Van buiten meten, wat van binnen stroomt Clamp-on flow meten Zonder het proces te beïnvloeden voor gassen en vloeistoffen
Case: Verificatie van gasmetingen in het Midden Oosten met explosie veilige draagbare clamp-on ultrasone flowmeter
Van buiten meten, wat van binnen stroomt • Zeer snel en makkelijk te monteren zonder het proces te onderbreken. • Geen obstructies of drukverlies in het leidingwerk • Geen bewegende delen • Zeer geschikt bij agressieve/giftige media, Geen lekpunten en geen materiaalkeuze problemen • Ook mogelijk met vaste stoffen in het medium • Groot meetbereik / turndown ratio (0,05 – 40 m/s) • Geschikt voor extreme druk (>2500 bar) en temperatuur waarbij geen PED van toepassing is • Van kleine tot grote diameters toepasbaar • Simultane concentratiemeting of productherkenning • Bidirectioneel
Het effect van lage dichtheid za = ρ ⋅ c
Acoustic impedance:
Transmission/Reflexion amplitude
AT AR
Buiswandsignaal
ρ = dichtheid c = geluidssnelheid
ρ gas ⋅ cgas ρ pipe ⋅ c pipe
Vergelijk van de 2 technologieën:
Shear wave
Lamb-wave
Geen beperking met wanddikte.
Bepaalde verhouding diameter/wanddikte.
Geschikt voor heel hoge druk.
Ook geschikt voor lagere druk. Ook geschikt voor heel hoge snelheden
How to decrease the pipe signals? Damping mats: Material with high acoustic impendance pipe signals are transmitting into the damping mats
Diagnostiek voor gas flowmeting SCNR [ dB ] = 20 ⋅ log
SNR [ dB ] = 20 ⋅ log
signal amplitude pipe signal amplitude
signal amplitude noise amplitude
Diagnostics are now logged in the internal memory!
Amplitude variation[%]=stand. dev. (A)/A Signal amplitude
Flow variation[%]=stand. dev. (∆t)/∆t
Pipe Signal amplitude
Signal amplitude variation
Flow variation
Naar de praktijk Indien nog tijd: •Meetprincipe •Shearwave / lambwave
DNV KEMA - Verificatiemetingen • Audits & Verificatiemetingen in het Midden Oosten • Grote olie/gasproducent • Verificatiemetingen – Flexim Clamp-On flowmeting – Check metingen • Verschildruk Orifice Plate • Druk • Temperatuur – Gaskwaliteit (dichtheid/energie) (Compressibiliteit Z / Molaire massa M)
• Aansluiting meetresultaten bij audit bevindingen
DNV KEMA Energy & Sustainability
DNV KEMA Energy & Sustainability offers innovative solutions to customers across the energy value chain, ensuring reliable, efficient and sustainable energy supply, now and in the future. 2,300+ experts across all continents KEMA and DNV combined: a heritage of nearly 150 years Headquartered in Arnhem, the Netherlands Offices and agents in over 30 countries around the globe
Custody Transfer (Fiscal Metering)
Opdracht Midden-Oosten • Doel – Verifiëren correcte energiemeting
• Details – 6 grote gasproductie meetstations – 18 grote custody transfer stations – Flows tot: • Per straat 1.200.000 m3(n)/u • Per station 3.600.000 m3(n)/u – Belangen: 2 Miljard USD/jaar gas doorvoer (2010: productie gelijk aan Nederland)
Opzetten clamp-on meting (1) • Locatie voor meting bepalen – Afstanden: tot Orifice / Flow Straightener / upstream bocht / lasnaden
• Buis schuren/wassen • Dempingsmatten plakken – Signaal testen Meer dempingsmatten / herpositioneren – Bijv. 40” pijp, pijpwand 33mm, 3 lagen matten
Opzetten clamp-on meting (2) • Bepalen configuratie sensors – Reflection / Direct mode
• Testmeting (5min), check op signaaluitval bij dikke wand – Bij 40” pijp met 33mm wand: uitdaging, herpositioneren sensors – Parameters: SCNR, Gain, SNR, Gas Velocity, Sound Speed
Verificatiemeting: Clamp-On / Transmitters
Analyse van de metingen - uitspraak Gas plants
• Downloaden data Handset naar PC (Serial-to-USB) • Gegevens klant ernaast houden • Vergelijken • Rapporteren
Metering run:
GP-1 GP-1 GP-1
Flow (Base conditions) P MMSCFD psi(a) 1 3.2% -1.2% 2 8.6% -0.9% 3 -0.9% -4.2%
T z (AGA8) Gross Heating Value (GPA-2172) Energy Rankine (flowing) Btu/Scf 0.0% 0.3% 0.1% 3.3% 0.0% 0.1% 1.2% 9.9% 0.0% 0.4% -1.1% -2.0%
GP-2 GP-2 GP-2 GP-2 GP-2 GP-2
1 2 3 4 5 6
4.5% 4.4% 7.3% 8.2% 3.0% -4.9%
0.1% 0.2% 0.2% 0.2% 0.2% 0.2%
-0.1% -0.3% -0.3% 0.1% 0.0% 0.0%
-1.5% -1.4% -1.4% -1.9% -1.9% -1.6%
0.8% 0.8% 0.8% -0.2% -0.2% -0.2%
5.4% 5.2% 8.2% 8.0% 2.8% -5.1%
GP-3 GP-3 GP-3 GP-3 GP-3
1 2 3 4 5
0.3% -4.5% 2.5% 4.3% -46.0%
2.6% 2.3% -0.4% -0.7% 0.0%
-0.1% -0.1% 0.2% 0.2% -0.3%
0.5% 0.9% 1.3% 1.2% 0.8%
-0.5% 0.4% -2.3% -2.3% 0.0%
-0.2% -4.1% 0.1% 1.9% -46.0%
GP-4 GP-4 GP-4 GP-4 GP-4
1 2 3 4 5
-2.9% 0.8% -6.5% 1.2% -0.1%
-0.7% -0.8% -0.4% 0.0% 0.0%
-0.7% -0.7% -0.7% 0.0% 0.0%
-2.5% -2.3% -2.4% -1.8% -1.9%
-31.5% -10.2% -10.2% -6.7% -10.7%
-33.4% -9.5% -16.0% -5.6% -10.7%
GP-5 GP-5
1 2
-1.8% 6.5%
0.7% -0.5%
0.0% 0.0%
0.3% 0.8%
-0.5% 0.1%
-2.2% 6.6%
GP-6 GP-6 GP-6
1 2 3
-0.5% N/A -0.6%
0.1% 0.2% 0.3%
0.0% 0.0% 0.0%
-0.9% -0.8% -0.8%
4.1% 4.2% 4.2%
3.6% N/A 3.6%
Voorbeeld resultaten (1 van 3): Fuel line • Technische Audit bevindingen – – – –
(- 50%) (+ ...%) (+ ...%) (+ ...%)
Grote parameter error : range instellingen dP transmitter Grote parameter error : dP conversie (lineair ipv wortel) Grote parameter error : orifice diameter en bore (beide niet correct) Kleine parameter error : druk (behandeld als overdruk ipv absoluut. Transmitter zelf OK)
• Verificatiemetingen (- 46%) Flow verschil DNV KEMA / Klant
• Flow: 55.000 m3n/u (naar energiecentrale)
• Verificatiemeting bevestigt Audit bevindingen (Klant meet veel te weinig)
Voorbeeld resultaten (2 van 3): Production line • Technische Audit bevindingen – –
Geen grote errors in data processing voor de flow geconstateerd (correcte flowmeting) (±...%) Gaskwaliteit sampling 60uur vertraging (grote verblijfstijd sampleleiding; ‘oude’ gaskwaliteit)
• Verificatiemetingen Gering flow verschil DNV KEMA / Klant
• Flow: 635.000 m3n/u (naar grid)
• Verificatiemeting bevestigt Audit bevindingen (correcte flowmeting, maar geen actuele calorische waarde)
Voorbeeld resultaten (3 van 3): CT station • Technische Audit bevindingen – – –
( -40%) Grote parameter error in Flow computer bij Specific Gravity (+1 ipv -1) ( +2%) Parameter error in Flow computer voor foute gascompositie (Rho-factor) (±...%) Black powder aanwezig(invloed op flowmeting)
• Verificatiemetingen (- 42%) Flow verschil DNV KEMA / Klant
• Flow: 171.000 m3n/u (naar industriële afnemer)
• Verificatiemeting bevestigt Audit bevindingen (Klant meet veel te weinig)
Dank u voor uw aandacht FLEXIM: Joost van Parreeren DNV KEMA: Lennart van Luijk
Meetprincipe Time-of-Flight (transit-time)
d
Theorie: Een ultrasoon signaal wordt gestuurd van transducer A naar B en van B naar A. Als er geen flow is, doen beide signalen er even lang over, kortom: GEEN tijdverschil.
Meetprincipe Time-of-Flight (transit-time)
A
B d
Maar als er wel een flow is b.v. in de richting van de pijl, dan gaat van: A naar B: Ultrasoon signaal met de flowrichting mee (1) B naar A: Ultrasoon signaal moet tegen de flowrichting in “zwemmen” en doet er daarom langer over (2). Het tijdverschil hiervan (3) is maat voor flow (m/s). De gemiddelde tijd van (1) en (2) is de geluidssnelheid van het medium
Shear wave principle Pipe wall penetration Multi reflection
Lamb-Wave principle Pipe wall resonance
Vergelijk van de 2 technologieën:
Shear wave
Lamb-wave
Geen beperking met wanddikte.
Bepaalde verhouding diameter/wanddikte.
Geschikt voor heel hoge druk.
Ook geschikt voor lagere druk. Ook geschikt voor heel hoge snelheden
