可靠性刺痛了精度

作者:Sabine Mühlenkamp 文章来源:流程工业 发布时间:2015-08-07

流量计未来的发展方向是什么?—— 这一问题的答案非常清楚。在流程工业领域,可靠性是第一位的。

流量测量结果对流量计算的准确性和产品结算有着决定性作用,例如在能源、水和蒸汽等消耗成本的结算过程中。此外,在对产品质量要求较高的制药企业、有害物质排放以及PLT过程控制保护等有着较高测量准确性要求的场合,也需要用到高精度的流量测量设备。在这些应用中,科里奥利流量计是最常被采用的。它精度高,检测范围广,可以完成质量流量的直接检测。科里奥利流量计对被测介质中的杂志含量不敏感,且结构紧凑,占用的空间和场地很小。近年来,科里奥利流量计的市场份额逐年增加。在我刊2013年的市场调查中显示,1/4的被调查者都使用了该流量计。艾默生过程管理流程工业事业部经理Volker Kramer先生建议:虽然科里奥利流量计在测量精度方面具有绝对优势,但不要把目光盯在流量计的精度上,相反要关注科里奥利流量计的可靠性和生产企业的经验。

需要的精度是多少?

什么样的精度才算是精确?对于设备生产企业来说,精确就是把测量的不准确性缩小的更小。2014年Namur大会上的技术文件AK 3.2“流量测量技术”中就列举了多个科里奥利流量测量设备生产企业的数据来证实该情况。测量误差小于0.1%的精度看起来很高,但它是设备在特定的条件下才能达到的测量误差。

在实践中是不能保证这样的测量精度的。因为很多流量计是在露天情况下工作的,而且使用的测量技术不是数字技术而是模拟技术。这倒是户外设备中使用的模拟式流量计的真实误差是检测值的1%。另一个问题是不同的基础条件,因为这里的百分比有时指的是测量量程的百分比,或者是测量范围的百分比,还有的是按照绝对值uA给出的。“测量精度当然是评判测量设备的质量和测量方法的一个重要标准,”Flexim公司产品管理部经理Thomas Jahn先生也承认赞同这一观点,“但我们也看到了一些企业给出的高精度是在实验室条件下也很难始终保证的精度,在流程工业使用现场是无法实现的。我们对Namur大会上谈到的仪器设备参数表与现场使用的差别丝毫不感到惊讶。”

坚固耐用和可靠的技术

虽然Endress+Hauser公司也把高精度视为流量计的一个重要基础要求,但他们也认为这不是唯一的要求:“在过程工艺测量中,重复测量性能和很高的测量值稳定性都有着非常重要的意义。而在成本预算测量中只有很高的重复测量准确性才是最重要的。” Endress+Hauser公司流量计市场部经理Christian Rützel先生根据自己的经验说道。

Endress+Hauser公司员工提交的调查问卷结果表明:高可靠性、流量计的质量、使用寿命长、操作简便以及符合IEC 61508标准的SIL安全完整性等级认证也都是影响用户购买决策的重要因素。“坚固耐用和可靠的技术是质量的保障。”Rützel先生说。“多年来,在产品开发过程中,流量计使用操作方式统一并按照IEC 61508标准的研发设计都是我们关注的重点。”

高要求时要采用数字式技术

从整体考虑,影响流量计测量精度的因素很多,例如被测介质的温度和压力、零点稳定性、电流信号(分辨率)以及信号处理(电源隔离器,输入/输出电路板)等。根据Namur协会工作组测算,在模拟式流量计中,这些影响因素带来的总偏差会大于0.25%。如企业对精度要求较高,需使用数字式的流量计。

对用户来讲,流量计的可靠性是影响购买决策的首要因素。如果频繁出现故障,导致经常性的停机检修,再高级、精度再高的流量计又有什么用呢?此外,在流程工业的生产中,测量结果的重复再现比绝对精度有着更加重要的意义。Jahn先生用不准确的手表为例通俗易懂地做了如下说明:“若手表老是慢1.5min是没有问题的,当手表指针直到9:58:30时,您可以准时开10点钟的会议。然后一劳永逸调一下表就万事大吉了。我们的现场标定就是这么做的。”但Jahn先生也指出了一些测量动态性能方面的问题,譬如哪些测量范围应该用什么样的测量精度及测量误差来进行测量?

发现用户的要求

对Krohne公司化工行业主管Ralf Haut先生来讲,与用户的密切沟通是流量计选型成功的保障。“所选择的流量计应能保证接触极限值和过程控制的有关规定。在高测量精度应用时,例如在化学反应中的催化剂定量控制、报警装置或者PLT-过程控制保护装置中,都要严格地保证用户的规定和要求。在流程设备各种工况下,流量计的测量误差要通过标定来减小,满足用户生产运行的要求。” Ralf先生还认为,流量计工作时的可用性第一位的,因为它与流程设备的可用性紧密相连。

在这一理念支持下,Krohne公司研发生产了EGM型具有夹带气体管理功能的科里奥利流量计。该型号科里奥利流量计可以在被测介质含有气体的情况下连续地测量液体介质。“在流程设备启动过程中管道中往往含有气体成分, EGM型流量计能够随着流程设备的启动而启动,无需在流程设备启动时把流量计临时拆下来。”

另外,在一些非常规工况下,例如产品中夹杂了气体成分时,也不会干扰流量测量。为保持流量计的性能而采取的复杂维护保养会带来流程设备的停机和很高的附加费用。“利用故障诊断功能,例如我们的Samrt Meter允许用户在不中断生产过程的情况下对测量系统的‘健康情况’进行体检。这也就保证了用户在流量计整个使用寿命周期内都会得到可靠的测量结果。”

从艾默生公司的角度来看,销售人员能够清楚的将流量计的功能及通俗易懂地将具备该功能的原理介绍给客户,也是员工高素质的一种表现。“自2002年首次推出Flat-Spec技术之后,Micro Motion传感器就成为用户使用过程中最简单的传感器了,因为它在数据输入时已经具备了零点稳定的功能,不必在考虑零点稳定的叠加。我们要让客户更容易地学习和了解这些功能,缩短调试过程的技术培训。”Kramer先生说。

在实践中开发新产品

Endress+Hauser公司指出了流量测量领域两个非常重要的新变化:一是流量计中也采用了两线制测量技术,另一个是新的、能够实现流量计在线测量、测量精度高且重复测量简单的测量技术。

Krohne公司研发生产的EGM型科里奥利流量计也是基于实际生产需求开发的新产品,正如Haut先生所介绍的那样:“用户已经能够使用双相信号了。除了能够发现前端安装的水泵所产生的气蚀信号外,还要在过程控制中利用这一信号,例如空的堆叠式容器压力、液体介质中气体释放的报警或者状态过渡的监控等。”

就Flexim公司的观点来看,在质量流量测量技术领域,科里奥利流量计是常用的流量测量设备,但Jahn先生还是强调了超声波流量计的长处。“我们的Clamp On超声波质量流量计也是常用的流量测量设备,而且也获得了SIL的安全完整性认证。这一认证证书也再次拓展了超声波质量流量计的应用范围。与科里奥利流量计相比较,在流程设备调试阶段它导致的生产中断更少,也不会因管道中的流动介质而出现磨损。”Jahn先生在介绍超声波质量流量计的优点时说道。

“除了使用寿命和操作简便性外,可靠性和质量也是用户在选择流量计时的重要衡量因素。” Christian Rützel先生,Endress+Hauser公司

Achema展中的流量测量技术

11.1号展厅中的高科技

ABB公司,A61展台:ABB公司展出了一款按照旋流或涡流原理工作的新型涡街流量计。该产品系列可以替代ABB公司原有的Trio-Wirl系列涡街旋进流量计。新型涡街流量计中的Swirl Master和Vortex Master各有两种变型。标准型的Swirl Master涡街流量计经模拟输出端与Hart现场总线保持通信。可以根据用户的需要选配HMI人机交互的图形显示屏和数字输出端等。

Endress+Hauser公司,C27展台:湿蒸汽测量和蒸汽质量补偿是新型Prowirl 200型流量计新增的重要功能。它的涡流传感器可以测定液体、气体和蒸汽的流量。同时,它不仅能够在湿蒸汽测量时发出报警信号而且也能够测量出现的冷凝水水量和补偿湿蒸汽量。另外,这家公司还在Promass F 200型流量计中展示了科里奥利测量原理和两线制技术(管道公称直径可达DN80)。这两种新型流量计都具有一种新功能: Heartbeat Technology智能检验,该技术为整个信号链提供最全面的内置诊断功能,具有非平行的自监控能力、可溯源的工厂标定和冗余内部参考。最大限度地降低故障率,实现完全灵活地按需计划自检和其他维护,减少人员暴露。

Flexim公司,A16展台:除了SIL安全完整性认证的流量计外,这家公司还在Achema展上展示了自己的Fluxus XLF超低流量用以及低流速测量用的流量计。该公司希望通过实验性的准确数据来克服人们对夹装式超声波流量计的偏见。为此,它们展示了自己最新研发的夹装式超声波流量计Fluxus。

Krohne公司,A13展台:Krohne公司带来的最新技术是他们的科里奥利系列产品,作为一种直管型的流量计它也具有EGM夹带气体管理的功能。此外,该公司也研发生产了安全完整性等级SIL 2级的Vortex流量计。

0
-1
收藏
/
正在提交,请稍候…