Afprøvning af Schlumberger Mistral M2 gasmåler. Projektrapport April 2003

Transkript

1 Afprøvning af Schlumberger Mistral M2 gasmåler Projektrapport April 2003

2 Afprøvning af Schlumberger Mistral M2 gasmåler Leo van Gruijthuijsen Dansk Gasteknisk Center a/s Hørsholm 2003

3 Titel : Afprøvning af Schlumberger Mistral M2 gasmåler Rapport kategori : Projektrapport Forfatter : Leo van Gruijthuijsen Dato for udgivelse : Copyright : Dansk Gasteknisk Center a/s Sagsnummer : ; H:\722\80\rapport doc Sagsnavn : Afprøvning af Schlumberger Mistral gasmåler ISBN : For ydelser af enhver art udført af Dansk Gasteknisk Center a/s (DGC) gælder: at DGC er ansvarlig i henhold til Almindelige bestemmelser for teknisk rådgivning & bistand (ABR 89), som er vedtaget for opgaven, med mindre andet aftales skriftligt. at erstatningsansvaret for fejl, forsømmelser eller skader over for rekvirenten eller tredjemand gælder pr. ansvarspådragende fejl eller forsømmelse. Ansvaret er dog altid begrænset til maksimum 100% af det vederlag, som DGC har modtaget for den pågældende opgave. Rekvirenten holder DGC skadesløs for alle tab, udgifter og erstatningskrav, der måtte overstige DGC s hæftelse. at DGC skal - uden begrænsning - omlevere egne ydelser i forbindelse med fejl, mangler og forsømmelser i DGC s materiale. Dette gælder dog ikke længere end 5 år fra opgavens udførelse. at rekvirenten er ansvarlig for, at de iht. lov gældende sikkerheds- og arbejdsmiljøregler hos rekvirenten kan overholdes af DGC i forbindelse med opgavens udførelse. Såfremt DGC må standse, afbryde og/eller udsætte en opgave, fordi disse regler ikke kan overholdes, må rekvirenten bære DGC s eventuelle ekstraomkostninger i forbindelse hermed. Marts 2000

4 DGC-rapport 1 Indholdsfortegnelse Side 1 Resume og konklusion Inledning Forsøgsopstilling Resultater Referencer...11

5 DGC-rapport 2 1 Resume og konklusion Dansk Gasteknisk Center a/s har for de danske gasselskaber undersøgt Mistral M2 målerens følsomhed for pulsationer i gastrykket, der kan forekomme i forbindelse med gastryksregulering. Måleren blev afprøvet i kombination med en gastryksregulator af type Fiorentini Dival 160/G, som har stor tendens til at gå i svingning. De pulsationer, som måleren blev udsat for, er således realistiske under praktiske forhold, selvom de muligvis skal betragtes som worst case. Undersøgelsen har vist, at måleren er følsom for pulsationer i gastrykket, og at fejlvisningen er afhængig af både gasflow og pulsationernes amplitude. Den største fejl blev observeret ved relativt lavt flow (7 m 3 /h) og moderate pulsationer (15 mbar ved et tryk på 4 bar), hvor fejlvisningen var op til ca %. Mistral M2 måleren må derfor betragtes som uegnet for anvendelse i installationer, hvor der kan forekomme pulsationer i gastrykket. På grund af målerens store dynamik område (1:400), kompakte konstruktion og fleksibilitet ved installation er måleren dog potentielt interessant for installationer, hvor der med sikkerhed ikke forekommer pulsationer. Dansk Gasteknisk Center a/s April 2003 Leo van Gruijthuijsen Projektleder Lars Jacobsen Laboratoriechef

6 DGC-rapport 3 2 Inledning Mistral M2 (fabrikat Actaris) er den første afregningsmåler til naturgas, der bygger på et fluidistor-princip. Måleren er potentielt meget interessant, fordi den ikke har bevægelige dele, og på grund af dens store dynamikområde (1:400), kompakte konstruktion og fleksibilitet ved installation. Figur 1: Måleprincip: En gasstråle sendes mod et legeme med gaspassage på begge sider. Gasstrålen vil straks begynde at skifte mellem de to sider med en frekvens bestemt af gashastigheden. Med termiske sensorer måles gasstrålens skiftefrekvens [1] Mistral M2 er udviklet i USA, hvor den forhandles som Dattus fm2. En prototype af gasmåleren har med gode resultater været afprøvet i en fieldtest i USA i løbet af 2000 (se Tabel 1). Målere baseret på fluidistor-princippet har dog tidligere vist sig påvirkelig af kraftige trykpulsationer, som de i anden forbindelse er observeret i danske gasinstallationer [2]. Følsomhed for trykpulsationer er derfor en væsentlig faktor for at kunne vurdere Mistral M2-målerens anvendelighed i Danmark. Formålet med nærværende undersøgelse er at fastlægge, hvorvidt Mistral M2-måleren er følsom for trykpulsationer. Undersøgelsen er igangsat af gasselskabernes fagudvalg for gasmålere og er udført i løbet af forår Projektets resultater har været drøftet med Actaris Metering Systems, som har rekvireret ekstra tests af måleren, der blev gennemført i efteråret 2002.

7 DGC-rapport 4 Resultatet af sidstnævnte undersøgelser, som i øvrigt har bekræftet de første resultater, er ikke omfattet af nærværende rapport. Den afprøvede måler er venligst udlånt af Flonidan A/S og Actaris Metering Systems. Figur 2 Resultater af fieldtest i USA [1]

8 DGC-rapport 5 3 Forsøgsopstilling Nedenstående figur viser en skitse af forsøgsopstillingen P 6 7 Opstillingen består af følgende komponenter: 1. Trykreduktionsventil, der forsynes med trykluft. Tilgangstryk ca. 9 bar, afgangstryk ca. 4 bar. 2. Kromschröder turbinemåler med kapacitet på 40 m 3 /h, der bruges som reference. 3. Buffertank på 75 liter, der både dæmper eventuelle trykpulsationer fra reduktionsventil (1), der kunne have indflydelse på Mistral måler (4), og trykpulsationer fra gastryksregulator (6), der kunne have indflydelse på Kromschröder måler (2). 4. Mistral M2 måler. Måleområde m 3 /h. Måleren vises her monteret før gastryksregulator (6), men har ved nogle forsøg også været monteret efter regulatoren. 5. Kistler tryktransducer med tilhørende udstyr til måling af trykpulsationer [3]. Tryktransduceren har ved nogle forsøg været monteret efter gastryksregulator (6). 6. Fiorentini Dival 160/G gastryksregulator. Tilgangstryk max 8 bar; afgangstryk 115 mbar. Denne gastryksregulator har stor tendens til at gå i svingning [4]. Ved hjælp af en påbygget kuglehane på udluftningsåbningen kan trykpulsationernes amplitude reguleres. 7. Kugleventil til regulering af luftflowet. Trykpulsationer samt pulssignal fra Kromschröder og Mistral måler blev målt med et opsamlingsinterval på 1 millisekund.

9 DGC-rapport 6 4 Resultater De følgende figurer viser repræsentative eksempler på målinger, hvor Mistral M2 gasmåleren blev udsat for skiftevis stabilt flow og forskellige trykpulsationer. Øverst i hver graf vises impulsignal fra Mistral M2 måler, midterst signal fra Kromschröder måler og nederst trykpulsationer. Af tekniske grunde ændrer nulpunktet for tryksignalet sig i nogle tilfælde med op til ca. 2 mbar med 1 sekund interval. Mistral måleren har været monteret både før og efter gastryksregulatoren. Ved montering efter gastryksregulatoren blev måleren udsat for relativt store trykændringer: op til ca. 35 mbar på et gastryk på 115 mbar. Ved montering før regulatoren var trykpulsationerne op til ± 50 mbar på et gastryk på 3.8 bar. Figur 3 og 4 viser resultater af forsøg med måler monteret efter regulator. Flowet blev varieret fra ca. 5 til 50 m 3 /h (aflæst på Mistral målerens display, når gastrykket var stabilt), og måleren blev skiftevis udsat for stabilt tryk (Figur 3) og trykpulsationer (Figur 4). Som det kan ses i Figur 3 gav både Mistral og Kromschröder måler et regelmæssigt signal, når trykket var stabilt. Det skal dog bemærkes, at forholdet mellem signalerne fra de to målere ikke var konstant, men ændrede sig med varierende flow. Når gastrykket ikke var stabilt blev Mistral målerens signal mindre regelmæssigt og i nogle tilfælde forsvandt signalet helt (Figur 4). Effekten var størst ved relativt lavt flow (Figur 4a-b), selvom trykpulsationerne var kraftigere ved større flow (Figur 4-d). Også med Mistral måler monteret før gastryksregulator blev der observeret en indflydelse af trykpulsationer. Figur 5 giver et eksempel for et flow på 7 m 3 /h (aflæst på Mistral måler), hvilket var worst case med hensyn til følsomhed for trykpulsationer. Ved større flow end ca. 40 m 3 /h havde trykpulsationerne ingen indflydelse på flowmålingen. Figur 3a-c viser henholdsvis en måling uden trykpulsationer med ca. 15 mbar trykpulsationer og med ca. 50 mbar pulsationer. Størrelsen på trykpulsationerne blev varieret ved hjælp af kuglehanen på trykregulatorens udluftningsåbning.

10 DGC-rapport 7 Uden trykpulsationer var signalet fra Mistralmåler stabilt og displayet viste som nævnt 7 m 3 /h. Med pulsationer blev signalet uregelmæssigt og displayet viste et flow op til 170 m 3 /h. Det største flow blev målt ved relativt små trykvariationer (± 15 mbar på et gastryk på 3.8 bar, se Figur 5b). Målingerne viser således, at Mistral M2 måleren er følsom for trykpulsationer. Afhængig af pulsationernes og flowets størrelse og formentlig også af pulsationernes frekvens, kan måleren både vise for meget eller for lidt. Den største fejlvisning observeret ved denne undersøgelse var ca %.

11 DGC-rapport 8 a b c d Figur 3 Mistral måler efter trykregulator; trykpulsationer dæmpet. Flow ca. (a) 5 m 3 /h, (b) 10 m 3 /h, (c) 26 m 3 /h, (d) 50 m 3 /h

12 DGC-rapport 9 a b c d Figur 4 Mistral måler efter trykregulator; trykpulsationer ikke dæmpet. Flow ca. (a) 5 m 3 /h, (b) 10 m 3 /h, (c) 26 m 3 /h, (d) 50 m 3 /h

13 DGC-rapport 10 a b c Figur 5 Mistral måler efter trykregulator; p = 3.8 bar, flow ca. 7 m 3 /h. (a) trykpulsationer dæmpet; (b) trykpulsationer delvist dæmpet; (c) trykpulsationer ikke dæmpet

14 DGC-rapport 11 5 Referencer 1. Fluidic oscillation measurement. Paper, Actaris Metering Systems. 2. Trykpulsationer og gasmåling. Projektrapport, DGC, december Betjeningsvejledning - måleudstyr til kontrol af pulsationer i gasledninger og gasmålesystemer. DGC, december Retningslinier for dimensionering af gastryksregulatorer. Projektrapport, DGC, maj 2000.