Transcript Coriolis
Process Instrumentation and Analytics Flow Keyboard Vertical Marketing Chemical Industry UPDATE enter Flow Keyboard English version 1 Process Instrumentation and Analytics Overview Flow-, Volume and Massflowmeters Vertical Marketing Chemical Industry UPDATE Magn. ind. Flowmeters Open Channel, non-filled pipes Flowmeters Closed pipes Volumemeters Flowmeters Comparison 1 direct indirect Massflowmeters Comparison 2 Rotary piston meter Vortex flowmeter Comparison 3 Oval wheel meter Coriolis omega / bent tube Positiv Displacement Press Escape Back to Presentation Twist flowmeter Turbometer, Positivdisplacement meter, Woltmanmeter Flow Keyboard English version Coriolis paralel tube Venturi channelmeter Volumeflowmeters Rectified field Magn. Ind. flowmeters Pulsed DC Variable Areaflowmeters Pulsed AC Ultrasonic Flowmeters Doppler thermal Effective Pressure Technology Coriolis straight tube rectangle-, triangle weir Helix Transit Time 2 Process Instrumentation and Analytics Comparison 1 Vertical Marketing Chemical Industry UPDATE Comparison 1 Comparison 2 Rotary piston meter Coriolis paralel tube Variable Areaflowmeters Coriolis bent tube Comparison 3 Back to Overvieuw Flow Keyboard English version 3 Process Instrumentation and Analytics Comparison 2 Vertical Marketing Chemical Industry UPDATE Comparison 1 Comparison 2 US Doppler US Helix US Transit time Vortex Comparison 3 Back to Overvieuw Flow Keyboard English version 4 Process Instrumentation and Analytics Comparison 3 Vertical Marketing Chemical Industry UPDATE Comparison 1 Comparison 2 MID DC MID AC Effective Pressure Techn MID Rectified field Comparison 3 Back to Overvieuw Flow Keyboard English version 5 Process Instrumentation and Analytics Rotary Piston Meter Vertical Marketing Chemical Industry UPDATE Technical data (SITRANS FR) PN 15,25,50 and 80 PN 4 to 63 Flow: 0,2 to 1000 l/min Measuring accuracy: < 0,3% Viscosity: to 350 000 mPa. S Various material combinations Media temperature: to 300°C Rotary piston meter Variable Area Flowmeters Coriolis parallel tube Advantages and disadvantages Coriolis Massflo Ultrasonic Doppler Ultrasonic Transit Time Ultrasonic Helix Magnetic Inductive DC Magnetic Inductive AC Back to Overvieuw Measuring principle The oscillating rotary piston divides the measured liquid into accurately defined subsets, which together form the measuring chamber volume. Once with every ring butt rotation the measuring chamber volume is edged out. The circulation of the rotary piston is transferred by a magnet clutch, free of sealed bushing to drum-type counters and registers. Flow Keyboard English version Advantages: - Accuracy (custody transfer measurements) - Batch processes - High- and low- viskose media (to 3,500.000 mPa.s) - Aggressive media - Mobile applications (without auxiliary power) - No undisturbed in- and outlet straight length needed (installation on vehicles) - Operating temperature to 300°C (thereby heating) - Smaller solid particles possible - Durable Disadvantages: - Pressure loss - Mobile parts - Expensive for big pipe diameters - Flow limit for every pipe diameter - Wearing from abrasive media 6 Process Instrumentation and Analytics Variable Area Flowmeters Vertical Marketing Chemical Industry UPDATE Technical data (SITRANS FVA) Flow: 1 l/h .... 100 m3/n with liquids Flow: 16l/h .... 630 m3/n with gases Media temperature: to 300°C Operating pressure: to PN40 Contact possibilities and current exit Thread and flange connection Rotary piston meter Variable Area Flowmeters Coriolis parallel tube Advantages and disadvantages Coriolis Massflo Ultrasonic Doppler Ultrasonic Transit Time Ultrasonic Helix Magnetic Inductive DC Magnetic Inductive AC Back to Overvieuw Measuring principle The direction of flow in the vertical conic tube is from the bottom to the top. The upward flowing media lifts the float for as long as necessary to reach an equilibrium. The ring shaped gap between the measuring tube and the reading edge of the float is just big enough so that the state of suspense is achieved Flow Keyboard English version Advantages: - reasonably priced, simple construction - no auxiliary energy necessary - suitable for liquids and gases - no in- and outlet straight length necessary - assembly and maintenance friendly - available with contact or current exit Disadvantages: - Vertical installation - Pressure loss - Solids can damage measuring edge - Pressure, temperature and density dependant - Sensitive against pulsation or vibration - Wearing from abrasive media 7 Process Instrumentation and Analytics Coriolis (paralel tube) Vertical Marketing Chemical Industry UPDATE lerated across the length of the double tube and when leaving the system, the crossways acceleration and therefore the oscillation of the double tube is maximum. The time and phase shift between oscillation at the beginning and at the end of the tube. Rotary piston meter Variable Area Flowmeters Coriolis parallel tube Technical data (Not contained in the Siemens PI 1 portfolio) Coriolis Massflo •Resonant frequency of 600-1100 Hz at very low amplitude •Measuring accuracy ????% Ultrasonic Doppler Ultrasonic Transit Time Ultrasonic Helix Magnetic Inductive DC Magnetic Inductive AC Back to Overvieuw Measuring principles Both the tubes are put into oscillation by a electromagnet.. At the ends of the double tubes are sensors that register the oscillation. If the tubes aren't flowed through, in-phase signals are measured. If mass particles have flowed through the tubes they have a certain influence on the oscillation of the tube. This can therewith be explained that the mass particles are accelerated crossways by the oscillation of the tube.(Coriolis-Effect). When the particles enter, the crossways acceleration of the mass particles is 0, the oscil-lation is therefore muffled. The particles are acceFlow Keyboard English version Advantages and Disadvantages +Direct Mass flow measurement without Pressure- and Tempertaure compensation +The measurement isn´t impaired in certain limits by viscosity, density, gas and solid content +Signal exits for mass flow, density and temperature of a sensor - Relatively high price - Sensitive to vibrations (dependent on the respective construction principle) - High installation costs (dependant the respective construction principle) - Matching of the device zero point 8 Process Instrumentation and Analytics Coriolis (Massflo) Vertical Marketing Chemical Industry UPDATE iahacd icduhi cihchcococdajcoacoajaojacoaj aco poadcjacp acpjp acpjac pca p acßopiacßac ádcßikacßcc,cao,capoac,pcc,pac,ac acßca DDWDWcbxxb Rotary piston meter Variable Area Flowmeters Coriolis parallel tube Technical data Ultrasonic Doppler •Resonant frequency •Measuring accuracy ...% •... •... •... Ultrasonic Transit Time Advantages and Disadvantages Coriolis Massflo Ultrasonic Helix Magnetic Inductive DC Magnetic Inductive AC Back to Overvieuw Measuring principles iahacd icduhi cihchcococdajcoacoajaojacoaj aco poadcjacp acpjp acpjac pca p acßopiacßac ádcßikacßcc,cao,capoac,pcc,pac,ac acßca ßac+ acßk capoücakacpk ackcaüakcaüc acüpack iahacd icduhi cihchcococdajcoacoajaojacoaj aco poadcjacp acpjp acpjac pca p acßopiacßac ádcßikacßcc,cao,capoac,pcc,pac,ac acßca ßac+ acßk capoücakacpk ackcaüakcaüc acüpack asdsadsadda Flow Keyboard English version +... +... +... +... +... +... +... +... +... - ... - ... - ... - ... 9 Process Instrumentation and Analytics Ultrasonic Doppler Vertical Marketing Chemical Industry UPDATE Technische Daten (Nicht im Portfolio von Siemens PI 1 enthalten) Messgenauigkeit: > 2 % vom Messwert Rotary piston meter Vorteile und Nachteile Variable Area Flowmeters Vorteile: - Einfache Montage auf existierende Rohrleitungen - Nicht-intrusiv, keine beweglichen Teile, kein Druckverlust - Verschleißfrei - Geeignet für Messstoffe mit Feststoffanteilen Coriolis parallel tube Coriolis Massflo Ultrasonic Doppler Ultrasonic Transit Time Ultrasonic Helix Magnetic Inductive DC Magnetic Inductive AC Back to Overvieuw Messprinzip Beim Ultraschalldurchflussmesser nach dem Doppler-Verfahren wird ein Ultraschallsignal (üblicherweise 1 bis 5 MHz) in einem Winkel in das Messrohr gesendet. Reflektierende Partikel (z. B. Schmutz, Gas, Luftblasen, Schlieren im Messstoff, senden Teile der ausgesendeten Ultraschallsignale zurück zum Empfänger. Da sich die reflektierenden Schwebkörper in Richtung Sender bzw. davon weg bewegen, weicht die Frequenz des zurückgesandten Signals vom ursprünglich ausgesendeten Signal ab (Doppler-Effekt) Flow Keyboard English version Nachteile: - Partikelgeschwindigkeit/Streukörpergeschwi ndigkeit weicht häufig von der Geschwindigkeit des Fluids ab, dadurch Fehlmessungen - Schallgeschwindigkeit des Partikelmaterials muss sich von der des Fluids stark unterscheiden - Hohe Fließgeschwindigkeit des Messstoffes notwendig, da Partikel sonst zu Ablagerungen neigen - Ultraschallfeld wird häufig direkt in der Randströmung abgelenkt. Dadurch starke Abhängigkeit vom Strömungsprofil 10 Process Instrumentation and Analytics Ultrasonic Transit Time Vertical Marketing Chemical Industry UPDATE Vorteile und Nachteile Vorteile: Rotary piston meter Ultrasonic Doppler - Geringer Druckverlust und keine beweglichen Teile im Messrohr - Temperaturbeständig bis 180 °C - Geeignet auch für nicht-leitfähige reine Flüssigkeiten - Zusätzliche Information über Messstoffqualität wie z. B. Temperatur, Konzentration - SITRANS F US besonders geeignet für kleine Rohrnennweiten und geringe Fließgeschwindigkeiten Ultrasonic Transit Time Nachteile: Variable Area Flowmeters Coriolis parallel tube Coriolis Massflo Ultrasonic Helix Magnetic Inductive DC Magnetic Inductive AC Back to Overvieuw Technische Daten (Siemens SITRANS F US) Nennweiten: DN 25, 50, 80, 100 / 1“, 2“, 3“, 4“) Messstofftemperatur: - 20 bis +180 °C // -4 bis +356 °F Zertifikate und Zulassungen: - II 2 G EEx d IIC T6 bzw. EEx dem IIC T6 bzw. EEx dem [ib] IIC T6 bzw. EEx dem [ia] IIC T6 - FM Cl. I Zone 1, AEx D IIB+H2 T6/Cl. I Div. 2 Gp. BCD Messgenauigkeit: 0,5 % vom Messwert Flow Keyboard English version - Nicht geeignet für Zweiphasenstoffe bzw. Messstoffe mit Feststoffanteilen oder Luftblasen - Nicht geeignet zur Messung von Gasen und Dämpfen - Nicht geeignet für hochvisköse Messstoffe (nennweitenabhängig) 11 Process Instrumentation and Analytics Ultrasonic Flowmeter principle Vertical Marketing Chemical Industry UPDATE Rotary piston meter Variable Area Flowmeters Coriolis parallel tube Akkustische Strömungsmessverfahren wie die Ultraschall-Durchflussmessung nutzen Schallwellen oberhalb der Hörgrenze, d. h. > 20 kHz zur Geschwindigkeits- und Durchflussmessung. Dabei ändert die Mitführung von Schallwellen im Fluid die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Welle und die Richtung des Schallstrahles. Beim Laufzeitdifferenzverfahren wird die Zeit gemessen, die eine Schallwelle benötigt, um über den Weg 1 vom Sender Punkt A zum Empfänger nach B (in Flussrichtung) bzw. zurück (gegen Flussrichtung) zu gelangen. Dabei sind die elektro-akkustischen Wandler (Piëzos) längs versetzt an beiden Seiten des Messrohres eingebaut. Coriolis Massflo Ultrasonic Doppler Ultrasonic Transit Time Ultrasonic Helix Magnetic Inductive DC Magnetic Inductive AC Dabei gilt: C1 = C0 + v und C2 = C0 – v C0 = Schallgeschwindigkeit im unbewegten Messstoff v = Fließgeschwindigkeit im Messrohr Back to Overvieuw Flow Keyboard English version 12 Process Instrumentation and Analytics Ultrasonic Helix Vertical Marketing Chemical Industry UPDATE Die Angebote der Hersteller unterscheiden sich durch die Zahl der eingesetzten Schallwandler bzw. durch die Art der Schallführung. Siemens SITRANS F US verfügt über ein patentiertes Verfahren mit helixförmiger Schallführung. Dabei wird das Ultraschallsignal mehrfach an der Messrohrwand abgelenkt und so künstlich verlängert. Das Strömungsprofil wird an mehreren Stellen im Messrohr in die Messung mit einbezogen, dadurch wird höchste Messgenauigkeit bei laminarem und turbulentem Strömungsprofil erreicht. Gleichzeitig verlängert sich der Ultraschallweg in beide Richtungen, wodurch sich ein größeres Delta-T ergibt. Dies bewirkt höchste Messgenauigkeit gerade bei kleinen Fließgeschwindigkeiten und Rohrdurchmessern. Rotary piston meter Variable Area Flowmeters Coriolis parallel tube Coriolis Massflo Ultrasonic Doppler Ultrasonic Transit Time Ultrasonic Helix Magnetic Inductive DC Magnetic Inductive AC Back to Overvieuw Flow Keyboard English version 13 Process Instrumentation and Analytics Magnetic Inductive Flowmeters Vertical Marketing Chemical Industry UPDATE Rotary piston meter Variable Area Flowmeters Coriolis parallel tube Measuring principle The electromagnetic flow measurement system is based on the Faraday´schen induction law. If an electrical conductor is moved in a magnetic field an electrical voltage is inducted in the conductor perpendicular to both the direction of the motion and the magnetic induction and whose magnitude is proportional to the magnetic field strength and the velocity of the movement. Coriolis Massflo For the electromagnetic flow meter the following equation applies: Ultrasonic Doppler U=kxBxDxv U = induced voltage in the measuring electrodes k= absolute constant (tested and constant for every measuring tube) B = magnetic induction (constant) D= constant electrode distance (inside diameter of the measuring tube) v = middle flow velocity speed Ultrasonic Transit Time Ultrasonic Helix Magnetic Inductive DC Magnetic Inductive AC Back to Overvieuw With the pulsed continuous field (PDC) the coil current and the magnetic induction are communicated periodically. By different formation and/or by an integration procedure of scanned signal voltage, zero point drifting as well as chemical and electrical interference voltages are eliminated so that the measuring accuracy has no influence on the generated signal voltage. Flow Keyboard English version 14 Process Instrumentation and Analytics Magnetic Inductive DC Vertical Marketing Chemical Industry UPDATE Technische Daten Nennweiten: DN 2 – DN 600 / 2 mm – 24“ Druckstufen: PN 10 – PN 40 / 145 – 580 psi, höher auf Anfrage Messbereiche: 0 – 3 l/h bis 0 – 10.000 m3/h // 0 – 0,79 US gpm – 0 – 50.000 gpm Genauigkeit: 0,5 % vom Messwert Max. Messstofftemperatur: bis 180 °C / 356 °F(auskleidungsabhängig) Rotary piston meter Variable Area Flowmeters Coriolis parallel tube Coriolis Massflo Vorteile und Nachteile Ultrasonic Doppler Ultrasonic Transit Time Ultrasonic Helix Magnetic Inductive DC Magnetic Inductive AC Back to Overvieuw (Siemens SITRANS F M): Messprinzip Prinzipiell gleich wie bei Messung nach getaktetem Gleichfeldverfahren. Beim getakteten Wechselfeld werden die Magnetspulen mit vergleichsweise hoher Netzspannung (115 V AC bzw. 230 V AC) versorgt. Dadurch erhält man eine 5 – 10 mal größere Signalspannung verglichen mit getakteten Gleichfeldgeräten. Der Einfluss von schwankenden Netzspannungen, Spulentemperaturen und magnetischen Eigenschaften des Messstoffes wird durch eine Messung des magnetischen Feldes mit Hilfe einer zusätzlichen Referenzspule eliminiert. Flow Keyboard English version Vorteile: - Wie bei getaktetem Gleichfeldverfahren, zusätzlich: - Messung von 2-Phasen-Stoffen (z. B. Papierpulpe, Messstoffe mit hohen Feststoffanteilen) - Messungen von Flüssigkeiten geringer Leitfähigkeit (> 0,008 µS/cm, bei VEWasser > 3 µS/cm) - Messung bei pulsierenden Strömungen - Messung kleiner Fließgeschwindigkeiten ab 0,15 m/s / 0,492 m/s Nachteile: - Nicht geeignet zur Messung von Gasen, Schaum und nicht leitfähigen Messstoffen - Rohrleitung muss prinzipbedingt vollständig gefüllt sein 15 Automation and Drives Magnetic Inductive AC Vertical Marketing & Chemical Industry UPDATE Vorteile und Nachteile Vorteile: Rotary piston meter - Freier Rohrquerschnitt, dadurch kein zusätzlicher Druckverlust - Unabhängig von Änderungen in Dichte, Viskosität, Druck, Temperatur und Leitfähigkeit des Messstoffes - Praktisch verschleißfrei – keine beweglichen Teile im Messrohr - Keine Nachkalibrierung erforderlich - Vor- und Rückflussmessung möglich - Hohe Temperaturbeständigkeit bei hoher chemischer Resistenz (auskleidungsabhängig) Variable Area Flowmeters Coriolis parallel tube Coriolis Massflo Ultrasonic Doppler Ultrasonic Transit Time Ultrasonic Helix Magnetic Inductive DC Magnetic Inductive AC Back to Overvieuw Technische Daten (Siemens SITRANS F M): Nennweiten: DN 2 – DN 2000 / 2 mm – 80“ Druckstufen: PN 10 – PN 40 / 145 – 580 psi, höher auf Anfrage Messbereiche: 0 – 5 l/h bis 0 – 100.000 m3/h // 0 – 1,32 US gpm bis 0 – 500.000 US gpm Genauigkeit: 0,5 % vom Messwert Max. Messstofftemperatur: bis 180 °C / 356 °F (auskleidungsabhängig) Nachteile: - Nicht geeignet für Messstoffe mit Leitfähigkeit unter 3 µS/cm - Nicht geeignet zur Messung von Zweiphasenstoffen bzw. Messstoffen mit hohem Feststoffanteil - Nicht geeignet zur Messung von Gasen, Ölen und Schaum - Rohrleitung muss prinzipbedingt vollständig gefüllt sein