayan gazlarda (buhar), yükselen basınç ve düşen sıcaklık ile yoğunluğu arttırır, ancak lineer değildir, dolayısıyla yoğunluk değerleri yaklaşım tabloları ve eğrileri ile belirlenmelidir.
    • Sıvı yoğunluğu basınçtaki değişikliklerden önemli ölçüde etkilenmez, ancak genellikle sıcaklık artışı ile düşer. İstisnalar vardır (32 ° F – 39 ° F su). 39 ° F su ile 150 ° F su arasında yalnızca% 2’lik bir fark var, bu yüzden bu aralıktaki farklılıklar muhtemelen kompanze edilmeye değmez. Bununla birlikte, 212 ° F su sıcaklığı oda sıcaklığında olandan % 4 ve 400 ° F olandan ise % 14 daha az daha az yoğundur. Bu nedenle, daha yüksek sıcaklıklarda nominal ve gerçek sıcaklık arasındaki bir sapma kompanze edilebilecek kadar önemli olabilir. Sıvı yoğunluğuna karşı sıcaklık neredeyse her zaman doğrusal değildir – Bunun için yaklaşım tablolarına bakmak gerekir.

Yoğunluk için kütle akışını kompanze etmek için aşağıdaki yöntemi kullanabilirsiniz. 

  • Tüm önemli parametreler (gazlar için basınç ve sıcaklık veya sadece sıvılar için sıcaklık) için girdileri olan bir yoğunluk fonksiyon bloğu kullanın. Bloğun içi sıvı türüne bağlı olacaktır.
  • Nominal koşulları, akış bilgi formundaki sabitler olarak yoğunluk bloğunun bir örneğine ekleyin. Sonuç, “nominal yoğunluk” olacaktır.
  • Gerçek koşulları yoğunluk bloğunun başka bir örneğine ekleyin. Sonuç “gerçek yoğunluk” olacaktır. Koşullar ideal olarak basınç ve sıcaklık aletleri ile ölçülür, ancak bu veri kontrolcüsü mevcut değilse, ikisinden biri veya ikisi sabit olarak girilebilir.
  • Düzeltilen kütle akışı = [Doğrulanmamış kütle akışı] x [gerçek yoğunluk] ÷ [nominal yoğunluk].
Ölçeği Artırmak

Gerçek akış maksimum ölçeği aşarsa – bir upset sırasında bile – bu değerleri de ölçebilmek için ölçeği artırmanız gerekir. Kare köklü bir akış için, DP, akışın karesi ile arttığı için, biraz matematik yapmamız gereklidir.

Bu yeniden boyutlandırma, ölçüm hassasiyetinde bazı kayıplara neden olur, ancak, genellikle bu kayıp ölçüm gürültüsünden çok daha düşüktür ve bu nedenle önemsenmeyebilir. Artan ölçekte son sınır, transmitterin sınırıdır. Akış ölçümü için birçok DP hücresi nominal olarak 0-100 “WC (inç su sütunu) olarak ölçeklendirilir ve transmitter 200” veya 300 “e kadar ancak daha yüksek bir seviyede ölçebilir.
Yeniden ölçeklendirmenin en basit yolu, ihtiyacınız olan akışın ne kadar fazla olacağını belirlemek, bunu bir çarpan olarak temsil etmek, daha sonra DP’deki değişim için karekökünü almaktır.

Örnek:

  • 100 “WC 1000 GPM ise ve 1190 GPM’yi ölçmeniz gerekiyorsa,% 20 daha fazla ölçek oluşturmanız gerekir, bu nedenle çarpanınız 1.2’dir.
  • 1,2 x 1000 GPM, 1200 GPM’dir.
  • 1.2² = 1.44, x 100 “WC 144” WC’dir.
  • Transmitter aralığını 100 “WC’den 144” WC’ye, kontrolör AI ölçeğinizi 1000 GPM’den 1200 GPM’ye yükseltebilir ve sistem hala doğru akışı okuyacaktır.

Ayrıca, DP’yi çarpan ile bir şekilde artırabilir, daha sonra akış skalasını o çarpanın kareköküne yükseltebilirsiniz. Belirli bir transmitter limiti için mümkün olan en yüksek akış ölçümünü hesaplamak için bu şekilde uygulanır.

Örnek:

Transmitteriniz 225 “WC’ye kadar ölçüm yapabilirse nominal maksimum DP 100” WC olurken DP çarpanı 2,25’dir.

√2.25 = 1.5, x 1000 GPM = 1500 GPM.

DP hücrenizin ölçebileceği en yüksek akış budur.

Darbe ( Puls ) Sayacı Ölçeklendirme

Bazı akış sayaçları (özellikle türbin sayaçları gibi), belirli bir hacim veya kütle birimi için ayrı bir darbe olarak akışı verir. Böyle bir sayaç için akış veri sayfası tipik olarak darbe başına hacim veya birim hacim başına darbeler vermek üzere ters çevrilebilir.

Örnek:

    • Akış bilgi formunda galon başına 228 darbe bulunur.
    • Bu, darbe başına 0.004386 (1 ÷ 228) galon ile aynıdır.

Standart bir fonksiyon bloğu veya puls-to-4-20mA transmitter yapılandırıyorsanız, maksimum ölçekli akış oranınızı belirlemelisiniz. Bunun beklenen akış oranınız OLMADIĞINI  unutmayın; upset koşullarla düzgün şekilde baş edebilmek için beklenenden daha yüksek olmalıdır. Bu örnekte, 20 GPM maksimum nominal akış olduğundan, transmitteri 30 GPM’ye ölçeklemek istiyoruz. 228 Darbe / Gal x 30 GPM = 6840 Darbe / Dakika ÷ 60 Saniye / Min = 114 Bakliyat / Saniye veya Hz. Yani 114 Hz, 30 GPM’ye eşdeğerdir. 

Darbeli sinyali kontrol ünitesindeki ayrı bir giriş ile (DI) doğrudan alıyorsanız, toplamın hesaplanması önemsizdir – yeni bir darbe gördüğünüzde (tek atış / yükselen kenar algılaması ile) bir akümülatördeki darbe başına hacim ekleyin ). Akış miktarının hesaplanması daha karmaşıktır – bunu yapmak için iki genel yol vardır:

  • Birçok (en az 10) işlemci taramasından daha yavaş olan daha yavaş darbeler için, darbeler arasındaki süreyi ölçün. Sürekli olarak bir zamanlayıcı çalıştırın. Yeni bir darbede (yükselen kenar), zaman tabanını birikmiş zamana bölün ve daha sonra zamanlayıcıyı sıfırlayın.
    • Bu örnekte, zamanlayıcı milisaniye olarak çalışıyorsa ve dakikada bir galon istiyorsanız, zaman tabanınız 60000’dür (dakika başına milisaniye).
    • 60000’ü son darbeden itibaren geçen süreye bölün.
    • Darbe başına hacim ile çarpın. Dolayısıyla, iki saniyelik veya 2000 ms’lik bir darbeniz olursa, 0.004386 x 60000 ÷ 2000 veya 0.13 GPM olurdu.
    • Ayrıca, bir zamanlayıcıda standart bir özellik olan “zamanaşımı” için bir maksimum süre belirlemelisiniz. Zamanlayıcı önceden ayarlanmış değere ulaştığında ve “Bitti” ise, sonuçtaki akış oranını sıfıra ayarlayın. Bu adım olmadan akış, durmadan sonsuz pozitif akış olarak süresiz olarak bildirilmeye devam edecektir.
  • Daha hızlı darbeler için, darbeleri sabit bir zaman aralığında sayın ve bir zaman çarpanı ve darbe çarpanı başına hacim çarpın. Darbeler her iki taramadan bir kez olmaktan daha sık gelirse, işlemcinin ham DI’ye baktığınız darbeleri kaçıracağınızdan, bu, her iki taramadan sonra bir kez olmaktan daha yüksek bir sayaç DI kartı (darbeleri sayar ve tarama başına sayıyı işlemciye bildirir) gerektirir. Bu örnekte, işlemciyi saniyede bir darbeyi sayacak şekilde programlayabilirsiniz. Saniyeleri dakikalara dönüştürmek için 60, GPM’yi elde etmek için ise 0.004386 oranında çarparsınız.

Toplama

Toplam akış, çoğu akış sayacı için önemli bir değerdir. Akış sayacınız HART veya başka bir iletişim protokolü üzerinden bağlandıysa, sayacın toplam akış miktarını okuyabilirsiniz. Aksi takdirde, bir akümülatör kullanarak kontrolcüde hesaplamanız gerekir. Toplam bir saati, bir iş vardiyesini veya bir gün hesaplarsanız, daha sonra bir önceki kaydınıza geçirdiğinizde standart bir toplayıcı çalışacaktır.

Bununla birlikte, 32-bit bir kayan nokta (bir “float”) içinde depolanan bir akümülatör ile hesaplanan bir genel toplam, bir süre sonra yuvarlama hatası nedeniyle çalışmayı durduracaktır. Bir kayan nokta 16.000.000’de yaklaşık 1 parça hassasiyettedir. Bir akumulatöre 1 değerini 16.000.000’e eklerseniz, sonuç beklendiği gibi 16.000.001 olacaktır. Ancak, 1 i 17.000.000 ‘e eklemek istediğinizde , bu rakam 17.000.000’e yuvarlanacaktır. Bu nedenle, bir toplayıcı, 16.000.000 taramadan sonra toplamayı bırakacak ve yanlış işlem yapmaya başlayacaktır. 16.000.000 saniye yaklaşık 6 aydır, ancak birçok kontrolcü saniyede birçok kez tarama yaparak bu tür bir toplayıcının üst sınırına ulaşmak için geçen süreyi önemli ölçüde azaltmaktadır.

Bu sorunu çözmek için, büyük bir toplayıcı için üç kayıt ( register ) kullanın: Bir “şimdiki saat toplamı” nı biriktirin. Saatin sonunda, bu sonucu “önceki saatlerin hepsi” kaydına ekleyin, sonra geçerli saat toplam kaydını sıfırlayın. Büyük toplam daima bu iki register’ın toplamından oluşur. 

Kontrolcünüz 64 bit kayan nokta ( floating point)  kaydına sahipse, bunu kullanın – yaklaşık 9,000,000,000,000,000 hassasiyette bir parçaya sahiptir, böylece aynı sorundan muzdarip değildirler.

Özet

  • Birçok akış ölçme yöntemi, ölçülen değer ve akış hızı arasında doğrusal olmayan bir ilişkiye sahiptir.
  • Doğrusal bir sinyali yeniden ölçeklendirmek önemsiz olsa da, doğrusal olmayan bir sinyali yeniden ölçeklendirmek, uygun bir ayarlamayı gerektirir.
  • Akış skalaları, doğru yapılandırmayı doğrulamak için akış bilgi formuna en az üç noktada (sıfır, maksimum ve bir ara nokta arasında) kontrol edilmelidir.
  • Gerçek koşullar akış sayfasındaki nominal değerlerden farklıysa, yoğunluk telafisi uygun olabilir.
  • Darbe çıkışlı akış sayaçlarının toplanması kolaydır. Bir darbe girişinin zamanlamasından akış oranını hesaplama yöntemleri de vardır.
  • Basit toplayıcılar sınırlı bir süre çalışır, ancak 32 bit kayan nokta değerinde depolanan büyük bir toplam sonuçta yuvarlama hatası nedeniyle çalışmayı durdurur – bu nedenle çoklu kayıtlara ihtiyaç duyulabilir.

Kaynak : innovativecontrols.com

Bunlar da ilginizi çekebilir.

Fark Basınç Transmitteri Vana Manifoldları

Fark Basınç Yöntemi Kullanan Akış Transmitterlerinin Artısı ve Eksisi

Fark Basınç Akış Metre Montaj Detayları

Akışmetre Kullanmamak için 10 Sebep

Kütlesel Akış Ölçümü

Reynolds Sayısı Nedir?

CEVAP VER

Lütfen yorumunuzu girin!
Lütfen isminizi giriniz