by Bohuslav Bobrik Bohuslav Bobrik

Príložné ultrazvukové prietokomery zabezpečujú spoľahlivé meranie horúcich kvapalín s pevnými časticami

APPLICATION NOTE
Chemický výrobný závod za súmraku

Príložné ultrazvukové prietokomery zabezpečujú spoľahlivé meranie horúcich kvapalín s pevnými časticami

Zhrnutie

Spoločnosť Zhejiang Xinhecheng Co., Ltd., založená v roku 1999, vyrába funkčné chemikálie vrátane výživových zložiek, vonných látok a polymérnych materiálov. Pre jeden skúšobný projekt zákazník potreboval merať prietok kvapaliny obsahujúcej 10 % kovových pevných častíc pri prevádzkovej teplote 150 °C. Klasické elektromagnetické a diferenčno-tlakové prietokomery sa ukázali ako nevhodné – elektródy a primárne prvky sa vplyvom pevných častíc rýchlo opotrebovávali, čo si vyžadovalo častú údržbu, spôsobovalo neplánované odstávky a znižovalo výťažnosť výroby. Príložná ultrazvuková technológia sa ukázala ako výhodná práve preto, že sa dá nainštalovať zvonka potrubia bez akéhokoľvek zásahu doň a bez prerušenia procesu.

Aplikácia

Obr. 1: Príložný snímač C-PT 1 MHz nainštalovaný na 2″ potrubí z nehrdzavejúcej ocele vedúcom horúci kvapalný katalyzátor.

MédiumKvapalný katalyzátor
Rozmer a hrúbka potrubiaDN50 (2″)
Materiál potrubiaNehrdzavejúca oceľ SS 304
Tlak0,2 MPa (29 psig)
Prietok5 – 30 m³/h (22 – 132 GPM)
TeplotaDo 175 °C (347 °F)
Požadovaná presnosť±1-2 % z nameranej hodnoty
Panametrics

Prínosy:

  • Nízke až nulové nároky na údržbu
  • Žiadny tlakový úbytok
  • Bez prerušenia procesu
  • Vysoká spoľahlivosť a dlhodobá stabilita

Výzva

Prerušenie výroby nebolo možné, preto prevádzkovateľ potreboval riešenie, ktoré by sa dalo zaviesť bez zásahu do bežnej prevádzky. Keďže s touto konkrétnou aplikáciou nemal žiadne predchádzajúce skúsenosti, na overenie, či prietokomer dokáže spoľahlivo pracovať pri daných procesných podmienkach, bol vykonaný terénny test. Zákazník zároveň očakával, že príložný ultrazvukový prietokomer na kvapaliny bude už svojou konštrukciou vyžadovať minimálnu údržbu.

Riešenie

Spoločnosť Panametrics vykonala terénny test s prenosným prietokomerom PT900 a príložnými snímačmi s frekvenciou 1 MHz. Snímače boli nainštalované na zvislom potrubí (Obr. 1) s prúdením kvapaliny zdola nahor. Keďže bolo potrubie izolované, izolácia sa pre potreby testu odstránila a samotná inštalácia trvala približne 15 minút. Zákazník overil presnosť merania tak, že ovládal regulačný ventil a porovnával zodpovedajúce zmeny prietoku – prietokomer reagoval presne podľa očakávania, pričom namerané hodnoty zodpovedali percentuálnemu otvoreniu ventilu. Na základe spokojnosti s výsledkami sa zákazník rozhodol zakúpiť trvalú príložnú inštrumentáciu: prietokomer XMT1000LC so snímačmi C-PT 1 MHz, spočiatku v počte dvoch kusov. Prietokomery sú dnes v prevádzke už niekoľko rokov, naďalej spĺňajú očakávania, znižujú náklady na údržbu a zlepšujú výťažnosť výroby. Pre budúce inštalácie zákazník plánuje použiť snímače C RS HT s teplotným rozsahom až do 230 °C.

Príložný snímač C-PT 1 MHz nainštalovaný na izolovanom 2-palcovom potrubí

Príložný ultrazvukový prietokomer na kvapaliny Panametrics PanaFlow LC

Datasheet (PDF) Panametrics PanaFlow LC

Zdroj: Panametrics Application Note PANA148AN (panametrics.com) — © Panametrics LLC. Lokalizované a pripravené spoločnosťou INTECH CONTROL, oficiálnym zástupcom Panametrics pre Slovensko a Maďarsko.

by Bohuslav Bobrik Bohuslav Bobrik

Príložné ultrazvukové prietokomery umožnili bezpečné meranie vysokotlakového vodíkového plynu pri chemickej výrobe

APPLICATION NOTE
Chemický závod na výrobu 1,4-butándiolu (BDO) s vysokotlakovými vodíkovými potrubiami

Príložné ultrazvukové prietokomery umožnili bezpečné meranie vysokotlakového vodíkového plynu pri chemickej výrobe

Zhrnutie

Čínsky chemický výrobca Sanwei New Materials vyrába 1,4-butándiol (BDO) – kľúčovú surovinu pre biologicky rozložiteľné plasty – Reppeho procesom. Pri ňom vodík reaguje s katalyzátorom na báze medi za vzniku 2-butín-1,4-diolu (BYD), ktorý sa následne hydrogenáciou premení na BDO. Presné riadenie prietoku vodíka počas celej reakcie je kľúčové jednak pre účinnosť samotnej reakcie, jednak pre udržanie výsledného BDO v požadovanej špecifikácii. Závod prevádzkuje niekoľko vysokotlakových vodíkových potrubí, pre ktoré potreboval spoľahlivé riešenie merania prietoku.

Aplikácia

Obr. 1: Príložné snímače Panametrics nainštalované na vysokotlakovom vodíkovom potrubí.

MédiumVodíkový plyn
Rozmer potrubiaDN80 / DN100 (3″ / 4″), hrúbka steny 20 mm
Materiál potrubiaUhlíková oceľ
Prevádzková teplota60 °C (140 °F)
Tlak30 MPa (4 351 psig)
Hustota~19 kg/m³ (1,19 lb/ft³)
Rýchlosť prúdenia4,5 – 6,5 m/s (14,7 – 21,3 ft/s)
Panametrics

Prínosy:

  • Bezpečné – úplne bezkontaktné
  • Nízke nároky na údržbu
  • Jednoduchá inštalácia bez odstávky procesu
  • Žiadny tlakový úbytok
  • Dlhodobá stabilita bez driftu
Príložné snímače Panametrics nainštalované na vodíkovom plynovom potrubí

Výzva

Závod tradične meral vodíkový plyn clonovými prietokomermi, ktorých diferenčno-tlakové snímače si vyžadovali časté prekalibrovanie. Každá kalibrácia znamenala odstávku procesu – to znižovalo produkciu a zároveň vystavovalo personál vážnym bezpečnostným rizikám vzhľadom na vysoký prevádzkový tlak a nízku hranicu horľavosti vodíka. Zákazník potreboval bezpečnejšiu, driftom neovplyvnenú alternatívu, ktorá by neprerušovala prevádzku.

Riešenie

Príložné ultrazvukové prietokomery sa na meranie vodíkového plynu používajú takmer 30 rokov, no pri takto extrémnych tlakoch sa príložná technológia bežne nevyužíva – nízka hustota vodíka v kombinácii s veľmi hrubými stenami vysokotlakového potrubia vytvára akustické podmienky, ktoré bežné príložné snímače na plyn nezvládajú. Tím Panametrics otestoval snímače s frekvenciou 200 kHz, 500 kHz aj 1 MHz a zistil, že snímač C-RS-402 pracujúci na 1 MHz poskytuje presné a spoľahlivé výsledky. Aplikovanie tlmiaceho materiálu okolo upínacieho prípravku a vyleštenie povrchu potrubia pod snímačmi ďalej zlepšilo kvalitu signálu. Tím nainštaloval trojnásobnú (triple-traverse) konfiguráciu a nakonfiguroval príložný prietokomer Panametrics XMT1000LC (súčasť platformy PanaFlow LC) na vysokonapäťovú prevádzku, čím sa pomer signálu k šumu zvýšil na hodnotu 5:1 až 8:1. Vďaka stabilným hodnotám mohol riadiaci systém DCS závodu vychádzať priamo z údajov prietokomera. Vďaka úzkej spolupráci technologického tímu Panametrics a miestneho servisného tímu tak spoločnosť Sanwei New Materials dnes získava presnejšie a spoľahlivejšie meranie vodíka – so zlepšenou bezpečnosťou aj produktivitou.

Trojnásobná (triple-traverse) inštalácia snímačov na vodíkovom potrubí
Schéma zapojenia snímačov C-RS-402 a upínacieho prípravku
Stabilné hodnoty prietoku zobrazené na DCS displeji

Panametrics PanaFlow LC príložný ultrazvukový prietokomer

Datasheet (PDF) Panametrics PanaFlow LC

Zdroj: Panametrics Application Note PANA001AN (panametrics.com) — © Panametrics LLC. Lokalizované a pripravené spoločnosťou INTECH CONTROL, oficiálnym zástupcom Panametrics pre Slovensko a Maďarsko.

by Bohuslav Bobrik Bohuslav Bobrik

Príložné prietokomery Panametrics zaistili presné meranie vysokorýchlostného prietoku vody v tlakovom potrubí vodnej elektrárne

APPLICATION NOTE
Vodná elektráreň s tlakovými potrubiami (penstock)

Príložné prietokomery Panametrics zaistili presné meranie vysokorýchlostného prietoku vody v tlakovom potrubí vodnej elektrárne

Zhrnutie

700-metrové tlakové potrubia (penstock) vo vodnej elektrárni v Číne nemali žiadne meranie prietoku, ktoré by umožnilo posúdiť účinnosť vodnej turbíny a lepšie riadiť výkon elektrárne. Prevádzkovateľ preto vyhodnocoval tri technológie merania prietoku: vírové, diferenčno-tlakové a ultrazvukové s meraním prechodového času. Pred rozhodnutím požadoval technické vyhodnotenie a prípadný terénny test.

Aplikácia

Obr. 1: Snímač C-RS 0,5 MHz nainštalovaný na potrubí DN700.

MédiumVoda
Rozmer a hrúbka potrubiaDN700 (32″)
Materiál potrubiaNerezová oceľ
Tlak0,2 MPa (29 psig)
Prietok4 – 7 m³/s (63 401 – 110 952 GPM)
Teplota~ 25 °C (77 °F)
Požadovaná presnosť± 1 až 2 % z nameranej hodnoty
Panametrics

Prínosy:

  • Jednoduchá inštalácia bez odstávky procesu
  • Veľmi nÝzke nároky na údržbu
  • Žiadny tlakový úbytok
  • Mimoriadne veľký rozsah merania od nízkeho po vysoký prietok
  • Dlhodobá stabilita a minimálny drift
Transmiter Panametrics XMT1000LC so zobrazenými nameranými hodnotami

Výzva

Cieľom zákazníka bolo nainštalovať prietokomery na potrubia, na ktorých mohla rýchlosť prúdenia presiahnuť 15 m/s (49 ft/s). Zároveň bolo kritické minimalizovať tlakovú stratu kvôli obmedzenému dostupnému spádu (tlaku). Konvenčné technológie ako diferenčno-tlakové snímače a vírové prietokomery neboli vhodné, pretože obe spôsobujú tlakové straty a kvôli vlastným limitom odseknutia (cut-off) nedokážu zvládnuť nízke prietoky. Nakoniec boli predbežne vybrané ultrazvukové prietokomery vďaka ich schopnosti prekonať tieto výzvy. Pôvodne skúšané riešenie sa však dostalo na hornú hranicu svojho rozsahu, obmedzenú pevne danými továrenskými nastaveniami, ktoré sa nedali zmeniť. Bolo preto potrebné nájsť a vyskúšať alternatívne riešenie.

Riešenie

Zvolený bol príložný ultrazvukový prietokomer Panametrics PanaFlow LC, nakonfigurovaný ako jednocestný snímač XMTXP R05 v usporiadaní s dvoma priechodmi lúča (2-traverse). Táto konfigurácia podporuje rýchlosti prödenia kvapaliny od 0,03 do 20 m/s (0,1 až 65,6 ft/s), vďaka čomu je ideálna pre túto aplikáciu. Po inštalácii na rovnakom mieste potrubia prístroj okamžite poskytol presné merania s nameranou rýchlosťou prúdenia 16,52 m/s (obr. 2). Zákazník bol s výkonom PanaFlow LC veľmi spokojný, keďže presne zodpovedal jeho očakávaniam. Prístroj umožnil lepšie sledovať účinnosť vodnej turbíny a realizovať potrebné zlepšenia pre zvýšenie efektivity. Vďaka tomu sa spoločnosť Panametrics stala jediným kvalifikovaným dodávateľom merania prietoku na týchto tlakových potrubiach, s viacerými nainštalovanými prietokomermi PanaFlow LC.

Príložný snímač PanaFlow LC nainštalovaný na potrubí DN700

Panametrics PanaFlow LC príložný ultrazvukový prietokomer

Datasheet (PDF) Panametrics PanaFlow LC

Zdroj: Panametrics Application Note PANA153AN (panametrics.com) — © Panametrics LLC. Lokalizované a pripravené spoločnosťou INTECH CONTROL, oficiálnym zástupcom Panametrics pre Slovensko a Maďarsko.