Insatech Procesdage Energimåling.

Transkript

1

2 Agenda Hvorfor måle energi? Varmeenergimålere BEK nr. 138 af 5/ Heat Meter Accuracy Testing Final Report Valg af udstyr til energimåling Måling af damp Usikkerheder og optimering af dampmålingen - varighed ca. 45 minutter

3 Om presenteren Ansat 1990 som servicechef i Insatech Har arbejdet med instrumentering siden 1983 Nu ansat i Insatechs udviklingsafdeling Erik Fjordside Servicechef N/A Mobil: N/A Erik Fjordside Senior Project Manager ef@insatech.com Mobil:

4 Hvorfor måle energi? E.A Regel, formål og lovgrundlag Virksomhedens godtgørelse af energiafgifter fastlægges overordnet set i forhold til virksomhedens fradrag for købsmoms vedrørende det pågældende energiforbrug 4

5 Hvorfor måle energi? E.A Regel og lovgrundlag Regel Der kan som hovedregel ikke opnås godtgørelse af afgiften af varme og energiprodukter, der direkte eller indirekte anvendes til fremstilling af varme, som leveres fra virksomheden rumvarme varmt brugsvand Der kan heller ikke opnås godtgørelse af afgiften af varme og energiprodukter, der direkte eller indirekte anvendes til fremstilling af kulde, som leveres fra virksomheden 5

6 Hvorfor måle energi? E.A Regel, formål og lovgrundlag Når energien fra det forbrugte brændsel bruges til både procesformål og varmeleverancer/rumvarme/varmt brugsvand/komfortkøling, vil energiforbruget som udgangspunkt blive betragtet som brugt til rumvarme mv., medmindre der sker en konkret måling/fordeling af energiforbruget. 6

7 Varmeenergimålere BEK nr. 138 af 5/ Ikke godkendte varmeenergimålere skal opfylde krav til nøjagtighed og funktion som beskrevet i BEK nr. 138 af 5/ herunder bilag MI-004 for varmeenergimålere. 7

8 Måling af energi - bilag MI-004 Beregningsenhed Måleudstyr til Energimåling Volumenmåler Temperaturfølerpar - frem og retur Beregningsenhed Volumenmåler Vortex Med denne kombination er det muligt forholdsvis præcist at beregne produceret eller forbrugt varmeenergi. Temperaturfølerpar frem og retur 8

9 Forholdsvis præcist Volumenmåler Vortex Temperaturfølerpar frem og retur For hver nøjagtighedsklasse gælder følgende relative maksimalt tilladelige fejl for en komplet varmeenergimåler, angivet i procent af den sande værdi: E = Ef + Et + Ec Ef = Error flow Ef = ( + 0,0 qp/q), dog ikke over 5 % Et = Error temperatur Et = (0,5 + 3 ΔTmin/ ΔT) Ec = Error calculator (beregningsenhed) E c = (0,5 + ΔT min / ΔT) Den komplette varmeenergimåler må ikke udnytte de maksimalt tilladelige fejl eller systematisk favorisere en bestemt part. Beregningsenhed 9

10 Heat Meter Accuracy Testing Final Report Executive summary: This report presents the findings from a research project to evaluate how accurate heat meters are when subject to installation and other errors, and to provide a robust evidence base to be able to assess errors. Følger den Europæiske standard EN 1434, som SKAT lægger sig 100% op ad. 10

11 Bilag MI-004 E = Ef + Et + Ec q = water flow rate qp = the highest value of q that is permitted permanently for the heat meter to function correctly 11

12 Fejlkilder i forbindelse med energimåling Fejlkilde Luft i medie Forkert medie Forkert flowmåler orientering Up/downstream rørføring Montage af flowmåler i fremløb Tilsmudsning af flow og temperaturfølere Brug af clamp on temperaturfølere Brug af ikke parrede følere Effekt af flowmåler på flowet Lange sample tider Temperatursensor tæt på varme/kulde Flowmåler tæt på pumpe Dårlig montage af temperaturfølere Manglende isolering af temperaturfølere Effekt på målingen Ultralydsmålere dør med det samme. De andre måler forkert F.eks. Konfigureret til vand ved en glykol måling Måler f.eks. vendt på hovedet Manglende lige rørstrækning før og efter måler Flowmåler default beregnet til montage i returløbet Fejlmåling, eller slet ingen måling Opnår sjældent medietemperatur Overholder ikke kravende til EN1434 Ved store tryktab kan flow mindskes til under minimum Temperaturmåling følger ikke temperaturændringen Temperaturføler kan påvirkes af udefra kommende varme/kulde Vibrationer er en killer for Vortex Manglende pasta, ikke helt nede i lommen mm. Varmeafgivelse til omgivelserne Manglende pasta og ikke korrekt diameter Snavs i magnetisk induktiv flowmåler Snavs i mekanisk flowmåler Overflademonteret temperaturføler 1

13 Heat Meter Accuracy Testing Final Report 8 nye DN5 flowmålere testet Ingen af flowmålerne lever op til kravene til Klasse målere på trods af at være MID godkendte I gennemsnit måler de ca.,4% for meget! Med andre ord betaler man i gennemsnit,4% for meget i energiafgifter 13

14 Heat Meter Accuracy Testing Final Report Overflademonterede temperaturfølere Fejlmåling fra % 14

15 Måling af energi Valg af udstyr Måleudstyr til Energimåling Volumenmåler Temperaturfølerere - frem og retur Beregningsenhed Volumenmåler Temperaturfølere frem og retur Beregningsenhed 15

16 Ef = Error flow Den relative maksimalt tilladelige fejl for flowsensoren, udtrykt i %, for følgende nøjagtighedsklasser: Klasse 1: Ef = (1 + 0,01 qp/q), dog ikke over 5 %, Klasse : Ef = ( + 0,0 qp/q), dog ikke over 5 %, (industribrug) Klasse 3: Ef = (3 + 0,05 qp/q), dog ikke over 5 %, (husinstallationer) qp = Maximum flow for Energimåleren q = Aktuelt flow 16

17 Ef = Error flow Ef = ( + 0,0 qp/q), dog ikke over 5 % Vortex Flow meter Magnetisk induktiv Clamp on Flow meter Clamp on Flow meter Max Flow qp q = Flow % E f max fejl % ( m/s) 80.03% 60.03% 40.05% 0.10% 10.0% 5.40% % Typical turndown 1:1 0.75% 0.75% 0.75% 0.75% 0.75% 0.75% N/A N/A Yokogawa AXF 0.35% 0.35% 0.35% 0.35% 0.35% 0.50% 1.00% 7.50% Standard accuracy.10%.3%.43%.85% 4.10% 6.60% 11.60% 76.56% Field Calibrated 1.00% 1.13% 1.33% 1.75% 3.00% 5.50% 10.50% 75.46% 17

18 Ef = Error flow - Clamp On flow meter Ef = ( + 0,0 qp/q), dog ikke over 5 % qp = 5 m/s Max Flow qp m/s q = Flow m/s E f max fejl % Flow 5.5% 100 Max flow application m/s % % % % % % % Clamp on Flow meter Standard accuracy.10%.3%.43%.85% 4.10% 6.60% 11.60% 76.56% Clamp on Flow meter Field Calibrated 1.00% 1.13% 1.33% 1.75% 3.00% 5.50% 10.50% 75.46% 18

19 Et = Error temperatur Den relative maksimalt tilladelige fejl for temperaturfølerpar, udtrykt i %: Et = (0,5 + 3 Δθmin/ Δθ) Hvor fejlen Et henfører den angivne værdi til den sande værdi af forholdet mellem temperaturfølerparrets udgangssignal og temperaturforskellen. Δθ = temperaturforskel θin θοut med Δθ 0; Δθmin = nedre grænse af Δθ for korrekt funktion af varmeenergimåleren inden for de maksimalt tilladelige fejl Δθmax/Δθmin 10; Δθmin = 3 K eller 5 K eller 10 K Δθmin 5 Δθ Max err % % % 5 1.1% 10.0% 5 3.5% 19

20 Et = Error temperatur Temperaturfølere fås i forskellige Din-klasser Temperaturfølere Zeroerr Spanerr Klasse A Klasse B Klasse B 1/ Klasse B 1/ Klasse B 1/ Usikkerhed = T*Spanerr+Zeroerr Δθmin 5 Klasse A Δθ Max err Δθ Usikkerh % 0.6% % 1.0% 5 1.1% 1.4% 10.0% 3.7% 5 3.5% 7.5% Klasse B 1/10 Δθ Usikkerh. 0.7% 1.0% 1.6% 4.3% 9.0% 0

21 Et = Error temperatur Parrede temperaturfølere fås i 3 forskellige klasser: Class 1 ΔTmin = 1 K Class ΔTmin = K Class 3 ΔTmin = 3 K Ifølge EN 1434, er formlen for den maximale fejl Et = ± ( ΔTmin/ΔT) i % Det svarer præcis til kravet fra SKAT! Δθmin 5 Δθ Max err % % 5 1.1% 10.0% 5 3.5% Class 3 Max err 0.7% 0.8% 0.9% 1.4%.3% 1

22 Ec = Error calculator Den relative maksimalt tilladelige fejl for beregningsenheden, udtrykt i %: E c = (0,5 + Δθ min / Δθ) Hvor fejlen E c henfører den viste varmemængde til den sande varmemængde. Δθ = temperaturforskel θin θοut med Δθ 0; Δθmin = nedre grænse af Δθ for korrekt funktion af varmeenergimåleren inden for de maksimalt tilladelige fejl Δθmin 5 Δθ Max err % % 5 0.7% % 5 1.5%

23 Ec = Error calculator Systec flowcomp. Energiberegning. Usikkerhed A/D - D/A konvertering 0.10% Linearitet 0.05% Beregning - xenthalpi og xdensitet 0.05% Temperaturmåling 1 bit opløsning v. Pt100 C 0.05 Analog indgang (Flow) 1 bit opløsning 0.05% 0.05% E = fm*(h_t1-h_t) fm = Masseflow h = Enthalpi t1 = Fremløbstemp t = Returløbstemp Tfrem 60 Δθmin 5 Δθ Max err t1 t Usikkerhed % % % % 0 0.8% % % % 5 1.5% % 3

24 Dampmåling E.A Dampmålere Måling af damp Måling af damp skal som udgangspunkt ske ved hjælp af egentlige dampmålere 4

25 Varmeenergimålere BEK nr. 138 af 5/ Egentlige dampmålere Sikkerhedsstyrelsen har ikke fastsat forskrifter og krav til dampmålere. Installerede dampmålere skal have samme nøjagtighed og upåvirkelighed som varmeenergimålere 5

26 Dampflowmåling de gængse målepricipper

27 Dampflowmåling de gængse målepricipper

28 Formel for beregning af masseflow ved benyttelse af måleblænder. Qm C 1 4 * d 4 * * p * 1 Qm= Masseflow. C= Dischargefaktor. β =Diameterforhold mellem rør og blænde d/d d = Blændediameter ε = Gas ekspansions faktor Δp= Differenstryk over blænde ρ= Densitet af medie ved driftsbetingelser

29 p p d d D D C C q q m m qm= Masseflow. C= Dischargefaktor ε = Gas ekspansions faktor β =Diameterforhold mellem rør og blænde d/d D = Rørdiameter d = Blændediameter Δp= Differenstryk over blænde ρ= Densitet af medie ved driftsbetingelser. Ifølge ISO5167 er usikkerheden på en blændemåling bestemt ved: Insatech Procesdage Energimåling

30 30 Usikkerhedsberegning af flowmåling Insatech Procesdage Energimåling p p d d D D C C q q m m Faktorer Std usikkerhed Distribution Distr. faktor Sensitivity Bidrag C= Dischargefaktor 0.75% Firkant % ε = Gas ekspansions faktor 0.10% Normal % β =Diameterforhold mellem rør og blænde d/d D = Rørdiameter 0.40% Firkant % d = Blændediameter 0.10% Firkant % Δp= Differenstryk over blænde 1% Normal % ρ= Densitet af medie ved driftsbetingelser 0.40% Normal % Usikkerhed K1 0.90% Usikkerhed K 0.9%

31 Differenstryk bestemmer turn-down Maksimal usikkerhed på differenstryk, hvor vi stadig overholder % på samlet usikkerhed Faktorer Std usikkerhed Sensitivity Bidrag C= Dischargefaktor 0.75% % ε = Gas ekspansions faktor 0.10% % β =Diameterforhold mellem rør og blænde d/d D = Rørdiameter 0.40% % d = Blændediameter 0.10% % Δp= Differenstryk over blænde 6% % ρ= Densitet af medie ved driftsbetingelser 0.40% % Usikkerhed K1 1.73% Usikkerhed K.00% 31

32 Differenstryk bestemmer turn-down Beregning af usikkerhed på differenstryk (EJA-E) 3

33 Differenstryk bestemmer turn-down Beregning af usikkerhed på differenstryk (EJA-E) Minimum flow med 1 transmitter ca. 5 t/h Flow t/h Usikkerhed 35.7% 14.48% 4.45% 1.99% 1.09% 0.68% 0.46% 0.33% 0.5% 0.19% 0.14% 0.10% 0.08% 0.06% 0.05% 33

34 Differenstryk bestemmer turn-down Beregning af usikkerhed på differenstryk (EJA-E) Minimum flow med transmittere ca. 7 t/h Flow t/h dp kpa Usikkerhed 5.95% 1.09% 0.7% 0.15% 1.09% 0.68% 0.46% 0.33% 0.5% 0.19% 0.14% 0.10% 0.08% 0.06% 0.05% 34

35 Minimum differenstryk Differenstryk ved 7 t/h = 0.1 kpa = 1 mbar = 10 mm Vs Hvor godt kan man line op? 35

36 Minimum differenstryk Hvor godt kan man line op? Sund fornuft er også tilladt at bruge Streng HCV-C HCV-D HCV-E HCV-F Differenstryk 0 mbar 0,15 mbar -0,15 mbar 0 mbar HCV-G 3,1 mbar = ca. 10 t/h! SMV-K SMV-C460 SMV-IL 0,19 mbar 0, mbar -0,038 mbar Flow t/h dp kpa Usikkerhed 5.95% 1.09% 0.7% 0.15% 1.09% 0.68% 0.46% 0.33% 0.5% 0.19% 0.14% 0.10% 0.08% 0.06% 0.05% 36

37 Er der nogen spørgsmål?

38 38