Products
Solutions
La misura della portata volumetrica Facoltà di Ingegneria, Università degli Studi di Bologna DIEM - Dipartimento di Ingegneria delle Costruzioni Meccaniche, Nucleari, Aeronautiche e di Metallurgia
Slide 1
26 Maggio 2015
Silvio Appoloni
Services
L’effetto Doppler* Trasmettitore/Ricevitore
Flusso
E’ necessaria la presenza di solidi sospesi o bolle di gas Il punto di misura è incerto
f = differenza di frequenza Q = portata volumetrica f ~ Q Slide 2
26 Maggio 2015
Silvio Appoloni
* In fisica, variazione apparente della lunghezza d’onda, o della frequenza, di un’onda sonora o luminosa quando la sorgente emittente si allontana o si avvicina all’osservatore. L’effetto, che prende il nome dal fisico austriaco Doppler, è dovuto al fatto che le onde percepite dall’osservatore si susseguono con frequenza maggiore se la sorgente è in avvicinamento e con frequenza minore nel caso contrario. Così, se la sorgente che emette un suono di altezza costante si muove verso l’osservatore, questi percepisce un suono più grave. Il fenomeno si osserva, ad esempio, quando si ode il fischio di un treno dalla banchina di una stazione oppure da un altro treno. (Fonte: Microsoft Encarta)
Il principio a tempo di transito
A
t = differenza di tempo (TA-TB) Q = portata volumetrica t ~ Q Slide 3
26 Maggio 2015
Silvio Appoloni
B
Sensori di portata Clamp-On • L‘emissione del fascio acustico • Vantaggi • Misura non a contatto • Installazione semplice
• Svantaggi • Conducibilità acustica del tubo
w
j
b
a Slide 4
26 Maggio 2015
Silvio Appoloni
Sensori Clamp-On: il posizionamento
1 Traversa > DN 600 ÷ 4000
Slide 5
26 Maggio 2015
2 Traverse DN 15 ÷ 65 DN 50 ÷ 600
Silvio Appoloni
4 Traverse DN 50 ÷ 60
Intensità del segnale e variabili influenzanti Energia disponibile max.
Utenza
100 x amplificazione addizionale
Attenuazione cavo Iniezione nel tubo Impedenza acustica
>
OK
<
Segnale troppo basso
Dispersione per: • Distanza • Presenza solidi, gas • “Qualità” del tubo Impedenza acustica Riflessione/Trasmissione
min.
Slide 6
Attenuazione cavo
26 Maggio 2015
Silvio Appoloni
Applicazione: a bordo di navi • Liquido: acqua di mare per raffreddamento „trasmissioni“ • Materiale tubo: cupronickel • Dimensioni: DN DN 50 x 1,5 mm
Slide 7
26 Maggio 2015
Silvio Appoloni
Applicazione: acqua di scarico • Liquido: Acqua reflua 1% solidi sospesi • Materiale tubo: acciaio inox • Dimensioni: DN 200 x 2 mm • Strumento di controllo: magnetico di altra marca
Slide 8
26 Maggio 2015
Silvio Appoloni
Sensori di portata bagnati: una condotta forzata
Slide 9
26 Maggio 2015
Silvio Appoloni
Applicazione su acqua: alimentazione turbina da diga
Slide 10
26 Maggio 2015
Silvio Appoloni
Vantaggi del principio ultrasonoro • Misura non a contatto • Non intrusivo • No parti in movimento • Economico per grandi diametri • Ampia dinamica di misura • Bassi costi manutenzione • Conducibilità elettrica non richiesta
Slide 11
26 Maggio 2015
Silvio Appoloni
Sensori di portata bagnati • Vantaggi • Multifascio precisione più elevata • Misura indipendente dal liquido e dal materiale del tubo
• Svantaggi • Sensori a contatto con il liquido
Flusso
Slide 12
26 Maggio 2015
Silvio Appoloni
Sistema di misura in linea: principio di funzionamento Velocità di deflusso ≈ Differenza di tempo tra la misura del tempo di percorrenza tra il sensore di monte e di valle. Posizionamento ottimale e ripetibile dei sensori. Modesta sensibilità al profilo idraulico del liquido.
“Griglia” sensori
Slide 13
26 Maggio 2015
Silvio Appoloni
Misuratore in linea Prosonic Flow 92F • Sistema a 2 fili per area sicura e pericolosa, costruzione compatta o separata • Versione sensore (2 o 3 o 4 fasci): • DN 25 ÷ 300
• Parti bagnate: acciaio inox ASTM A351-CF3M, secondo NACE MR0175 e MR0103 • Costruzione secondo: PED; ASME; AD2000 • Accuratezza: • DN 25 ÷ 300 ± 0,5% v.i. (Re > 10.000) • DN 80 ÷ 300 ± 0,3% v.i. (Re > 10.000)
• Temperatura: - 40 ÷ + 150°C (opz. + 200 °C) • Pressione: max PN 40
Slide 14
26 Maggio 2015
Silvio Appoloni
Misuratore di portata a 2 fili: Prosonic Flow 92F • Applicazione in acciaieria: circuito raffreddamento forno ad arco • Strumento installato vicino ai cavi di potenza, alternativa di un magnetico che era “disturbato” dai campi elettrici e magnetici !! Elettrodi Coperchio
Acciaio liquido Corpo forno
Slide 15
26 Maggio 2015
Silvio Appoloni
Prosonic Flow 92F Industria Oil & Gas • Tank farm operations and road transport loading • Hydrocarbons with variable viscosity/density • Custody transfer controlled by weigh-bridge • Road-tankers filled to maximum, safe volume before weighing • Replaces manual tank-dip or other flow technology e.g. Turbine
Slide 16
26 Maggio 2015
Silvio Appoloni
Prosonic Flow 92F – Industria alimentare • Olio alimentare • Tubazione DN 50 • Strumento DN 50 • Temperatura 40 ÷ 50 °C • Portata 7 ÷ 9; 15 m3/h f.s.
Slide 17
26 Maggio 2015
Silvio Appoloni
Prosonic Flow 92F – Industria chimica • Peci di poliolefine • Tubazione DN 50 • Strumento DN 25 • Costruzione Ex d • Temperatura fino a 110 °C
Tracciatura
• Tracciatura con cavo elettrico
Tracciatura
Riduzione
Slide 18
26 Maggio 2015
Silvio Appoloni
Prosonic Flow 92F Industria Petrolchimica • Lubricating oils in retail container filling • Blended lubricating oil viscosity varies 200-500 cSt • Pressure loss unwanted as oils pumped 200 meters from storage • Volume of 20 liters each oil used to flush filler storage tank • Flushing flow lasts around 10 seconds until filling machine starts
Slide 19
26 Maggio 2015
Silvio Appoloni
Misura bagnata e calibrata Prosonic Flow 93C • Diametro DN 300 ÷ 2000 • Classe protezione: IP68/NEMA6P • Materiale: St37 rivestimento epossidico • Accuratezza: 0,5% v.i. 0,035% v.f.s. • Tipologia sensori: doppio fascio
Slide 20
26 Maggio 2015
Silvio Appoloni
Esempi di applicazione con liquidi non conducibili • Acetone • Acido acetico • Alcool etilico; metilico • Acqua ultrapura/deionizzata; condensato di vapore • Benzene; kerosene; petrolio • Cloroformio • Flocculanti • Olio diatermico • Oli minerali e vegetali • Solfato d’alluminio • Vaselina
Slide 21
26 Maggio 2015
Silvio Appoloni
Misura temporanea, misuratore portatile
Slide 22
26 Maggio 2015
Silvio Appoloni
Misura temporanea, misuratore portatile • Collegabile a tutti i sensori Clamp-on (portata, velocità suono, spessore tubo) • Autonomia delle batterie 8 (std.) … 11 (opz.) ore (ricarica rapida) • Selezione automatica della frequenza di misura in funzione del tipo di liquido e di materiale del tubo • Ingresso supplementare in corrente per confronto misure
No. 01 Nome Log : Start :11-15 11:28 Stop :11-15 11:30 Interval :00:00:10
• Data Logger veloce e intuitivo, nessun software proprietario • Salvataggio dati su supporto esterno: capacità fino a 61 giorni continuativi 1 campione/secondo 13500
(+Total) L
13000 12500 12000 11500 11000 10500 10000 9500
Slide 23
26 Maggio 2015
9: 40
11 -1 5
11
:2
9: 20 :2
9: 00 11 11 -1 5
11
:2
8: 40
Silvio Appoloni
11 -1 5
11
:2
8: 20 11
:2 11 -1 5
11 -1 5
11 -1 5
11
:2
8: 00
(+Total) L
11-15 11-15 11-15 11-15 11-15 11-15 11-15 11-15 11-15 11-15 11-15 11-15
11:28:00 11:28:10 11:28:20 11:28:30 11:28:40 11:28:50 11:29:00 11:29:10 11:29:20 11:29:30 11:29:40 11:29:50
(+Total) L 10944 11130 11314 11501 11687 11872 12056 12242 12428 12614 12800 12988
Products
Solutions
Proline Prosonic Flow B 200 Misuratore a ultrasuoni per gas (biogas)
Slide 24
26 Maggio 2015
Silvio Appoloni
Services
Principio di funzionamento • Misuratore a tempo di transito in linea • E’ nota la distanza tra i sensori (path length) si calcola così la velocità del suono in modo molto accurato • Velocità del suono in un gas è funzione della temperatura del gas (Pt 1000), “risente poco” della pressione • Tipicamente il biogas è saturo di umidità, la misura della temperatura serve anche per calcolare il contenuto d’acqua nel gas • La velocità del suono nel gas è funzione della sua composizione = si può misurare il contenuto della frazione metano del biogas • Altre misure disponibili: temperatura, portata normalizza; portata volumetrica metano, potere calorifico, indice Wobbe
Slide 25
26 Maggio 2015
Silvio Appoloni
Biogas: 60% CH4 40% CO2 @ 40 °C Velocità del suono nel biogas (60% CH4 40% CO2) a 40 °C è 350,8 m/s
CO2
CH4
Slide 26
26 Maggio 2015
Silvio Appoloni
Temperatura
Metano
Anidride carbonica
Velocità suono
°C
CH4
CO2
m/s
40
0.0%
100.0%
274.7
40
10.0%
90.0%
284.1
40
20.0%
80.0%
294.5
40
30.0%
70.0%
306.0
40
40.0%
60.0%
319.0
40
50.0%
50.0%
333.8
40
60.0%
40.0%
350.8
40
70.0%
30.0%
370.7
40
80.0%
20.0%
394.2
40
90.0%
10.0%
422.8
40
100.0%
0.0%
458.5
Field trial – Agrikracht NV BE •
Misura di metano • Analizzatore di gas Pronova SSM 6000 sviluppato espressamente per applicazioni biogas. • Concentrazione metano utilizzando principio all’infrarosso, campo accuratezza 0,1% Volume.
Differenza di misura: 0,39%!!
Slide 27
26 Maggio 2015
Silvio Appoloni
Prosonic Flow B 200: USP Tecnologia ideale per la misura del biogas Adatto per misure a bassa pressione, bassa portata, nessuna perdita di carico. Tecnologia ideale per la misura del biogas umido Insensibile alle variazioni della composizione, e all’umidità del gas. Tecnologia ideale per la misura del biogas umido Nessuna manutenzione Misura metano integrata Ottimizzazione del processo, strumento in-line con la misura del contenuto di metano nel biogas.
Slide 28
26 Maggio 2015
Proline 3 piattaforma 2 wire Facile integrazione, come per qualsia strumento loop powered; 4–20 mA HART protocol. Ridotta complessità e integrazione standardizzata.
Silvio Appoloni
