Transcript Vorstellung einer Neuheit

Industrielle Durchflussmesstechnik
Die Staudrucksonde deltaflow Technik und Konfiguration
systec Controls Meß- und Regeltechnik GmbH
Sebastian Fischer
Vertriebsleiter
Industrielle Durchflussmesstechnik
Inhalt
1.
Auslegung Ihrer deltaflow
Typenauswahl, Montage, Notwendige Parameter, dp-Anschlüsse, Gegenlager
2.
Bi-direktionale Messung
3.
Splitting Range
4.
Staubbelastete Medien - Luftspüleinrichtung LSP
5.
deltaflow für Hochdruckanwendungen die DF25HDD3
6.
Kalibrierung
7.
Ein-/Auslaufbedingungen
8.
Integrierte Druck- und Temperaturmessung
Industrielle Durchflussmesstechnik
Kapitel 1 – Auslegung Ihrer deltaflow
Dieses Kapitel beinhaltet:
• Welche deltaflow Typen gibt es?
• Welche Parameter muss ich wissen?
• Welchen minimalen dp sollte ich bei welcher Anwendung haben?
• Wie kann ich Low-Flow-Applikationen lösen?
• Wie kann ich den Messbereich vergrößern?
• Wie funktioniert eine bi-direktionale Messung?
Industrielle Durchflussmesstechnik
Auslegung Ihrer deltaflow - Typen
DF8
DF12
DF25
DF25HDD3
DF25 Quicklok
DF44
Typ
Rohrgrößen
Druck
Bemerkung
DF8
1-25mm
0-690bar
Messstrecke mit integr. Blende
DF10
DN20-DN100
0-690bar
Weitestgehend ersetzt durch
DF12
DF12
DN20-DN100
0-160bar
DF25
DN65-DN2500
0-PN160 (PN250)
DF25 Quick-lock
DN65-DN2500
0-100bar
DF44
200mm-15m
0-100bar
DF25HDD3
60-690bar
0-690bar
Ziehbar
Einschweißsonde (HD)
Industrielle Durchflussmesstechnik
Auslegung Ihrer deltaflow
Welche Prozessanschlüsse / Typen sind verfügbar?
Industrielle Durchflussmesstechnik
Auslegung Ihrer deltaflow - Typen
Flansch-Version
SchneidringVersion
Industrielle Durchflussmesstechnik
Auslegung Ihrer deltaflow - Typen
Messstrecke
Einschweißsonde
(DF25HDD3)
Einschweißsonde
(DF12)
Industrielle Durchflussmesstechnik
Auslegung Ihrer deltaflow - Typen
DF8 – Messstrecke (Block) mit
intergrierter Blende
DF25 Quick-lock erlaubt ein Ziehen
der Sonde unter
Betriebsbedingungen (max. 100bar)
Industrielle Durchflussmesstechnik
Auslegung Ihrer deltaflow - Zusammenfassung
DF8
DF12 DF25
Flansch
X
X
Schneidring
X
X
Einschweiß
X
Quick-lock
o.r.
X
X
X
Messstrecke
X
DF25
HDD3
DF44 Remarks
X
Max. PN250
(PN160 für Dampf)
Max. PN40
X
Max. 100bar
X
max DN250 (andere auf
Anfrage)
Bemerkung: Messstrecken sind mit Flansch- und Anschweißenden sowie
z.T. mit Gewindeanschlüssen verfügbar
Industrielle Durchflussmesstechnik
Auslegung Ihrer deltaflow – benötigte Parameter (1)
dp-Anschluß
Isolierung
Stutzen (z.B. Flansch- oder Schneidringstutzen)
IT
Profil reicht über den gesamten
Durchmesser -> Länge
individuell abgestimmt
WT
• Innendurchmesser (ID)
• Wanddicke (WT)
ID
• Isolationsdicke (IT)
werden benötigt
Messprofil
Industrielle Durchflussmesstechnik
Auslegung Ihrer deltaflow – benötigte Parameter (2)
Material
Beschreibung
1.4571 (SS316Ti)
Edelstahl (>>90% aller
Anwendungen),
Bis 500°C
1.4828
HochtemperaturAnwendungen (bis 1040°C)
1.4539, Hastelloy
C4, Haynes Alloy
korrosive Medien
Hochdruck
Siehe extra Kapitel
• In den meisten Fällen können der Hals sowie außerhalb liegende
Komponenten (Flansch, Adapter,…) aus Edelstahl 1.4571 gefertigt
werden, selbst wenn für das Profil ein höherwertiges Material nötig ist.
• Material der Einschweißteile (Stutzen) sollte aus gleichem oder
ähnlichem Material wie die Rohrleitung gefertig werden.
Industrielle Durchflussmesstechnik
Auslegung Ihrer deltaflow – benötigte Parameter (3)
Rohrdaten
• Wandstärke
• Innendurchmesser
• Rohrleitungsmaterial
• Rohrleitungsverlauf (horizontal, vertikal)
Prozessdaten
• Durchfluss (Betriebs- / Auslegungs-)
• Temperatur (Betriebs- / Auslegungs-)
• Druck (Betriebs- / Auslegungs-)
Industrielle Durchflussmesstechnik
Wie kann ich meine deltaflow
mit dem dp-Transmitter verbinden ?
Industrielle Durchflussmesstechnik
Auslegung Ihrer deltaflow – dp-Anschlüsse
Direktmontage
Getrennte Montage
Industrielle Durchflussmesstechnik
dp-Anschlüsse - 3-Wegeblock
direkt
+ Schnelle und einfache Nullpunkteinstellung
+ Absperrung zum Medium (z.B. für Service des Transmitters)
+ Hochdruckbeständig (PN400)
- Kleine interne Durchmesser -> nicht empfohlen für feuchte
Gase (z.B. Biogas, Faulgas,…)
Industrielle Durchflussmesstechnik
dp-Anschlüsse - Kugelhähne
Direkt
Getrennt
+ Absperrmöglichkeit zum Medium
+ Große interne Durchgänge -> empfohlen für feuchte/verschmutze Medien
+ Verfügbar mit Gewindeanschlüssen, Anschweißenden, Verschraubungen
(Ermeto, Swagelok)
- Geringe Temperatur-/Druckbeständigkeit (70bar bei 35°C, 2 bar bei 200°C)
Industrielle Durchflussmesstechnik
dp-Anschlüsse - Absperrventile
Absperrventile (häufig bei getrennter
Montage)
• Doppelabsperrventile (siehe Bild) und
einfache Absperrventile verfügbar
• Verfügbar mit Anschweißenden,
Gewinden, Ermeto/SwagelokVerschraubung, kundenspezifische
Anschlüsse möglich
+ Absperrmöglichkeit zum Medium
+ große interne Durchgänge
+ Hochtemperature-/Druckfest (PN400)
Industrielle Durchflussmesstechnik
dp-Anschlüsse – Verschiedenes (1)
Verschraubung (z.B.
Ermeto für getrennte
Montage)
Kugelhahn mit ErmetoVerschraubung für getrennte
Montage
Anschweißenden
(getrennte
Montage)
Ovaladapter (direkt Montage)
(nach EN61518)
Industrielle Durchflussmesstechnik
dp-Anschlüsse – Verschiedenes (2)
Wetterschutzkasten
+ bietet Heizung und Schutz für dp-Transmitter u.ä.
+ Kann direkt auf der Sonde oder getrennt von der Sonde installiert
werden
Industrielle Durchflussmesstechnik
dp-Anschlüsse - Zusammenfassung
• Vielzahl von Anschlußmöglichkeiten vorhanden
• Absperrmöglichkeit zum Medium wird empfohlen.
• Wenn nichts anderes angegeben wird der 3-Wegeblock als Standard
empfohlen. Bei feuchten / schmutzigen Medien (i.d.R. Gasen) wird der
Kugelhahn empfohlen.
• Bei Hochdruckanwendungen werden Doppelabsperrventile empfohlen
Industrielle Durchflussmesstechnik
Wie wird die deltaflow montiert?
Industrielle Durchflussmesstechnik
Montage - Flüssigkeiten
• Montageposition soll Entweichen von Gasen aus der
deltaflow ermöglichen
• Bei installation von der Seite bzw. bei vertikalen
Rohrleitungen wird die deltaflow deshalb leicht nach unten
geneigt montiert.
Industrielle Durchflussmesstechnik
Montage - Gas
• Montageposition soll freies Abfließen von Kondensat ermöglichen.
(Andernfalls kann sich in der deltaflow Kondensat (=Wassersäule)
ansammeln und einen (falschen) Differenzdruck erzeugen.
• Bei installation von der Seite bzw. bei vertikalen Rohrleitungen wird die
Sonde deshalb nach oben geneigt eingebaut.
Industrielle Durchflussmesstechnik
Montage - Dampf
• Außerhalb der Rohrleitung kondensiert der Dampf. Der dp wird also
mittels Kondensatvorlage zum Transmitter übertragen.
• Montageposition soll Bildung der Kondensatvorlage erlauben.
Überschüssiges Kondensat soll abfließen.
• Bei installation von der Seite bzw. bei vertikalen Rohrleitungen wird die
Sonde deshalb nach oben geneigt. (0..3°)
Industrielle Durchflussmesstechnik
Auslegung Ihrer deltaflow – benötigter dp
Die deltaflow benötigt einen minimalen dp um eine genaue und
v.a. stabile Messung sicherzustellen.
Als Faustformel sollten Sie mindestens haben:
• Gase / Flüssigkeiten: >0.2mbar
• Dampf: >5mbar (Dampfanwendungen sind empfindlicher
gegenüber Einbaufehlern)
Differenzdrücke können mit der Auslegungssoftware deltacalc
einfach berechnet werden.
Download unter http://www.systec-controls.de/61-0-software.html
Industrielle Durchflussmesstechnik
Auslegung Ihrer deltaflow – benötigter dp
Wie kann ich Low-Flow-Applikationen lösen?
• In einigen Fällen (insb. Biogas) ist die Strömungsgeschwindigkeit und
damit der dp zu gering
• Messstrecke mit Reduzierung erzeugt geeigneten dp.
Reduzierung
(e.g. DN100/DN65)
Erweiterung (e.g.
DN65/DN100
Industrielle Durchflussmesstechnik
Auslegung Ihrer deltaflow - Gegenlager
Wann wird ein Gegenlager benötigt?
Industrielle Durchflussmesstechnik
Gegenlager - Hintergrund
 deltaflow hat eine Resonanzfrequenz (RF)
 Strömungsabriß an der Sonde erzeugt
Wirbel (Vortex) mit einer
Geschwindigkeitsabhängigen Frequenz (VF)
 Liegt VF im Bereich der Resonanzfrequenz
RF wird die Sonde angeregt („schwingt“) und
kann dadurch u.U. beschädigt werden (im
schlimmsten Fall brechen)
 Um das zu verhindern wird bei einigen
Anwendungen ein Gegenlager installiert
Vortex
Industrielle Durchflussmesstechnik
Frequenzberechnung ohne Gegenlager
Anwendung: Dampf, DN200, 7bar, 200°C, verschiedene Durchflüsse
v=7.73m/s
v=24.58m/s
v=61.46m/s
RF
VF
SF
VF
SF
VF
SF
DF25
248.9
70,2
3,55
234,1
1,06
585,3
0,43
DF32
264.5
43,8
6,04
145,9
1,81
364,7
0,73
DF44
383.3
33,5
11,44
111,7
3,43
279,4
1,37
RF = Resonanzfrequenz der Sonde / VF=Vortexfrequenz
Sicherheitsfaktor SF = RF/VF
SF >= 1.3 um Schwingung der Sonde auszuschließen
Industrielle Durchflussmesstechnik
Frequenzberechnung mit Gegenlager
Anwendung: Dampf, DN200, 7bar, 200°C, verschiedene Durchflüsse
v=7.73m/s
v=24.58m/s
v=61.46m/s
RF
VF
SF
VF
SF
VF
SF
DF25
995,8
70,2
14,19
234,1
4,25
585,3
1,7
DF32
1058,0
43,8
24,16
145,9
7,25
364,7
2,9
DF44
1535,2
33,5
45,83
111,7
13,74
279,4
5,49
Gegenlager vervierfacht die Resonanzfrequenz und damit den
Sicherheitsfaktor
Je größer das Sondenprofil (DF25, DF32, DF44) umso größer die
Resonanzfrequen
Industrielle Durchflussmesstechnik
Gegenlager - Beispiele
DF25 für Gegenlager (oben) und ohne
Gegenlager (unterste Sonde)
Hochdrucksonde (DF25HDD3)
mit Gegenlager
Industrielle Durchflussmesstechnik
Gegenlager – Zusammenfassung / Regeln
Ein Gegenlager wird benötigt, wenn:
• Rohrleitung größer oder gleich DN1000
• dp >= 20mbar und SF kleiner 1.3
• Hochdrucksonde (DF25HDD3)
Die Überprüfung ob Gegenlager notwendig oder nicht wird automatisch
im deltacalc durchgeführt (außer Rohrleitungsgröße!)
Industrielle Durchflussmesstechnik
Kapitel 2 – Splitting Range Messung
Wie können Applikationen mit großem Messbereich gelöst
werden?
Industrielle Durchflussmesstechnik
Splitting Range (1)
•
deltaflow hat typ. einen Messbereich von 1 zu 7…10
•
1 to 10 im Durchfluss bedeutet 1 zu 100 (!) in dp
Was hat dieses Verhalten für Auswirkungen auf die Messung?
Beispiel:
dp_min = 2mbar / dp_max = 240mbar
span dp-transmitter: 250mbar Genauigkeit 0.1% (=0.25mbar)
0.25mbar bei 2mbar bedeutet eine relative Unsicherheit von 12.5%
Zur Steigerung der Genauigkeit können bei großen Messbereichen
zwei oder mehr Transmitter verwendet werden, z.B. hier:
1. Transmitter: 0…20mbar
2. Transmitter: 20…240mbar
Industrielle Durchflussmesstechnik
Splitting Range (2)
Wie kann eine Splitting-Range-Messung realisiert werden?
• Es kommen zwei oder mehr (gestapelte)
Transmitter zum Einsatz
• Auswerteeinheit (z.B. flowcom) verwendet das
Signal des für diesen Betriebspunkt geeigneten
Transmitter (Entscheidung nach dp-Wert)
Verbindungselemente (Doppelovaladapter)
Industrielle Durchflussmesstechnik
Splitting Range (3) - Zusammenfassung
• Bei verwendung eines flowcoms können bis zu 4 dpTransmitter für die Splitting-Range Messung verwendet
werden (typisch 2 Transmitter)
• Messbereiche von 1..30 und höher können damit realisiert
werden
Industrielle Durchflussmesstechnik
Kapitel 3 – bi-direktionale Messung
Industrielle Durchflussmesstechnik
Bi-direktionale Messung
• TDurch das symetrische deltaflow-Messprofil
ist deltaflow fähig in beide Richtungen zu
messen (bi-direktionale Messung)
• Jede Messrichtung benötigt einen (oder bei
Splitting-Range auch mehrere) Transmitter
• Auswertung übernimmt flowcom oder PLS
1. Messrichtung
2. Messrichtung
(hier 2 Transmitter (hier auch 2
für splitting range) Transmitter für
splitting range)
Industrielle Durchflussmesstechnik
Kapitel 4 – Luftspüleinrichtung LSP
Wann wird eine Luftspüleinrichtung benötigt?
Industrielle Durchflussmesstechnik
Luftspüleinrichtung LSP
• Staubbelastete Medien können die Wirkdruckaufnahmen
(Bohrungen) verstopfen und das Messergebnis
beeinflussen.
• Faustformel: Bei Staubbelastungen >=50mg/m3 wird eine
automatische Spülung empfohlen
• systec bietet für diesen Fall eine automatische, SPSgesteuerte Luftspüleinrichtung (LSP)
• Die LSP bläst zyklisch (einstellbar) die Kammern der
deltaflow mit Druckluft frei
Industrielle Durchflussmesstechnik
Luftspüleinrichtung LSP - Aufbau
Ventile: Während
Spülvorganges
Verbindung zum
Transmitter geschlossen,
Verbindung zum
Druckluftanschluss
geöffnet
Schraubverbin
dung (Ermeto)
für Anschluss
der deltaflow
Anschluss für
Druckluft (max.
6bar)
Dp-Transmitter kann direkt auf
der LSP montiert werden
(Montageplatte erforderlich)
Luftspülung wird SPSgesteuert. Spülzyklus (z.B. jede
Stunde) als auch Spüldauer
(z.B. 5 sek) können leicht e
Industrielle Durchflussmesstechnik
Luftspüleinrichtung LSP - Beispiel
deltaflow DF50 (altes
Modell), Flangestutzen
Kugelhähne
LSP mit montiertem
Transmitter
Verbindungsleitungen
(Impulsleitungen)
Industrielle Durchflussmesstechnik
Luftspüleinrichtung LSP - Zusammenfassung
• Mit der LSP können auch extrem staubbelastete Medien
(200 g/m3) gemessen werden.
• Während des Spülvorgangs ist der dp hydraulisch in der
LSP „gefangen“ -> praktisch kein Verlust des dp-Signals
während der Spülung
• Optional ist eine Signalhaltung verfügbar. Dadurch wird der
letzte dp-Wert (vor der Spülung) elektronisch gehalten.
• Direkte Montage des Transmitters auf der LSP möglich
• Druckluft wird benötigt (max. 6bar)
• Impulsleitungen notwendig (Verbindung LSP - deltaflow)
Industrielle Durchflussmesstechnik
Kapitel 5 – deltaflow für Hochdruckanwendungen
Wann wird eine Hochdrucksonde benötigt ?
Industrielle Durchflussmesstechnik
Hochdrucksonde
Wann wird eine Hochdrucksonde benötigt?
• Limits für Standard-DF25: PN160 (Dampf), PN250 (Flüssigk.)
•Grundsätzlich muss der Kunde entscheiden, ob
Hochdrucksonde notwendig/gewünscht oder nicht. Es gibt
aber Indikatoren, die auf die Notwendigkeit einer
Hochdrucksonde hinweisen:
• Wenn Dichtflächen (Flansche) nicht akzeptiert werden, die
Sonde also eingeschweißt werden muss.
• Wenn die Rohrleitung aus hochwarmfesten Stählen gefertigt
ist. (z.B. P91, 10CrMo 9 10))
Industrielle Durchflussmesstechnik
Hochdrucksonde
Für Hochdruckanwendungen gibt es die Hochdruckversion
der DF25, die DF25HDD3
Kondensatgefäße
(nur für Dampf)
Sondenhals
• Profil nicht geschweißt, sondern aus
einem Block gefertigt (keine
Schweißnähte)
• Profil-Material: 1.4828
Profil
Doppelabsperr • Typische Materialien der
Einschweiß/Drucktragenden Teile
ventil
16Mo3, 10CrMo 9 10, P91
• Materialien für Absperrventile:
16Mo3, 10CrMo 9 10
• Gegenlager Standard
Industrielle Durchflussmesstechnik
Hochdrucksonde - Beispiele
- Steam, 535°C, 190bar
- Messstrecke
- Profile: 1.4828
- Weld-in part: P91
- Condensate Pots: P91
- Steam, 540°C, 100bar
- Profile: 1.4828
- Weld-in part: 10 CrMo9 10
- Condensate Pots:
10 CroMo 9 10 (=1.7380)
Industrielle Durchflussmesstechnik
Hochdrucksonde – Benötigte Zertifikate / Zulassungen
Maßgebend ist hier die PED97/23/EG
16 Mo 3
(1.5415)
13CroMo44
(1.7335)
10CrMo9 10
(1.7380/1.7383)
X20CrMoV12 1
(1.4922)
Röntgenuntersuchu
ng (der
Schweißnähte)
TÜV Abnahmetest
P91
(1.4903)
X
x
x
x
x
X
x
x
x
x
x
x
x
x
(Farbeindringprüfung,
Härteprüfung, MaterialVerwechslungsprüfung)
Glühen
Baumusterdokumen
tation mit 3.2
Zeugnis
x
Industrielle Durchflussmesstechnik
Kapitel 6 - Kalibrierung
Industrielle Durchflussmesstechnik
Kalibrierung
qm 
1



4
d ² 2  dp  
Formel für Durchflussberechnung
• Bei der Kalibrierung werden der Durchfluss, die Temperatur, der
Druck (Referenzmessgeräte) sowie der dp an der zu kalibrierenden
deltaflow gemessen.
• Daraus wird ein korrigierter Zeta („Blockagefaktor“) ermittelt
• Dieses Zeta wird dann für die Auslegung (mittels deltacalc)
verwendet
-> Nochmal verbesserte Genauigkeit (0.4%)
• Kalibrierung am Werksprüfstand (systec) oder PtB
• Messstrecke wird in jedem Fall benötigt
Industrielle Durchflussmesstechnik
Werkszertifikat
PtB Zertificate
Industrielle Durchflussmesstechnik
Kapitel 7 - Einlaufbedingungen
Wo positioniere ich meine deltaflow für optimale
Messergebnisse ?
Industrielle Durchflussmesstechnik
Empfohlene Ein-/Auslaufbedingungen
Industrielle Durchflussmesstechnik
Einlaufbedingungen - ImproveIT
• ImproveIT ist eine Datenbank mit
Kalibrierfaktoren (ca. 3000) für
verschiedene (verkürzte)
Einlaufbedingungen
• Diese Kalibrierfaktoren werden von
systec auf Anfrage gerne für Ihre
Applikation bereitgestellt
• In der Auslegungssoftware deltacalc
kann dann die Auslegung unter
Berücksichtigung dieses Faktors (und
damit der individuellen
Einlaufbedingung) erstellt werden
Industrielle Durchflussmesstechnik
Kapitel 8 – integrierte Druck-/Temperaturmessung (p&T)
Warum kann integrierte p&T-Messung die Genauigkeit
erhöhen?
Wie kann integrierte p&T-Messung realisiert werden?
Industrielle Durchflussmesstechnik
Integrierte Druck-/Temperaturmessung - Hintergrund
qm 
1



4
d ² 2  dp  
Dichte, abhängig von Druck
(p) und Temperatur (T) Ihres
Mediums
• Dichte folgt Änderungen in p (bei kompressiblen Medien) und T
• Dichte beeinflusst Durchfluss (z.B. T +10% -> Dichte +10% -> q
+Wurzel(10%)=3.16%
• Um den Einfluss von p/T auf das Messergebnis zu kompensieren sollte bei
Applikationen mit schwankenden p/T diese Parameter gemessen und in der
Auswertung berücksichtigt werden (flowcom, Multivariable Transmitter, PLS)
• Wird nur benötigt, wenn p/T schwanken. p-Messung i.d.R. nicht bei
Flüssigkeiten (da inkompressibel)
Industrielle Durchflussmesstechnik
Integrierte Druck-/Temperaturmessung
Kabelbox
Integriertes PT100
Druckmessung (hier bei
Dampf)
- Wechselbar unter Betrieb
- 0…400 (600°C) (bis 1000°C mit
Thermoelement)
- Direkt PT100 oder 4…20mA (mit transmitter)
- Wechselbar unter Betrieb (mit
Absperrventil)
Industrielle Durchflussmesstechnik
Integrierte Druck-/Temperaturmessung - Beispiele
DF44 with Anschlussstutzen (G1/2“ für
Drucktransmitter (kann z.B. auch vom
Kunden beigestellt werden)
(hier: Flüssigkeitsanwendung)
DF12 mit Messstrecke und
integrierter Temperaturmessung (in
Messstrecke integriert, nicht in
Sonde (hier: Gasapplikation)
Industrielle Durchflussmesstechnik
Integrierte Druck-/Temperaturmessung - Beispiele
DF10 mit integrierter
DF8 mit Anschlussstutzen für
DF8 mit
Temperaturmessung und Druckmessung (Gasappliaktion) Anschlussstutzen für
Multivariablem dp-Transmitter
Druckmessung
(Gasapplikation)
(Dampfapplikation)
Industrielle Durchflussmesstechnik
Integrierte Druck-/Temperaturmessung - Zusammenfassung
Typ
Integrierte
Druckmessung
Integrierte
Temperatur
messung
DF8
X
X
Integriert in
Messstrecke
DF10
X
X
Integriert in
Messstrecke
DF12
(x)
(x)
Nur mit
Messstrecke
DF25
X
X
X
X
DF25HDD3
DF44
Industrielle Durchflussmesstechnik
Verweise
• deltaflow Datenblätter
• deltacalc Auslegungssoftware
• deltaflow Berechnungsgrundlagen
• deltaflow Handbuch
• flowcom Handbuch
• LSP Handbuch