by Bohuslav Bobrik Bohuslav Bobrik

Ultrazvukový prietokomer plynu pomáha oceliarni dosiahnuť spoľahlivé meranie nízkotlakového dymového plynu

APPLICATION NOTE
Priemyselný areál oceliarne za súmraku s plameňmi a dymom

Ultrazvukový prietokomer plynu pomáha oceliarni dosiahnuť spoľahlivé meranie nízkotlakového dymového plynu

Zhrnutie

Veľká oceliareň v Číne s ročnou výrobnou kapacitou desiatok miliónov ton má dlhoročné a úspešné skúsenosti s používaním ultrazvukových prietokomerov. Zákazník, ktorý dôverne pozná produkty Panametrics, už dlhodobo a s výborným výsledkom používa mnoho ich prietokomerov na kvapaliny, plyny aj flérový plyn. Na meranie dymového (spalinového) plynu však používal konkurenčný ultrazvukový prietokomer. Ten sa ukázal ako nespoľahlivý a zákazník ho chcel nahradiť.

Aplikácia

Obr. 1: Privarenie hrdla snímača po prúde na potrubie dymového plynu.

MédiumDymový plyn
Rozmer a materiál potrubia2410 × 4000 mm (7,9 × 13,1 ft), uhlíková oceľ
Teplota plynu101 – 129 °C (214 – 264 °F)
Tlak plynu-11 Pa až 93 kPa (-0,0016 až 13,5 psig)
Rýchlosť zvuku v plyne~390 m/s (~1 280 ft/s)
Panametrics

Prínosy:

  • Meranie až po veľmi mierne podtlakové podmienky
  • Žiadny tlakový úbytok
  • Nízka údržba
  • Dlhodobá stabilita
  • Meranie na obdĺžnikových potrubiach
  • Široký rozsah merania

Výzva

Prietokomer bolo potrebné nainštalovať na veľké obdĺžnikové potrubie s rozmermi 2,4 m × 4 m. V mieste inštalácie bol k dispozícii iba približne 1,5-násobok priemeru potrubia ako rovný úsek pred meraním, čo viedlo k neúplne vyvinutému rýchlostnému profilu prúdenia. Keďže boli obe hrdlá umiestnené ďaleko od seba, bolo náročné dosiahnuť správne zarovnanie – akákoľvek odchýlka mohla spôsobiť stratu signálu a nepresné či nespoľahlivé údaje. Na chybu nebol priestor: namerané dáta totiž priamo vstupujú do systému kontinuálneho monitorovania emisií (CEMS) danej prevádzky.

Riešenie

Vzhľadom na veľmi dlhú akustickú dráhu tím Panametrics odporučil ultrazvukový plynový prietokomer DigitalFlow XGM868i so snímačmi T5 s frekvenciou 50 kHz. Široký uhol vyžarovania týchto snímačov zaistil presné meranie aj na takejto dlhej dráhe. Servisný tím Panametrics zároveň použil laserový zarovnávací nástroj na dosiahnutie presného zarovnania hrdiel. Po úspešnej inštalácii a uvedení do prevádzky prietokomer poskytoval presné a spoľahlivé údaje a zákazník mohol svoj systém CEMS spoľahlivo zásobovať potrebnými údajmi o prietoku. Na základe tohto úspechu tím Panametrics v súčasnosti rokuje o podobných aplikáciách aj v ďalších oceliarňach po celom svete.

Technik privarujúci montážne hrdlo snímača na veľké potrubie dymového plynu

Procesný ultrazvukový prietokomer pre plyny Panametrics DigitalFlow XGM868i

Datasheet (PDF) Panametrics DigitalFlow XGM868i

Zdroj: Panametrics Application Note PANA013AN (panametrics.com) — © Panametrics LLC. Lokalizované a pripravené spoločnosťou INTECH CONTROL, oficiálnym zástupcom Panametrics pre Slovensko a Maďarsko.

by Bohuslav Bobrik Bohuslav Bobrik

Ultrazvukový prietokomer plynu pomáha oceliarni v Indii bezpečne riadiť spätné získavanie LD konvertorového plynu

APPLICATION NOTE
Oceliareň s roztaveným kovom za súmraku

Ultrazvukový prietokomer plynu pomáha oceliarni v Indii bezpečne riadiť spätné získavanie LD konvertorového plynu

Zhrnutie

Veľká oceliareň v Indii prevádzkuje jednu z najmodernejších výrobných liniek v krajine vrátane vysokopresnej linky Cut-to-Length, ktorá dokáže spracovať oceľové zvitky s hrúbkou do 25 mm vrátane orezávania hrán. V snahe ďalej optimalizovať prevádzku chcel zákazník nainštalovať obojsmerný plynový prietokomer na zásobník LD plynu (Linz-Donawitz plyn). Zásobník LD plynu s kapacitou 100 000 Nm³/h odoberá plyn z konvertora SMS (Steel Melt Shop) a exportuje ho cez dve potrubia DN1000 (40″), z ktorých každé pracuje pri tlaku približne 1 000 – 1 200 mmWC, keď je aktívne jeho dúchadlo. Tieto potrubia sa napájajú do siete dúchadlového plynu BFG (booster fan gas) s priemerom DN1600 (64″), ktorá pracuje pri tlaku 900 – 1 100 mmWC. Zákazník chcel privádzať LD plyn do siete BF plynu, no narazil na bezpečnostný problém: ak by dúchadlo zlyhalo a nedokázalo udržať tlak v potrubí vyšší než 900 – 1 100 mmWC v sieti BFG počas spätného prúdenia, hrozilo by nezistené spätné vniknutie BFG plynu do zásobníka LD plynu, čo predstavovalo bezpečnostné riziko pre celý systém zásobníka LD plynu.

Aplikácia

Obr. 1: Inštalácia T5 Bias 90 s predzosilňovačmi XAMP na potrubí BFG DN1600 (64″).

Rozmer a materiál potrubiaDN1600 (64″), hrúbka Sch. 40, uhlíková oceľ (API 5L)
Rozsah prietoku plynu0 – 100 000 Nm³/h
Teplota plynuOkolitá teplota – 70 °C
Tlak plynuAtmosférický – 1 600 mmWC
Zloženie plynu~13 – 15 % CO₂ / ~50 – 70 % CO / ~0,4 – 1,2 % O₂ / ~2 – 3 % H₂ / ~5 – 20 mg/Nm³ prach / vlhkosť
Panametrics

Prínosy:

  • Obojsmerné meranie prietoku
  • Presné a nákladovo efektívne meranie na veľkých potrubiach
  • Široký rozsah merania
  • Zvláda náročné plyny (CO₂ / CO / H₂), funguje až do 100 % CO₂
  • Odborná podpora od INTECH CONTROL

Výzva

Prevádzka už predtým skúšala merať prietok pomocou diferenčno-tlakového snímača a mnohých ďalších prietokomerných technológií, no žiadna z nich nezvládla nízky prevádzkový tlak, obojsmerné prúdenie, veľmi široký rozsah merania (od takmer nulového prietoku cez spätný tok až po maximálny prietok) a prítomnosť prachu v plyne. Ultrazvukové prietokomery si so všetkými týmito výzvami poradia – vrátane útlmu signálu spôsobeného vysokým obsahom CO₂, ktorý mnohým iným technológiám robí problémy.

Riešenie

Obchodný a aplikačný tím Panametrics vyhodnotil procesné podmienky a požiadavky zákazníka. Na základe rozsiahlych skúseností s aplikáciami pre oceliarenské plyny tím navrhol prietokomer DigitalFlow XGM868i so snímačmi T5 (100 kHz) v konfigurácii Bias 90. Prietokomer úspešne nainštaloval a uviedol do prevádzky servisný tím Panametrics. Zákazník bol s výsledkom veľmi spokojný – namerané údaje zodpovedali očakávaniam – a odvtedy nasadil ultrazvukovú prietokomernú technológiu Panametrics aj na ďalšie LD plynové potrubia v tom istom závode.

Snímače XGM868i nainštalované na veľkom plynovom potrubí

Procesný ultrazvukový prietokomer pre plyny Panametrics DigitalFlow XGM868i

Datasheet (PDF) Panametrics DigitalFlow XGM868i

Zdroj: Panametrics Application Note PANA018AN (panametrics.com) — © Panametrics LLC. Lokalizované a pripravené spoločnosťou INTECH CONTROL, oficiálnym zástupcom Panametrics pre Slovensko a Maďarsko.

by Bohuslav Bobrik Bohuslav Bobrik

Analyzátor Panametrics Aurora RM TDLAS zaisťuje spoľahlivé riadenie vlhkosti vo vodíkových žíhacích peciach

APPLICATION NOTE
Hala s oceliarenskými žíhacími pecami

Analyzátor Panametrics Aurora RM TDLAS zaisťuje spoľahlivé riadenie vlhkosti vo vodíkových žíhacích peciach

Zhrnutie

Žíhanie zohrieva oceľ na veľmi vysokú teplotu, aby sa obnovili väzby oslabené počas valcovania a spevnila sa celková štruktúra kovu. Vo vnútri pece sa na udržanie tejto teploty používa atmosféra s vysokým podielom vodíka, ktorý má vysokú tepelnú vodivosť, a vlhkosť v tejto atmosfére sa nepretržite meria, aby sa zaručila kvalita výrobku. Vysoký obsah vlhkosti vo vodíkovom plyne pece totiž spôsobuje oxidáciu povrchu ocele a nežiaduci výsledný povrch.

Aplikácia

V minulosti sa v tejto aplikácii ukázali ako nespoľahlivé elektrolytické vlhkostné články, a to pre rekombinačný efekt vo vodíkovej atmosfére, ktorý narúša reakciu voda/vodík/kyslík, na ktorej sú tieto články založené, a vedie k nejednoznačným výsledkom. Moderné senzory na báze oxidu hlinitého a technológia TDLAS sa tomuto problému úplne vyhýbajú.

Rozsah rosného bodu-85 až -50 °C (-121 až -58 °F)
Prevádzková teplota538 až 1371 °C (1000 až 2500 °F)
Prevádzkový tlak45 psig (412 kPa)
Panametrics

Prínosy:

  • Bezúdržbové, bezkontaktné meranie technológiou TDLAS
  • Imúnne voči rekombinačnému efektu, ktorý limituje elektrolytické články
  • Najrýchlejšia odozva spomedzi technológií merania stopovej vlhkosti
  • Dimenzované na extrémnu teplotu a tlak plynu v horúcej zóne pece

Výzva

Akýkoľvek analyzátor vlhkosti nasadený na vodíkových žíhacích peciach musí odolať teplote plynu v horúcej zóne až 1371 °C (2500 °F) a tlaku okolo 45 psig, pričom stále musí poskytovať rýchly odpočet bez posunu kalibrácie. Tradične používané elektrolytické články sú vo vodíkovej atmosfére náchylné na nespoľahlivé, nejednoznačné výsledky a ich údržba pridáva neplánované zásahy do už aj tak náročnej výrobnej linky.

Riešenie

Senzor na báze oxidu hlinitého sa spravidla montuje do vhodne navrhnutého systému na odber vzorky, ktorý nepretržite monitoruje obsah vlhkosti v horúcej zóne pece alebo v odpadovom plyne; pri niektorých inštaláciách sa monitoruje aj vstupný plyn do pece. Plyn počas prechodu nehrdzavejúcimi oceľovými odberovými vedeniami prirodzene chladne pod 50 °C (120 °F) skôr, než dosiahne meraciu celu. Panametrics stavia na desaťročiach skúseností s kombináciou svojich vlhkostných analyzátorov na báze oxidu hlinitého so správne navrhnutým systémom na odber vzorky, ktorý odstraňuje submikrónové pevné častice. Pre najrýchlejšiu odozvu a bezúdržbovú prevádzku je ideálnou voľbou Aurora RM – využívajúci technológiu laditeľného diódového laserového absorpčného spektra v prevedení do 19″ racku.

Analyzátor vlhkosti Panametrics Aurora RM TDLAS

Procesný TDLAS analyzátor vlhkosti Panametrics Aurora RM

Datasheet (PDF) Panametrics Aurora RM

Zdroj: Panametrics Application Note PANA100AN (panametrics.com) — © Panametrics LLC. Lokalizované a spracované spoločnosťou INTECH CONTROL, oficiálnym zástupcom Panametrics v Slovenskej republike a Maďarsku.

XMTCpro hydrogen furnace atmosphere hero
by Bohuslav Bobrik Bohuslav Bobrik

Meranie obsahu vodíka zaisťuje optimálnu kvalitu pri tepelnom spracovaní kovov v peciach

APPLICATION NOTE
Atmosféra v peci na tepelné spracovanie kovov

Meranie obsahu vodíka zaisťuje optimálnu kvalitu pri tepelnom spracovaní kovov v peciach

Zhrnutie

Kovové diely, zliatiny a oceľové plechy sa tepelne spracúvajú v peciach pri vysokých teplotách v riadenej atmosfére vodíka a dusíka, aby sa dosiahli požadované metalurgické vlastnosti a pripravil povrch na nanesenie povlaku. Koncentrácia vodíka v atmosfére pece musí byť presne riadená, aby sa optimalizoval výťažok a kvalita hotového výrobku.

Aplikácia

Obr. 1: Analyzátor tepelnej vodivosti Panametrics XMTCpro monitorujúci obsah vodíka v atmosfére pece na tepelné spracovanie.

Zmesi vodíka a dusíka sa používajú na redukciu oxidov kovov. Pri vysokej teplote vodík reaguje s vrstvou oxidu za vzniku vodnej pary, čím zanechá lesklý, čistý povrch kovu bez defektov. Vodík sa tiež vstrekuje do žíhacích zón pece na riadené chladenie materiálu prúdom plynu. Presné a opakovateľné meranie vodíka je nevyhnutné na optimalizáciu výťažku a minimalizáciu zmätkovosti.

Meraný plynVodík (nosný plyn: dusík)
Merací rozsah0 – 100 % vodíka
Prevádzková teplota1000 – 2500°F (538 – 1371°C)
TlakAtmosférický
Princíp meraniaTepelná vodivosť
Panametrics

Prínosy:

  • Automatická kalibrácia priamo v teréne
  • Spoľahlivý senzor – bez chemickej reakcie alebo adsorpcie plynu
  • Robustná konštrukcia pre náročné prostredie
  • Kompletný systém so súčasnou analýzou vodíka, stopového kyslíka a stopovej vlhkosti

Výzva

Prostredie pece nie je ideálnym miestom na inštaláciu senzora: teploty sú vysoké a plyn z pece obsahuje častice vrátane odparovaného kovu, oxidov kovov, olejov a sadzí. Vzorka plynu z pece sa musí odobrať a ochladiť pomocou vákuovej pumpy alebo ejektora spolu so sériou filtrov. Náročné a znečistené prostredie zariadenia na spracovanie kovov si vyžaduje priemyselný analyzátor v ťažkom vyhotovení, a na zaistenie presných hodnôt vodíka musí byť tento analyzátor kalibrovateľný priamo v teréne.

Riešenie

Analyzátor tepelnej vodivosti Panametrics XMTCpro, zabudovaný do systému úpravy vzorky, priebežne meria percentuálny obsah vodíka v atmosfére pece a odosiela nameranú hodnotu do systému zberu dát a riadenia závodu. XMTCpro využíva rozdiel v tepelnej vodivosti medzi vodíkom a nosným plynom – nemá žiadne pohyblivé časti a nespolieha sa na chemickú reakciu ani adsorpciu plynu. Analyzátor sa dodáva s displejom/riadiacou jednotkou, ktorú je možné naprogramovať tak, aby kalibračný proces spúšťala automaticky v stanovenom čase, čím sa udržiava presnosť merania s minimálnym zásahom obsluhy.

Analyzátor tepelnej vodivosti Panametrics XMTCpro

Analyzátor tepelnej vodivosti Panametrics XMTCpro

Datasheet (PDF) Panametrics XMTCpro

Zdroj: Panametrics Application Note PANA050AN (panametrics.com) — © Panametrics LLC. Lokalizované a pripravené spoločnosťou INTECH CONTROL, oficiálnym zástupcom Panametrics pre Slovensko a Maďarsko.