dobra praktyka w pomiarze pomiary przepływu i energii

Transkrypt

DOBRA PRAKTYKA W POMIARZE
POMIARY PRZEPŁYWU
I ENERGII
Andrzej Kurdziel
METRONIC SYSTEMS
• Firma inżynierska działająca na rynku pomiarów i
automatyki od 1994r.
• Specjalizuje się w pomiarach przepływów cieczy, gazów i
wykonywaniu bilansów energetycznych pary wody oraz
innych mediów.
• Realizuje kompleksowy monitoring zużycia mediów oraz
energii elektrycznej i cieplnej.
METRONIC SYSTEMS
Oferujemy:
• doradztwo techniczne,
• inwentaryzację instalacji,
• projekty,
• kompletacje dostaw,
• montaże,
• wdrożenia systemów pomiarów
i automatyki „pod klucz”.
Stosujemy zasadę:
Zainstaluj – Zapomnij
METRONIC SYSTEMS
Wykonujemy:
• pomiary energii wody gorącej oraz pary z rozliczeniem
kondensatu u dostawców i odbiorców;
• bilanse energetyczne z wyznaczeniem sprawności:
kotłów, turbozespołów, wymienników ciepła;
• pomiary rozpływu sprężonego powietrza;
• pomiary rozliczeniowe rozpływu innych gazów
technicznych i energetycznych;
• systemy monitoringu zużycia mediów w zakładach
przemysłowych: wizualizacja, raportowanie i archiwizacja
procesów;
• kompletacje dostaw i dobór urządzeń.
Rozwiązanie dopasowane do środowiska procesowego
poprzedzone drobiazgową analizą wymogów użytkownika.
Aplikacje bazujące na pomiarze przepływu:
• Ciągła kontrola i rejestracja wartości mierzonych
• Sumowanie, wskazywanie i alarmowanie przekroczeń
• Monitorowanie, sterowanie i pomiary rozliczeniowe
• Napełnianie i dozowanie
• Specjalne zadania pomiarowe związane z przepływem:
- pomiar koncentracji (np. % alkoholu, ºBrix)
- pomiar lepkości
pomiar przepływu i energii
Właściwy dobór aparatury pomiarowej
do warunków obiektowych
Przy wyborze aparatury pomiarowej należy
wziąć pod uwagę:
• Rodzaj mierzonego medium
• Wielkość i zakres przepływu
• Inne cechy – ciśnienie i temperatura medium, lepkość, itp
• Cel pomiaru: monitorowanie, sterowanie, rozliczenie
• Wymagana dokładność pomiaru
• Media jako nośniki energii: para, woda gorąca
Rodzaje mierzonego medium:
• ciecze:
woda, glikol, amoniak, kwasy, zasady, węglowodory,
spożywcze – mleko, piwo itp.
• gazy techniczne:
powietrze, tlen, azot, CO2, argon, wodór itp.
• gazy energetyczne:
gaz ziemny: wysokometanowy, zaazotowany
• mieszanka gazów (np. gaz kopalniany),
• mieszanka parowo gazowa (np.gaz koksowniczy, wielkopiecowy)
Nośniki Energii:
• woda gorąca,
• para: - przegrzana (gaz)
- nasycona (mieszanka gazu i cieczy)
Rodzaje pomiaru przepływu. Przepływomierze.
Pomiar przepływu objętościowy
• przepływomierze wirowe (Vortex),
• przepływomierze ultradźwiękowe,
• przepływomierze elektromagnetyczne,
• przepływomierze wirnikowe (mechaniczne)
Pomiar przepływu masowy
• przepływomierze masowe Coriolisa,
• przepływomierze termiczne
Pomiar przepływu elementem spiętrzającym
(Qm = √ ρ ∗ Δp) metoda różnicy ciśnień
• zwężki
• rurki spiętrzające – annubara, twinbar
APLIKACJE: POMIAR ZWĘŻKOWY
Typ pomiaru: element spiętrzający ( Qm = √ ρ ∗ Δp )
Pomiar popularny lecz nie zalecany przez naszą firmę:
KOSZTY: niższe aparatury – wyższe montażu i eksploatacji
Problemy eksploatacyjne
• konieczność okresowego sprawdzania drożności rurek impulsowych
• możliwość występowania błędu systematycznego przy
zabudowie zwężki znacznie powyżej przetwornika
Błąd pomiaru długoczasowy
zmiana geometrii zwężki w miarę upływu czasu tępienie się krawędzi kryzy
Mała zakresowość pomiaru z uwagi na
kwadratową zależność Δp od przepływu:
Δp=(Q)2
APLIKACJE: PRZEPŁYWOMIERZ WIROWY
Typ pomiaru: OBJĘTOŚCIOWY (liniowy)
Pomiar zalecany przez naszą firmę:
KOSZTY: wyższe aparatury – niższe montażu i eksploatacji
Zastosowanie - przepływ pary, wody, gazu
• pomiary mediów o wysokim ciśnieniu i temp.
• pomiar i obliczenie energii cieplnej pary
• produkty spożywcze (certyfikat PZH)
Zalety
• liniowa zależność pomiarowa: F = k ∗ V
• niezmienność dokładności pomiaru w czasie
• bezpośredni pomiar energii pary
• pomiar przepływu gazu w jedn. normalnych
Ograniczenia:
ograniczenie dolnego zakresu pomiaru poniżej 10%
APLIKACJE: RURKI SPIĘTRZAJĄCE
Typ pomiaru: element spiętrzający ( Qm = √ ρ ∗ Δp )
APLIKACJE: RURKI SPIĘTRZAJĄCE
Zastosowanie
• pomiary w rurociągach o dużych średnicach
• montaż w istniejących liniach: tlenu, azotu, powietrza,
• pomiar przepływu gazu o bardzo niskim nadciśnieniu
(kilka kPa), dmuchawy powietrza, gaz koksowniczy,
wielkopiecowy, gardzielowy
Zalety
• bardzo mała strata ciśnienia – małe opory przepływu
• pomiar przepływu gazu zanieczyszczonego
• niski koszt zabudowy - bez konieczności rozcinania
rurociągu
• wersja z okresowym czyszczeniem strumieniem pary
• demontaż bez wyłączania rurociągu
• niezmienność dokładności pomiaru w czasie
Ograniczenia:
• mała zakresowość pomiaru - zależność Δp=(Q)2
• małe spiętrzenie rzędu kilku kPa –
APLIKACJE: Przepływomierz SKRZYDEŁKOWY
Zastosowanie:
• w ciepłownictwie –
rozliczenie energii wody gorącej (130ºC)
• wodomierze
Zalety:
• niska cena
• zatwierdzenia typu przetworników
przepływu do ciepłomierzy do wody
Wady:
• wrażliwy na zanieczyszczenia
(skorodowane rury)
• mechaniczne zużycie wirnika
– błędne wskazania, konieczność
kresowej wymiany
APLIKACJE: Pomiar ULTRADŹWIĘKOWY
Zastosowanie:
• ciepłownictwo, energetyka (DN15...DN1200)
• rozliczenie bilansowe energii wody gorącej
• pomiar przepływu mazutu
Zalety:
• pomiar przepływu cieczy nieprzewodzących
(gorąca woda do 150ºC)
wysoka zakresowość pomiaru
• zatwierdzenia typu przetworników przepływu
dla ciepłomierzy do wody
• wersja spawana -niski koszt montażu,
demontaż głowic bez wyłączania z eksploatacji
• niezmienność pomiaru w czasie
Ograniczenia:
• ciśnienie do 4MPa, temperatura do150ºC
(do130ºC dla ciepłomierzy)
APLIKACJE: Pomiar ELEKROMAGNETYCZNY
Zastosowanie:
• wykładzina PU, guma HR: (DN25...DN2000)
do wody zimnej, ścieków, cieczy o właściwościach ściernych
• wykładzina PTFE (DN15...DN600): przemysł chemiczny
• wykładzina PFA (DN2..DN100) wersja do małych przepływów:
przemysł chemiczny, spożywczy (certyfikat PZH)
Zalety:
• uniwersalne zastosowanie w gospodarce wodno-ściekowej
• stosowane do wszelkich cieczy przewodzących:
woda, ścieki, osady, szlamy, pasty, kwasy, ługi, soki,
pulpy owocowe itd.
Ograniczenia:
• pomiary przepływu jedynie cieczy przewodzących (>1µS/cm)
APLIKACJE: Pomiar MASOWY CORIOLISA
Typ pomiaru: MASOWY (liniowy)
Zastosowanie:
• pomiar wszelkich mediów w przemyśle farmaceutycznym,
chemicznym, petrochemicznym, spożywczym
• pomiary rozliczeniowe i akcyzowe produktów petrochemicznych
Zalety:
• uniwersalna zasada pomiaru dla cieczy i gazów
• jednoczesny pomiar strumienia masy, gęstości,
temperatury i lepkości
• bardzo wysoka dokładność pomiaru >0,1% wartości wagowej
• pomiar niezależny od profilu przepływu medium
• nie wymaga odcinków prostych przed i za przepływomierzem
Ograniczenia:
• wysoka cena przepływomierza
APLIKACJE: Pomiar TERMICZNY MASOWY
Typ pomiaru: MASOWY
Zastosowanie:
• pomiary przepływu sprężonego powietrza, argonu, tlenu, azotu itp
• dozowanie CO2 w wytwórniach napoi gazowanych
• pomiary przepływu biogazu z komór fermentacyjnych
Zalety:
• pomiar przepływu gazu o niskim ciśnieniu (np: ciśnienie otoczenia)
• wysoka zakresowość pomiaru 100:1
• wysoka czułość pomiarowa
• pomijalny spadek ciśnienia (< 2mbar)
Ograniczenia:
• wrażliwość na zanieczyszczenia i wilgotność gazu
• pomiar przepływu mieszanin gazów możliwy przy zachowaniu
stałej proporcji komponentów.
APLIKACJE: Pomiar gazu ziemnego
Typ pomiaru: OBJĘTOŚCIOWY
1. Pomiar z korekcją objętości
• ciśnienie powyżej 1 bar
• pomiary na rurociągach
• niezbędny pomiar ciśnienia i temperatury
• konieczne zastosowanie korektora, w celu
przeliczenia na jednostki normalne
• zestaw pomiarowy: przepływomierz, przetworniki
temperatury i ciśnienia, korektor
2. Pomiar bez korekcji objętości
• ciśnienie bliskie atmosferycznemu
• pomiar na odcinku po redukcji ciśnienia
np. przy palnikach gazowych
• zestaw pomiarowy: przepływomierz
NAJCZĘSTRZE
PROBLEMY POMIAROWE
NAJCZĘSTSZE PROBLEMY POMIAROWE
1. Brak lub ograniczone dane dotyczące wielkości przepływu.
PRZYKŁAD:
3 pomiary przepływu pary na rurociągach DN200, p= 3bar, T=180ºC
Dostępne dane:
średnie miesięczne zużycie energii: E1=7000 GJ, E2=5500GJ, E3= 1500GJ
stąd średnie zużycie pary:
Q1=3,5t/h,
Q2=2,7t/h,
Q3=0,8 t/h
Jaki przyjąć współczynnik do obliczenia Qmax ?, przyjęto k=2,5
Zastosowano: 2 przepływomierze wirowe DN150 o zakresie Q = 0,59÷8,91t/h
oraz 1 p. wirowy DN100 o zakresie Q = 0,26÷3,91 t/h
Ryzyko niewłaściwego doboru przepływomierza:
rzeczywisty
- przepływ maksymalny może być większy od górnego zakresu lub
- przepływ minimalny może być mniejszy od dolnej wartości zakresu
przepływomierza
2. Błędy pomiarowe spowodowane wykraplaniem się pary
w rurociągu.
PRZYKŁAD:
Niezależnie od liczników rozliczeniowych u dostawcy odbiorca zainstalował na
końcu rurociągu dwa dodatkowe liczniki przepływu pary na okres letni i zimowy.
• Wskazania przepływu w okresie zimowym były o 2 % wyższe (nowa zwężka)
• Wskazania przepływu w okresie letnim były zaniżone o15% w stosunku
do wskazań licznika u dostawcy.
Przyczyna:
Niski odbiór pary powoduje jej stygnięcie w rurociągu do temperatury stanu
nasycenia i następnie wykraplanie się. Przepływomierz zwężkowy mierzy przepływ
pary tylko w postaci gazowej i nie uwzględnia przepływających kropel wody –
w rezultacie zaniżanie wskazań w stosunku do pomiaru u dostawcy.
3. Małe spiętrzenie rurki Δpmax = 7kPa przy dużej różnicy
poziomów rurka spiętrzająca - przetwornik
PRZYKŁAD:
Rurka TWINBAR zainstalowana na rurociągu pary DN500,Qmax = 90 t/h
Δpmax=7kPa usytuowana 3m powyżej przetwornika różnicy ciśnień
• Po wyłączeniu dopływu pary przelicznik nadal wskazuje i sumuje przepływ
• Błąd pomiaru na początku zakresu
• Przyczyna: dla Q = 5%Qmax (4,5t/h) odpowiada Δp = 0,25% ∗ 7kPa = 17,5Pa
Odpowiada to różnicy poziomów wody w rurkach impuls. Δh = 1,7 mm H2O
Wystarczy zabrudzenie w jednej z rurek impulsowych, wzrost gęstości właściwej
kondensatu by na przestrzeni kilku metrów taką różnicę wywołać.
Zastosowano odcięcie początku zakresu w przeliczniku: licznik przestał sumować,
lecz problem pozostał - nie usunięto błędu pomiarowego na początku zakresu.
Wniosek
• nie należy prowadzić długich tras impulsowych szczególnie w pionie
• zabudować przetwornik Δp bezpośrednio na rurce lub w jej pobliżu.
• nie projektować zwężek o niskim ciśnieniu różnicowym dla par i cieczy.
4. Zabudowa pomiaru na przewymiarowanych rurociągach .
• Konieczność stosowania przewężenia rurociągu na odcinku pomiarowym
• Zachowanie odpowiednich długości odcinka pomiarowego przed
i za urządzeniem pomiarowym
• Zachowanie odpowiednich kształtów dyfuzora i konfuzora
5. Wymagana duża zakresowość przepływu.
• Pomiar przepływu pary w okresie zimowym i letnim
• Dwa przełączalne pomiary zwężkowe do przepływu wody - okres zima / lato
zastępuje się jednym przepływomierzem ultradźwiękowym
6. Wysoka strata ciśnienia przepływomierza zwężkowego.
• Ograniczony obszar zastosowań pomiarów zwężkowych
- nie wykonalne obliczenie zwężki dla gazu o niskim nadciśnieniu
• Strata energii i wzrost kosztów produkcji
- np. przy produkcji sprężonego powietrza
• Ekonomicznie nie uzasadnione rozwiązanie z punktu widzenia
kosztów przesyłu gazów
Dziękuję za uwagę.
Andrzej Kurdziel
Metronic Systems

dobra praktyka w pomiarze pomiary przepływu i energii

Transkrypt

Podobne dokumenty

Pobierz dokument - Motorservice International

Przepływomierze termiczne - Pomiary Automatyka Robotyka