Nul-puntmigratie, ook bekend als nul-puntverschuiving, is een technische maatregel die wordt genomen om nul-puntverschuiving te overwinnen die wordt veroorzaakt tijdens de installatie van drukverschilniveaumeters als gevolg van een verkeerde uitlijning tussen de drukkraan van de zender en de drukkraan van de container, of door de implementatie van isolatiemaatregelen.
Tijdens de installatie van het instrument is het mogelijk dat de zender zich niet altijd in hetzelfde horizontale vlak bevindt als de drukkraan, vanwege de installatielocatie van de apparatuur en het gemak van onderhoud en bediening door procespersoneel. Bovendien, als het gemeten medium een zeer corrosieve of stroperige vloeistof is, kan het niet rechtstreeks in de zender worden geïntroduceerd; er moet een isolatievloeistoftank worden geïnstalleerd om het druksignaal over te brengen en corrosie van het meetinstrument te voorkomen. In dergelijke gevallen moet rekening worden gehouden met de invloed van het gemeten medium en de isolatievloeistofkolom op de manometerwaarde. Om de invloed van de installatielocatie of isolatievloeistof op de manometerwaarde te elimineren, is nulpunt-migratie noodzakelijk. Bij het gebruik van drukverschiltransmitters moet aandacht worden besteed aan het beschikbare bereik, inclusief de migratie van siliconenolie, vooral voor differentiële druktransmitters met een klein- bereik. Nul-puntmigratie kan worden onderverdeeld in drie hoofdcategorieën: geen migratie, negatieve migratie en positieve migratie.
Werkingsprincipe
Wanneer u een drukverschilniveaumeter gebruikt om het vloeistofniveau te meten, is er doorgaans sprake van nul-puntverschuiving vanwege de verschillende installatielocaties. Er zijn drie scenario’s: geen verschuiving, positieve verschuiving en negatieve verschuiving.
Geen dienst (lage-druktapleiding is leeg)
Voor een gesloten opslagtank of reactievat geldt dat de bodemdruk P is, en de druk boven het vloeistofoppervlak P3, en de hoogte van het vloeistofniveau is H, dan hebben we: P=P³ + Hpg
Waarbij: p de dichtheid van het medium is, en g de versnelling als gevolg van de zwaartekracht.
ΔP=P - P³=PK
Meestal is de dichtheid van het te meten medium bekend. Het drukverschil ΔP is recht evenredig met de vloeistofniveauhoogte H; door het drukverschil te meten kan de vloeistofniveauhoogte worden bepaald.
Positieve migratie (lage-drukleiding is leeg)
Negatieve migratie
Wanneer de te meten container open is, is de gasfasedruk atmosferische druk. De onderdrukkamer van de verschildrukmeter kan naar de atmosfeer worden afgevoerd en de manometer kan ook worden gebruikt om het vloeistofniveau te meten. Als de container gesloten is, moet de onderdrukkamer van de verschildrukmeter worden aangesloten op de gasfase van de container.
Voorbeeld zonder migratie:
Differentiële drukniveaumeters meten de druk door het drukverschil dat wordt gegenereerd tussen de vloeistof en de positieve en negatieve drukkamers van de zender. Als de positieve en negatieve drukkamers van de zender en het drukaftappunt van de container zich in hetzelfde horizontale vlak bevinden, wanneer H=0, ΔP=0; dat wil zeggen ΔP=Ppositief-Pnegatief=ρgH, en de druk zal lineair veranderen met de stijging van het vloeistofniveau.
Als de dichtheid van de vloeistof in de opslagtank 1,2 is en het vloeistofniveau schommelt binnen het bereik van 0-4 m, bereken dan het bereik van de zender.
Oplossing: Volgens de formule: ΔP=Ppositief - Longontsteking=ρgH
Op volledig niveau: P1=1.2 × 9,8 × 4=47.06 kPa
Op leeg niveau: P1=1.2 × 9,8 × 0=0 kPa
Op zowel vol als leeg niveau: P2=0 kPa
Het bereik van de zender is: 0-47,06 kPa
Voorbeeld van positieve migratie:
Wanneer de verschildruktransmitter zich op een positie h onder het vloeistofniveaureferentievlak bevindt, is positieve migratie vereist.
Als de dichtheid van de vloeistof in de opslagtank 1,2 is en het vloeistofniveau H schommelt binnen het bereik van 0-4 m, waarbij h 1 m is, bereken dan het bereik van de zender.
Oplossing: Volgens de formule: ΔP=Ppositief - Longontsteking=ρgH
Lage-drukzijde P2: Omdat deze open is naar de atmosfeer, wordt aangenomen dat deze 0 is.
Hoge-drukzijde P1: P1=ρg(H + h)
Op volledig vloeistofniveau: P1=1.2 × 9,8 × (4 + 1)=58.8 kPa
Bij leeg vloeistofniveau: P1=1.2 × 9,8 × (0 + 1)=11.76 kPa
Het bereik van de zender is: 11.76 - 58.8 kPa
Conclusie: De reden voor de positieve nul-puntmigratie van deze zender is dat zelfs wanneer het vloeistofniveau 0 is, er nog steeds een vloeistofniveaudruk van 11,76 kPa wordt uitgeoefend op de positieve drukzijde van de zender.
Voorbeeld van negatieve migratie:
Bij het in de figuur getoonde vloeistofniveaumeetsysteem is de gasfasedrukgeleidingsbuis niet gevuld met gas maar met condensaat (waarvan de dichtheid ongeveer gelijk is aan die van het water in de container).
Als de dichtheid van het water in de opslagtank 1,0 is, het vloeistofniveau H schommelt binnen het bereik van 0-2 m en H0 2,5 m is, bereken dan het bereik van de zender.
Oplossing: Volgens de formule: ΔP=Ppositief - Longontsteking=ρgH
Lage-drukzijde P2: P2=ρgH0
Hoge-drukzijde P1: P1=ρgH
Lage-drukzijde op volledig niveau: P2=1.0 × 9,8 × 2.5=24.5 kPa
Lage-drukzijde op leeg niveau: P2=1.0 × 9,8 × 2.5=24.5 kPa
Hoge-drukzijde op volledig niveau: P1=1.0 × 9,8 × 2=19.6 kPa
Hoge-zijde op leeg niveau: P1=1.0 × 9,8 × 2=19.6 kPa =1.0 × 9,8 × 0=0 kPa
Volgens de formule: ΔP=Ppositief - Pnegatief
Op volledig niveau: ΔP=19.6 - 24.5=-4.9 kPa
Op leeg niveau: ΔP=0 - 24.5=-24.5 kPa
Het bereik van de zender bedraagt: -24,5 tot -4,9 kPa
Conclusie: De reden voor de nul{0}}negatieve migratie van deze zender is dat wanneer het vloeistofniveau 0 is, er nog steeds een vloeistofniveaudruk van -24,5 kPa wordt uitgeoefend op de negatieve drukzijde van de zender.
Samenvattend: wanneer het vloeistofniveau 0 is en ΔP > 0, heeft de zender positieve migratie nodig; als ΔP < 0, heeft de zender een negatieve migratie nodig; als ΔP=0 is er geen migratie vereist.
Het effect van de installatielocatie van de zender op het vloeistofniveau
A: De niveaumeter met dubbele- flens wordt geïnstalleerd onder de horizontale lijn van de onderste flens van de verzegelde container, en de zender wordt geïnstalleerd onder de horizontale lijn van de onderste flens van de verzegelde container, zoals weergegeven in de onderstaande afbeelding.
Ervan uitgaande dat ρmediumis de dichtheid van het medium=1.5, ρ0is de dichtheid van siliconenolie=0.93, H0is het middellange bereik (0-5m), H1 = 1m, H2= 6m, zoek het bereik van de zender.
Oplossing:
Bereik: ΔP=ρmedium × g × H0= 1.5 × 9,8 × 5=73.5 kPa
Hoge-drukzijde lege vloeistofniveaudruk: P(+)=ρ0 × g × H1= 0.93 × 9,8 × 1=9.114 kPa
Lage-drukzijde lege vloeistofniveaudruk: P(-)=ρ0 × g × H2= 0.93 × 9,8 × 6=54.684 kPa
Drukverschil bij leeg vloeistofniveau: ΔP=P(+) - P(-)=9. 114 - 54.684=-45.57 kPa Drukverschil bij vol niveau: ΔP=Drukverschil bij leeg niveau ΔP + bereikwaarde ΔP=-45.57 + 73.5=27.93 kPa Zenderbereik: -45,57 tot 27,93 kPa
B: De niveaumeter met dubbele- flens wordt geïnstalleerd in het midden van de horizontale lijn van de flens van de verzegelde container, en de zender wordt geïnstalleerd in het midden van de horizontale lijn van de hoge en lage flenzen van de verzegelde container, zoals weergegeven in de onderstaande afbeelding.
Ervan uitgaande dat ρmediumis de dichtheid van het medium=1.5, ρ0is de dichtheid van siliconenolie=0.93, H0is het middellange bereik (0-5m), H1 = 2m, H2= 3m, zoek het bereik van de zender.
Oplossing: Bereik: ΔP=ρmedium × g × H0= 1.5 × 9,8 × 5=73.5 kPa Hoog-drukzijde luchtniveau druk: P(+)=ρ0×g×-H1=0.93×9,8×-2=-18.228Kpa Laag-drukzijde lege vloeistofniveaudruk: P(-)=ρ0×g×H2=0.93×9,8×3=27.342Kpa Drukverschil bij leeg vloeistofniveau: ΔP=P(+)-P(-)=-18.228-27.342=-45.57Kpa Drukverschil bij volledig vloeistofniveau: ΔP=drukverschil bij leeg vloeistofniveau ΔP+bereikwaarde ΔP=-45.57+73.5=27.93Kpa Zendbereik: -45,57 tot 27,93 Kpa
C: De verschildruktransmitter met dubbele-flens wordt geïnstalleerd boven de horizontale lijn van de hoge- eindflens van de verzegelde container, zoals weergegeven in de onderstaande afbeelding.
Ervan uitgaande dat ρmediumis de dichtheid van het medium=1.5, ρ0is de dichtheid van siliconenolie=0.93, H0is het middellange bereik (0-5m), H1 = 6m, H2= 1m, zoek het bereik van de zender.
Oplossing: bereik
ΔP = ρmedium × g × H0= 1.5 × 9,8 × 5=73.5 kPa Hoog-drukzijde luchtniveau druk: P(+)=ρ0×g×(-H1)=0.93×9,8×-6=-54.684Kpa Laag-drukzijde lege vloeistofniveaudruk: P(-)=ρ0×g×(-H2)=0.93×9,8×-1=-9.114Kpa Drukverschil bij leeg vloeistofniveau: ΔP=P(+)-P(-)=-54.684-(-9,114)=-45.57Kpa Drukverschil bij volledig vloeistofniveau: ΔP=drukverschil leeg vloeistofniveau ΔP+bereikwaarde ΔP=-45.57+73.5=27.93Kpa Zenderbereik: -45,57 tot 27,93Kpa
Conclusie: Uit de bovenstaande berekeningen kan worden geconcludeerd dat het bereik en de nul-puntverschuiving van de niveautransmitter met dubbele-flens hetzelfde zijn, ongeacht de installatielocatie. Bij daadwerkelijke installatie wordt de eerste installatiemethode aanbevolen. Bij de andere twee methoden is de kans groot dat siliconenolie terugstroomt, waardoor het membraan uitpuilt en de zender beschadigd raakt.
Voorzorgsmaatregelen bij installatie
Verschildrukniveaumeters zijn momenteel het meest gebruikte type niveaumeetinstrument. Vanwege procesvereisten en soms economische redenen, zoals besparing op druk-geleidend leidingmateriaal, worden verschildrukniveaumeters vaak geïnstalleerd onder zware werkomstandigheden. De juiste installatie van de niveaumeter en de druk-leiding heeft rechtstreeks invloed op de nauwkeurigheid van de meting.
Om een optimale installatie te bereiken, moeten de volgende voorzorgsmaatregelen worden genomen:
1. Voorkom dat de zender direct in contact komt met corrosieve of oververhitte meetmedia;
2. Voorkom dat residu zich ophoopt in de druk-leiding;
3. De druk-leiding moet zo kort mogelijk zijn;
4. De vloeistofkolomkop in beide druk-leidingen moet in evenwicht zijn;
5. De druk-leiding moet worden geïnstalleerd op een locatie met minimale temperatuurgradiënten en vochtigheidsschommelingen, vrij van schokken en trillingen.
De volgende methoden kunnen worden gebruikt om fouten te verminderen:
1. De druk-leiding moet zo kort mogelijk zijn;
2. Bij het meten van vloeistoffen of stoom moet de druk-leiding naar boven worden aangesloten op de procesleidingen, met een helling van niet minder dan 1/12;
3. Voor gasmetingen moet de druk-leiding naar beneden worden aangesloten op de procesleiding, met een helling van niet minder dan 1/12;
4. De indeling van vloeistofdruk-geleidende leidingen moet hoge punten vermijden, en de indeling van gasdruk-geleidende leidingen moet lage punten vermijden;
5. Beide druk-leidingen moeten op dezelfde temperatuur worden gehouden;
6. Om de effecten van wrijving te voorkomen, moet de diameter van de druk-leiding groot genoeg zijn;
7. Er mag geen gas aanwezig zijn in de druk-geleidende leiding gevuld met vloeistof;
8. Als u een isolatievloeistof gebruikt, moeten de vloeistofniveaus in beide druk-leidingen hetzelfde zijn.
Analyse van veelvoorkomende fouten
1. Grote fluctuaties in het vloeistofniveau
* Grote schommelingen in de gemiddelde of ernstige verdamping;
* Verstopping in de bovenste of onderste druk-leiding;
* Schade aan het capillaire buisje waardoor mediumlekkage ontstaat;
* Schade aan het middenrif;
* Te hoge verwarmingstemperatuur.
2. Geen verandering in weergave: De uitlaatklep is niet open of de drukleiding is geblokkeerd; het geforceerde signaal wordt niet geannuleerd; de printplaat is defect of beschadigd; het diafragma is beschadigd; de positieve en negatieve capillairen worden tegelijkertijd samengedrukt, waardoor verstopping of schade aan de pijpleiding ontstaat.
3. Maximale (minimale) indicatie: de isolatievloeistof aan de lage- drukzijde (hoge- drukzijde) lekt; het diafragma is beschadigd; het capillair is beschadigd; het drukventiel aan de lage-drukzijde (hoge-drukzijde) is niet open of is geblokkeerd.
4. Indicatie te hoog (te laag): het drukventiel aan de lage-drukzijde (hoge-drukzijde) is niet voldoende open; de ontluchtingsplug lekt; de instrumentmigratie is niet nauwkeurig berekend, de configuratie is niet correct ingesteld of het instrument is niet correct gekalibreerd.
5. Geen indicatie: De signaalleiding zit los of heeft een slechte verbinding; de stroomzekering is doorgebrand; de veiligheidsbarrière is beschadigd; de printplaat is beschadigd.
