In de wereld van procesbeheersing bestaan verschillende meetvariabelen. Deze vallen meestal onder de categorieën druk, temperatuur, niveau en debiet. Systeemoperators kunnen de toestand en de verplaatsing van vloeistoffen en gassen bewaken met drukverschilmeters waarmee deze variabelen worden gemeten.
Drukverschilmeters worden vaak beschouwd als de grootste categorie "specialistische" drukmeters. Deze meters worden gebruikt bij filterbewaking, debietmeting en niveaumeting. Drukverschilmeters kunnen zorgen voor minder menselijke fouten, grotere procesefficiëntie, bescherming van kostbare apparatuur, minder behoefte aan training en kortere onderhoudstijden.
De werking van drukverschilmeters
In tegenstelling tot standaard drukverschilmeters, waarbij de druk op een enkel punt in het systeem gemeten wordt, meten drukverschilmeters de druk op twee plaatsen. Het drukverschil tussen deze twee punten wordt weergegeven op een enkele meetschaal. Ik geef een voorbeeld bij drukmeting bij filters in een proces. De gemeten druk is bijvoorbeeld 8 bar voor een filter en 7,5 bar daarna. Op de drukverschilmeter wordt het drukverschil van 0,5 bar afgelezen. Dit betekent dat het filter zorgt voor een drukval van 0,5 bar.
Drukverschilmeters voor filterbewaking
Drukverschilmeters worden het meest toegepast bij filterbewaking. Een filter verwijdert ongewenste deeltjes of vervuiling uit een gas- of vloeistofstroom. Als een filter verstopt raakt, nemen de efficiëntie en de benedenstroomse druk af. Dit is een zeer ongewenste situatie. Mijn collega’s van Filtratie weten hier alles van. Hieronder noem ik vier methodes om de werking van een filter te controleren:
- Tijdens gepland onderhoud: Het is niet ongebruikelijk om procescomponenten en -omstandigheden te inspecteren tijdens een regulier gepland onderhoudsprogramma. Bij een filter is er een onderhoudsteam of een operator nodig om de filterbehuizing te openen en de toestand van het filter te evalueren. In zo'n situatie moet het systeem worden stilgelegd en vaak moet de vloeistof of het gas uit het systeem geloosd worden. Zo'n inspectie vraagt om veel tijd en mankracht.
Bij verschillende filterbehuizingen moeten tien of meer schroeven losgedraaid worden voordat het filterelement geïnspecteerd kan worden. Vaak treffen de onderhoudsteams een relatief schoon filter aan. Andersom kan ook. Dan treft het team een filter aan dat al veel eerder onderhoud nodig had. Het proces bleef daardoor verstoken van de vereiste vloeistoffen. Maar nog erger is het als het filter is doorgescheurd. In dat geval is er in het filterelement een gat ontstaan waardoor vervuiling ongefilterd het proces kan binnenstromen. Dit kan leiden tot grote schade. - Het bewaken van filterprocessen met een enkele drukverschilmeter: Wat gebeurt er als de gebruiker de toestand van het filter op een proactieve wijze wil bewaken? Waarom kan er dan niet gewoon een enkele standaard drukverschilmeter worden geplaatst? Eén drukverschilmeter kan de operator waarschuwen als de druk verandert en als het tijd is om actie te ondernemen, zoals het spoelen of vervangen van een filter. Of werkt dit toch niet? Het probleem is dat bij de meeste processen geen stabiele werkdruk bestaat. Als gevolg van verschillende factoren, zoals de cyclus van in- en uitschakelen van pompen of het openen en sluiten van ventielen, treden er in de meeste processen aanzienlijke drukschommelingen op. In veel systemen zijn deze drukschommelingen volgens verwachting en normaal, binnen de grenzen.
- Het bewaken van filterprocessen met twee drukmeters: Het plaatsen van twee gelijke standaard drukmeters op een filter, één aan de inlaatzijde en de andere bij de uitlaat, is een veelgebruikte methode voor het bepalen van de conditie van een filter. Als het filter verstopt raakt, wordt de meteraflezing van de inlaatdruk groter dan die van de uitlaatdruk. Tegen de tijd dat het filter gespoeld moet worden, kan het drukverschil tussen de twee drukmeters oplopen tot 1 bar of meer, afhankelijk van het filtertype. Om deze aflezing te verkrijgen, moet de gebruiker de laagste aflezing aftrekken van de hoogste aflezing.
Helaas bezorgt dit de operator van de apparatuur twee uitdagingen. Ten eerste wordt de onnauwkeurigheidsmarge bij deze methode groter. In plaats van de nominale nauwkeurigheid van één drukmeter van bijvoorbeeld 2 procent, wordt de fout verdubbeld tot 4 procent. Ten tweede, en dit is mogelijk een nog groter probleem, zijn veel operators niet op de hoogte van de reden waarom er twee drukmeters op het filter zitten. Ik spreek regelmatig operators die geen idee hebben waarom er twee drukmeters zijn gemonteerd. Vaak weten ze niet dat van ze verwacht wordt dat ze de aflezing van de ene drukmeter aftrekken van de andere aflezing. En zelfs als ze dat doen, begrijpen ze soms niet het werkelijke belang van die berekening. - Geen bewaking van het filterproces: Niets doen om de "gezondheid" van een filter te bewaken is misschien wel wat in de praktijk het meest gebeurt. Hoewel systeemoperators graag zouden willen weten of het filter goed werkt, wachten ze soms gewoon tot er iets ernstigs gebeurt. Op veel filters is geen instrument geïnstalleerd om het debiet of de druk te meten. De operator wacht tot het probleem zich voordoet, vaak nadat de situatie zover is geëscaleerd dat er geen weg meer terug is en dat er schade is opgetreden. In deze gevallen moeten er mogelijk procescomponenten gerepareerd of vervangen worden.
De oplossing - geen wiskunde, geen vergissingen en eenvoudig te begrijpen
Eén drukverschilmeter, geplaatst op dezelfde aansluitingen bij de in- en uitlaat van het filter kan bovenstaande problemen elimineren. Omdat er niet langer twee drukverschilmeters worden gebruikt, zal de meetfout afnemen tot de nauwkeurigheid van de drukverschilmeter. De operator begrijpt de aflezing nu ook beter en hoeft niet meer te rekenen. Een drukverschilmeter kan uitgevoerd zijn met een rode lijn op de meetschaal, waarmee aangegeven wordt dat het filter verstopt is of bijna verstopt raakt. Deze laatste situatie wordt ook wel de 'alarmtoestand' genoemd. Deze 'alarmtoestand' wordt verder verduidelijkt als de meetschaal van de verschildrukmeter teksten bevat zoals "filter" of "schoon" en "vuil". Dit alles is niet mogelijk met twee afzonderlijke drukmeters.
Verschildrukmeter met schakelaar of transmitter
Een drukverschilmeter kan daarnaast als standaardoptie uitgerust worden met een drukschakelaar of druktransmitter. Dit biedt het voordeel dat eenzelfde instrument zowel ter plaatse als op afstand afgelezen kan worden. Andere werknemers die bijvoorbeeld niet op de werkvloer, maar in het regelcentrum werken, kunnen ook de toestand van het filter bewaken. In deze tijden waarin "lean" oplossingen de regel zijn, denken we dan bijvoorbeeld aan de term "Poka yoke", wat grofweg "foolproof" betekent. Een verschildrukmeter kan de operator een aflezing bieden die onmiddellijk begrepen wordt. Dit verkleint niet alleen de foutmarge, maar vereenvoudigt ook de training van operators.
Zodra een drukverschilmeter "in het rood" loopt of naar "vuil" wijst, of als er een elektrisch signaal van de drukschakelaar of druktransmitter verstuurd wordt, wordt begrepen dat het om een alarmsituatie gaat. De operator kan vervolgens actie ondernemen om de situatie op te lossen en het filter kan op een passend moment nagekeken worden.