Energy Monitoring De eerste stap naar energie besparing 03/30/2009 Aldert Schollaardt Slide 1
Waarom Energy monitoring Alleen meten brengt geen besparing
03/30/2009 Aldert Schollaardt Slide 2
Energy Monitoring
Proces van energie besparing Beheersen van Energie data
Optimalisatie
Meten en opslaan
Transparantie van het energieverbruik
Energie Reportage
03/30/2009 Aldert Schollaardt Slide 3
Energie Analyse
Energy Monitoring
Specifiek Energie verbruik
Productie hoeveelheid
Energie per product Waarom is het energieverbruik hoog, terwijl de productie laag is?
03/30/2009 Aldert Schollaardt Slide 4
Energy Monitoring
Regressie analyse Regressie analyse wordt gebruikt om het energie verbruik uit te zetten tegen b.v. het productie volume.
Drift
Energieverbruik
y
y y
y
y y
Doel
y y y y y y y y y y y y y y y y y y y y y y y y y yy y y y y y y y y y y Base load
Drift Doel
03/30/2009 Aldert Schollaardt Slide 5
activiteit – Productie instrumentlucht, stoomgeneratie, bierblikje, graad-dagen
Energy Monitoring
Deviatie Analyse
Meten van het werkelijke verbruik t.o.v. een eerder gesteld doel
03/30/2009 Aldert Schollaardt Slide 6
Energy Monitoring
CUSUM Analyse
03/30/2009 Aldert Schollaardt Slide 7
Energy Monitoring
Profiel Analyse Reductie van het basis last en het dagelijks verbruik
03/30/2009 Aldert Schollaardt Slide 8
Energy Monitoring
Profiel, rapportage bij overschrijding Genereer een alarm wanneer het verbruik de profielgrens overschrijd
03/30/2009 Aldert Schollaardt Slide 9
Meten Een juiste keuze zorgt voor een kloppende energie balans
03/30/2009 Aldert Schollaardt Slide 11
Energy Monitoring
Iedere “energie” stroom vraagt eigen meetprincipe Water Lucht Gas / brandstoffen Elektriciteit Stoom
03/30/2009 Aldert Schollaardt Slide 12
(Pers)lucht Lucht is gratis……..toch? 03/30/2009 Aldert Schollaardt Slide 13
Energy Monitoring
Lucht is het meest gebruikte gas CO2 5%
Aardgas 16% Gas Producenten 14%
Zuurstof 3% Emissies 1%
Stoom 20%
H.D. Aardgas 1%
Lucht 34%
Biogas 1%
Diversen 5% 03/30/2009 Aldert Schollaardt Slide 14
Energy Monitoring
Wat kost perslucht?
CO² / Warmte
100%
34% Warmte verlies
96% 03/30/2009 Aldert Schollaardt Slide 15
INGERSOLL-RAND
4%
Energy Monitoring
Belangrijke feiten
10% van de elektrische energie gaat op aan het produceren van lucht >30% van alle geproduceerde perslucht wordt nooit gebruikt (lekkage, verspilling) Een typische 200kw compressor die 5 dagen per week 24 uur per dag draait kost €120.000 per jaar Een lekkage van 3 mm in een persluchtnetwerk van 7 barg kost €3.500 / jaar Een verlaging van de verspilling van 30% tot 15% zou een besparing van €16.500 per jaar opleveren.
03/30/2009 Aldert Schollaardt Slide 16
Energy Monitoring
Perslucht - Energie tips Er is 7 PK elektrische energie om 1 PK aan perslucht te produceren (Energie drager met de laagste rendement). Lucht moet worden aangezogen op een plaats met de laagste temperatuur (niet buiten) Lokaliseer lekkages (Gemiddeld 40% lekkage!) Meet zowel de productie als het verbruik. Houd een eventuele drukval zo laag mogelijk (140 mBar minder drukval bespaard al 1% ) Houd de netwerkdruk zo laag mogelijk; decentraliseer de compressors Droog de lucht (vocht reduceert de efficiency) 03/30/2009 Aldert Schollaardt Slide 17
Wissel regelmatig de compressor filters Zorg voor de juist dimensionering van de leidingen (6 m/s)
Energy Monitoring
Waar moet perslucht worden gemeten? Het meten van de luchtflow naar de verschillende gebruiker t.b.v. balans en lekdetectie Drukmeting voor het in en uitschakelen van de compressor Drukmeting bij iedere gebruiker of aftakking. Verschildrukmeting over drogers, filters etc. Temperatuur tussen compressor en het koelsysteem om vervuiling en blokkades te detecteren Dauwpunt meting op de drogers Drukschakelaar om de compressor uit te schakelen bij geen verbruik Flowmeting in het koelsysteem en de warmtewisselaars. 03/30/2009 Aldert Schollaardt Slide 19
Energy Monitoring
Waarmee persluchtflow meten
Thermische massaflow
Coriolis massaflow
03/30/2009 Aldert Schollaardt Slide 20
Verschildruk flowmeting
Vortex Flowmeting
Energy Monitoring
Compressor en de gaswet
Opgenomen vermogen (kW)
Druk P2 Druk (p1), Temperatuur (T1), Vochtigheid rH Ingezogen lucht
Flow V2
Temperatuur T2
03/30/2009 Aldert Schollaardt Slide 21
Energy Monitoring
Volume of massameting
Teller 1
Teller 2
Aanzuig
03/30/2009 Aldert Schollaardt Slide 22
18.4 m3/min
Volume (act)
100 m3/min
14.4 m3/min
Temperatuur
20 °C
20 °C
100 °C
Druk (abs)
1 bar
7 bar
7 bar
Dichtheid
1.2 kg / m3
8.33 kg / m3
6.5 kg / m3
Massa
120 kg / min
120 kg / min
120 kg / min
Volume veranderd o.i.v. druk en temperatuur, massa niet!
Energy Monitoring
Voorbeeld compressor specificatie
Type compressor
Maximale werkdruk
Capaciteit FAD(1)
Geïnstalleerde motor
bar(e)
l/s
kW
GA132 VSD-4
4
404
132
GA132 VSD-7
7
399
132
GA132 VSD-10
10
355
132
GA132 VSD-13
13
300
132
(1) Bedrijfsgegevens van de machine gemeten volgens ISO 1217, ed. 3, annex C-1996.
03/30/2009 Aldert Schollaardt Slide 23
Referentieomstandigheden: absolute inlaatdruk 1 bar , inlaatluchttemperatuur 20 °C. FAD is gemeten bij de volgende werkdrukwaarden: 7,5 bar-varianten bij 7 bar, 10 bar-varianten bij 9,5 bar, 13 bar-varianten bij 12,5 bar.
Energy Monitoring
Free Air Delivered
Aanzuig of FAD (Free Air Delivered)
Omgeving
03/30/2009 Aldert Schollaardt Slide 24
? Zomer
Winter 1000 m3/uur
Volume
1000 m3/uur
1000 m3/uur
Temperatuur
20 °C
26 °C
Druk
1.013 bar
0.98 bar
Dichtheid
1.20 kg / m3
1.14 kg / m3
1.40 kg / m3
Massa
1200 kg / uur
1140 kg / uur
1400 kg / uur
0 °C 1.1 bar
23%
Energy Monitoring
Ring distributie netwerk M
Compressor huis
Zone klep (één richting)
Hoofd proces ring M
Nominale snelheid 6 m/sec
M M = Meetpunt 03/30/2009 Aldert Schollaardt Slide 25
SM = Submeetpunt
Ring verfspuit afdeling
SM
Naar droger sectie
Energy Monitoring
Waar moet een meetinstrument aan voldoen Totaal verbruik. Grote Capaciteit Lekkage detectie Groot meetgebied Afrekenen. Hoge nauwkeurigheid
Drukval In alle gevallen een zo’n laag mogelijke drukval
03/30/2009 Aldert Schollaardt Slide 26
Voorbeeld meetprincipes DN100, 7 Barg, 20 ºC
Energy Monitoring
Meetflens meting
6 m/s
Meetflens meting, goedkoopste oplossing (zonder PT comp.). Hoge drukval of klein meetgebied 03/30/2009 Aldert Schollaardt Slide 27
PT compensatie mogelijk met flowcomputer
Energy Monitoring
Prowirl 72/73
6 m/s
Vortex is een volumemeter (op basis van snelheid) 03/30/2009 Aldert Schollaardt Slide 28
Nauwkeurigheid 1% van de gemeten waarde (volume flow) Nauwkeurigheid 1,7 % van de gemeten waarde (Prowirl 73)
Energy Monitoring
Promass F
6 m/s
Promass is een directe massameting, hierdoor is geen additionele druk of temperatuur meting noodzakelijk 03/30/2009 Aldert Schollaardt Slide 29
Energy Monitoring
T-mass 65F
6 m/s
03/30/2009 Aldert Schollaardt Slide 30
Tmass heeft een zeer groot meetgebied en een lage drukval Directe massameting. Geen temperatuur of drukmeting noodzakelijk
Stoom De energiebalans in evenwicht 03/30/2009 Aldert Schollaardt Slide 36
Energy Monitoring
Hoe wordt stoom gemeten Stoom wordt altijd in een massa-eenheid gemeten b.v. t/h Wat zijn de minimale benodigdheden: Flowmeter moet volumeof massaflow meten. Additionele instrumenten voor P/T compensatie t.b.v. massa calculatie Appendages voor een betrouwbare meting Flow/Energie computer 03/30/2009 Aldert Schollaardt Slide 37
Energy Monitoring
Flowmeter – welke is de beste?
Functionaliteit
Coriolis massaflow
Multivariabele Vortex Oververhitte stoom
Multivariabele Vortex Verzadigende stoom
Vortex Compensatie extern 03/30/2009 Aldert Schollaardt Slide 38
DP flow (Pitot, Orifice, Venturi etc) Compensatie extern
Prijs (diameter afhankelijk)
DP Flow of Vortex met flowcomputer
Energy Monitoring
Het juiste spoor
Compensatie
Geen Compensatie
Constant P/T ????
Flowcomputer/DCS
Flowcomputer
Multivariabele Vortex
Vortex
DP Flow
03/30/2009 Aldert Schollaardt Slide 39
Directe massa
Promass F
Energy Monitoring
Is drukcompensatie nodig?… … bij Vortexmeter
… a Vortex Meter
03/30/2009 Aldert Schollaardt Slide 40
… bij DP flow meting
Energy Monitoring
Vortex de eerste keus Bestand tegen waterslag in stoomleidingen perfecte lange termijn stabiliteit op stoom Vrijwel onderhoudsvrij Goede turndown (vergeleken met DP) Geen additionele appendages nodig Diameters tot DN300 Temperatuur t/m 400ºC Druk t/m PN250 03/30/2009 Aldert Schollaardt Slide 41
Nauwkeurigheid Volume flow 1% gemeten waarde
Energy Monitoring
Multivariabele Vortex met P/T compensatie
03/30/2009 Aldert Schollaardt Slide 42
Stoom massaflow 1 Common 4-20mA
Stoomdruk 4-20mA
Energy Monitoring
Vortex – lange termijn stabiliteit, slijtage Wat is de invloed van slijtage op de nauwkeurigheid?
r ∆C d [%] = 5500 × d
OTHERS
30% DP LIQUID CORIOLIS MAG THERMAL ULTRASONIC VORTEX
Orifice DN50 0,01mm -> 1% error 0,1mm -> 10% error
03/30/2009 Aldert Schollaardt Slide 43
Vortex DN50 0,01mm -> no influence 0,1- 1mm -> no influence!! 2mm – small error <1%
40% DP GAS
Energy Monitoring
DP Flow op stoom
Stoom meting
Orifice plate
Pitot tube
Nozzle
Venturi
Voor alle applicaties Matige lange termijn stab. Hoog drukverlies
Geschikt voor grote diameters matige turndown goede lange termijn stab. Matige nauwkeurigheid
Hoge druk/temperatuur goede lange termijn stab.
Korte meterruns, Laag drukverlies goede lange termijn stab., goede nauwkeurigheid
Keuze vaak bepaald door: 03/30/2009 Aldert Schollaardt Slide 44
Klant voorkeur, diameter, prijs en nauwkeurigheid
Energy Monitoring
Effect van drukcompensatie en split-range Voorbeeld
Oververhitte stoom (240–250 °C/13-14 bar) orifice plate: 250 mm, ß = 0.54 P flow range: 1.5 – 25 t/h (1:16) T
Flowcomputer & twee DP transmitters Accuracy: 1% Flowcomputer + één DP transmitter Accuracy: 11,7% (ong. 1,500 t/j te kort) Één DP transmitter zonder Flowcomputer proces druk variatie (+/- 1bar) Accuracy: 13%(ong. 1,700 t/j te kortt) 03/30/2009 Aldert Schollaardt Slide 46
Kosten: bij 20 €/t stoom, 1,700 t/j * 20 €/t = € 34,000 per jaar!
Energy Monitoring
AFS Accurate Flow Solutions (Venturi)
P
T DP DP
Voordelen
• Output: •Massaflow •Energie •Temperatuur •Druk •Enthalpy etc.
Geschikt voor grote diameters, hoge druk, hoge temperatuur Hoge nauwkeurigheid Laag permanent drukverlies 03/30/2009 Aldert Schollaardt Slide 47
Korte meterruns Volledig volgen IEC5167-4
Energy Monitoring
AFS Accurate Flow Solutions 2 Venturi
03/30/2009 Aldert Schollaardt Slide 48
Energy Monitoring
AFS Accurate Flow Solutions 3
03/30/2009 Aldert Schollaardt Slide 49
Energy Monitoring
Coriolis massaflow op stoom Voor droge verzadigde en oververhitte stoom typische toepassing: DN25, DN50 en DN80; in HT design Tot 28 Bara verzadigde stoom Standard design t/m DN250 Tot 15 Bara saturated steam.
Verwachte nauwkeurigheid 0,6% massaflow Lage installatie kosten
03/30/2009 Aldert Schollaardt Slide 50
Thank you very much for your attention 03/30/2009 Aldert Schollaardt Slide 52
