Ottimizzazione degli intervalli di calibrazione dei sensori di pressione: metodo e calcolo
Ottimizzazione degli intervalli di calibrazione dei sensori di pressione: metodo e calcolo
L'ottimizzazione degli intervalli di taratura dei trasduttori di pressione comporta la regolazione degli intervalli in base all'accuratezza richiesta, all'errore totale probabile (TPE) e alla stabilità del trasduttore. Calcolando questi elementi, è possibile distanziare le tarature senza compromettere la conformità o le prestazioni, riducendo così i costi di manutenzione.
Determinare la frequenza di taratura dei sensori di pressione è una decisione complessa, influenzata da molti fattori. Ogni sito industriale deve definire le proprie frequenze di calibrazione in base alle prestazioni storiche e ai requisiti specifici del processo.
Questo articolo si concentra sulla determinazione degli intervalli di calibrazione ottimali per i sensori di pressione, al fine di risparmiare tempo e denaro.
Il documento illustra un processo in cinque fasi per calcolare un intervallo di taratura stimato, tenendo conto di fattori quali le prestazioni in servizio richieste, le condizioni operative, l'errore totale probabile (TPE ) e le specifiche di stabilità.
I trasmettitori ad alte prestazioni consentono di prolungare questi cicli di taratura, riducendo i costi di manutenzione e compensando il prezzo di acquisto iniziale.
Quali sono i principali fattori che influenzano l'intervallo di calibrazione dei sensori di pressione?
Regolamenti e requisiti
Norme locali, nazionali, di sicurezza o ambientali da rispettare. Ad esempio, alcune relazioni ambientali raccomandano la ricalibrazione annuale dei trasmettitori di pressione differenziale utilizzati in applicazioni di flusso, o almeno la frequenza specificata dal produttore.
Il motivo della calibrazione (qualità, sicurezza, manutenzione standard).
In assenza di una storia significativa o di un chiaro requisito normativo, le linee guida generali possono essere un buon punto di partenza.
Condizioni di processo
Il fluido di processo è omogeneo e soggetto a pressione/temperatura stabile?
Le condizioni di processo variano notevolmente?
Esiste il rischio di accumulo, corrosione o abrasione del sensore?
Lo strumento di misura è soggetto a forti vibrazioni?
Se il processo subisce regolarmente variazioni di pressione significative o eventi di sovrapressione, l'intervallo di calibrazione deve essere dimezzato.
Condizioni ambientali
Il trasmettitore è installato in un ambiente ben controllato con bassa umidità, temperatura stabile e pochi contaminanti (polvere, sporco)?
Lo strumento di misura è installato all'aperto, esposto a variazioni climatiche significative o a un'elevata umidità?
Ad esempio, un trasmettitore installato all'aperto a Clermont-Ferrand, dove le temperature variano notevolmente, si comporterà diversamente da uno installato all'interno in un ambiente stabile.
Applicazioni e classi di prestazioni dei sensori di pressione
Montaggio diretto vs. sensore a diaframma remoto Se si utilizza un diaframma remoto, l'intervallo di calibrazione deve essere dimezzato rispetto alla configurazione a montaggio diretto. Ciò è dovuto a:
Una maggiore quantità di liquido di riempimento (maggiore stress meccanico in caso di variazioni di temperatura).
Un viso arrossato e più vulnerabile ai danni fisici.
Posizione e stabilità delle condizioni :
Un trasmettitore montato direttamente al chiuso in un ambiente stabile può essere calibrato ogni 4-6 anni.
Un trasmettitore montato direttamente all'esterno, in condizioni stabili, richiede una calibrazione ogni 1-4 anni, a seconda delle condizioni ambientali.
Classe di prestazioni del trasmettitore:
I produttori di solito non raccomandano esplicitamente un intervallo di calibrazione, ma è possibile ricavare delle stime dalle specifiche tecniche.
I trasmettitori ad alte prestazioni consentono di ridurre le incertezze di misura, diprolungare gli intervalli di taratura e quindi di risparmiare sui costi di manutenzione, compensando il costo iniziale di acquisto.
5 passi per stimare la periodicità di calibrazione di un trasmettitore di pressione
Offriamo un processo in 5 fasi per stimare l'intervallo di calibrazione a partire dalle specifiche pubblicate e dai dati applicativi disponibili:
Determinare la tolleranza massima ammissibile (MAT) del trasduttore di pressione richiesto in loco per l'applicazione.
Si tratta dell'accuratezza prevista dello strumento, in genere da ±0,5% a ±2% dell'intervallo calibrato.
Se il risultato supera l'intervallo massimo definito dalla stabilità, prevale questo limite.
Calcolo dell'intervallo di calibrazione del sensore di pressione
Ecco un esempio di come calcolare la frequenza di calibrazione di un sensore di pressione Fuji Electric utilizzando l'approccio in 5 fasi descritto sopra.
Iniziamo con il determinare le prestazioni installate necessarie per l'applicazione
Requisiti dell'applicazione industriale: il trasmettitore di pressione deve fornire una prestazione installata di ± 0,5% dell'intervallo impostato. Condizioni operative: Il dispositivo leggerà una pressione differenziale di 100 mbar in condizioni operative normali. Conversione: la tolleranza massima ammissibile (TMA) richiesta di ± 0,5% dell'intervallo di 100 mbar si traduce in una prestazione installata richiesta di ± 0,5 mbar.
Definiamo ora le condizioni operative
Pressione statica: l'apparecchio sarà esposto a una pressione statica di 69 bar.
Variazione della temperatura ambiente : La variazione della temperatura ambiente prevista è di ± 28 °C.
Calcoliamo l'errore totale probabile (TPE) e prendiamo come esempio il trasmettitore di pressione differenziale ad alte prestazioni Fuji Electric FKC della serie FCX AIV-6.
Un sensore con un limite superiore di scala (URL) di 320 mbar offre una flessibilità sufficiente per gestire le variazioni della pressione differenziale misurata in molte applicazioni industriali. Le specifiche delle prestazioni necessarie sono disponibili nella scheda tecnica del Fuji FKC.
Precisione di riferimento: ± 0,04% del campo di misura
Effetto della temperatura ambiente: ± 0,135 mbar
Effetto della pressione statica: ± 0,112 mbar
Combinando queste incertezze con il metodo quadratico, si ottiene un :
Errore totale probabile (TPE) = 0,179% del campo di misura
Applicato a un campo di misura di 100 mbar, si ottiene :
TPE = ± 0,179 mbar
Identificazione delle specifiche di stabilità della serie Fuji Electric FKC - FCX-AIV-6
La specifica di stabilità per questo trasmettitore ad alte prestazioni è ± 0,1% dell'URL per 10 anni (equivalente ai migliori standard sul mercato, a titolo di esempio).
Conversione in unità ingegneristiche: Per un limite superiore di scala (URL) di 320 mbar, ciò corrisponde a una deriva massima di ± 0,32 mbar in 10 anni.
Tasso di deriva annuale/mensile :
± 0,32 mbar/ 15 anni = ± 0,032 mbar all'anno
± 0,32 mbar / 180 mesi = ± 0,00267 mbar al mese
Calcoliamo ora la frequenza dicalibrazione del sensore di pressione Fuji Electric FCX utilizzando la seguente formula:
Prestazione installata richiesta: ± 0,5 mbar (per un intervallo di 100 mbar a ±0,5%)
Errore totale probabile (TPE ): ± 0,179 mbar (già calcolato in precedenza)
Stabilità del trasmettitore: ± 0,00267 mbar/mese (corrisponde a ± 0,32 mbar in 10 anni con URL = 320 mbar)
Il periodo di calibrazione stimato per il trasmettitore Fuji Electric FKC - FCX-AIV-6, in questa applicazione (campo di 100 mbar, precisione richiesta ± 0,5%), è di circa: 120 mesi, cioè 10 anni senza perdita di precisione e senza regolazione dello zero.
Intervalli di calibrazione per i sensori di pressione: buone pratiche e raccomandazioni
L'obiettivo è quello di definire un intervallo di calibrazione che soddisfi le esigenze dell'impianto industriale, nel rispetto delle normative vigenti. Il confronto degli intervalli stimati con i risultati della calibrazione in condizioni reali fornisce una solida base per la regolazione delle frequenze e per sfruttare la stabilità e le prestazioni dei moderni sensori, come i nuovi sensori di pressione Fuji Electric della serie AIV-V6.
I trasmettitori di pressione ad alte prestazioni della serie FCX AIV-6 possono funzionare in modo affidabile fino a un decennio senza ricalibrazione, in condizioni stabili.
Fare le scelte giuste in materia di sensori di pressione e intervalli di calibrazione, con l'aiuto di un esperto, è essenziale per ottimizzare i processi e ottenere i migliori risultati.
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