Vandmålere og installationsforhold Dennis D. Sørensen Teknologisk Institut 1
Introduktion Ingeniøren berettede om en ivrig vandbruger - Målebæger - Gentagne korte aftapninger - 5-6 (enkelte tilfælde 10) gange for meget - Online debat: Ikke enkeltstående tilfælde af målefejl Kommunal forsyning havde modtaget klager - Vandmåleres måleevne ved brug af sprøjtepistoler - Indledende forsøg indikerede målefejl pga. efterløb på >10% Lejlighedskompleks udskiftede gammel vandmåler (vingehjul) - Vandforbrug steg ~40% - Nye måler var installeret tættere på en bøjning end den gamle - Ved at flytte nye måler hen hvor den gamle var placeret, faldt vandforbruget til det normale leje Antal af vandmålere i Danmark anslås til ~1,5 mio. 2
Faktorer der introducerer målefejl Vandmåler - Startflow / anløbsmængde - Kontinuerlig statisk strømning - Dynamiske strømninger - Efterløb Installationsforhold - Ventiler - Tyngdekraft (orientering) - Rørsamlinger - Kontraventiler (e.g. ifm. varmtvandsbeholder) - Bøjninger Mediet - Temperaturudsving - Vandkvalitet (aflejringer af okker, magnetit, mv.) 3
Efterløb Flere forskellige måleprincipper undersøgt - Vingehjul - Hvirvelskive - Ultralyd Protokol der dækker repræsentative forbrugsmønstre for familien Danmark 2 vandmålere af samme type i serie Vand med 3 forskellige flowrates - 60 L/h - 350 L/h - 900 L/h En kuglehane eller butterflyhane placeret nedstrøms for vandmålere til manuelt at åbne/lukke for vandet (lukket indtil tæller stod stille) - 1 gang (stående start/stop) - 20 gange 4
Målefejl (%) for forskellige vandmålere Værste resultat t af de to målere indført i tabel Vingehjul - vådløber værst Værst ved lave flowrate på 60 L/h Flowforstyrrer ingen signifikant effekt 5
Efterløb - Videre undersøgelser Flere forsøg nødvendige Flere målere med forskellige måleprincipper Udrede hvorfor nogle målere fejler meget - Opstille modeller - Computational Fluid Dynamics (CFD) 6
Installationsforhold og -effekter Dynamiske installationseffekter som er forårsaget af - Pumper - Kompressorer - Ventiler - Trykregulatorer - Strømningen selv, dvs. strømningsinducerede oscillationer Statiske installationseffekter som skyldes et opstrømsrør ikke lige i tilpas længde - Bøjninger - Rørsamlinger - Diameterændringer - Ventiler, der er mere eller mindre åbne Kan opdeles i 2 kategorier - Profilforvrængende med lidt swirl - Profilforvrængende med meget swirl Eksempel: Defekt kontraventil + varmtvandsbeholder 7
Eksempel med dobbelt-bøjning i samme plan 8
9
10
11
12
13
Eksempel med adskillige bøjninger 14
15
16
17
18
19
Forskellige måleres installationsfølsomhed Type Nøjagtighed (***=høj, **=middel, *=lav) Følsomhed (Høj, Mellem, Lav, Negligibel) Blænde ** H-L Fortrængning *** N Turbine *** M/H Vortex ** M EM ** M/L Ultralyd ** M/L Termiske * L Coriolis *** N Kilde: An Introductory Guide to Flow Measurement af Roger C. Baker, 2003 20
Forstyrrelsers indflydelse på forskellige installationer Nødvendig længde af lige rør for at måler kan opnå proklameret nøjagtighed Målers følsomhed overfor installation Negligibel Lav Opstrøms afstand (D) mellem forstyrrelse og måler 90 2 bøjninger i 2 bøjninger i Expander Reducer bøjning samme plan vinkelrette ½D to 1D 2D to D eller T planer Nedstrøms afstand (D) 0 0 0 0 0 0 10 16 34 16 5 4 Middel 14-18 18-26 36-48 16-22 5-9 6-7 Høj 28-36 36-42 62-70 30-54 14-22 7-8 Kilde: An Introductory Guide to Flow Measurement af Roger C. Baker, 2003 21
Videre læsning ISO standarder - ISO 2714 - Positive Displacement - ISO 2715 - Turbine - ISO 5167 - Differential Pressure - ISO 6416 - Ultrasonic - ISO 6817 - Electromagnetic - ISO 9300 - Critical Nozzles - ISO 10790 - Coriolis - ISO 11605 - Variable Area - ISO 12764 - Vortex - ISO 14511 - Thermal Mass 22
Installationsforhold - Videre undersøgelser Eksperimentelle forsøg - Forskellige måleprincippers afhængighed af installationsforhold ved brug af flowforstyrrer - LDV dokumentation af flowprofiler Simulering - CFD modellering Rapportere 23
Test af Coriolis-måler ved forskellige driftsbetingelser 6 flow rates, 5-100% af Qmax under 4 forskellige betingelser Hvert målepunkt er gennemsnittet af 5 måleværdier Kalibreringskurverne er lineære indenfor ~0,25% med undtagelse af det høj-viskøse medie Specifikationen siger max. 0,2% målefejl Test of Coriolis Mass Meter at various process conditions 1,0 08 0,8 0,6 0,4 Error [% %] 0,2 0,0-0,2-0,4-0,6 06-0,8-1,0 5 9 17 30 55 100 Flow [%] Ambient temperature/low pressure/low viscosity High temperature/low pressure/low viscosity Ambient temperature/high pressure/low viscosity Ambient temperature/low pressure/high viscosity 24
For yderligere information kontakt: Dennis Dam Sørensen Projektleder dds@teknologisk.dkdk +45 7220 2832 25