Druckschalter Kalibrierung
Druckschalter sind sehr häufige Instrumente in der Prozessindustrie, und verschiedene Arten von Druckschaltern sind verfügbar. Wie viele Instrumente müssen auch Druckschalter kalibriert werden, um ihre Genauigkeit und Zuverlässigkeit zu gewährleisten. Schalter sind etwas schwieriger zu kalibrieren als Sender. Die falsche Art der Kalibrierung kann viele Fehler im Kalibrierungsergebnis verursachen. In diesem Artikel erfahren Sie, wie Sie Druckschalter richtig kalibrieren.
Bevor wir mit dem Kalibrierungsprozess beginnen, wollen wir einige grundlegende Eigenschaften und Terminologie von Druckschaltern diskutieren.
Wie funktioniert ein Druckschalter?
Kurz gesagt, ein Druckschalter ist ein Instrument, das den Druck misst und eine elektrische Schalterfunktion hat, die so programmiert ist, dass sie bei einem bestimmten Druck arbeitet.
Er kann beispielsweise so eingestellt werden, dass der Schalter geschlossen ist, wenn kein Druck angeschlossen ist (offen für Atmosphäre), aber wenn der Druck auf 10 psi ansteigt, öffnet sich der Schalter. Wenn der Druck wieder unter 10 psi fällt, schließt der Schalter.
Druckschalter Terminologie
Lassen Sie uns zuerst sehr kurz die verwandte Terminologie diskutieren;
Normalerweise offen / Normalerweise geschlossen
Bei einigen Schaltern sind die Schalterklemmen geöffnet, wenn kein Druck angeschlossen ist. Das Gegenteil ist normal geschlossen (NC) oder Öffnungsschalter. Die Auswahl hängt davon ab, welche Art von Schaltung Sie mit dem Schalter ansteuern möchten.
Was ist „normal“? Es gibt einige Debatten über die Definition des normalerweise offenen / geschlossenen Schalters. Am häufigsten wird es als der Zustand definiert, in dem sich der Druckschalterausgang befindet, wenn er nicht an einen Druck angeschlossen ist, dh er hat keine körperliche Stimulation.
Andere können den Zustand „normal“ als den Zustand definieren, in dem sich der Schalter während des normalen Betriebs des Prozesses befindet (nicht ausgelöst).
Ein normalerweise offener Schalter ist offen, wenn kein Druck angeschlossen ist. Wenn genügend Druck angelegt wird, schließt der Schalter:
Ein Öffner ist geschlossen, wenn kein Druck angeschlossen ist. Wenn genügend Druck angelegt wird, öffnet sich der Schalter:
Ein Schalter hat immer eine gewisse Totzone, die der Unterschied zwischen den beiden Betriebspunkten (Öffnungs- und Schließpunkt) ist. Deadband ist erforderlich, denn wenn ein Schalter am selben Punkt öffnen und schließen würde, könnte er anfangen zu oszillieren, wenn der Druck an dieser Grenze liegt. Außerdem könnte es die Schaltung mit einer hohen Frequenz ein- und ausschalten, wenn kein Totzone vorhanden wäre. Zum Beispiel kann ein schließender (KEIN) Druckschalter bei 10 psi Druck schließen und bei 9,5 psi Druck wieder öffnen, so dass ein 0,5 psi Todband besteht.
Einige Schalter arbeiten mit steigendem Druck, andere mit fallendem Druck. Sicher, Sie erhalten immer eine der Funktionen mit steigendem und andere mit fallendem, aber die primäre gewünschte Funktion geschieht in eine Richtung.
Es gibt Druckschalter, die mit verschiedenen Druckarten arbeiten: Manometer-, Absolut-, Differenz- oder Vakuumdruck.
Einige ältere Schalter sind mechanisch (oder sogar pneumatisch), daher bewirkt der Druck im Inneren des Schalters, dass der Schalter seinen Zustand ändert. Die meisten neueren Typen sind elektronisch oder digital, messen also den Druck und steuern den Schaltausgang entsprechend. Viele moderne Schalter sind programmierbar, so dass die gewünschten Betriebspunkte einfach eingestellt werden können. Während mechanische Schalter keine Stromversorgung benötigen, müssen die elektrischen eine haben.
Bei der Auswahl des Schaltertyps sollte der Zustand berücksichtigt werden, damit bei einem Ausfall der Stromversorgung oder einem losen Kabel der Schalterstatus sicher bleibt. Und im Falle eines Sicherheitsschalters sollte er so konfiguriert werden, dass der Alarm ausgelöst wird, falls sich ein Kabel löst. Wenn es sich beispielsweise um einen Schließer (Schließschalter) handelt, werden Sie nichts bemerken, wenn sich das Kabel löst, der Schalter noch geöffnet ist, aber beim Schließen des Schalters nicht die gewünschte Aktion ausführt. Alles in allem sollten Sie es so gestalten, dass es ausfallsicher ist.
Wir sprechen auch über Trocken- und Nassschalter. Bei einem Trockenschalter sind die Anschlüsse offen oder geschlossen, sodass er wie ein mechanischer Schalter funktioniert. Ein Nassschalter hat zwei verschiedene Spannungswerte, die die beiden Ausgangszustände darstellen.
Der Ausgang eines elektrischen Nassschalters kann ein Spannungssignal mit zwei Pegeln, ein Stromsignal oder ein Open-Collector-Signal sein.
Manchmal kann die Schalterfunktion auch im Steuerungssystem ausgeführt werden, indem das Stromsignal von einem Sender gemessen und die schalterähnliche Funktion programmiert wird, um etwas basierend auf dem Signalpegel zu steuern.
In der Praxis haben Industrieschalter oft doppelte Schaltkontakte, die separat programmiert werden können. Dies können die normalen Lo- und Hi-Punkte sein, aber auch „Lo Lo“ – und „Hi Hi“ -Punkte. Während Lo und Hi die normalen Kontrollpunkte sind, sind Lo Lo und Hi Hi Alarmgrenzen, die für ernstere Alarmaktivitäten steuern.
Sicherheitsdruckschalter
Sicherheitsschalter sind Schalter, die in den sicherheitstechnischen Systemen (SIS) verwendet werden, und diese Schalter haben bestimmte Sicherheitsklassifizierungen. Auch die Kalibrierung dieser Sicherheitsschalter ist geregelt.
Ein großer Unterschied zu diesen Schaltern besteht darin, dass diese Schalter die meiste Zeit statisch bleiben, ohne jemals zu funktionieren. So, sie nicht toggle öffnen und geschlossen in normalen gebrauch, sie sind nur warten, wenn die sicherheit alarm ebene ist erfüllt, und dann sie bedienen.
Da diese Schalter sehr selten funktionieren, besteht die Gefahr, dass sie stecken bleiben und nicht funktionieren, wenn sie sollten.
Üben Sie diese Sicherheitsschalter beim Kalibrieren nicht vor dem Kalibrieren aus, sondern erfassen Sie den allerersten Punkt, an dem der Schalter betätigt wird. Es kann vorkommen, dass die erste Operation mehr Druck erfordert als die Operationen nach einigen Übungen.
Normale Schalter werden normalerweise einige Male vor der Kalibrierung betätigt, dies sollte jedoch nicht für die Sicherheitsschalter erfolgen.
Bei einem Sicherheitsschalter ist der Betriebspunkt kritisch, aber oft ist der Rückkehrpunkt nicht so relevant und muss möglicherweise nicht einmal kalibriert werden.
So kalibrieren Sie Druckschalter
Lassen Sie uns nun (endlich!) besprechen Sie, wie Druckschalter kalibriert werden.
Vorbereitungen & Sicherheit
Wenn der Schalter in den Prozess eingebaut wird, ist es sehr wichtig, dass er von der Druckleitung isoliert ist. Sie müssen auch sicherstellen, dass Sie jeden Stromkreis trennen, den der Schalter steuert – Sie möchten nicht, dass sich große Ventile öffnen / schließen oder Pumpen in Betrieb gehen oder einen Sicherheitsalarm erzeugen.
Einige Schalter haben möglicherweise Netzspannung oder eine andere gefährliche Spannung an den Schalterklemmen, wenn sie geöffnet werden.
Druckrampe
Um einen Druckschalter zu kalibrieren, müssen Sie eine sich langsam ändernde Druckrampe bereitstellen, die sich über die Betriebspunkte des Schalters bewegt. Je nach Schaltertyp müssen Sie zuerst einen geeigneten Druck liefern, um die Kalibrierung zu starten.
Oft können Sie mit atmosphärischem Druck beginnen, aber in einigen Fällen müssen Sie einen hohen Druck pumpen und den Druck langsam in Richtung des Betriebspunkts verringern. Oder Sie müssen möglicherweise ein Vakuum bereitstellen, um damit zu beginnen. Dies hängt vom zu kalibrierenden Schalter ab.
Es gibt verschiedene Möglichkeiten, den Eingangsdruck bereitzustellen. Sie können eine Kalibrierungshandpumpe mit einer Feineinstellsteuerung verwenden, Sie können die Luftzufuhr mit einem präzisen Druckregler verwenden oder Sie können einen automatischen Druckregler verwenden.
Es ist wichtig, eine langsame Druckrampe vorzusehen, damit Sie den genauen Druck sehen können, mit dem der Schalter betätigt wurde. Wenn sich der Druck zu schnell ändert, können Sie den Druckpunkt bei Betätigung des Schalters nicht genau erfassen.
Sicherlich können einige Werkzeuge (wie der Beamex MC6) automatisch den genauen Druck in dem Moment erfassen, in dem der Schalter seinen Status geändert hat.
Denken Sie trotzdem daran, den Druck sehr langsam zu ändern, wenn Sie sich den Betriebspunkten des Schalters nähern! Sie können den Druck schneller ändern, wenn Sie sich noch nicht in der Nähe der Betriebspunkte befinden.
Messung der schalter ausgang
Sie benötigen einige werkzeug zu messen die schalter terminals. Wenn es sich um einen Trockenschalter mit offenem und geschlossenem Ausgang handelt, können Sie ein Ohmmeter verwenden. Wenn der Ausgang elektrisch ist, müssen Sie ein Werkzeug finden, das den Ausgang messen kann. In einigen Fällen kann es sich um einen Spannungsmesser oder einen Strommesser handeln. Bei elektrischen Ausgängen ist es manchmal etwas schwierig, den Ausgang zu messen. Sie sollten jedenfalls in der Lage sein, die beiden Zustände der Ausgabe zu erkennen und zu sehen, wann sich der Zustand ändert.
Mit einigen Werkzeugen können Sie einen zum jeweiligen Schalter passenden Triggerpegel programmieren, der es ermöglicht, die Statusänderung automatisch zu erfassen. So funktioniert der Beamex MC6.
Erfassen der Betriebspunkte
Bei der Schalterkalibrierung müssen Sie den Eingangsdruck genau in dem Moment erfassen, in dem sich der Ausgangszustand ändert.
Sie können versuchen, den Eingangsdruck manuell zu erfassen, z. B. wenn sich der Schaltzustand ändert, stoppen Sie die Rampe und suchen nach dem Eingangsdruck (auf dem Gerät / Kalibrator, der den Eingangsdruck misst). Höchstwahrscheinlich gibt es eine gewisse Verzögerung in Ihren Reflexen, so dass der Druck bereits anders ist als während des Schalterbetriebsmoments. Dies ist der Hauptgrund, warum Sie einen sehr langsamen Eingangsdruck bereitstellen sollten, damit sich dieser während der Verzögerung Ihrer Reflexe nicht so stark geändert hat.
Einige Geräte können den Eingangsdruck automatisch im selben Moment erfassen, in dem der Schaltausgang seinen Zustand ändert. Unnötig zu erwähnen, dass die Beamex MC6-Kalibratorenfamilie dies kann… 🙂
Der MC6 kann zwischen den Druckmesswerten interpolieren. Lassen Sie mich erklären; Ein digitales Druckmessgerät misst den Druck einige Male pro Sekunde. Es kann vorkommen, dass der Schalter zwischen den beiden aufeinanderfolgenden Druckmesswerten arbeitet. In diesem Fall betrachtet der MC6 den Zeitstempel des Schaltvorgangs und interpoliert zwischen den beiden aufeinanderfolgenden Druckmessergebnissen, um den genauen Druckwert während des Schaltbetätigungsmoments zu erhalten.
Verzögerter Ausgang
Bei einigen industriellen Switches wird dem Ausgang möglicherweise eine Verzögerung hinzugefügt, damit er nicht zu schnell arbeitet. Sie sollten herausfinden, ob Ihr Schalter eine Verzögerung hat, da die Kalibrierung dann noch langsamer als normal durchgeführt werden muss.
Mit einer zusätzlichen Verzögerung ist der Eingangsdruck zum Zeitpunkt des Umschaltens des Ausgangs bereits weit von dem Punkt entfernt, an dem der Ausgang tatsächlich umgeschaltet wurde.
Schritte zur Druckschalterkalibrierung:
Hier ist eine komprimierte Liste der Schritte zur Druckschalterkalibrierung:
- Druck ablassen & sicherheitshalber trennen.
- Schließen Sie die Druckquelle und den Druckkalibrator an den Schalteingang an.
- Schließen Sie das Gerät an, um den Status des Schaltausgangs zu messen.
- Betätigen Sie den Schalter einige Male – pumpen Sie vollen Druck und zurück auf Null. Nicht mit Sicherheitsschaltern!
- Pumpe normalerweise Druck in der Nähe des Betriebspunkts.
- Bewegen Sie den Druck sehr langsam über den Betriebspunkt, bis der Schaltausgang schaltet. Notieren Sie den Operationsdruck.
- Bewegen Sie den Druck sehr langsam in Richtung des Rückgabepunkts, bis der Schalterstatus umschaltet. Notieren Sie den Rücklaufdruck.
- Machen Sie die erforderliche Anzahl von Wiederholungen – wiederholen Sie die beiden vorherigen Schritte.
- Entlüftungsdruck.
- Trennen Sie das Testgerät.
- Zurück zurück zum Service.
Natürlich müssen Sie die Ergebnisse der Schalterkalibrierung dokumentieren.
Außerdem müssen Sie die in der Kalibrierung gefundenen Fehler berechnen und diese mit der maximal zulässigen Toleranz für diesen Schalter vergleichen, um festzustellen, ob die Kalibrierung bestanden wurde oder nicht. Wenn der Schalter die Kalibrierung nicht bestanden hat, müssen Sie den Schalter entweder einstellen oder ersetzen. Selbst wenn es die Kalibrierung besteht, sollten Sie immer noch analysieren, wie groß der Fehler war. Wenn der Fehler nahe an der Toleranzgrenze lag oder sich seit der letzten Kalibrierung stark verschoben hatte, ist es ratsam, ihn anzupassen, um ein Fehlerergebnis bei der nächsten Kalibrierung zu vermeiden.
Und wie bei jeder Kalibrierung sollten Sie anhand der Kalibrierungsergebnishistorie überlegen, ob der Kalibrierungszeitraum geändert werden soll. Sie möchten keine Ressourcen verschwenden, um es zu oft zu kalibrieren, aber Sie möchten es auch nicht so selten kalibrieren, dass Sie ein fehlgeschlagenes Kalibrierungsergebnis erhalten. Ein fehlgeschlagenes Kalibrierergebnis sollte jedenfalls immer eine Untersuchung der Folgen einleiten. Dies kann teuer und arbeitsintensiv sein.
Weitere Diskussionen darüber, wie oft Instrumente kalibriert werden sollten, finden Sie in diesem Blogbeitrag:
- Wie oft sollten Instrumente kalibriert werden?
Und Diskussionen zur Fail- und Pass-Kalibrierung finden Sie hier:
- Kalibrierunsicherheit für Dummies – Teil 3: Ist es Pass oder Fail?
Dokumentation, messtechnische Rückverfolgbarkeit, Kalibrierunsicherheit
Da die Dokumentation in der formalen Definition der Kalibrierung enthalten ist, ist sie ein wesentlicher Bestandteil jeder Kalibrierung. Dies gilt auch für die Kalibrierung von Druckschaltern. Typischerweise in Form eines Kalibrierzertifikats.
Die verwendete Kalibriereinrichtung sollte eine gültige messtechnische Rückführbarkeit auf die einschlägigen Normen aufweisen, andernfalls gewährleistet die Kalibrierung keine Rückführbarkeit bei der Schalterkalibrierung. Weitere Informationen zur messtechnischen Rückverfolgbarkeit finden Sie hier:
- Messtechnische Rückverfolgbarkeit in der Kalibrierung – Sind Sie rückverfolgbar?
Die Kalibrierungsunsicherheit ist ein wesentlicher Bestandteil jeder Kalibrierung. Wenn die Kalibrierausrüstung (und das verwendete Kalibrierverfahren und -verfahren) für die Druckschalterkalibrierung nicht genau genug ist, ist die Kalibrierung nicht sinnvoll. Ich meine, was bringt es, einen 2% genauen Kalibrator zu verwenden, um ein 1% genaues Instrument zu kalibrieren.
Erfahren Sie hier mehr über die Kalibrierungsunsicherheit:
- Kalibrierunsicherheit für Dummies – Teil 1
Wir haben auch einen älteren Blog-Beitrag, der hier ein kurzes Video zur Druckschalterkalibrierung enthält:
- So kalibrieren Sie einen Druckschalter (Video)
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Beamex Lösung für die Druckschalterkalibrierung
Wie Sie sich vorstellen können, bietet Beamex Lösungen für die Druckschalterkalibrierung.
Unsere MC6-Kalibratorenfamilie kann dokumentierte Druckschalterkalibrierungen durchführen, entweder halbautomatisch mit einer Kalibrierpumpe oder vollautomatisch mit einem Druckregler.
Sie können die Kalibrierungsergebnisse des Druckschalters vom Kalibrator zur papierlosen Dokumentation in die Kalibrierungsmanagementsoftware hochladen.
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