21/04/2016
1
Maart 2016
Programma 12:00 – 13:30 Ontvangst & lunch 13:30 – 14:45 Masterclass deel 1 • Welke procesmetingen vinden we rondom een pomp? • Op welke wijze kan ik mijn pomp beveiligen tegen droogloop en te hoge temperatuur? 14:45 – 15:15
Koffiebreak
15:15 – 16:30 Masterclass deel 2 • Welke metingen vinden we meestal terug in een procesplant voor het meten van debiet, niveau, druk en temperatuur? • Met welke punten moeten we rekening houden bij de inbouw van procesmetingen in een procesplant? 16:30 – 17:00
Drink
2
Meet en regelapparatuur rondom een pomp
2 1 3 4
5
6
1. Droogloopbeveiliging aanzuigzijde pomp 2. Drukbewaking stator kamer 3. Draairichting monitoring 4. Niveaudetectie van de in olie ondergedompelde wikkelingen (Explosiebeveiliging) 5. Temperatuurbewaking pomp en motor 6. Rotor positie monitoring 7. PTC motorwikkelingen
7
3
1
21/04/2016
Meet en regelapparatuur rondom een pomp
1. Niveaudetectie 2. Debietschakelaar 3. Clamp on ultrasone debietsmeter 4. Massadebietmeting (debiet, dichtheid, temperatuur) of Elektromagnetische debietsmeter 5. Zuigdruk 6. Persdruk 7.Temperatuur 8. Vermogenmeting 9. Toerentalmeting
4
Waarom instrumentele beveiliging op pompen? Atex: explosiebeveiliging Vermijden mechanische schade pomp Vermijden cavitatie Controle werking van de pomp Bepalen van rendement en efficiëntie van de pomp
5
Standaardsignalen Communicatie tussen sensor en procescomputer Analoge signalen: • 4-20 mA komt overeen met een bepaalt bereik van de sensor Digitale signalen: Voor bepaalde sensoren die maar twee toestanden kennen zoals een vlotter, trilvork worden contacten binnengelezen die twee toestanden aangeven naargelang dit contact open of gesloten is Digitale communicatie Meer en meer communiceren de sensoren door middel van digitale communicatie met de host: - Profinet - Profibus PA - Foundation Fieldbus - Wireless - ….
6
2
21/04/2016
7
Digitale communicatie Meer en meer communiceren de sensoren door middel van digitale communicatie met de host: - Profinet - Profibus PA - Foundation Fieldbus - Wireless - …. Voordelen: - Eenvoudigere bedrading - Beschikking over procesgegevens + diagnostiek Nadelen: - Omscholing nodig van de techniekers
8
Niveaudetectie
Toepassing: • Droogloopbeveiliging • Niveaudetectie allerlei
9
3
21/04/2016
Droogloopbeveiliging en niveaudetectie met vlotter
Level sensor N30
Principe: Ingebouwd reedcontact wordt door de ingebouwde magneet van vlotter geschakeld
N 30.1 to 100°
Movable reed contact insert for functional checking
PG 16
Ø130
275
DN15
Voordeel: - Goedkoop
105 DN15
Ø21,3 110
Nadeel: - Bedrijfszekerheid
10
Optische niveaudetectie
11
Principe:
Het werkingsprincipe van deze levelswitch is gebaseerd op lichtrefractie. Wanneer de conische tip niet bedekt wordt door vloeistof wordt inwendig het licht terug geflecteerd en krijgen we een droog detectie.
12
4
21/04/2016
Eigenschappen
Voordeel: - Onafhankelijk van schuim, dichtheid, geleidbaarheid, kleur, dilectrische constante, refractie index
Nadeel: - Bedrijfszekerheid - Werking moeilijk te testen
13
Trilvork als niveaudetectie of als droogloopbeveiliging
14
Principe:
≈
aandrijv.
ontvanger ∆f
Symmetrische 2-staafs trilvorksensor
15
5
21/04/2016
Principe van een trilvork:
16
Malfunction detectie van de trilvork:
17
Toepassingen:
Niveaudetectie
Droogloopbeveiliging
Droogloopbeveiliging
18
6
21/04/2016
Eigenschappen Voordeel: - Kan toegepast worden in SIL kringen - Zelfdiagnose bij slechte werking - Functionaliteit eenvoudig te testen
Nadeel:
19
Temperatuurmetingen
Toepassing: - meten van producttemperatuur - meten van lager temperatuur - meten van pomptemperatuur
20
Weerstandsthermometer
Temperatuur
Weerstand
•
INDIRECTE METING van de temperatuur
•
Meting van weerstandsverandering in functie van temperatuursverandering 21
7
21/04/2016
Temperatuurcoëfficiënt van materiaal Voorbeeld: •
Koper Wanneer we een stukje koper met een weerstand van 1 ohm 1°C opwarmen dan stijgt de weerstand naar 1,00392 De weerstand van dit stukje koper is dus gestegen met 0,00392 ohm (temperatuur coëfficiënt koper)
•
Aluminium Wanneer we een stukje aluminium met een weerstand van 1 ohm 1°C opwarmen dan stijgt de weerstand naar 1,004 De weerstand van dit stukje aluminium is dus gestegen met 0,004 ohm (temperatuur coëfficiënt aluminium)
Stijgt de weerstand van materiaal als het warmer wordt dan heeft dit materiaal een positieve temperatuur coëfficiënt, afgekort PTC. Voor de temperatuur coëfficiënt wordt het Griekse symbool (Alfa: α) gebruikt.
Positieve temperatuur coëfficiënt 22
Temperatuurcoëfficiënt van materiaal Voorbeeld: •
Koolstof Wanneer we een stukje koolstof met een weerstand van 1 ohm 1°C opwarmen dan daalt de weerstand naar 0,998 De weerstand van dit stukje koper is dus gedaald met -0,002 ohm (temperatuur coëfficiënt koolstof)
Daalt de weerstand van materiaal als het warmer wordt dan heeft dit materiaal een negatieve temperatuur coëfficiënt, afgekort NTC. Voor de temperatuur coëfficiënt wordt het Griekse symbool (Alfa: α) gebruikt.
Negatieve temperatuur coëfficiënt 23
Enkele voorbeelden van de temperatuurcoëfficiënt van een stof
Stof Koper Aluminium
α = (1/°C) 0,00392 0,004
Platina
0,00385
Nikkel
0,00617
Mangaan Constantaan Koolstof Zwaarmetaaloxide
0,0001 0,00004 -0,002 -0,05
24
8
21/04/2016
Keuze van het materiaal
Eisen: • De stof moet een grote temperatuur coëfficiënt bezitten • Lineair verloop tussen R en temperatuur Van de stoffen voor PTC weerstandselementen voldoen twee materialen, Ni en Pt.
Platina geniet voor sommige toepassingen onze voorkeur omdat deze stof een bruikbaar temperatuurbereik heeft van -200°C - 850°C
25
Weerstandskarakteristiek Pt100 • Pt • 100
: Platina : weerstand bij 0°C = 100 ohm
26
Berekenen weerstand bij een bepaalde temperatuur Bvb: weerstand van Pt100 bij 100°C Rt = R(0) *(1+α Δt) = 100 * (1+0,00385*100) = 138 Ώ Wanneer we de lineariteitsfout buiten beschouwing laten kunnen we zeggen dat de weerstand ±0,385Ώ/°C verandert.
27
9
21/04/2016
Kopmeetomvormer
28
Voorbeeldschema
1
3
2
4
R
Kopmeetomvormer met Pt100
I + V012X1
-
17
18
17
K02X06
18
+ 1 K02 E4 A09
-3 4-20mA
F P&
K1
ST D2KF 4-20mA
K02X30
K12 E01 A06
+ C4
24VDC -
- 7
+ 9
2
1
AIN
29
Pt100 uitvoering
VERBINDINGS DRADEN
29
BESCHERMINGSHULS
Pt100 Ω ISOLATIE
Beschermhuls: • beschermt tegen schokken en vochtigheid • meting kan direct in proces • isolatie voorkomt kortsluiting
30
10
21/04/2016
Pt100 uitvoering
Weerstandsthermometer met Pt100
31
31
Standaard uitvoering
Aantal voelers
Klasse
Diameter
n-draads
1*Pt100
A
3 mm
2, (3) of 4 draads
1*Pt100
A
6 mm
2, (3) of 4 draads
2*Pt100
A
6 mm
2-draads
32
Actuele opbouw meetkring
Bedrijf
Schakelkamer
M .O . I
I
R
I
R
•
Elektronische meetomvormers in kop
•
Linearisatie in kop
• •
Onderhoudsvriendelijker Rechtstreeks 4-20 mA signaal of veldbus
R
korte voe ler lange v oeler of 4 - draads en M .O . in kop M .O . bu iten kop
33
11
21/04/2016
Nauwkeurigheid van een Pt100 volgens DIN/IEC 751
Klasse
Temperatuurbereik
Afwijkingen
A
-200°C tot 450°C
0,15 + 0,002*t
B
-200°C tot 450°C
0,30 + 0,005*t
34
PTC Thermistor
Toepassing: meten van wikkelingstemperatuur motor
35
Principe: PTC Thermistor Bij thermistors gebruikt men geen Si of Ge doch wel gesinterde materialen zoals NiO, Mn203 en C203.
De PTC-thermistors hebben meestal een zeer sterke stijging van de weerstand in een beperkt temperatuurgebied, m.a.w. zij hebben in dat gebied een zeer grote positieve temperatuur coëfficiënt
36
12
21/04/2016
Eigenschappen Een PTC thermistor kan ingebouwd worden tussen de wikkelingen van een motor om deze te beveiligen tegen te hoge temperaturen.
37
Thermokoppel
Temperatuur
Spanning
mV •
INDIRECTE METING van de temperatuur
•
Meting van spanning i.f.v. temperatuursverandering
38
Thermokoppel •
Estlands natuurkundige
•
1821 ontdekking Seebeck-Effect (Thermo-Elektrische effect)
•
Verbinding 2 verschillende materialen geeft een thermospanning
•
Gebruikt in o.a. thermokoppels Thomas Seebeck (1770 - 1831)
39
13
21/04/2016
Principe
Warme las
Koude las
40
Meten van de thermospanning
-
-
Um
+
+ Uv
Ut
De gemeten spanning met onze mV meter Ut is de verschilspanning tussen de spanning van de warme las Um en de koude las Uv
41
Meten van de thermospanning
De gemeten spanning met onze mV meter Ut is samengesteld uit de spanning op de meetplaats Um en de spanningen die ontstaan door de koude las Uv1 en Uv2
T2 + +
Tm
Uv2
Um
Ut
Uv1
-
T1
mV
+
De moderne kopmeetomvormers meten de temperatuur aan de koude las en compenseren deze fout automatisch zodat we de juiste temperatuur krijgen via het mA signaal of digitale veldbus.
42
42
14
21/04/2016
Keuze van het gebruikte materiaal Eisen:
Hoge thermospanning Lineair verband tussen temperatuur en thermospanning Hoog smeltpunt elementen
43
43
44
44
Thermokoppel
• • •
Thermospanning van de verschillende thermokoppels
Thermokoppel met omvormer op afstand In sommige gevallen moet de omvormer geplaatst worden in een aparte kast, dan moet de verbinding tussen het thermokoppel en de omvormer uitgevoerd worden met compensatiekabel. De aders van deze kabel hebben de zelfde eigenschappen als van de metalen waaruit het thermokoppel Is samengesteld.
Compensatiekabel is duur
45
45
15
Thermokoppel
21/04/2016
Constructie Thermokoppel
46
46
47
47
Thermokoppel meetsonde BESCHERMINGSHULS
TC GELEIDERS
MEETJUNCTIE ISOLATIE
• •
Type aanduiding
beschermt tegen schokken en vochtigheid isolatie voorkomt kortsluiting
Materiaal
Compensatiekabel
+ / -
°C mini °C maxi
K
NiCr / NiAl
J
Fe / CuNi
-40
750
L
Fe / CuNi
-40
750
-200
1150
N
NiCrSi / NiSi
-40
1300
E
NiCr / CuNi
-200
900
T
Cu / CuNi
-200
350
S
Pt10%Rh / Pt
0
1600
R
Pt13%Rh / Pt
0
1600
B
Pt30%Rh / Pt6%Rh
100
1700
C
W5 / W26
0
2200
0
1800
D
W3 / W25
Putsesteenweg, 51-53 B-2920 Kalmthout Belgium
THERMOKOPPELS
Japan JIS
Frankrijk NF
Duitsland DIN
+
+
+
-
-
-
+
+
-
-
Engeland BS +
Amerika ANSI
Nieuwe standaard
Thermo koppel
+
+
-
-
-
+
+
+
+
-
-
-
-
+
+
+
-
+
Cu/Co
-
Mo/Mo
+
+ -
-
-
-
+
+
+
+
+
+
+
-
-
-
-
-
-
-
+
+
+
+
+
+
+
-
-
-
-
-
-
-
+
+
+
+
+
+
-
-
-
-
-
-
+
+
+
+
+
+
-
-
-
-
-
-
+
+
+
+
-
-
-
-
Kleurcode voor industriële thermokoppels
Project: Datum:
M &R 16/12/02
T ek. Nr.: Assy. Nr.:
VKE-04-01
Rev.: 0 16/12/02 Ref.: dat_VKE_thermokopkleur
Get.: LMB Blad: Van: 1 1
48
48
16
21/04/2016
Soorten Thermokoppels en hun temperatuurbereik (*) volgens DIN43710 Thermokoppel
Kenletter
Temperatuurbereik bij
Cu - CuNI
Type T, Type
-250 °C tot 300 °C
normaal gebruik
U (*) NiCr - CuNi
Type E
NiCr - Ni
Type K
-250 °C tot 1000 °C
NiCr - NiSi Fe - CuNi
Type N Type J, Type
-250 °C tot 1200 °C -200 °C tot 700 °C
-250 °C tot 700 °C
PtRh - Pt (13%)
Type R
-50 °C tot 1400 °C
PtRh - Pt (10%)
Type S
-50 °C tot 1400 °C
PtRh - PtRh
Type B
0 °C tot 1600 °C
L (*)
(30%, 6%)
49
Nauwkeurigheid van een thermokoppel
Klasse 1 Type
Temperatuurbereik °C
Grensafwijkingen bij afwijkingen
T
-40 tot 350
0,5°C of 0,004*t
E J K en N
-40 tot 800 -40 tot 750 -40 tot 1000
1,5°C of 0,004*t
R en S
0 tot 1100 Boven 1000
1°C 1°C + 0,003*t
50
50
51
51
Nauwkeurigheid van een thermokoppel
Klasse 2 Type
Temperatuurbereik °C
Grensafwijkingen bij afwijkingen
T
-40 tot 350
1°C of 0,0075*t
E J K en N
-40 tot 900 -40 tot 750 -40 tot 1200
2,5°C of 0,0075*t
R en S B
0 tot 1600 600 tot 1700
1,5°C + 0,0025*t
17
21/04/2016
Nauwkeurigheid van een thermokoppel
Klasse 3 Type
Temperatuurbereik °C
Grensafwijkingen bij afwijkingen
T
-200 tot 400
1°C of 0,015*t
E K en N
-200 tot 40 -200 tot 40
2,5°C of 0,015*t
B
600 tot 1700
4°C + 0,005*t
52
52
Thermokoppel uitvoering
53
Montage
Trillingen • Beschadiging aansluiting kan Druk en buigingen • Beschadiging Corrosie, oxidatie, vocht • Thermowell (meestal verplicht in de petrochemische industrie)
54
18
21/04/2016
Inbouw temperatuurmetingen
Weerstands- versus thermo-elementen
55
Thermokoppel versus Pt100
Karakteristiek
Weerstandelement
Thermokoppel
Meetpunt
Niet puntvormig
Puntvormig
Meetbereik (°C)
-250 tot 850°C 450°C in Exi bereik
-200 tot 1700°C
Nauwkeurigheid
Beter dan thermokoppel
Slechter dan PT100
Stabiliteit
< 0,1 °C/jaar
< 5 °C/jaar
Liniariteit
Zeer goed
Goed
63% respons in vloeistof
Trager
Sneller
Voordelen
Nauwkeurig en stabiel
Geschikt voor hoge temperaturen
Nadelen
Mechanische sterkte
Slechte stabiliteit
56
mA uitgang omvormer
Fail-safe toestand uitgangssignaal temperatuuromvormer
Bvb: Instelling bij sensorbreuk mA naar 3.6 mA
5
10
15
20
25
30
35
Tijd s
57
19
21/04/2016
Calibratie
• Geschikt voor calibraties ter plaatse van RTD en TC • Temperatuur bereiken : -30°C…+140°C +50°C…+320°C • Nauwkeurigheid : Standaard <0.5°C of nauwkeuriger <0.1°C met referentie Pt100 (1/10 DIN) • Calibratie tijd : +/-10 minuten/punt • Calibraties met BKO-OBE traceable calibratie certifikaten
58
14:45 – 15:15
Koffiebreak 59
Drukmetingen
Toepassing: meten van zuig en persdruk
60
20
21/04/2016
Principe capacitieve cel: dP cell diaphragm ceramic body
process pressure
capacitor plates C1 C2 fill fluid
61
Principe capacitieve cel: Atmospheric pressure
Substrate
Gauge pressure cell
Diaphragm
Pressure max. deflecting of the membrane = 25µm
Absolute pressure cell
Pressure 62
Principe halfgeleider resistieve cel: Drukafhankelijke weerstanden •
Weerstandsverhoging
•
Weerstandsverlaging
Polysilicon strain gauges
Insulating layer
63
21
21/04/2016
Inbouw Kan gebruikt worden met of zonder manifold tussen het proces en de transmitter
64
Voordeel: - Nauwkeurigheid: ± 0,05% - Continue meting van de persdruk en zuigdruk - Verkrijgbaar met lokale display
Nadeel: - Kostprijs tegenover een manometer
65
Debietmetingen
Toepassing: meten van vloeistof en gasdebiet 66
22
21/04/2016
Debiet eenheden Volumedebiet
Diepte
QV = v ∗ A
b
Waarin: A = doorstroom oppervlakte in m². v
v
= snelheid van het medium in m/s
QV = volumetrisch debiet in m³/s
l/h
m³/h 67
Debiet eenheden Massadebiet
Qm = QV ∗ ρ of Qm = v ∗ A ∗ ρ Waarin: QV = volumedebiet in m³/s ρ
= dichtheid medium in kg/m³
Qm= massadebiet in kg/s
kg/h ton/h 68
Debiet eenheden Gasdebiet
1 Nm³/h= 1 m³/h gas Bij 1,013 barA en 273,15K
In de meeste gevallen willen we het gasdebiet kennen bij een bepaalde druk en temperatuur die niet altijd constant zijn → P en T corrigeren
3
69
23
21/04/2016
Meten van gasdebiet De wet van Boyle Druk x Volume = Constant
De wet van Gay Lussac Druk / Temperatuur = Constant
Boyle – Gay Lussac P0 = 1,013 bar A V0 = Bij Normaaldebiet
P xV
P0 x V0
=
T0
T
BEDRIJFSOMSTANDIGHEDEN
T0 = 273,15 Kelvin
70
Stoomdebiet Het stoomdebiet wordt meestal uitgedrukt in: Kg/h Ton/h
Qm = Qv ∗ ρ
71
Meten van gasdebiet BEDRIJFSDEBIET
Nm³/ h Berekening eventueel in DCS
• •
Bedrijfsdruk bedrijfstemperatuur
Wanneer T en P in het bedrijf niet constant is worden bijkomende metingen geplaatst om te corrigeren
72
24
21/04/2016
Nauwkeurigheid van een debietmeting Afhankelijk van: Druk Temperatuur Dichtheid Viscositeit Leidingdiameter Plaats in de leiding Stromingssnelheid
73
Soorten debietmetingen Elektro-magnetische debietmeter (IDM) Massadebietmeter (coriolis, thermisch) Ultrasoon debietmeter
74
Magnetische debietmetingen
75
25
21/04/2016
Principe Wanneer een geleider beweegt in een magnetisch veld ontstaat in de geleider een elektrische spanning die recht evenredig is met de snelheid waarmee deze geleider in het magnetisch veld beweegt. Wet van Faraday
U=B.l.v 76
Principe
Spoelen
U
v A Electroden
Qv = v x A 77
Lege pijpdetectie EPD electrode
Meetelectrodes
Reference electrode
78
26
21/04/2016
Nauwkeurigheid
0,5 tot 0,2 %
79
Eigenschappen Voordelen Laag drukverlies Verkrijgbaar in grote DN Geen bewegende delen Grote nauwkeurigheid (0,5 – 0,2% v/d meting) Bestand tegen agressief medium Kan slib meten Sommige merken hebben een legebuisdetectie
Nadelen Vloeistof moet geleidbaar zijn (20 microSiemens/cm) Gevoelig voor gasbellen Gelimiteerd temperatuur bereik Gelimiteerd drukbereik Alleen juiste meting bij volledig gevulde leiding
80
Aarding van de leiding en het toestel
81
27
21/04/2016
Aarding bij kunststofleidingen
Geen schade elektrode door galvanische corrosie
82
83
Uitvoeringsvormen
84
28
21/04/2016
Inbouwvoorschriften
85
Inbouwvoorschriften
86
Inbouwvoorschriften
87
29
21/04/2016
Inbouwvoorschriften
88
Inbouwvoorschriften NOOIT in de zuigzijde van een pomp inbouwen GEVAAR ONDERDRUK Beschadiging bekleding
89
Massadebietmeting
90
30
21/04/2016
Voorbeeld van een toepassing
91
Massadebietmeting
Massa 1 = Massa 2 Volume 1 < Volume 2
92
De Corioliskracht
Gaspard Gustave de Coriolis (1792-1843)
93
31
21/04/2016
De Corioliskracht
94
Coriolis kracht Rotation and Translation V=0
m = Particles V>0
Fc
ω= Angular velocity v = Radial velocity Fc = Coriolis force
Fc Fc = -2m • v • ω
95
Principe: Directe meting van massadebiet ω = Angular velocity Fc = Coriolis force ∆ϕ = Phase shift A,B= Sensors y
= Amplitude
t
= Time •
∆ϕ ~ Fc ~ m
96
32
21/04/2016
Principe: Directe meting van massadebiet Hoe groter het tijdsverschil tussen de opgenomen signalen hoe groter het massadebiet
A
B
97
Meetprincipe Gecontroleerd opwekken van corioliskrachten
Debietmeting rechtstreeks in ton/h of kg/h
De grote van de kracht hangt af van de bewogen massa en de snelheid in het systeem
Corioliskrachten treden op als er tegelijkertijd rechtlijnige en roterende bewegingen zijn ! 98
Principe: meten van de dichtheid mt
f
R
m
fl
=
1 ⋅ 2π
=V ⋅ρ
c
m +m fl
t
fl
fR = Resonant frequency mt = Tube mass mfl = Fluid mass
ρfl = Fluid density c = Constant
fR
fR = ƒ(ρfl)
m fl
99
33
21/04/2016
Toepassing van massadebietmeting Multivariabele meting met de volgende mogelijkheden: • Massadebietmeting • Dichtheidsmeting • Temperatuurmeting • Lege meetbuisdetectie
100
Nauwkeurigheid
101
Eigenschappen VOORDELEN Rechtstreeks meten in Ton/h of kg/h Kan zowel massadebiet van vloeistof als gas meten Vaste stoffen geen invloed op meting Geen beïnvloedingen pulserende stromingen Groot meetbereik met grote nauwkeurigheid 0,2% tot 0,3% v/d meting Meerdere proceswaarden ter beschikking ρ, Qv
Qm, T,
NADELEN ZEER DUUR Om alle proceswaarden te kunnen lezen op DCS is er een versterker nodig met meerdere mA uitgangen of een veldbus 102
34
21/04/2016
Inbouwvoorschriften
103
Verwarmingsschalen
Speciale verwarmingsschalen voor viskeuze mediums
104
Nulpuntintstelling
Volledig gevulde leiding + leiding ingeblokt
105
35
21/04/2016
Ultrasone debietmetingen
106
Ultrasone debietmeting met looptijdprincipe
a1 = a + v ∗ cos ϕ a2 = a − v ∗ cos ϕ
v
a = geluidssnelheid bij stilstaand medium a1 = geluidssnelheid met stroomrichting mee a2 = geluidssnelheid tegen de stroomrichting in 107
Ultrasone debietmeting met looptijdprincipe Voortplanting geluidsgolven i/e akoestisch transparant medium
2 of meer sensoren
Zenden beurtelings signaal uit door het medium Looptijd is een maat voor debiet
108
36
21/04/2016
Ultrasone debietmeting met looptijdprincipe
109
Eigenschappen
Voordelen Geen drukverlies Ongevoelig voor turbulente stromingen Onafhankelijk van de dichtheid van het product Eenvoudige montage, mobiel uitvoering verkrijgbaar Nauwkeurigheid: ±2%
Nadelen Niet bruikbaar bij vervuilde vloeistoffen
110
Draagbare ultrasoon debietmeting
111
37
21/04/2016
Draagbare ultrasoon debietmeting
Clamp-on meetkoppen
112
Ultrasoon debietmeting voor stoom
113
Ultrasoon debietmeting voor stoom
114
38
21/04/2016
Eigenschappen Voordelen Laag drukverlies Bi – directionele meting voor vloeistof, gas en stoom Bruikbaar tot temperaturen van 500°C Meten van middendruk en hoge druk stoom Verkrijgbaar DN100-DN600 Snelle reactietijd Lage onderhoudskosten Nauwkeurigheid ±1% van de meting Nadelen Kostprijs Noodzaak druk en temperatuurcorrectie bij veranderlijke variabelen
115
Vermogen meting op motor/pomp Doel: • Meten van elektrisch verbruik • Efficiëntieberekeningen van de pomp: • Relatie verbruik debiet en druk • Gegevens te gebruiken voor predictief onderhoud • Vermijden van schade bij magneetpompen door min en max vermogen detectie
116
Niveaumetingen op tanks
117
39
21/04/2016
Ultrasone niveaumeting
118
Uitvoeringsvormen ultrasone meting
119
Geluid
Frequentiespectrum menselijk oor 20Hz tot 20 kHz
Geluid plant zich niet voort i/h luchtledige
Snelheid geluid (m/s)
120
40
21/04/2016
Voortplantingssnelheid geluid i.f.v. medium gas Ether
Temp. (°C) 87
helium
snelheid (m/s)
snelheid (m/s) 1170
206
glycerol
1930
965
methanol
1120
-40
307
lucht
-20
319
lucht
0
332
lucht
20
343
40
Temp. (°C)
ethanol
lucht
lucht
vloeistof
354
methaan
430
waterdamp 134
494
waterstof
1284
790
siliconenolie water
0
1403
water
20
1484
water
40
1529
water
60
1540
Invloed druk nihil Invloed temperatuur 0,17%/K, bvb lucht 0,59 cm/K 121
Voortplantingssnelheid geluid Afhankelijk van de temperatuur
Afhankelijk van het gas boven het medium (per gas snelheid ingeven)
Onafhankelijk van het gewicht, geleidbaarheid, diëlectrische constante, ……..
122
Verzwakking van het geluid i.f.v. de afstand
123
41
21/04/2016
Principe meting
Individuele piëzo heeft een vaste oriëntatie en zijn gepolariseerd
Spanning met dezelfde Spanning met een polariteit, piëzo wordt verschillende polariteit, samengedrukt piëzo zet uit
Sluiten we een wisselspanning AC aan op de piëzo dan gaat deze trillen met de frequentie van de wisselspanning
124
Principe meting Uitzenden van ultrasoon signaal
00.10 00.20 00.00 00.30 00.40 Reflectie op het medium oppervlak Ontvangst van het ultrasoon signaal
Meten van de looptijd Berekening van de afstand tussen de sensor en het medium oppervlak
00.40
d=v
2 Reflectie op verschil dichtheid 125
Principe meting
B t D
L=E-D E D=
t • vs 2
L
• t = looptijd van het geluid • vs = voortplantingssnelheid geluid • B = blocking distance
126
42
21/04/2016
Signaalverwerking
127
Signaalverwerking stoorecho onderdrukking 120
Attenuation in 0 dB
50
1
2
3
4
Map
5
6
echo signal
Distance in meters
128
Signaalverwerking: blokafstand Sensor is ontvanger en zender
Blokkeringsafstand = afstand dat er geen reflectie mag zijn 129
43
21/04/2016
Uitfilteren roerder
130
Veelvuldige reflecties
131
Schuimvorming + ultrasoon niveaumeting
ideale condities
Licht schuim, grote bellen, dunne laag
Dik, licht schuim
compact, stevig schuim, kleine bellen, grote densiteit
132
44
21/04/2016
Instellingen ultrasone niveaumeting
Basisinstellingen: 1. Empty calibration (E) 2. Full calibration (L) 3. Applicatie • Vloeistof o Vloeistof kalm o Vloeistof turbulent o Bijpas o …… o ……… • Solids o Grote korrels o Fijne korrels 4. Soort tank 5. Tankvorm
133
Montage richtlijnen
134
Toepassingen ultrasoon
135
45
21/04/2016
Eigenschappen ultrasoon niveaumeting Gebruik : Niveaumeting in de chemische en petrochemie Voordelen: Maakt geen contact met het product Bewegingsloos meetsysteem Bruikbaar voor vloeistoffen en vaste stoffen Nauwkeurigheid: ±2mm + 0,17% gemeten afstand Nadelen: Foutieve meting bij obstakels in de tank of silo (kan weg gefilterd worden) Dampen, nevels kunnen problemen geven Schuim kan problemen geven afhankelijk van het soort schuim Niet bruikbaar op vacuüm tanks 136
De Radar als niveaumeting
137
De Radar (microgolven)
Onafhankelijk van: Vacuüm Drukschommelingen Hoge temperatuur Gassamenstelling Densiteit schommelingen
138
46
21/04/2016
Uitvoeringsvormen van een radar als niveaumeting
Hoorn
Staaf
139
Frequentie Spectrum
140
Principe of Time of Flight (ToF) (looptijdprincipe)
d=
t ⋅c 2
time
t
transceiver
d
Uitzending elektro magnetische golf Voortplantingssnelheid “c” Reflectie op oppervlakte medium Ontvangst van de gereflecteerd signal Meten van de looptijd “t” Berekening van de afstand “d” tussen de zender en de oppervlakte van het medium
distance
• • • • • •
reflective surface
47
21/04/2016
Principe:
lucht = 1 Reflectie op verschil in ε medium >1
142
Voorbeeld dielektrische constante van producten
Air = 1
Solids
ε
Dolomite Ferrite Corn Glass Coffee Lime hydrate Lime Coal. raw Pulverized coal Animal feed Flour Plastic granulate Silica flour Rice Sand. dry Washing powder
7.8 ... 8 9.3 2.2 ... 3.6 1.2 ... 5 4.6 5 3.3 4.5 2.3 2.3 ... 3 4.5 1.8 2 3.5 3 ... 5 1.1 ... 1.3
r
Liquids Alcohol Gasoline Chloroform Demineralised water HCl Diesel. fuel oil Liquefied gas - Chlorine - Air -140 °C - Butane Ammonia (100..25%) Glycerine Fuel oil Latex Lime water Caustic soda Petroleum Water
ε
r
3 2 ... 3 5.5 29.3 4.6 2.1 1.8 1.5 1.2 15 .. 32 13.2 2.1 16 2.1 22.5 17.8 81
143
De Radar Curve (Enveloppe Curve)
Geleidend
Niet geleidend
144
48
21/04/2016
Signaalverwerking stoorecho onderdrukking
145
Schuimvorming + niveaumeting met radar
• Ideale situatie
• "licht" schuim, grote bellen, niet geleidbaar
• “schuim/geen schuim“ • Dik schuim, kleine bellen, geleidbaar --> signaal absorptie ???
146
Instellingen radar
Basisinstellingen: 1. Empty 2. Full 3. Applicatie • Vloeistof o Vloeistof kalm o Vloeistof turbulent o Bijpas o …… o ……… • Solids o Grote korrels o Fijne korrels 4. Soort tank 5. Tankvorm
147
49
21/04/2016
Veelvuldige reflecties
FEF
F E F irst
cho
actor 148
Montage richtlijnen
149
Radar (Invloed o/d mens)
150
50
21/04/2016
Eigenschappen radar niveaumeting Gebruik : Niveaumeting in de chemische en petrochemie Voordelen: Maakt geen contact met het product Bewegingsloos meetsysteem Bruikbaar voor vloeistoffen en vaste stoffen Toepasbaar op vacuüm tanks Nauwkeurigheid: ±1 mm Nadelen: Foutieve meting bij obstakels in de tank of silo (kan weg gefilterd worden) Schuim kan problemen geven afhankelijk van het soort schuim
151
KLASSIEKE RADAR
Radiogolf zenden en ontvangen d.m.v. antenne
GELEIDE RADAR
Elektromagnetische energiepulsen over staaf of kabel
152
Klassieke radarmeting
Lage diëlektrische constante geeft zwakke reflecties, gevolg meetfout Invloed van vervuilde antenne Invloed van obstakels in tank
Invloed van schuimvorming Invloed van roerderblad Lage stand of diëlektrische constante geeft meetfout
153
51
21/04/2016
Geleide Radarmeting Staaf gebruikt voor voortplanting radarsignaal Vervuiling / condensatie weinig invloed op de meting
Ongevoelig veranderingen dichtheid / druk / ph / viscositeit Geen invloed van schuimvorming , turbulenties Meting tot bodem tank , zelfs met lage ε
154
•
Time of Flight (ToF)
•
Lichtsnelheid: 300.000.000 m/s
•
Niveau: L = E - (0,5 x Time x 300.000.000)
E: empty
Principe of Time of Flight (ToF) (looptijdprincipe)
00.40
d=c
2
L
155
Instellingen geleide radar
Basisinstellingen: 1. =referentie 2. = probelengte (afmeting in te geven voor 0% niveau) 3. = meetbereik (afmeting in te geven voor 100% niveau) 4. = bovenste dode zone (houd rekening met deze dode zone bij ingave 100%) 1. = onderste dode zone (alleen bij kabelprobes, houd hiermee rekening bij ingave)
156
52
21/04/2016
Uitvoeringsvormen van geleide radarmeting 1 STAAF UITVOERING
2 STAAF UITVOERING
Staaf kan ook kabel zijn
157
Signaalverwerking stoorecho onderdrukking
158
Geleide radar als scheidingslaagmeting
Vindt de scheidingslaag en het bovenste niveau
Upper signal Interface signal
Upper Level
Interface Level 159
53
21/04/2016
Montage richtlijnen
• Gebruik coax probes voor grote nozzles of producten met lage dilectrische constante (1.4) • Gebruik staafprobes voor toepassingen in een bijpas
160
Eigenschappen niveaumeting met geleide radar Gebruik : Niveaumeting in de chemische en petrochemie Voordelen: Bewegingsloos meetsysteem Bruikbaar voor vloeistoffen en vaste stoffen Bruikbaar voor scheidingslaagmeting Toepasbaar op vacuüm tanks Minder problemen met stoorobjecten in tanks Nauwkeurigheid: ±2 mm Nadelen: Coax probes met viskeuze mediums
161
54
