Przepływomierz ultradźwiękowy dla skomplikowanych warunków

Prosonic Flow 92F
Przepływomierz ultradźwiękowy
dla skomplikowanych warunków
instalacyjnych
Prosonic Flow 92F jest jedynym na świecie
przepływomierzem ultradźwiękowym, który w idealny
sposób łączy bardzo dokładny czujnik przepływowy
z ekonomicznym zasilaniem z linii sygnałowej.
Zakres jego wykonań został rozszerzony przez
Endress+Hauser o nowe średnice DN150, DN200, DN250
oraz DN300. Nowością jest też wersja dla wyższych
temperatur cieczy do 200 °C oraz wykonanie materiałowe
ze stali węglowej korpusu czujnika przepływomierza.
Szeroki zakres średnic od DN25 do DN300 oraz temperatur
medium znacznie rozszerza możliwości wykorzystania
przepływomierza. Jest on szczególnie atrakcyjną
propozycją dla sektora chemicznego, petrochemicznego
i energetycznego.
Efektywność energetyczna
P
rzepływomierz ultradźwiękowy Prosonic Flow 92F jest idealnym rozwiązaniem do pomiaru przepływu cieczy, szczególnie o niskiej przewodności elektrycznej. Wielościeżkowy pomiar pozwala skrócić wymagane odcinki proste dolotowej części
rurociągu do zaledwie 5 średnic. Ma to bardzo duże znaczenie
w przypadku skomplikowanych warunków instalacyjnych.
Prosonic Flow 92F może być stosowany w bardzo szerokim
zakresie aplikacji w wielu sektorach przemysłu. Najczęstsze
przykłady zastosowania przepływomierza to:
zz pomiar przepływu wody ultraczystej i demineralizowanej;
zz pomiar przepływu kondensatu pary wodnej w instalacjach ciepłowniczych
i energetyce;
zz pomiar przepływu ciekłych węglowodorów, np. paliwa, olejów itp.;
zz pomiary przepływu na potrzeby
zarządzania parkami zbiorników
w bazach magazynowych;
zz pomiar przepływu w układach
załadunku cystern;
zz układy detekcji wycieków;
zz pomiary przepływu w systemach
monitoringu mediów użytkowych.
Przykłady zastosowania
Pomiar przepływu kondensatu pary wodnej
Para wodna jest powszechnie używana, a do jej produkcji
stosowana jest woda o bardzo wysokiej czystości. Uzdatnianie wody podawanej do kotła parowego jest procesem kosz-
60 l Nr 10 l Październik 2011 r.
townym, dlatego po skropleniu kondensat pary jest zawracany
do zbiorników magazynowych do ponownego wykorzystania.
To oszczędność sporych ilości energii i kosztów. Pomiar przepływu kondensatu jest więc ważnym elementem w zakresie
efektywności energetycznej i bilansu energetycznego obiektu.
Do produkcji pary wodnej wymagana jest woda o bardzo
wysokiej czystości, przez to jej przewodność elektryczna jest
bardzo niska. Eliminuje to możliwość zastosowania do pomiaru przepływu kondensatu przepływomierzy elektromagnetycznych, wymagających przewodności większej niż 5 μS/cm. Zwykle przewodność jest niższa i pomiar przepływu przepływomierzem elektromagnetycznym staje się niestabilny.
Często stosowanym rozwiązaniem w tych punktach pomiarowych są przepływomierze typu Vortex lub bazujące na elementach spiętrzających (kryzy, rurki Pitota). Te metody pomiarowe
wymagają jednak minimalnej wartości przepływu, poniżej której pomiar jest bardzo niedokładny lub niemożliwy. Rozwiązaniem może być użycie przepływomierza wirowego z lokalnym,
wewnętrznym przewężeniem. Rozwiązanie to jest bardzo dobre w miejscach, gdzie kondensat jest już zimny. W projektach
optymalizacji energetycznej w skali całego zakładu pożądany
jest pomiar ilości kondensatu w pobliżu punktu jego użycia.
Tutaj pozostaje on bardzo gorący i spadek ciśnienia powodowany przez kryzę lub przepływomierz typu Vortex może wywoływać lokalne wrzenie cieczy, co jest niedobre zarówno dla
procesu, jak i pomiaru.
Najlepszym wyborem do pomiaru przepływu kondensatu pary wodnej jest więc przepływomierz ultradźwiękowy Prosonic Flow 92F, pozbawiony opisanych wyżej ograniczeń innych
metod pomiarowych:
przewodność elektryczna kondensatu nie ma znaczenia;
pomiar jest realizowany w całym zakresie (od zera);
zz przepływomierz nie wprowadza żadnej straty ciśnienia w instalacji, nie wymaga tak długich, jak przepływomierze typu Vortex i kryzy, prostych odcinków rurociągu przed i za
czujnikiem;
zz 2-przewodowe zasilanie jest idealnym rozwiązaniem w projektach mających na celu zwiększenie efektywności energetycznej zakładu.
zz
zz
Pomiary przepływu w bazach magazynowych paliw
i załadunku cystern
Prosonic Flow 92F jest idealnym rozwiązaniem do pomiaru
przepływu w bazach paliwowych, gdyż:
zz ciecze zazwyczaj są nieprzewodzące;
zz dokładność 0,5% lub 0,3% jest całkowicie wystarczająca;
zz zmiany lepkości i gęstości cieczy nie mają wpływu na dokładność pomiaru;
zz pomiar może być realizowany w dwóch kierunkach;
zz typowy zakres średnic to DN50-80;
zz ze względu na długie odcinki rurociągów pomiędzy zbiornikami nie są akceptowalne żadne spadki ciśnienia;
zz 2-przewodowe zasilanie z pętli sygnałowej redukuje koszty
wymiany starych przepływomierzy mechanicznych.
Pomiary przepływu w instalacjach chłodzących
Bardzo ciekawym przykładem zastosowania przepływomierzy ultradźwiękowych są pomiary przepływu w obiegach chłodzących stałoprądowych pieców łukowych. Tego typu piece są
na świecie powszechnie stosowane do topienia złomu stalowego, produkcji aluminium oraz wysokiej czystości krzemu. Instalacja chłodzenia pieca ma za zadanie równomierne odprowadzanie ciepła z całej jego powierzchni i musi zabezpieczyć piec
przed bardzo niebezpiecznymi przegrzaniami. Instalacja chłodnicza może być realizowana jako płaszcz wodny obejmujący
cały piec, wtedy pomiary przepływu realizowane są na wlotowych i wylotowych rurociągach o średnicach DN300-DN400.
Częściej stosowane są instalacje z kilkunastoma niezależnymi
obwodami chłodzącymi, każdy z niezależnym pomiarem przepływu na zasilaniu i powrocie. Typowo istnieje ok. 36 takich
obwodów o średnicach rurociągów DN25-50.
Bardzo ważnym elementem całej instalacji chłodzenia pieca
jest jej monitorowanie pod względem pojawienia się nawet nieNr 10 l Październik 2011 r. l 61
Efektywność energetyczna
Do pomiaru przepływu paliw w bazach magazynowych używanych jest wiele metod pomiarowych. Wszystkie posiadają
jednak konkretne wady lub ograniczenia w porównaniu do techniki zastosowanej w przepływomierzu ultradźwiękowym Prosonic Flow 92F.
Na pracę przepływomierzy bazujących na różnicy ciśnień będą miały wpływ wahania gęstości cieczy, np. różnych produktów transportowanych tym samym rurociągiem. Przyrządy te
nie mierzą dokładnie przepływów wstecznych, co jest ważne
w przypadku instalacji dwukierunkowych. Kryza pomiarowa
i rurki impulsowe łączące ją z przetwornikiem różnicy ciśnień
muszą być zawsze czyste. W przeciwnym razie pomiar będzie
niedokładny lub wręcz niemożliwy. Produkty paliwowe nie zawsze są czyste, a wiele z nich ma tendencje do tworzenia osa-
dów. Bardzo podobne ograniczenia posiadają przepływomierze
typu Vortex. Podobnie jak przepływomierze kryzowe wprowadzają w światło rurociągu element ograniczający przepływ, powodujący dodatkowy, niepożądany spadek ciśnienia. Elementy
te są miejscem, gdzie łatwo tworzą się osady z czasem blokujące rurociąg. Pomiar przepływu przepływomierzami wirowymi
(Vortex) jest też czuły na zmiany lepkości cieczy, której graniczna wartość to ok. 12 cP. Vortexy nie są w stanie mierzyć
przepływów wstecznych, gdyż z zasady działania są przepływomierzami jednokierunkowymi.
Bardzo często stosowanymi przepływomierzami w bazach
paliwowych i przemyśle petrochemicznym są urządzenia mechaniczne, np. przepływomierze turbinowe czy owalno-kołowe. Przyrządy te są kalibrowane dla konkretnych wartości lepkości cieczy i zmiana tego parametru ma wpływ na ich dokładność. Przepływomierze turbinowe i owalno-kołowe, tak
jak Vortex i kryzy, wprowadzają niepotrzebny spadek ciśnienia
i są miejscem gromadzenia się osadów, szybko blokujących ich
pracę. Przyrządy te to rozwiązania mechaniczne, posiadające
wewnętrzne uszczelnienia i łożyska, z czasem ulegające zużyciu i wymagające wymiany. Remont tego typu przepływomierzy może być kosztowny, czasochłonny i zupełnie niepotrzebny.
Jeśli przepływomierz wykorzystuje czujnik o pełnym przekroju, bez wewnętrznych uszczelnień i elementów mechanicznych, tak jak Prosonic Flow 92F, to opisane wyżej problemy po
prostu nie istnieją. Dodatkowo Prosonic Flow 92F jest przepływomierzem dwuprzewodowym, przez co jest bardzo atrakcyjną
alternatywą dla opisanych wyżej, również dwuprzewodowych
przepływomierzy mechanicznych, wirowych czy kryzowych.
kątem pojawienia się nieszczelności. Aby doszło do dużego nieszczęścia wystarczy, że praca jednego z nich zostanie zakłócona
silnym polem elektromagnetycznym i system nie zasygnalizuje
wycieku. Ryzyko może wydawać się małe, ale istnieje, a może
zostać całkowicie wyeliminowane.
Aby zdiagnozować nawet niewielki wyciek z instalacji chłodzenia, wymagane jest stwierdzenie 0,1% niezgodności wskazań pomiędzy przepływomierzami na wlocie i wylocie obwodu.
Długie i skomplikowane testy pokazały, że Prosonic Flow 92F
bez problemu osiąga wymaganą dokładność i powtarzalność
pomiarową. Jego działaniu w żaden sposób nie przeszkadzają
silne zakłócenia elektromagnetyczne, dzięki czemu ten przepływomierz jest idealnym rozwiązaniem do pomiaru przepływu
cieczy w instalacjach chłodzenia pieców łukowych.
Efektywność energetyczna
wielkich wycieków. Kontakt zimnej wody ze stopionym metalem może spowodować wybuch powodujący w konsekwencji
wielkie zniszczenia i potężne zagrożenie dla zdrowia i życia
obsługi. Na obsłudze pieca spoczywa więc duża odpowiedzialność za dobór odpowiedniego rozwiązania pomiarowego, gwarantującego szybką reakcję na ewentualne uszkodzenie instalacji chłodzenia pieca.
Standardowo w instalacjach chłodzących bardzo dobrze
sprawdzają się przepływomierze elektromagnetyczne. Zastosowanie ich w instalacji chłodzenia pieca łukowego jest jednak
bardzo ryzykowne. Natężenia prądów używanych w piecach
łukowych sięgają ok 140 000 A przy topieniu stali, a nawet
500 000 A w produkcji aluminium i krzemu, są więc źródłem
niezwykle silnych pól elektromagnetycznych. W ich pobliżu
nawet specjalne wykonania przepływomierzy elektromagnetycznych, wyposażane w klatkę Faradaya, nie są w stanie pracować poprawnie. Przy 36 obwodach mamy 72 przepływomierze,
których zadaniem jest monitorowanie instalacji chłodzenia pod
62 l Nr 10 l Październik 2011 r.
Prosonic Flow 92F doskonale sprawdza się w tego typu aplikacjach, gdyż:
zz oferuje dokładność 0,5% lub opcjonalnie 0,3%;
zz gwarantuje powtarzalność <0,2% krytyczną z punktu widzenia detekcji nieszczelności instalacji;
zz w odróżnieniu od przepływomierzy elektromagnetycznych
bardzo silne zakłócenia elektromagnetyczne nie mają wpływu na pomiar;
zz wymaga krótkich odcinków prostych przed i za czujnikiem.
n
Endress+Hasuer Polska Sp. z o.o.
ul. Wołowska 11
51-116 Wrocław
tel. 71-773 00 00
fax 71-773 00 60
e-mail: [email protected]
www.pl.endress.com