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

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

Meranie bioplynu z odpadovej vody

APPLICATION NOTE
Bioplynové digestory na čističke odpadových vôd

Meranie bioplynu z odpadovej vody

Zhrnutie

Vodárenská spoločnosť so sídlom v Štokholme vyrába bioplyn zo svojej čističky odpadových vôd a dodáva ho spoločnosti Scandinavian Biogas na výrobu energie. Aby mohla presne fakturovať dodaný plyn, potrebovala riešenie merania navrhnuté priamo pre túto aplikáciu s nízkym tlakom a teplotou blízkou okolitému prostrediu.

Aplikácia

Bioplyn z vyhnívacej nádrže je zmesou metánu (58 – 70 %) a oxidu uhličitého (30 – 42 %), so stopami dusíka a sírovodíka (<500 ppm). Prúdi pri veľmi nízkom tlaku (15 – 30 mbarg) a takmer okolitej teplote (0 – 37 °C) potrubím DN300 (12″) z nerezovej ocele (SS316), pri prietokoch 400 až 5 000 Nm³/h.

BioplynCH₄ 58 % až 70 % + CO₂: 42 % až 30 %, stopy N₂ a H₂S < 500 ppm
Prietok400 až 5 000 Nm³/h
Tlak15 mbarg až 30 mbarg (0,22 psig až 0,44 psig)
Teplota0 °C až 37 °C (32 °F až 99 °F)
PotrubieDN300 (12″) PN10 EN 1.4404 (SS316)
Panametrics

Prínosy:

  • Presné a spoľahlivé meranie
  • Schopnosť merať pri veľmi nízkom tlaku
  • Žiadny tlakový úbytok
Prehľad zariadenia na spracovanie bioplynu

Výzva

Vzhľadom na technické obmedzenia bola zvolená ultrazvuková technológia merania. Kľúčovou výzvou bolo nájsť rovnováhu medzi rýchlosťou média a tlakovým úbytkom tak, aby sa dosiahli presné a opakovateľné hodnoty bez ovplyvnenia samotného procesu. Na základe technických odporúčaní nášho partnera bolo zvolené potrubie DN300 (12″).

Riešenie

Dodali sme plynový prietokomer s meracími hlavicami T5, namontovaný na meracej komore s kalibráciou vzduchom. Ide o overené riešenie s dobrými skúsenosťami práve pri nízkotlakových aplikáciách, akými sú napríklad fakľové linky. Vďaka tomuto riešeniu môže vodárenská spoločnosť presne fakturovať dodávky spoločnosti Scandinavian Biogas a zároveň maximalizovať prenos energie vďaka nulovému tlakovému úbytku.

Inštalácia plynového prietokomera na bioplynovom potrubí

Ultrazvukový prietokomer plynu Panametrics DigitalFlow GC868

Datasheet (PDF) DigitalFlow GC868

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