Gennemgang af måleprincipper - Coriolis.

Transkript

1 Gennemgang af måleprincipper - Coriolis

2 Agenda Generalt måleprincip Gaspard Gustave Coriolis Coriolis Princip Masseflow og Densitet Resonans frekvens Udformning af målerør (lige rør) Udformning af målerør (sammenligning) Yokogawa Mekanisk konstruktion Boks i boks design Multi flange koncept Design målerør Drænbar Maretiale og overflade finish Temperaturmåling Yokogawa Densitetsmåling Kalibrerings optioner Volumenflow Yokogawa Koncentrationsmåling Standard / Avanceret metode Avanceret metode Yokogawa s modelrække RotaMASS Yokogawa Dimensionering Sizing software Yokogawa Applikationer Hvor bruges Coriolis flowmålere Bronkhorst s modelrække Coriflow Mini Cori Bronkhorst Dimensionering Fluidat Spørgsmål 2

3 Måleprincip Gaspard Gustava Coriolis Den Franske matematikker Gaspard Gustava Coriolis ( ) beskriver i 1835 en kraft som virker vinkelret på bevægelsesretningen på et roterende emne, afhængig af masse og vinkelhastighed. Mere end 100 år senere kommer de første masse flowmålere som populært kaldes Coriolis flowmålere. 3

4 Måleprincip Coriolis princip Nordlige halvkugle Sydlige halvkugle Jordens hastighed ved ækvator er ca. 1600km/h. Ved 45 erne breddegrad vil den være ca. 1100km/h. Hvis en sky driver fra ækvator til den 45 erne breddegrad vil den stadig have den samme hastighed som den havde ved ækvator og Coriolis effekten vil derfor begynde at trække den mod højre. Det samme sker på den sydlige halvkugle, bare omvendt. Når karrusellen rotere mod uret og kuglen skubbes væk fra centrum, vil Coriolis kraften trække den mod højre 4

5 Måleprincip Coriolis princip Indløb på måleren kan betragtes som midten af karrusellen og midten af buen på måleren kan betragtes som ydre diameteren på karrusellen. Mediets vej igennem måleren kan betragtes som kuglens vej fra midten af karrusellen til den ydre diameter og tilbage igen. 5

6 Måleprincip Masseflow og Densitet De indvendige målerør sættes til at vibrere ved deres resonans frekvens som er et udtryk for densiteten på mediet. I modsætning til de fleste andre måleprincipper er Coriolis flowmåleren ikke afhængig af en lige rørstrækning før og efter måleren, hvilket giver en markant nemmere installation. 6

7 Måleprincip Masseflow og Densitet Når mediet løber igennem måleren, vil Coriolis effekten generere en faseforskydning imellem ind og udløb, som er proportional med masseflowet. 7

8 Måleprincip Masseflow og Densitet Volumenflow, flowhastighed og koncentration kan beregnes ud fra det målte masseflow og densiteten. 8

9 Måleprincip Resonans frekvens Ved en lav eksitations frekvens er man sårbar for støj fra kompressorer, pumper og lign. Ved en høj eksitations frekvens risikerer man at beskadige sit produkt. (adskillelse af vand/olie produkter og beskadigelse af biologiske produkter) RotaMASS benytter en medium frekvens på ca. 150Hz til at eksitatiere målerørene. 9

10 Måleprincip Udformning af målerør (lige rør) 10

11 Måleprincip udformning af målerør (sammenligning) U-formede målerør: Fordele: Mulighed for høj temperatur 350gr. Mulighed for højt tryk 400barg. Mulighed for at måle densitet og gas. Mindre følsom over for vibrationer. Ikke nødvendigt med målerør i Titan. Ulemper: Tryktab. Kun drænbar ved 100% vertikal montage. Størrelse. Lige-formede målerør: Fordele: Lavt tryktab Drænbar ved blot få gr. Hældning. Relativ lille størrelse. Ulemper: Pga. materiale udvidelse er Titan nødvendigt til målerør. Meget høj eksitations frekvens som kan beskadige visse organiske materialer. Reference rør er kun kalibreret på vand, så ved andre densiteter må der forventes måle fejl 11

12 Måleprincip Yokogawa - Bronkhorst 12

13 Yokogawa Mekanisk konstruktion Boks i boks design RotaMASS minimere nul-punkts drift med boks i boks designet der reducerer stresspåvirkninger på målerørene. Den ydre boks leder vibrationer og stress påvirkninger fra den ene flange direkte til den anden, uden at målerørene påvirkes. Den indre boks afstiver målerørene uden at være i direkte kontakt med procestilslutningerne. 13

14 Yokogawa Mekanisk konstruktion Boks i boks design Flowmåler monteret direkte efter en pumpe, fritstående og med en tung ventil og rørføring. 14

15 Yokogawa Mekanisk konstruktion Multiflange koncept Når flowmåleren dimensioneres er det reelt størrelsen på målerørene man bestemmer. Derefter vælges den tilslutningsstørrelse som passer til rørsystemet. RotaMASS kan derfor installeres i de fleste applikationer med et minimum af installation omkostninger. 15

16 Yokogawa Mekanisk konstruktion - Rørdimensioner Tykkelsen på målerørene har indflydelse på flowmålerens evne til at modstå trykstød og kan derved være med til at sikre minimal indflydelse på rørenes stivhed fra trykændringer og forlænger levetiden i korrosive og slidende medier Sømløse målerør er også en fordel, da disse ikke har en lodning eller svejsning som kan beskadiges. Der er heller ingen pakninger eller O-ringe som kan blive utætte. 16

17 Yokogawa Mekanisk konstruktion - Drænbar Målerørene i RotaMASS har en vinkel på min. 2 både ved horisontal og vertikal montage. Dette sikre at måleren er drænbar og døde lommer forhindres. 17

18 Yokogawa Mekanisk konstruktion Materiale og overflade finish Målerens medieberørte dele kan fås i forskellige typer af materiale, såsom rustfrit stål 316L eller Hasteloy C. Procestilslutning, flowsplitter og målerør kan fås i en poleret udgave hvor overflade ruheden er under 0,8µm. (Inkl. 3A og EHEDG certifikater) 18

19 Yokogawa Mekanisk konstruktion - Temperaturmåling Temperatur har stor indflydelse på målerørenes stivhed og dermed resonansfrekvens. Derfor kompenseres der for ændringer i temperatur. På de større målere er temperaturføleren placeret uden på målerørene. 19

20 Yokogawa Densitetsmåling Kalibreringsoptioner Densitetsmålingen i RotaMASS er baseret på ændringer i resonansfrekvensen, proportionalt til mediets densitet, og foretages med og uden flow. 0,1g/cm 3 giver en frekvensændring på 0,2Hz til 1,5Hz afhængig af størrelsen på flowmåleren. Standard: Justering på vand og luft /K4: Speciel varmebehandling af bla. Lim og lodninger for at sikre optimal langtidsstabilitet. /K6: Varmebehandling + speciel kalibrering/justering over 24timer. Vand ved forskellige temperature mellem 20 C og 80 C + 3 væsker med forskellig densitet imellem 0,7 1,6g/cm

21 Yokogawa Densitetsmåling - Volumenflow RotaMASS måler direkte masseflow og densitet. Volumenflow er en funktion af disse (Masseflow x densitet = Volumenflow) Derfor er nøjagtigheden af densitetsmålingen ligeså vigtig som den af masseflowet, når volumetrisk output benyttes. 21

22 Yokogawa Koncentrationsmåling Standard / Avanceret metode Da koncentrationen af to kendte medier kan udtrykkes som densitetsændringen sammenholdt med medietemperaturen, og coriolismålerne måler begge parametre så kan man benytte coriolismålere som en direkte koncentrationsmåler. Koncentrationen bestemmes ud fra to metoder: Standard metoden hvor koncentrationen beregnes som et forholdstal ud fra densiteten. Denne metode bruges til emulsioner såsom vand i olie eller medier med tørstofs indhold. Den avancerede metode er til kemiske interaktive blandinger såsom HCL, Ethanol, opløst sukker, høj koncentreret saltvand osv. Her er det nødvendigt med en tabel der viser forholdet mellem koncentration, densitet og temperatur. Der benyttes altid option /K6 til koncentrationsmåling. 22

23 Yokogawa Koncentrationsmåling Avanceret metode Eksempel på tabel for koncentration af Ethanol og vand ud fra densitet og temperatur 23

24 Yokogawa koncentrationsmåling Avanceret metode Eksempler på eksisterende koncentrations optioner med RotaMASS 24

25 Yokogawa s modelrække - RotaMASS 25

26 Dimensionering Sizing software Proces parameter indtastet i sizing software. 26

27 Dimensionering Sizing software 27

28 Applikationer Hvor bruges Coriolis flowmålere..! Olie & Gas Fordele: Boks i boks design sikre en stabil måling i udfordrende miljø. Måler direkte masseflow ifm. Brændstofsforbrug. Sensor i SS304 eller SS316L Pharmaceutisk Fordele: Høj nøjagtighed og gentagelse, sikre optimal proces kontrol og sikkerhed for værdifuldt produkt. SIP, CIP og rengøringsvenligt design, 3A, EHEDG SS316L. Måler Brix og koncentration Applikationer: Bunkering (loading/offloading) Brændstofsforbrug; ME & AUX Offshore (Chemical injection) Metering skids Applikationer: WIFI vand Dosering af ingredienser til reaktorer. Kalibrering (Doseringsvogne & kalibreringsvogne) Power Fordele: Applikationer: Mulighed for måling af masse og Fuel olie til brændere volumenflow under besværlige forhold, til Net. Olie forbrug forbedring af proces effektivitet, reducering af emissioner, miljøvenlig produktion og omkostningsreduktion. 28

29 Applikationer Hvor bruges Coriolis flowmålere..! Kemisk industri Applikationer: Fordele: Høj Nøjagtighed og gentagelse, selv under omskiftelige processer. Heat tracing for produkter der kan størkne Produktionskontrol / kontrol af produktion ud fra koncentrationsmåling. Dosering af additiver Kontinuerlig måling på alkohol, solventer osv. Fødevare Fordele: Forskel i vægt påvirker tekstur, farve og smag af produktet, nøjagtig måling ag ingredienser er der essentiel. SIP, CIP, sanitær, Ra = 0,8µm Applikationer: Produktion af masse baseret produkter, fx bager produkter. Fylde og doserings applikationer. Overvågning af produkt kvalitet ud fra den indbyggede temperatur og densitetsmåling. Raffinaderi Fordele: Nøjagtig måling af masse, volumen og densitet i et instrument gør RotaMASS særdeles velegnet. Heat tracing for højviskose medier. Applikationer: Truck loading / offloading Blending af flere flow for at møde produktionsspecifikationer fx benzin, smøreolie, asfalt og fuel olie. Pipeline custody transfer 29

30 30

31 31

32 M50 CORI-FLOW series 3 Modeller inv. Tube diameter: M53 sensor diameter 1mm M54 sensor diameter 2mm M55 sensor diameter 4mm Resonans frekvens ~ 200 Hz 32

33 M10 mini CORI-FLOW series Single tube Square window shape (patented) sensor Optical measuring principle with sensor array Magnetic actuation Tube sizes: M12 : 0,25mm M13 : 0,05mm M14 : 1,3mm M15 : 3,12mm Resonance frequency (liquid / gas): M12 : 85 Hz / 90 Hz M13 : 160 Hz / 170 Hz M14 : 360 Hz / 400 Hz M15 :?? 33

34 Nulpunkts stabilitet g/h + limit Nulpunktsfejlen kan ændre sig hvis en eller flere af de følgende faktorer ændre sig væsentligt. Temperatur (af væske eller omgivelser) Monterings position af instrument. 0 time - limit 34

35 Dimensionering

36 Spørgsmål?

37 37