Det tekniske hjørne 3 – Indlæg om tekniske produkter

Se tidligere indlæg i det Tekniske hjørne her og her


Det tekniske hjørne – Skal jeg vælge en elektronisk eller en mekanisk pressostat?


12.mar 2019


Pressostater benyttes til trykovervågning i systemer, der f.eks. indeholder hydraulik- og kølevæsker, ligesom mange pneumatiske systemer er sikret med en trykafbryder
Skrevet af Morten B. Jensen, Product Manager instruments, KLINGER Denmark A/S En trykafbryder er et måleapparat, der konverterer et målt systemtryk til et elektrisk skiftesignal, som kan viderebehandles af et styresystem, eksempelvis en PLC. Uanset om det er en mekanisk eller en elektronisk omskifter, er udgangssignalet fra en pressostat altid et binært signal. I praksis er en pressostat inaktiv, indtil det indstillede skiftepunkt nås, eksempelvis ved tryk = 10 bar, hvorved trykket ”trigger” kontaktsignalet og ændrer udgangens status. Forenklet sagt så slutter og bryder en pressostat et elektrisk kredsløb - afhængigt af dens design og / eller indstilling - når den når et defineret skiftepunkt. Men skal man så vælge en elektronisk eller mekanisk pressostat? Den mekaniske pressostat konverterer procestrykket til et elektrisk signal via en mekanisk bevægelse – uden forsyningsspænding; Det mekaniske tryk overføres til en bevægelse af et stempel, som igen benyttes til at aktivere en skiftekontakt. Stemplet holdes på plads af en fjeder der skaber det modtryk, som skal overvindes for at stemplet bevæger sig – det er altså fjederkraften, der er bestemmende for, hvor det aktuelle skiftepunkt for trykafbryderen er. Indstilling af skiftepunktet foretages derfor ved at spænde fjederen til det ønskede modtryk, valget af fjeder bliver derfor bestemmende for kontaktens funktionsområde, kontaktpunkt og hysterese. Det er generelt enkle enheder bygget med pålidelighed eller lavpris applikationer i tankerne. Ofte afhænger konstruktionen af hvor hyppigt kontaktsignalet skal aktiveres, idet de enten kan være designet til hyppige koblingscykler i processtyringsapplikationer eller til sikkerhedsapplikationer der kræver få koblinger. Mekaniske trykafbrydere tillader normalt ikke justering af hysteresen, ligesom punktet for nulstilling er forudindstillet ved fabriksindstilling, så det kan heller ikke konfigureres. Hvornår skal man bruge en mekanisk pressostat? De er perfekte til sikkerhedskritiske applikationer, som kræver en selvstændig ”sovende” sikkerhedsvagt, der giver et øjeblikkeligt signal når trykket krydser en bestemt forudindstillet værdi – uafhængigt af udefrakommende kilder, som f.eks. spændingsforsyning. Er der fokus på prisen er de ofte attraktive alternativer, blot sal man være opmærksom på den mekaniske slitage, der kan resulterende for tidlige fejl ved mange koblinger. Den elektroniske pressostat (se også billede til højre) Elektroniske trykafbrydere er opbygget som en tryktransmitter, dvs. det er en trykfølsom sensor, der påvirkes af procestrykket. Ved påvirkningen deformeres sensoren en smule; en deformation, der kan aftastes, og omformes til et elektrisk signal, som er proportionalt med procestrykket. De målte værdier bearbejdes elektronisk i en mikroprocessor, og kontaktpunkt, hysterese og andre funktioner kan let indstilles enten direkte på enheden med knapper og et display eller ved brug af software. En elektronisk kontakt er derfor meget fleksibel og kan tilpasses stort set alle forhold. De giver også mulighed for kontinuerlige trykaflæsninger, ligesom en angivelse om udgangssignalet er aktivt eller ej ofte er en del af enheden. Benyttes busteknologi, som f.eks. IO-Link, kan dette også bruges til fjernprogrammering via signalkablet – så alarmpunktet f.eks. kan tilpasses aktuelle procestilstande. Hvornår skal man bruge en elektronisk pressostat? Elektroniske trykafbrydere er velegnede til applikationer, som kræver stabilitet, flere switchpunkter og fleksibilitet i styringen – f.eks. i forbindelse med automatiseret udstyr. De er det ønskede valg til installationer, der kræver fleksibel programmering og justering, lokale indikationer og ekstra analoge udgangssignaler. Se mere her

Ultralydsteknologi anvendt til gasdetektion (Det Tekniske Hjørne)


05.feb 2019


Undersøgelser har vist, at omkring 30% af alle gaslækager i udendørs installationer ikke bliver opdaget, fordi vind/vejr forholdene gør at gassen blæses væk fra det område hvor konventionelle detektorer fungerer

Det betyder at der vil være risiko for brandfarlige gas skyer kan opbygges på steder, hvor der kan udløses hændelser, som kan skade både personale og materiel.

Ultralydssensorer lytter efter lækager

En ny teknologi har derfor gjort sit indtog på markedet for gasdetektion, hvor der benyttes en avanceret ultralydsteknologi til at lytte efter lækager i det ultrasoniske område. Det viser sig nemlig, at gasmolekyler, der undslipper fra et system under tryk, genererer et støjbillede både i det hørbare og i det ultrasoniske område. Man kan derfor med fordel anvende piezoelektriske sensor, der ikke påvirkes af vejrforhold og baggrundsstøj, til at give en øjeblikkelig og pålidelig lækagepåvisning af gaslækager i frekvensområdet 18 til 70 kHz.

Støjen fra en gaslækage afhænger af en række parametre, som alle bør tages i ed hvis man skal have succes med den nye teknologi:

  1. Lydstyrken reduceres jo længere man kommer væk fra kilden (lækagen)
  2. Lydstyrken øges jo højere mere gas der siver ud fra lækagen (større hul eller højere tryk i røret)
  3. Lydstyrken øges jo lettere gassen er (lavere molekylvægt)

Da den ultrasoniske baggrundsstøj sjældent forekommer i naturen, vil den støj, der forekommer i et industrielt anlæg, enten være relateret til maskiner i processen eller til lækager. Førstnævnte vil oftest være af et ”konstant” støjniveau, som en gasdetektor kan udnytte gennem algoritmer der hele tiden sammenligner lydbilledet med det billede som blev optaget under normale omstændigheder, så den kun reagerer på den unikke ultralyds signatur, der er skabt af en højtrykslækage – typisk i et område mellem 70 og 80 dB.  

Hvordan vælges den bedste placering

Den optimale placering af sensoren opnår man lettest ved at tænke på hvordan øret ville opfatte lyden i den givne placering. Det betyder at enheden bør placeres højt over de områder, den skal overvåge (for at få det bedste ”overblik”), ligesom der ikke må være obstruktioner i lyttezonen.

En optimal installation er med sensoren hævet ca. 2 meter over det kritiske område, pegende direkte mod det sted hvor lækagen kan opstå. Men dette afhænger som tidligere nævnt af gastype, lækage størrelse og systemtrykket, og en sensor som Honeywell’ nye Searchzone Sonik kan detektere en lækage på 0,01 kg/sek. i et metan system i en afstand af 20m.

Alternativ til andre teknologier

En gasdetektor baseret på ultralyd er derfor ikke en ultimativ løsning, der løser alle opgaver, men derimod et supplement til infrarøde og ”sniffer” teknologier.

Enhver installation bør således vurderes individuelt, og muligheden for at kombinere de 3 måleprincipper giver blot brugerne endnu bedre muligheder for at sikre sig mod uheldige følger af en gaslækage – og dermed sikre både anlæg og omgivelser.

Mere information her


Konfiguration og dokumentation af instrumenter


27.nov 2018


At få konfigureret det korrekte måleinstrument til den aktuelle opgave kan være en lidt omstændelig procedure, da mange optioner og kombinationsmuligheder, for de enkelte instrumenttyper, gør at den produktkode som identificerer måleinstrumentet kan blive endog meget lang
Skrevet af Morten B. Jensen, Product Manager instruments, KLINGER Denmark A/S For udefra kommende kan det virke noget ”kryptisk” - og en smule unødvendigt – at en simpel trykmåler skal have en varekode på 10…12 karakterer. Koden benyttes dog til at identificere produktet og indeholder alle informationer om materialer, tilslutninger etc. I dag findes der mange forskellige software værktøjer, udviklet af forskellige leverandører, der kan hjælpe til med at definere og konfigurere instrumenter fra netop din foretrukne leverandør. Konfiguration og dokumentation i et og samme værktøj Honeywell’s ”Application and Validation Tool” (AVT) giver brugeren mulighed for at dele konfigurationer med andre (f.eks. i en projektgruppe), få instrumenterne indstillet på fabrikken efter kundespecifikke ønsker, og, ikke mindst, så klargøres slutdokumentationen i form af datablade med alle – for instrument og proces – relevante data angivet. Selve konfigurationen foregår på en let forståelig måde, hvor der først vælges måleprincip, så defineres de grundlæggende parametre/funktioner, hvorefter mulige valg stilles til rådighed for brugeren. Valgene anskueliggøres grafisk idet komponenten ”bygges” mens der vælges – er det en niveaumåling der skal konfigureres viser en lille isometri den anbefalede placering af målepunktet. Efter endt konfiguration ”godkendes” valget og instrumentet lagres i ”skyen” med en unik adresse, så det altid kan kaldes frem igen og anvendes til:
  • Beregning og visning af målenøjagtigheder ved de opgivne driftsbetingelser
  • Deling med andre i en eventuel projektgruppe
  • Prisforespørgsler til leverandøren.
  • Bilag i forbindelse med en evt. bestilling – eventuelle kundespecifikke opsætninger kan så overføres til instrumentet under produktionen.
  • Slutdokumentation i form af datablade for det enkelte instrument – eksporteret enten i MS Excel format eller i PDF-format for direkte udskrivning
AVT softwaren er gratis at bruge og har du en Chrome browser, så kan den tilgås her

Det tekniske hjørne – Frekvensomformer med STO funktion (sikker stop)


20.nov 2018


Skrevet af: Paul Klöcker – Product Manager Electronics, FS Technician #163/14 (TÜV Rheinland), NORD Drivesystems Danmark
I mange frekvensomformer findes der i dag en STO (Safe Torque Off) funktionalitet, men hvordan kan man bruge denne? Og hvorfor er det en god ide at bruge denne funktion? Med denne artikel vil jeg prøve at forklare nogle af de vigtigste punkter omkring denne funktion. Som et alternativ til kontaktsæt, hvor man typisk fjerner forsynings spænding til frekvensomformer eller motor, kan man med STO bibeholde forsyningsspænding til frekvensomformer. Fordele ved brug af STO i frekvensomformere:
  • Frekvensomformer har typisk kondensatorer der skal lades op ligesom batterier. Det gør en hurtig genindkobling umulig, da disse først skal lades op før drevet virker igen. Et elektronisk sikkert stop gør det muligt at bibeholde hovedforsyningen på omformeren, således at man meget hurtigt kan genindkoble sit drev efter et nødstop. Desuden så er det muligt at bibeholde bus kommunikationen til enheden, så det stadig er muligt at håndtere diverse data fra drevet.
  • Desuden så er der en del besparelser i form af komponenter, for at opnå PLe skal der som minimum altid være 2x kontaktorer for at koble motoren fra. Disse to kontaktorer kan spares væk hvis man vælger en frekvensomformer med STO funktion der kan overholde PLe.
  • Mindre dokumentation, takket være hjælpeprogrammer som SISTEMA hvor mange leverandører har filer til.
  • Mulighed for stop kategori 1. Det vil sige at det er muligt at bruge frekvensomformeren sammen med eventuelle bremsemodstande til at stoppe en farlig bevægelse.
Forklaring på sikkerstop kategori 0, 1 og 2 i frekvensomformer Omkring sikkert stop (SS0, SS1 eller SS2) findes der 3 forskellige stop kategorier man kan bruge i forbindelse med drevløsninger. Herunder lige en forklaring på hvad de betyder: Kategori 0: Er en stopfunktion hvor vi blot fjerner energien ud mod motoren, således at motoren går i frit løb. Denne funktion vil typisk kunne bruges i applikationer hvor den farlige bevægelse ikke er tilgængelig før den har roteret sig ud. Har man en stor inerti skal man sikre sig at rotationen er ophørt inden man får adgang til denne. Kategori 1: Her bruges f.eks. frekvensomformeren aktivt for at formindske ens stoptid betydeligt. Det vil sige at man kan bruge en nedrampning hvor energien fra bevægelsen kan bremses aktivt ned ved hjælp af en frekvensomformer eventuel i kombination med en bremsemodstand. Det er også muligt at bruge en mekanisk bremse her, denne skal dog være egnet til dette. Efter aktiv nedbremsning skal energien til drevløsningen fjernes. Det gør det muligt at nedsætte bremsetiden markant. Kategori 2: Typisk ville man have en overvåget bevægelse. Her vil man ligesom i kategori 1 stoppe den farlige bevægelse så hurtig som mulig, med den forskel at der så bibeholdes spænding ud mod motoren med f eks 0Hz. Denne funktion giver mulighed for meget hurtigt at genstarte produktionen, da drevet er klar til at køre. Denne stopkategori kan dog være meget dyr at etablere da dette typisk kræver en omdrejningsovervågning der kan overholde det påkrævede sikkerhedsniveau. Skrevet af: Paul Klöcker – Product Manager Electronics, FS Technician #163/14 (TÜV Rheinland), NORD Drivesystems Danmark

Måler du rigtigt – 2 af 2


30.okt 2018


Test der kan hjælpe med at afsløre kilden til målefejl
Lidt afhængig af fabrikat, og kompleksitet i transmittervalget, er det muligt for transmitteren at foretage en række test der kan hjælpe til med at afklare om flowmåleren fungere korrekt. De forskellige test kan enten foretages manuelt eller, i særlig avancerede målere, kontinuerligt - altså samtidig med der måles. Sidstnævnte foregår ved at indlægge korte cykler mellem måleperioderne, hvor der bl.a. udføres forskellige test, der afslører:
  • Delvist fyldt målerør
  • Luftbobler i mediet
  • Belægninger på elektroderne
  • Usymmetri i hastighedsprofilet
  • Deformation af foring
  • Mediets ledningsevne
Tomt eller delvist fyldt målerør/luft i mediet De fleste større målere leveres med en tomrørsdetektion – udført som en ekstra elektrode placeret øverst i målerøret. Når elektroden ikke er væskeberørt vil der kunne gives en alarm. Ved vandret montage vil luft samle sig øverst i målerøret og der alarmen vil derfor betyde at målerøret ikke er helt fyldt (og målingen derfor kan være forkert), mens alarmen ved lodret montage betyder at der ikke er nogen væske i måleren. I et tomt målerør vil måleelektroderne i øvrigt virke som antenner der opsamler elektrisk støj fra rørsystemet, og det er ikke unormalt at man vil opleve at den magnetiske flowmåler indikerer flow selvom målerøret et tomt – dette forhindres ved at tilkoble tomrørsdetektionen. Resultatet af overvågningen er ikke entydig, og derfor benytter nogle fabrikanter andre metoder, som kan give flere informationer, f.eks. Profil check Under normal måling skaber spolerne et homogent magnetfelt i målerøret, et felt der i industrielle målere beskyttes af en ekstra kappe udenom spolerne, fremstillet i et særligt magnetisk materiale. Kappen kan dog også benyttes til at styre udformningen af magnetfeltet i en kort periode, og dette bliver benyttet til at foretage et profil check. Under testen måles forskellen på den spænding der aftastes på hver enkelt elektrode, og data sammenlignes med ”erfaringsdata” for at give informationer om:
  1. Mønstret, der er et udtryk for flowprofilet
  2. Reduktion i signalstyrken der er udtryk for fyldningsgraden i målerøret
  3. Ubalanceret signal der er udtryk for at lineren er beskadiget
Måling af elektrodestøj En anden uheldig parameter der kan forstyrre målesignalet er elektrodestøj, der ofte forekommer i medier med højt tørstof- eller fiberindhold. Støjen fremkommer når partiklerne ”trækkes” henover elektroderne, og medmindre den elektronisk kan filtreres fra, vil den for måleren ”se ud som” et almindeligt flowsignal. Støjsignalet kan reduceres på flere måder, men oftest indeholder transmitteren ”blot” en række filtre der kan indkobles – der er dog udviklet specielle metoder som kan klare denne opgave med lidt bedre resultat – som: Under normal måling multipliceres elektrodespændingen med firkantpuls, der har samme frekvens som spolernes excitationsfrekvens – signalerne er afstemt så slutresultatet bliver et udtryk for volumenflow’et, hvor støj er filtreret fra. Ved at skifte firkantpulsens udseende/frekvens bliver der mulighed for at filtrere flowsignalet fra – og kun efterlade støjsignalet. Overstiger dette en given grænse er det udtryk for at der enten er luftbobler i mediet eller at tørstofindholdet er for højt. Kontrol af elektrodefunktionen / Modstandsmåling Elektrodernes funktion er essentiel for målingen, er disse ikke i fuld kontakt med mediet kan det have indflydelse på måleresultatet. Kontrollen er en ”simpel” modstandsmåling, hvor elektroderne påtrykkes en vekselstrøm, og spændingsfaldet i kredsen, der består af de 2 elektroder, samt væskemodstanden, måles. Resultatet sammenholdes med ”standard værdier” fra kalibreringen idet:
  1. For høj værdi indikerer belægning på elektroderne
  2. For lav værdi indikerer lækage ved elektroderne
Endelig kan den aktuelle værdi benyttes som et udtryk for mediets ledningsevne. Udover de ovennævnte test udføres en række andre test der er rettet mod målerens elektroniske dele – de er møntet på målerens interne opbygning og er derfor ikke relateret til den fysiske installation, som denne artikel fokusere på. Hvordan skal alle informationerne så bruges? Med den nye teknologi giver måleinstrumenterne ikke blot en information om aktuelle måleværdier, men de hjælper også brugeren til at vurdere værdiernes validitet. Dette er informationer som kan være nyttige – eller uinteressante – afhængig af hvilken proces de indgår i. Hvad er konsekvensen ved f.eks. en slidt foring? Skal måleren skiftes med det samme, eller kan det accepteres at vente til næste regelmæssige driftsstop, inden der tages aktion. Moderne måleinstrumenter den udvidede information til rådighed, men det er kun brugeren der kan vurdere indflydelsen på den aktuelle proces. Det er derfor også brugeren der må til-/fravælge de informationer som skal bruges, og definere en række aktioner baseret på denne information. Læs mere om magnetiske flowmålere

Måler du rigtigt – 1 af 2


23.okt 2018


Magnetisk Induktive flowmålere er i dag det foretrukne valg indenfor industri og forsyningsvirksomhed, primært på grund af egenskaber om enkel installation og minimalt vedligehold

Største parten af målerne lover også høj målenøjagtighed, og leveres med kalibreringscertifikater, som refererer til akkrediterede prøvestande. Certifikatet fortæller således at måleren, under referencebetingelser, udviser bestemte egenskaber – men hvad sker der egentlig når måleren placeres under forhold, som ikke svarer til dem der var på prøvestanden?

Måler den så rigtigt – og hvordan verificeres det, at måleresultatet er korrekt?

Funktionsprincippet

Den magnetiske flowmåler er baseret på Faraday’s lov om induktion, der lettere omskrevet siger følgende:

"Hvis man bevæger en elektrisk leder igennem et magnetfelt, så vil der vinkelret på lederens

bevægelsesretning opstå en spænding, der er ligefrem proportional med lederens bevægelseshastighed."

Faraday's lov: U =B*l*v, hvor -

U er den inducerede spænding

v er lederens hastighed

l er lederens længde

B er magnetfeltets styrke

Man skal lægge mærke til, at Faraday ikke stiller krav til, hvor god lederen skal være - men blot at den skal være ”elektrisk ledende". I en magnetisk flowmåler er lederen væsken, dvs. den kan kun måle væsker der har en elektrisk ledningsevne - typisk skal denne være større end 5uS/cm.

Den magnetiske flowmåler er altså en hastighedsmåler, hvor omregningen til volumenflow forudsætter at hastighedsprofilet er veldefineret, og arealet i målerøret er kendt (det er de parametre som den individuelle kalibrering tager højde for) - sker der ændringer i forudsætningerne vil det forstyrre målingen!

Hvad kan forstyrre målingen

Når man taler om flowmåling gælder, for de fleste principper, at flowprofilet skal være veldefineret – helst symmetrisk - hvorfor der angives nogle forskrifter omkring målerens installation. Den mest almindelige angivelse definerer nogle anbefalede respektafstande til forskellige former for obstruktioner i rørføringen. Afstanden angives som et vist antal gange lige rørføring før og efter måleren, dvs. det antal gange før/efter måleren, hvor et lige rør i målerens dimension skal være monteret, for at man kan opnå et for måleprincippet veldefineret flowprofil.

For den magnetiske flowmåler er respektafstanden før måleren typisk 3-5 gange rørdiameteren og 2-3 gange bagved. Dette tal vil dog afhænge af hvordan installationen ser ud foran måleren, således vil dobbeltbøjninger, ventiler o.lign. stille øgede krav til afstanden, for at kunne ”rette” profilet op.

Udover hastighedsprofilet skal man, i den magnetiske flowmåler, også være opmærksom på variationer i arealet kan betyde en fejl i forbindelse med omregning til volumen.

Variationer kan enten skyldes en mekanisk ændring i målerens foring, eller det kan referere til målerørets fyldningsgrad, f.eks. kan det være delvist fyldt, eller der kan være luft i mediet. I sidstnævnte tilfælde vil luftlommerne blive medregnet som var det produkt – og derfor resultere i en endog meget stor målefejl.

Det værste er dog, at det kan være endog meget vanskelligt at forudsige hvor stor målefejlen vil være i de enkelte installationer, da det oftest er en kombination af flere ”fejlkilder”, der optræder i den ”virkelige” verden.

Diagnose funktioner

Med den stigende computerkraft der i dag er stillet til rådighed i forbindelse med måleudstyr, er det blevet muligt at gennemføre en række nye diagnose funktioner, der kan hjælpe til med at verificere den aktuelle måling. Funktionerne benyttes til løbende at fortælle om flowmåleren påvirkes af nogle af de fejlkilder, der kan give anledning til en målefejl. Den kan ikke fortælle hvor stor målefejlen vil være, ”blot” at der er risiko for målefejl relateret til en af følgende procesparametre:

  • Forkert installation
  • Kavitation
  • For høj medietemperatur
  • Vacuum
  • Forkert valg af elektrode-/foringsmateriale
  • Slidtage grundet partikelindholdet i mediet

Forsættes næste tirsdag…


Hvordan sammenlignes nøjagtigheden på transmittere? (Del 2 af 2)


25.sep 2018


Første del blev publiceret den 18. september

Tilpasning af måleområde (AC)
Alle differenstryk transmittere er konstrueret til at fungere over et specifikt område, med en øvre og nedre grænser for indstilleligt målespan, der angives af fabrikanten som URL og LRL grænser. Brugeren har mulighed for at foretage tilpasninger af måleområdet indenfor disse grænser, således at det aktuelle område passer til opgaven – angivet som URV og LRV.

Afhængig af graden af den justering som foretages i forbindelse med kundetilpasningen, foretaget inden for de angivne enhedsgrænser, kan det betyde et tillæg i unøjagtigheden på transmitteren. De fleste producenter kan levere de nødvendige data og ligninger, så brugeren kan bestemme disse fejltillæg.
Typisk følger sådanne beregninger en formel som:

A og B er enhedsspecifikke konstanter, URL en enhedens maksimalt indstillelige værdi, men span er den faktiske kundeindstilling som er bestemt af den valgte URV og LRV.

Temperatureffekter (TE)
Ved procesapplikationer kan proces temperaturen, såvel som omgivelsestemperaturen, ændres dramatisk. Stabil eller ej, både proces- og omgivelsestemperaturerne vil næsten helt sikkert være forskellige fra de referencebetingelser, under hvilke transmitteren blev fremstillet og testet, hvilket igen vil betyde, at egenskaberne vil afvige fra den angivne reference nøjagtighed.

Temperaturændringer kan påvirke både 0-punkts nøjagtigheden og nøjagtigheden over hele måleområdet, og det er derfor nødvendigt at medtage begge komponenter for at forstå den samlede virkning af temperaturforskydninger. Selvom disse elementer nogle gange er angivet særskilt, giver mange producenter en enkelt beregning, der omfatter både nul- og span effekterne.


Ligningen ligner den ovenfor angivne, men denne gang er det konstanterne C og D benyttes til beregningen af temperatureffekten – enheden for disse er typisk % pr. temperaturenhed.


Statiske trykvirkninger (SPE)
På samme måde som temperatur- og spaneffekten, kan det statiske tryk også have betydelig indflydelse på nøjagtigheden af ​​en transmitter.

Igen kan virkningen beregnes ud fra en ligning, der ligner de ovenstående. Igen er E, F og URL alle oplyst af producenten, mens Span er brugerens udvalgte måleområde inden for den angivne URL og LRL – enheden for E og F er typisk % pr. trykenhed.

Den totale sandsynlige fejl (TPE)
Når referencens nøjagtighed, indstilling af måleområde, samt fejl i forbindelse med temperaturvariationer og det statiske tryk er blevet beregnet, har man alle de nødvendige parametre for at kunne bestemme den overordnede nøjagtighed (Total Performance eller Total Sandsynlig Fejl (TPE)).

Da ethvert produkt vil reagere forskelligt på span indstillinger, temperaturafvigelser og påvirkninger af statisk tryk, er TPE den eneste rigtige værdi til sammenligning af et eller flere produkter. TPE omfatter således alle individuelle produktforskelle med specifikationerne for en given applikation til at give den aktuelle fejlberegning.

TPE beregnes som kvadratroden af summen kvadraterne af fejlene:

Hvad er årsagen til produkterne opfører sig forskelligt?
Det er klart, at detaljer om design, materialer og udførelse alle spiller en vigtig rolle ved bestemmelsen af ​​en transmitters overordnede egenskaber.

Helt inde i ”hjertet” af transmitteren er den valgte sensortype den vigtigste komponent år der tales om ydeevne og egenskaber. Mange sensorer har identiske egenskaber, hvis man kun kigger på data under reference betingelser, men belært af ovenstående er det nødvendigt at kompensere basissensoren for at opretholde nøjagtigheden i hele arbejdsområdet.

Som et eksempel benytter Honeywells STD800 differenstryktransmitter en højtydende piezoresistiv sensor, der tilbyder nogle unikke kompensations funktioner. Denne type af sensorer kan integrere statiske tryk- og temperaturmålinger på en og samme sensorchip, hvilket gør det muligt for designeren at integrere elektroniske kredsløb, som automatisk tilretter sensorens ydeevne ved forskellige tryk- og temperaturforhold. Resultatet er en bedre nøjagtighed i et bredere anvendelsesområde end det man oplever på transmittere der bruger sensorer uden en sådan kompensation.

Resumé
Differenstryk transmittere er ekstremt alsidige enheder, der benyttes til en bred vifte af applikationer indenfor procesindustrien, såsom flow- og niveaumåling, måling af densitet og filterkvalitet, samt lækage detektion. Alle disse applikationer arbejder med forskellige værdier for måleområder, statiske tryk og temperaturer, parametre som alle vil påvirke enhedens ydeevne. At forstå disse parametre, og hvordan de kan påvirke differenstryktransmitterens ydeevne, vil have indflydelse på dit næste transmissionsvalg. Forventningerne til den samlede produktydelse i din specifikke applikation bør have en afgørende betydning på dit valg, og du bør ikke længere alene sammenligne data ved referencebetingelser, men altid se på den samlede sandsynlige fejl for at sikre det optimale valg til netop din opgave


Hvordan sammenlignes nøjagtigheden på transmittere? (Del 1 af 2)


18.sep 2018


Differenstryk transmittere er ekstremt alsidige instrumenter, der passer til en bred vifte af applikationer indenfor procesindustrien

Nøjagtigheden er et vigtigt præstationsmål for enhver procesmåleenhed, og det er derfor en vigtig faktor for korrekt valg og vedligeholdelse af enheden.

Det er ikke altid let at forstå, og sammenligne, de forskellige producenters oplysninger, og vi vil derfor i denne artikel, med udgangspunkt i differenstryktransmitteren, hjælpe læseren til at forstå hvad fabrikanternes nøjagtighedsangivelser betyder, og dermed give et bedre grundlag for at kunne sammenligne forskellige produkters egenskaber.

Grundlæggende information
Fabrikanterne angiver en række grundlæggende nøjagtighedsangivelser der ofte bruges ofte som grundlag for sammenligning af transmitterne. Disse angivelser benævnes ofte som reference nøjagtigheden.

Reference nøjagtigheden (RA) er en vigtig faktor til vurdering af transmitterens egenskaber, men den giver ikke det komplette billede. Der er brug for yderligere specifikationer, som kan fortælle noget om hvordan transmitteren reagerer under bestemte applikations betingelser. Disse betegnes ofte som ”effekt specifikationer", og gælder under varierende forhold såsom temperatur, statisk tryk og kundetilpasning af måleområdet. Når du vælger en transmitter til din specifikke opgave vil det være netop disse betingelser, der vil påvirke den endelige applikationsydelse.

Reference nøjagtighed (RA)
Reference nøjagtigheden (RA) er enhedens nøjagtighed som bestemmes gennem design og fabrikantens egne test. Værdien angives normalt som en procentdel af span-indstilling, og for de fleste producenter omfatter værdien en kombination af linearitet, hysterese og repeterbarhed. Sammen med denne værdi bør det fremgå under hvilke betingelser den angivne værdi er blevet målt / beregnet.

Typiske / fælles referencebetingelser kan være:

  • Temperatur: 25oC
  • Statisk tryk: 0 bar
  • Relativ fugtighed: 10 til 55

Grundet designvariationer inden for en produktfamilie kan nogle producenter også henvise til specifikke modelnumre og/eller materialer, der er anvendt til konstruktionen - afhængigt af deres potentielle indvirkning på ydeevnen.

Da reference nøjagtigheden kun gælder under de angivne betingelser, kan den ikke betragtes som repræsentativ for enhedens samlede ydeevne til industrielle anvendelser, hvor forholdene ofte er varierende. Reference nøjagtigheden repræsenterer således kun transmitterens ydeevne under "laboratorie" betingelser, og derfor må de faktiske egenskaber under driftsbetingelser undersøges nærmere.

Disse betegnes som transmitterens effekt specifikationer.

Effekt specifikationer
Hvis vi kigger på en differenstryk transmitter er der 5 forhold som spiller ind på den samlede ydelse, nemlig:

  • Tilpasning af måleområde (justering af aktuelt måle span / Turn down)
  • Temperatureffekt i 0-punkt
  • Temperatureffekt på span
  • Statiske trykpåvirkninger i 0-punkt
  • Statiske trykpåvirkninger på span

Ofte forenkles angivelserne ved at kombinere 0-punkts og span effekterne, således at antallet af parametre bliver reduceret til 3:

  • Turn down effekt (TDE)
  • Temperatureffekt (TE)
  • Statiske trykpåvirkninger (SPE)

Det er den rigtige kombination af disse parametre, sammen med reference nøjagtigheden, der resulterer i en definition af den Totale Sandsynlige fejl (TPE) på en differenstryk transmitter i en bestemt applikation.

Forsættes i næste uge


Brug af lokale indikatorer i Ex-områder (indlæg 2 af 2)


28.aug 2018


Af Morten Jensen, Product Manager instruments, Klinger A/S

Brugen af ​​”nA” indikatorer
Anvendelsen af indikatorer med betegnelse nA er mindre almindelig end egensikre indikatorer, men de løser problemet med at levere lokale indikationer i eksplosionsfarlige områder for alle andre beskyttelsesmetoder. Instrumentere der er mærket som nA instrumenter bruger samme elektriske kredsløb som almindelige sikre instrumenter, men de skal opfylde nogle strengere kabinet krav for at opnå nA klassifikationen. Der er således krav for slagstyrke og tæthedsklasse, ligesom plastik indkapslinger skal testes for bestandighed mod solstråling samt opfyldelse af en række krav til de antistatiske egenskaber.

”nA” indikatorer er sædvanligvis certificeret iht. IECEx eller ATEX direktivet og certificeringen er uafhængig af gas klassificeringen, men kræver temperatur klassificering. Indikatorerne er normalt certificeret T5 eller T6, hvor en maksimal indgangsstrøm [100mA] og spænding [30V] er specificeret, men de må som nævnt kun monteres i Zone 2, som dog også er den logiske placering for lokal indikatorer, så det er ikke én alvorlig begrænsning.

Valget af udstyr til brug i et ”nA” kredsløb i det sikre område er ret simpelt. Det skal være rimeligt pålideligt og betragtes som tilstrækkeligt sikkert for vedligeholdelsespersonale at røre ved. På europæisk plan betyder det at såfremt udstyret er CE-mærket, er det næsten helt sikkert acceptabelt.

Strømforsyningen til denne type instrumentering er som regel en 24V strømforsyning med en eller anden form for spændings- og strømregulering. Den skal opfylde kravene til personalesikkerhed og være galvanisk isoleret fra netforsyningen, idet man dog skal vurdere hvad der sker hvis der ved en fejl optræder en unaturlig høj spænding- eller strøm på udgangen. Da der ikke findes nogen ”officiel” vejledning for dette kan kredsen i denne sammenhæng specificeres ud fra de værdier som er anvendt i "simpelt apparat” -klausulen for egensikre instrumenter dvs. med maks. værdier som ikke overstiger 1,5V, 100mA og 25mW.
 
Da strømforsyninger normalt er fælles for en række kredsløb, bestemmes maksimumsværdien af den strøm der må løbe i kredsen normalt af en sikring, og værdien af ​​denne bestemmes af den laveste tilladte strøm fra udstyret i det farlige område. Tilsvarende er den værdi, der bestemmer reguleringen af ​​strømforsyningen, den lavest tilladte spænding til udstyret i det farlige område,
 
Nogle gange er kredsløbet jordet i det sikre område, men i modsætning til egensikre kredse er der ikke krav til at ”nA” kredsløb skal jordes på i et punkt. Normalt er det ønskeligt at kredsen jordes for at undgå interferens fra eventuelle jordstrømme.

Figur 4 illustrerer en typisk anvendelse idet der tilknyttes en række kommentarer (numrene): 

1 - Den tilladte placering af feltudstyret bestemmes af apparats certifikat.

2 - Computerinterfacet skal levere et reguleret 24V forsyning og acceptere et 4/20mA retur signal.

3 - Indikatoren er certificeret 'nA T5' og skal monteres i Zone 2 inden for det tilladte temperaturområde.

4 - Feltudstyret kan monteres med enhver form for beskyttelse, bortset fra egensikring.

5 - Koblingssikringerne giver overstrøm beskyttelse og fungerer som ”adskillelse” i kredsløbet.

6 - Kablerne skal være i overensstemmelse med de relevante lokale krav for installationer. Normalt er kablet pansret eller har en hærdet ydre kappe, for at minimere risikoen for mekanisk skade.

7 - Hvor skærme anvendes, skal de jordes i et punkt og afsluttes så der undgås utilsigtede jordsløjfer. 

Konklusion

En 2-wire forsynet lokalindikator der er monteret i et robust kabinet, placeret i zone 2 og forsynet med indgangssignaler i overensstemmelse de foreskrevne Ex nA parametre, kan bruges sammen med næsten alle andre former for klassificeret udstyr. En fornuftig risikoanalyse danner grundlag for en optimal løsning af opgaven, en løsning der ofte medfører at dele af anlægget kan omklassificeres og dermed ”blot” skal møde krav der betyder en simplificeret installation af eklektriske udstyr.

I forbindelse med den igangværende harmonisering af de forskellige Ex-direktiver skal man være opmærksom på at IEC har til hensigt at konvertere 'Ex nA' krav i "Ex ec" krav. Det forventes dog ikke der vil være nogle signifikante ændringer i kravene, så overgangen bør ikke være så vanskelig og det vil være muligt at finde en acceptabel løsning sikrer forsat brug af de lidt ”lettere” anvendelige ”nA” instrumenter.

Læs om lokale display til Ex-områder her


Brug af lokale indikatorer i Ex-områder (indlæg 1 af 2)


21.aug 2018


2-wire forsynede display har været anvendt til lokale indikationer i Ex-områder der er klassificeret som egensikre (ia) gennem nogen tid, mens brugen af nA (ikke gnistdannende) enheder, der kan monteres i zone 2, er mindre udbredte

Ikke alle industrianlæg anses for at være lige farlige. Eksempelvis vil en underjordisk kulmine betragtes som et område med maksimal risiko, fordi der altid kan være Metangas tilstede, mens et anlæg der opbevarer metan i lagertanke kun vil anses for at være potentielt farligt i området omkring tanke og forbindelsesrør.

For at kunne sammenligne risici i de forskellige områder kategoriseres disse i zoner, som:

  • Zone 0 – Et område hvor eksplosiv gas / luftblanding er til stede kontinuerligt eller i lange perioder.
  • Zone 1 – Et område hvor eksplosiv gas / luftblanding med stor sandsynlighed vil forekomme under normal drift.
  • Zone 2 – Et område hvor eksplosiv gas / luftblanding normalt ikke forekommer under drift

I moderne procesteknologi benyttes derfor i stigende grad risikoanalyse, som en metode til bestemmelse af sandsynligheden for eksplosioner i anlægget. Analyserne er med til at kortlægge hvor i anlægget de eksplosive gasser kan være tilstede, og i hvilke mængder, Dette, sammen med en øget fokus på at undgå lækager af såvel miljømæssige, som økonomiske årsager har dannet grundlag for en omklassificering af flere af de farlige områder, så de i dag ”blot” betragtes som zone 2.

Set fra en indikators synspunkt er dette en heldig udvikling, idet denne form for lokal instrumentering normalt placeres netop i zone 2 for at minimere risicien for eksplosion – ikke blot fra instrumentet selv, men også fra brugerne, der bør undgå områder klassificeret som zone 0, da mennesker kan repræsentere en risiko for gnistdannelse grundet elektrostatisk og/eller friktions relaterede bevægelser.

Hvad er en loopindikator 

En loopindikator er et instrument til visning af en elektrisk måleværdi (strøm), der forsynes via de samme 2 ledninger som målesignalet (strømsignalet) fremføres ad. Grundlæggende fungerer alle indikatorer der monteres i strømsløjfer på samme måde – som forsøgt illustreret på figur 2.

Strømsignalet på 4…20mA løber igennem modstanden R1 og diode D1. Spændingen over D1 benyttes til at drive en switch-mode strømforsyning for forsyning af instrumentet, mens spændingsfaldet over modstanden R1 giver indgangssignalet til A/D konverteren som angiver måleværdien på skærmen. Den store udfordring i denne indikatortype er at producere en nøjagtig måling som mulig, samtidig med der mistes så lidt af den til rådighed værende spænding som muligt. Udover forsyning af displayenheden kan indikatorerne også indeholde baggrundsbelysning og alarmfaciliteter – alt sammen funktioner der skal forsynes via strømsløjfens 4 mA.

Brugen af egensikre indikatorer
Udstyr med betegnelsen egensikker eller Intrinsically Safe er designet således at enhedens maksimale indre energi forbliver under det niveau, som vil kunne forårsage en antændelse ved gnistdannelse eller varme udvikling, hvis der er en intern fejl eller en fejl i et tilsluttet udstyr.

Der er to typer af egensikker beskyttelse - den højeste er Ex ia, som er egnet til brug i zone 0, 1 og 2, mens Ex ib er egnet til brug i Zone 1 og 2.

Indikatorer med ia mærkning er normalt certificeret 'ia IIC T5' i henhold til IECEx og ATEX direktiverne, hvilket gør de kan anvendes i alle former for ”overflade industri” med alle former for gasser – med undtagelse af carbon disulfid (CS2) og ethyl nitrit (C2H5NO2), som har lave antændelsestemperaturer.

Som nævnt tidligere er det dog sjældent at indikatorerne monteres i zone 0, hvor man forsøger at undgå personalet opholder sig for længe af gangen, men ia-certifikatet giver dog mulighed for at instrumenterne kan indgå i den del af systemerne, der klassificeres som zone 0. Certificering af denne type indikatorer refererer normalt til indgangsterminalerne, som opfylder kravene til at kunne betragtes som et ”simpelt apparat”, og som følge deraf, kan de indgå i eller tilføjes et egensikret kredsløb uden at det påvirker sikkerhedsanalysen af systemet..

Figur 3 viser et typisk Intrinsically Safe system.

En typisk I.S. kredsløb ville omfatte en form for måleudstyr, f.eks. en temperatursensor, der er permanent placeret i det eksplosive område, der er beskyttet af en sikkerhedsbarriere placeret i det sikre område. En sikkerhedsbarriere består sædvanligvis af en række dioder, modstande og sikringer, der er arrangeret og dimensioneret på en sådan måde, at de begrænser den energi, som sendes til måleudstyret i marken.

Selvom der indgår en barriere til at begrænse strømmen i kontrolsløjfen, skal en anordning, som placeres i risikoområdet, også være designet til at overholde kravene i de forskellige standarder, hvilket i praksis betyder at feltinstrumenteringens placering bestemmes af systemanalysen og er upåvirket af indikatoren der indgår i strømsløjfen.

Læs om lokale display til Ex-områder her


Hvorfor er et manometer væskefyldt?


14.aug 2018


Manometre leveres flere versioner, hvoraf de 2 mest udbredte typer er Bourdonrørs manometret, henholdsvis kapselmanometret, hvor navnet refererer til det måleelement der benyttes

I Bourdonrørsmanometret er selve sensorelementet et fladtrykt rør der er lukket i den ene ende. Røret er krummet i en cirkelform, så det "folder" sig ud ved trykstigning. Bourdonrørs manometre dækker måleområder fra 0…0.6 bar op til 0…600 bar, og de klassificeres normalt under nøjagtighedsklasse 1,6 eller 1,0. Manometre der er fremstillet i Europa skal leve op til kravene i EN 837-1, en standard der definerer dimensioner, måleområder og nøjagtigheder for denne type manometer.

Kapselmanometre er bygget op om et målelement bestående af to cirkelformede, bølgede membraner, der er sammenføjet ved kanten med en tryktæt samling. Et øget tryk på indersiden af denne kapsel vil resultere i en udvidelse af elementet, som igen kan omsættes til en mekanisk bevægelse. Kapsel manometre er særligt velegnede til gasformige medier og arbejder ved relativt lave tryk, typisk i måleområder fra 0…2,5 mbar til 0…0,6 bar.

Begge udgaver leveres enten med eller uden væskefyldning – men hvad er forskellen?

Det væskefyldte manometer

Først og fremmest anvendes væskefyldning af et manometer som en billig måde at stabilisere nålen, og smøre de mekaniske dele, i en applikation med vibrationer og trykstød. De væsker der anvendes skal være så viskose at de kan holde nålen stabil samtidig med de ikke må give så stort modtryk at trykket ikke kan bevæge nålen.

De mest almindelige fyldvæsker er Glycerin og Silikone. Glycerin anvendes i ca. 95% af alle applikationer og er normalt "standard" valget.

Fordele ved væskefyldning

  • Stabilisering af visernålen. Uden væske kan nålen springe/ryste, hvilket gør det vanskeligt at bestemme den placering for aflæsning.
  • Olien hjælper til at øge manometrets levetid ved at dæmpe og smøre de mekaniske dele.
  • Det er en billig løsning og leveres i mange tilfælde standard på en måler.

Ulemper ved væskefyldning

  • Misfarvning (mørkning eller gulning) af glycerin over tid når det udsættes for UV-stråler eller ekstreme temperaturændringer.
  • Anbefales ikke ved lave temperaturer (Standard glycerin bliver for viskost ved temperaturer under -5oC).
  • Risiko for lækager.

Selvom ulemperne umiddelbart kan virke som ”no go” til mange procesopgaver, så er der nemme løsninger til at overkomme disse problemer.

Vi begynder med misfarvning: Hvis potentiel misfarvning er et problem, skal man i stedet for at vælge en anden fyldvæske end glycerin f.eks. silikone. Silikone har en større temperaturtolerance og påvirkes ikke så let af UV-stråler.

Hvis din applikation anvender lave temperaturer – under frysepunktet (0oC), kan Silikone eller en blanding af glycerin og destilleret vand anvendes – i begge tilfælde vil viskositeten ikke ændre sig væsentligt før temperaturen når ned under -40oC.

Med hensyn til lækage er der altid en risiko med væskefyldt måleudstyr, risicien for lækage afhænger som oftest af kvaliteten af ​​den måler, der bruges, samt opgaven. Risikoen kan mindskes ved at benytte et manometer hvor glasset er fastgjort med en krympet bezel ring i stedet for en bajonet ring, da den krympede kant holder pakningen permanent på plads og derfor er mindre tilbøjelige til at løsne sig i under drift eller ved menneskelige fejl. Igen er risikoen for lækage ved at vælge et kvalitetsinstrument lavere på grund af forbedrede fremstillingsteknologier/-standarder.

Udluftning

Sidst men ikke mindst kan trykopbygning inde i manometret forekomme. Det er normalt at trykket opbygges når væske udvides ved temperaturstigninger i et lukket system. I et væskefyldt manometer betyder de at det sensoren udefra påvirkes af et tryk der kan få nålen til at bevæge sig væk fra nul og / eller få måleren til at læse ukorrekt – typisk gælder dette for måleområder under 10 bar hvor en målefejl på +/- 2-4% ikke er ualmindelig.

Alle væskefyldte manometre er forsynet med en form for prop eller ventil, der hvor væsken påfyldes, og eventuelle trykopbygninger i manometerhuset kan afhjælpes ved at løfte fyldstikket lidt op. En mere permanent løsning vil være at åbne/klippe ventilen – efter manometret er monteret på målestedet.

Læs mere her


Trådløse netværk (2)


29.maj 2018


Et trådløst instrument netværk opbygges i princippet som et fastfortrådet anlæg, dog erstattes de fleste kabler og samlekasser af specielle moduler -

- idet:

  • Trådløse I/O-moduler - erstatter signalkablerne
  • Radio modem - erstatter datakabler
  • Trådløs Gateway (konvertere) - erstatter datakabler og forbinder forskellige netværker.

Selv i mindre anlæg løber udgifterne til kabler, samlekasser og fordelingsskabe hurtigt op – og ofte kan der spares en del penge i forbindelse med installationen – også selvom udgiften til den avancerede kommunikation gør at det enkelte måleinstrument i mange tilfælde vil blive dyrere end den konventionelle løsning.

Feltsignalerne kan komme både fra diskrete signaler (motor start/stop og ventil tilbagemeldinger) og analoge signaler (temperatur, tryk, flow, niveau osv), og selvom ikke alt udstyr kan leveres med trådløs I/O er der i dag mulighed for at benytte interface moduler, så eksempelvis traditionelle instrumenter kan kobles på det trådløse netværk via en wireless HART kommunikation – en metode der gør, at det forsat er muligt at fokusere på at vælge det bedste måleprincip til opgaven, og samtidig drage fordel af den trådløse teknologi.

Anvendelsesområder

Da megen af kommunikationen i et trådløst netværk foregår som punkt-til-punkt kommunikation, hvor et signal aflæses ad gangen er reaktionshastigheden et spørgsmål der bør tages op inden systemet designes. I reguleringssløjfer, hvor reaktionstiden skal være hurtigere end 3 sekunder, vil den trådløse transmission være ofte være for langsom. Ønsker man således at styre en dampkedel, kan det give problemer, mens tidskonstanten i en ovn, hvor temperaturen ikke ændrer sig ret hurtigt, gør at den trådløse teknologi vil være velegnet.

Selv om den trådløse teknologi hele tiden forbedres er det dog ikke sandsynligt at kortvarige signaludfald på instrument-netværk helt kan undgås. I takt med udbredelsen og anvendelsen af nye teknologier vil risicien selvfølgelig formindskes, men det er forsat en nyttig ting at overveje hvad der sker hvis der f.eke.s forekommer en afbrydelse på et par 2 sekunders afbrydelse i kommunikationen.

Hvad med sikkerheden?

Tanken om en konkurrent eller en terrorist, der stjæler eller hacker sig ind i de trådløse systemer kan forståeligt nok gøre enhver industrimand usikker.  Sandheden er imidlertid at selv om trådløse signaler skulle gå udenfor ejendommens grænse, så man stadig mere sikker med trådløse signaler.

Som følge af mulighederne for kryptering af data i fastfortrådede systemer benytter også producenter af de trådløse netværk kryptering, samtidig med at de trådløse systemer på grund af den basale teknologi skifter frekvens indenfor det fastlagte frekvens- og sendebånd.

Alle der vil koble sig på signalet må skifte frekvens på samme måde som det trådløse netværk. Sikkerheden i det trådløse netværk er derfor større end på Internettet.

Det er også vigtigt at huske, at trådløse transmittere, som Honeywell´s XYR 6000 serie, kun sender et datapunkt ad gangen. Skulle nogen aflæse signalet f.eks. en temperatur, så vil det ikke fortælle meget om den aktuelle proces. Selv hvis en hacker skulle komme ind igennem sikkerhedsforanstaltningerne, og dermed få adgang til alle anlæggets data, så vil det være et yderst vanskeligt puslespil, at samle de store mængder af information i den rigtige orden.

Mere information her


Trådløse netværk (1)


23.maj 2018


De trådløse instrument-netværk kan være lige så stabile og sikre som fastfortrådede systemer – i nogle tilfælde kan de endda mere. I dag er spørgsmålet ikke om trådløse transmittere kan erstatte de fastfortrådede anlæg, men snarere om hvordan de trådløse systemer kan udvide netværksmulighederne

Både begejstring og skepsis har lydt siden introduktionen af trådløse netværk til industrielle formål, især indenfor den kemiske procesindustri har diskussionen været markant. Modstandere tvivler på pålidelighed og sikkerhed i de trådløse netværker, hvor tilhængerne fremhæver besparelser på installation, øget lønsomhed og anvendelighed af de trådløse instrument netværk.

Samlet set er trådløse netværk velegnet til det industrielle miljø, dog er de mindre egnet, hvor store datamængder eller kort responstid er nødvendig.

I anlæg med ”asset management” styring vil de trådløse netværk kunne levere flere procesdata, forøge viden om vareflow, samt forbedre processtyringens pålidelighed og funktionalitet.

Om trådløse netværk.

Grænsen imellem succes og fiasko for trådløse instrument-netværk hænger nøje sammen med brugerens viden. Situationen kan sammenlignes med andre måleteknologier som f.eks. flowmåling, hvor der vel er mellem 10 og 20 teknologier og metoder til rådighed. Her er kendskabet til fordele og ulemper vigtigt for at kunne vælge det rigtige princip - det samme gør sig gældende for den trådløse teknologi.

Den største begrænsning i trådløse instrumenter er hvor langt signalet kan sendes mellem bygninger og stålkonstruktioner og stadig modtages i ”læsbar” form. Overskrides grænsen vil signalet være følsomt for elektrisk støj og ydre påvirkninger og i værste fald blive afbrudt.

Frekvens og afstand.

Der er tre gængse licensfri radio sendefrekvenser: 900 MHz, 2,4 GHz og 5GHz. Alle bånd benytter bredspektret teknologi, dvs. at frekvensen konstant flyttes indenfor sendebåndet.

De mest udbredte sendebånd er 2,4 GHz, der er kendetegnet ved:

  • Større båndbredde
  • Transmission af større datamængder
  • Kort rækkevidde i industrielle omgivelser
  • Udbredt verden over i kontormiljø (802.11 og Bluetooth)
  • Ikke udviklet til transmission under vanskelige forhold i industrielt miljø

I de fleste datablade er der en angivelse af netværkets rækkevidde, men man skal huske på at afstanden skal forstås som en lige uhindret sigtelinje dvs. uden bygninger og konstruktioner, uden elektrisk støj og uden regnvejr, tåge eller sne.

Et 2,4 GHz system kan sende over 30 km under idealforhold men kan i praksis kun sende 30 – 100 meter under industrielle forhold.

Det lavfrekvente 900 MHz bånd er kendetegnet ved bedre signal udbredelse i industrielt miljø p.gr.a. den lavere sendefrekvens. Under industrielle forhold sender et 900 MHz net således 10 gange bedre end et 2,4 GHz netværk.

Som middelværdi kan et 900 MHz netværk sende 900 m, hvilket vil sige at 50 % af alle signalgivere vil fungere i en afstand af 900 m fra modtageren, mere realistisk er nok at 85% fungerer i en afstand på 300 m

Hvordan sikrer jeg mig at der er dækning?

Den manglende forståelse hos brugerne for radiosignalets begrænsede rækkevidde under industrielle forhold er den egentlige årsag til næsten alle de konstaterede problemer disse trådløse instrument-netværk.

Et mindre dækningsområde vil naturligvis gøre det muligt for et enklere trådløst design, medmindre dækningsområdet har en meget tæt labyrintagtig struktur af bygninger og rør, der næsten ikke tillader dagslys at trænge igennem. Som en god håndregel kan man sige at trådløst udstyr ikke vil fungere optimalt hvis man ikke fysisk kan se gennem et område, selvom radiobølger kan have en vis succes med selv at oprette kommunikationsveje ved at lade refleksioner ”hoppe” mellem objekterne.

Derfor anbefales det at få testet og kortlagt dækningen – og evt. implementere forskellige antenne valg og / eller montagesteder for at gøre systemet opfylder funktionalitet optimal.


Lækagesporing


01.maj 2018


Anvendelse af luft indgår i mange processer og brugen af trykluft er en af de mest udbredte energiformer indenfor industrien
Selvom råvaren (luften) tages fra det fri, er der temmelig store ressourcer forbundet med brug af trykluft. Således udgør produktionen af trykluft i dag ca.10% af det samlede elektricitets forbrug indenfor industrien, og derfor kan der opnås store besparelser ved at overvåge luftforbruget i anlægget. I et normalt 7 bar trykluft system vil selv et lille hul - på bare 3mm i diameter - resultere i et tab på ca. 0,8 liter i minuttet, hvilket svarer til en årlig merudgift på omkring 10.000 kr. Termisk masseflowmåler er den ideelle En af de store fordele ved den termiske masseflowmåler er det store dynamikområde – et område der oftest er på 100:1 (se evt. tidligere indlæg i ”hjørnet” omkring måleprincippet). Et stort dynamikområde betyder at samme måler vil kunne måle under normal drift – og efterfølgende benyttes til at spore lækager i anlægget, når det står stille. Et trykluftsystem er ofte opbygget som en ring med udtag til områder, anlægsafsnit og maskiner – og som regel måles forbruget til de enkelte dele. Det er som regel større rørsystemer/flowmængder der skal måles på, hvorfor der med fordel benyttes indstiksmålere, hvor de to temperaturfølere er placeret ude i spidsen hvor flowet ønskes målt. Det betyder at selve sensordelen kun udgør en ringe restriktion i rørsystemet, og derfor er vil det være velegnet til at arbejde ved meget lave driftstryk. Indstiksmålerens største ulempe er, at det er en måling i et punkt, hvilket betyder at den optimale nøjagtighed kun kan opnås, hvor produktets hastighedsprofil er entydig defineret, og identisk med det profil der findes på kalibreringsstedet. Erfaring har vist, at de bedste måleresultater opnås når måleren installeres på et vertikalt rør, så eventuelt kondensat kan løbe væk fra måleren, ligesom det for denne type målere – mere end nogen anden gælder – at jo længere lige rørstræk før måleren desto bedre måleresultat. Med indstiksmålere kan man normalt ikke regne med en målenøjagtighed på bedre end +/- 2% af måleværdien i hele området – men det store dynamikområde giver måleren egenskaber der bl.a. gør den velegnet til opgaver hvor såvel måling, som lækagesporing er ønsket. Typiske opgaver Udover at reducere omkostningerne i forbindelse med tab, kan overvågningen benyttes til at sikre, der ikke slipper uønskede gasser ud i atmosfæren, i opgaver som:
  • Transport af medicinske gasser
  • Kemisk produktion
  • Kalibrering

In-line blending


24.apr 2018


I mange industrielle processer er det ikke hensigtsmæssigt at benytte tanke/beholdere til at blande produkter i – da det enten kan skade produktet, resultere i unødig lang proces tid eller simpelthen optage for meget plads i produktionslokalet
Er produkterne der skal mikses enten væsker eller gasser kan alternativet være at benytte in-line blending – en proces hvor ingredienserne mikses direkte i rørstrengen. Selve kontrollen af blandingsforløbet styres ud fra flowmængderne i en såkaldt forholdsregulering. Forholdsregulering En forholdsregulering benyttes hvor et strømmende produkt automatisk skal tilføres et andet i et foruddefineret forhold. Forholdsregulering Forholdsregulering - flerstrøms Forholdsregulering - part to total Der placeres en flowmåler i hver rørstreng og målesignalet sendes til en regulator, der kan styre en ventil eller en pumpe, så det rigtige blandingsforhold sikres. Strengen, hvor ventilen placeres, kaldes det kontrollerede flow, mens det andet flow kaldes det vilde (ukontrollerede) flow – sidstnævnte er hovedflowet, der normalt fremføres i den største rørdimension. At placere reguleringsorganet i den mindste rørstreng vil oftest gøre reguleringen hurtigere, samtidig med det også af økonomiske årsager giver god mening at vælge mindre ventiler/pumper. Reguleringen kan selvfølgelig udvides til flere strenge, såfremt man ønsker et miks af flere forskellige produkter – ligesom det i visse tilfælde kan være hensigtsmæssigt at lade det kontrollerede flow indstille sig efter totalflowet på det den færdige blanding. Typiske opgaver Blandingsgasser benyttes i mange processer, og de blandes ofte på stedet i et nøjagtigt blandingsforhold af to eller flere gasarter, for at skabe de optimale betingelser til f.eks. en forbrændingsproces. Mange steder er de rene gasser til rådighed, enten i form af gasflasker eller i større gaslagre på virksomheden. Selve blandeprocessen foregår da som en kontinuerlig regulering af flowet, hvor forholdet mellem de forskellige gasarter kontrolleres. Til denne opgave er en termisk masseflowmåler den ideelle måler at vælge. Måleprincippet er uafhængigt af mediets tryk- og temperatur, og princippet garanterer derfor en høj nøjagtighed uanset varierende omgivelsestemperaturer og forbrug. Der findes endog termiske masseflowmålere med indbygget regulator/ventil, så hele blandingen kan etableres som et integreret system med en master-slave regulering, hvor det ønskede blandingsforhold indstilles direkte på slave målerens display. Typiske opgaver er:
  • Brænder kontrol
  • Kalibrering af instrumenter
  • Beskyttelsesgasser for laserudstyr
  • Blanding af gasser til medicinske formål
  • Sammensætning af testgasser

Dosering af væsker


17.apr 2018


Dosering af væske er en af de hyppigst forekomme opgaver i dagens produktion -
- og opgaven udføres ofte i batche, hvor afmålte mængder af forskellige væsker doseres i en blandetank for derefter at blive mixet med andre ingredienser – f.eks. ved omrøring. Selve afmålingen kan foregå på mange måder, men en af de mest almindelige metoder er at anvende en flowmåler sammen med en styreenhed, der kan åbne/lukke en ventil når den forvalgte mængde er opnået. Typiske opgaver er:
  • Tilsætning af kemikalier i neutraliserings-processer
  • Tilsætning af vand til f.eks. beton
  • Opfyldning af flasker og beholdere
Doseringsflowmålere Både mekaniske og elektroniske flowmålere kan benyttes til doseringsformål, men det er vigtigt at måleren skal reagere uden forsinkelse når flowet ændrer sig fra 0 til 100% indenfor korte tidsrum. Det er derfor vigtigt, at man tager systemets reaktionstid i ed, inden målerprincippet vælges. Den magnetiske flowmåler er det foretrukne måleprincip indenfor industrien, til alle elektrisk ledende væsker, grundet det minimale vedligehold og de attraktive priser. Til doseringsopgaver skal man dog være opmærksom på en standard måler arbejder med relativt lave excitations frekvenser i området 3…8Hz – dvs. de måler 3 til 8 gange i sekundet, og derfor ikke vil være i stand til at levere et målesignal med en opløsning der er høj nok til korte doseringsforløb. Derfor bør man, til sådanne opgaver, vælge en specielt udviklet model med en højere målefrekvens – typisk tæt på netfrekvensen på de 50hz. Ved montage skal man ligeledes være opmærksom på at måleren er helt fyldt med væske inden afmålingen påbegyndes – dette sikres normalt ved at montere måleren på en opadgående rørstreng, eventuelt med mulighed for cirkulation, så måleren er oppe i ”fart” når doseringen påbegyndes. Endelig er det udgangssignal der er lettest at håndtere i en doseringsproces er en tællepuls (opsummering). Da opløsningen er vigtig, betyder det også at høj pulsfrekvens fra måleren er ønskværdig – specielt ved små batche. Batchcontrollere Der findes flowmålere med indbygget batchcontroller, men i de fleste tilfælde benyttes en separat enhed der er specielt udviklet til at styre doseringsforløbet. På enheden kan den ønskede mængde indstilles som et forvalg – og processen startes/stoppes. Enheden styrer de pumper/ventiler som tilfører de forskellige ingredienser, og sammenligner løbende mængden, der passerer gennem måleren, med den forvalgte mængde. For at opnå en bedre dosering er de fleste specialenheder forsynet med flere udgange, så der er mulighed for at dosere i flere trin. Man kan f.eks. aktivere en langsom opstart/afslutning af processen, eller styre en cirkulation, for på den måde at udnytte flowmålerens egenskaber bedre. Mere avancerede enheder kan endog lagre flere recepter, holde styr på batchnumre osv… - så sporbarheden sikres samtidig med slutproduktet vil være identisk fra batch til batch. Skrevet af Morten B. Jensen, Manager, Instrumentation, KLINGER

En flowswitch sikrer din installation


10.apr 2018


At overvåge flow er i dag en disciplin der er meget udbredt, og i langt de fleste installationer, hvor væsker transporteres, er der interesse for at monitorere installationen og kunne tage forbehold, hvis der skulle opstå lækager, eller den forventede væsketilførsel forsvinder/ændrer sig

At montere en flowmåler vil være den umiddelbare løsning, men i mange tilfælde er det ”blot” en alarm der ønskes, og en flowswitch vil derfor være en attraktiv løsning – ikke mindst fordi prisen vil være mere attraktiv end en komplet måler m. elektriske udgangssignaler.

Valg af flowswitch

Der findes på markedet flere forskellige typer flowswitche, men det er nok paddel switchen der er den mest udbredte til sikkerhedsovervågning. Typen foretrækkes fordi alarmfunktionen er direkte og aktiveres uden forsinkelse – udelukkende på basis af væskestrømmen, uafhængig af tryk og temperatur.

Princippet er enkelt:

Switchen er opbygget omkring en paddel der er i berøring med mediet. Padlen er fæstet på midten, og forsynet med en permanent magnet i modsat ende. Denne benyttes til at påvirke en Reed-kontakt, som befinder sig uden for væskestrømmen.

Når væskestrømmen, som skal overvåges, er i bevægelse, så skubber den mod padlen, der vil dreje om ophængningspunktet og på denne måde aktivere Reed-kontakten.

Så snart væskestrømmen afbrydes, skal padlen bevæge sig tilbage til startpositionen og deaktivere den elektriske kontakt. Kraften der er nødvendig for at skubbe padlen tilbage i startpositionen er sædvanligvis tilvejebragt af en bladfjeder.

SIKA har dog udviklet et system, hvor der benyttes to permanente magneter som er placeret så de frastøder hinanden – en konstruktion der er mere stabil en fjeder konstruktionen, hvor modkraften forringes efter længere tids drift.

Udover øget langtidsstabilitet er systemet mindre følsomt over for trykstød.

Typiske opgaver

I det daglige tænker vi måske ikke så meget over det, men vi kommer alle dagligt i kontakt med en eller anden funktion der er styret af en flowswitch. Opgaverne strækker sig således fra simple opgaver i hjemmet til beskyttelse af dyre maskindele indenfor industrien.  

I forbindelse med baderum anvendes flowswitche ofte til at starte udluftningen. Switchen monteres i vandtilførslen og reedkontakten benyttes som sluttekontakt, således at ventilatoren startes så snart der tændes for en af hanerne. En variant over samme tema benyttes ofte i boligblokke, hvor switchen benyttes til at starte en booster pumpe, for at sikre brugerne har samme vandmængde til rådighed – også selvom de bor højt oppe eller lang fra det fælles reservoir.

Den mest ”tidsaktuelle” opgave finder vi dog i forbindelse med de varmepumper, som efterhånden bruges til opvarmning i mange beboelsesejendomme. Switchen monteres i vandflowet og benyttes til at stoppe alle kompressorer hvis der ikke registreres flow når varmesidens vandpumpe er startet. Dette gøres for at beskytte selve varmefladen i varmepumpen og her er det vigtigt at responstiden er kort, hvilket gør paddel switchen til det det foretrukne valg.

I industrielle anlæg kan drages en analogi til varmeveksleren, og så her er flowswitchen selvfølgelig et must til beskyttelse af varmefladen.

Som det sidste eksempel kan vi nævne anvendelsen som pumpebeskyttelse, hvor switchen benyttes til formindske den risiko for skader, der kan opstå på lejer og pakninger, som resultat af en overophedning.

Flowswitchen benyttes enten til at beskytte pumpen direkte, ved at overvåge pludselige fald i gennemstrømningen, eller den kan bruges til at overvåge den spærrevæske (oftest vand), som benyttes til at give køling til pumpens glideringstætninger.

I begge tilfælde er switchen afgørende for at sikre optimal pumpeydelse uden større reparationer i hele pumpens levetid.

Mulighederne er mange

Alle steder hvor der benyttes væske til opvarmning eller afkøling er der risiko for væsken ikke føres frem, hvilket igen kan resultere i alvorlige skader på udstyret.

Og selvom der for år tilbage blev stillet spørgsmålstegn ved paddel princippets muligheder i fremtiden, så dukker der hele tiden nye opgaver op, hvor den enkle konstruktion med de mange muligheder er den bedste løsning – det er vel kun fantasien der sætter grænsen.

 

Mere information her