Durchflussmessung in der Prozessindustrie

Transkript

1 Products Solutions Services Durchflussmessung in der Prozessindustrie Höchste Anforderung an Material und Funktion Folie 1

2 Vorstellung Produktmanager Durchflussmesstechnik Business Development Oil+Gas Endress+Hauser Messtechnik GmbH & Co. KG Weil am Rhein Folie 2

3 Agenda Kurzvorstellung Endress+Hauser Grundlagen Messtechnik Messprinzipien Magnetisch Induktiv Ultraschall Wirbelzähler (Vortex) Thermisch Coriolis Kalibriertechnologie Beispiele Lösungen aus unterschiedlichen Branchen Folie 3

4 Products Solutions Services Endress+Hauser auf einen Blick People for Process Automation Folie 4

5 Unser Arbeitsgebiet Egal, wo wir sind und was wir tun: Wir sind umgeben von Erzeugnissen der verfahrenstechnischen Industrien Durch Verfahrenstechnik werden Stoffe verändert, verbunden oder umgewandelt zum Beispiel durch mechanische Vorgänge chemische und biochemische Reaktionen Einwirken von Wärme Willkommen in der Welt von Endress+Hauser! Folie 5

6 Unser Arbeitsgebiet Endress+Hauser ist ein verlässlicher Partner der verfahrenstechnischen Industrien Mit unserer Unterstützung gestalten unsere Kunden ihre Prozesse sicher zuverlässig umweltfreundlich wirtschaftlich Wir sind die People for Process Automation! Folie 6

7 Wir sprechen die Sprache unserer Kunden! Chemie/Petrochemie Wir machen Prozesse sicher Lebensmittel Wir gewährleisten absolute Hygiene Wasser/Abwasser Wir kümmern uns um den Schutz der Umwelt Life Sciences Wir erfüllen höchste Standards Öl und Gas Wir garantieren hohe Genauigkeit Energie Wir helfen, Ressourcen effizient zu nutzen Grundstoffe und Metall Wir liefern robuste Lösungen Erneuerbare Energien Wir setzen auf nachhaltige Entwicklung Papier und Zellstoff Wir unterstützen mit moderner Technologie Schiffbau Wir verbinden Tradition mit Innovation Folie 7

8 Unser Leistungsangebot I Wir liefern Geräte und Systeme für Aufgaben im Bereich Füllstandmessung Durchflussmessung Druckmessung Temperaturmessung Flüssigkeitsanalyse Messwertregistrierung Probeentnahme Wir wollen für unsere Kunden nachhaltig überragenden Nutzen schaffen! Folie 8

9 Unser Leistungsangebot II Unsere Dienstleistungen und Softwarelösungen machen die Anlagen unserer Kunden länger verfügbar Inbetriebnahme Betrieb Instandhaltung Kalibrierung Reparatur Wir unterstützen Kunden mit umfassenden Automatisierungslösungen Systemintegration Bestandsführung Prozesssteuerung Folie 9

10 Wir sind weltweit nahe bei unseren Kunden! Holding mit Sitz in Reinach (Schweiz) 19 Produktionsstandorte in 11 Ländern Vertriebsgesellschaften in über 100 Ländern Folie 10

11 Unsere Kennzahlen ,5 Milliarden Euro Umsatz ein starker Partner Rund Beschäftigte weltweit ein verlässlicher Arbeitgeber 177 Millionen Euro Gewinn wirtschaftlich erfolgreich Fast 70% Eigenkapital solide finanziert 85 Millionen Euro Investitionen zukunftsorientiert Patente und Patentanmeldungen innovativ und kreativ Folie 11

12 Einführung und Grundlagen Überblick / Elektrische Messverfahren Folie 12

13 Einflüsse auf die Auswahl des Messsystems Masse oder Volumen Viskosität Abrasivität Korrosivität Preis zulässiger Druckverlust Einlaufstrecke geforderte Genauigkeit Aggregatzustand flüssig / Gas optimales Messsystem Menge Nennweite Leitfähigkeit Messbereich Dynamik Homogenität Störungen Temperatur Dichte Druck Rohrleitung Strömung Folie 13

14 Durchflussmesstechnik Systematik der Technologien E+H Technologie Durchflussmessung in geschlossenen Rohrleitungen Flüssigkeiten: 65% Gase/Gemische: 35% VOLUMEN MASSE Direkte Messverfahren Indirekte Messverfahren Direkte Messverfahren Indirekte Messverfahren Mechanische Verfahren Verdrängungs- Zähler Schwebekörper Turbinenzähler Wägesysteme Blenden Elektronische Verfahren Wirbelzähler Coriolis Thermisch Magnetisch Induktiv Ultraschall Folie 14

15 Stoffströme Masse oder Volumen? Druck Temperatur V V 2 m 2 m 1 1 Folie 15

16 1 m Durchflussmesstechnik in der Prozessindustrie Norm- und Referenzbedingungen bei Gasmessungen Normvolumen...sagt aus, welches Volumens ein Gasvolumen unter Normbedingungen ein nimmt. 1 Nm 3 Normbedingungen...sind in der Regel bei 0 C und 1013 mbar absolut. P =1013 mbar T = 0 C 1 m Norm Normdruck Normtemperatur Normvolumen Applicator: [Nm³/h] E+H DIN ,013 bar abs. 0 C Standardvolumen Applicator: [Sm³/h] ISO ,013 bar abs. 15 C Standard Cubic Feet [SCF] USA psi abs.=1,013 bar a. 60 F = 15 C Folie 16

17 Vergleich zwischen Volumen- und Massemessung Beispiel Druckluft Ansaugluft Vom Kompressor Zähler 1 Zähler 2 Zum Verbraucher Volumenfluss 1 m 3 /min 0,183 m 3 /min 0,148 m 3 /min Temperatur 20 C 100 C 20 C Druck 1 bar abs. 7 bar abs. 6,8 bar abs. Dichte 1,2 kg/m³ 6,5 kg/m³ 8,1 kg/m³ Massefluss 1,2 kg/min 1,2 kg/min 1,2 kg/min Normvolumen 0,931 Nm³/min 0,931 Nm³/min 0,931 Nm³/min Folie 17

18 Promag Magnetisch Induktive Volumenmessung für leitfähige Flüssigkeiten Folie 18 Folie 18

19 Magnetisch-Induktive Volumenmessung L Promag U - B + v B A 0 U U = B * L * v + U = Induzierte Spannung L = Elektrodenabstand v = Fließgeschwindigkeit B = Magnetische Feldstärke A = Kreisfläche L Medien Volumen = v * A Leitfähige Flüssigkeiten Leitfähigkeit > 5µs/cm Wasser > 20µs/cm Folie 19

20 Magnetisch-induktiv Volumen-Durchfluss Leitfähiger Flüssigkeiten Hohe Dynamik 1: 1000 Kostengünstige genaue Messung Keine beweglichen Teile Kein Druckverlust Kurze Ein-/Auslaufstrecken Großer Nennweitenbereich (DN2.2000) Zuverlässig 1 Mio.-fach bewährt Flexibel durch modularen Aufbau Branchenoptimierte Sensoren Folie 20

21 Proline Promag: Anwendungen Molkereianwendung CIP Reinigung Massedurchflussmessung mit Gamma Dichtemessung auf einem Saugbagger Durchflussmessung Rohwasser Wassermessung Wassermessung Naturkautschuk Durchflussmessung am Maischefilter Suspension in einer Rauchgasreinigungsanlage Folie 21

22 Prosonic Flow Ultraschall Volumendurchflussmessung Folie 22 Durchflussmesstechnik Folie 22 in der Prozessindustrie

23 Ultraschall Volumenmessung mit Laufzeitverfahren Prosonic flow t ~ Q t = Differenzzeit Q = Volumendurchfluss Medien Alle Flüssigkeiten Achtung bei Medien mit Lufteinschlüssen oder Feststoffanteilen Folie 23

24 Ultraschall-Laufzeitdifferenz Volumen-Durchflussmessung von Flüssigkeiten Berührungslose Messung von außen (Clamp On) Hygienisch, Kein Druckverlust Besonders preisgünstig bei großen Nennweiten Einfache Montage und Inbetriebnahme Robust und sicher (Edelstahlsensorik) Flexibel (HART, PROFIBUS PA/DP und FF) T 93 92F Folie 24

25 Prosonic Flow Clamp om Durchflussmessung Folie 25

26 Prowirl Vortex Volumendurchflussmessung Folie 26 Folie 26

27 Sensorkonzept Prowirl Mehr als Installationen!! Patentierte Kapazitive Sensortechnologie Primäre Vibrationskompensation (ausbalanciertes System) Folie 27

28 Proline Prowirl Volumen-Durchfluss von Dampf, Gasen und Flüssigkeiten Großer Temperatur-/Druckbereich ( C) / PN250 Universell einsetzbar Viskosität des Mediums muss beachten werden (Öl) Redundante Messung mit Doppelsensor möglich Vibrationsunempfindlich Robust und sicher fach bewährt Folie 28

29 Proline Prowirl Anwendungsbereiche... Dampfmengenmessung mit Proline Prowirl und RMS 621 Dauerhafte Durchflussmessung auch bei extremen Bedingungen Dampfmengenmessung in getrennter Ausführung Dualsensor für sicherheitsrelevante Anwendungen Durchflussmessung mit Prowirl - auch bei starken Vibrationen Folie 29

30 Proline t-mass Thermische Massedurchflussmessung Folie 30

31 Messprinzip Thermisch Massedurchfluss nach dem thermischen Verfahren Massendurchflussmessung von Gasen Ein beheizter Temperaturfühler wird auf einer konstanten Temperaturdifferenz zum Referenzfühler gehalten. Eine durch Massestrom erzeugte Abkühlung am beheizten Temperaturfühler wird durch die Erhöhung der Heizenergie ausgeglichen. Die zugeführte Heizenergie ist proportional zum Massestrom. Folie 31

32 Thermische Massedurchflussmessung von Gasen Direkte Massemessung ohne zusätzliche Druck- und Temperaturkompensation Genaue Messung auch bei geringen Strömungsgeschwindigkeiten Kostengünstige Gasmessung Geringer Druckverlust Großer Nennweitenbereich DN 15 DN 1500 Multiparameter (Massefluss + Temperatur) Flexibel einsetzbar (20 Standard-Gase im Gerät hinterlegt) Folie 32

33 Proline Promass Coriolis Massedurchflussmessung Folie 33 Durchflussmesstechnik Folie 33 in der Prozessindustrie

34 Corioliseffekte Drehende Scheibe Knoff Hoff Messprinzip Folie 34

35 Messprinzip Torsionsbewegung erzeugt an der Rohrinnenseite eine Scherrate (Messrohr wird um das Medium gedreht) Scherkraft ist eine funktion aus Scherrate und Viskosität Scherkraft definiert den Erregerstrom Die Auswertung des Erregerstroms ermöglicht die Viskositätsmessung Velocity profile v (r) Velocity of rotation v fluid measuring tube Folie 35

36 Proline Promass - Die mulitfunktionale Durchflussmessung Massedurchfluss Dichte Temperatur Viskosität (Promass I) = Phasenverschiebung m = Massedurchfluss W = Messwiderstand (PT1000) f R = Resonanzfrequenz ~ m f R ~ r W ~ T D ~ h r = Dichte T = Temperatur D = Dämpfung h = Viskosität Folie 36

37 Und das alles mit einem Stück Rohr! Folie 37

38 Coriolis-Portfolio von Endress+Hauser Sensoren und Elektroniken Für jede Applikation die optimale Lösung Folie 38

39 Sensorvarianten: Für jede Applikation die optimale Lösung Ein-Rohrsysteme Promass A 1 leicht gebogenes Rohr aus / Alloy C-22 DN bis PN C Second Containment Promass I 1 gerades Rohr aus Titan (Grade 9) DN bis PN C Second Containment Promass H/S/P 1 leicht gebogenes Rohr aus Zirkonium (Grade 702) / /Alloy C-22 DN bis PN /200 C Second Containment Promass X 4 gebogene Rohre DN 350 bis PN t(h Zwei-Rohrsysteme Promass F/O 2 leicht gebogene Rohre aus / Alloy C22 /SD DN bis PN C Second Containment Promass E 2 leicht gebogene Rohre aus DN bis PN C Second Containment Folie 39

40 Elektronikvarianten: Für jede Applikation die optimale Lösung Proline Folie 40

41 Spezialausführungen LPG-mass CUBE-mass CNG-mass Dosimass Folie 41

42 Kalibrierkompetenz Voraussetzung für Präzision Folie 42

43 Genauigkeit - Kalibrieren Folie 43

44 100% Rückführbarkeit = 100% Vertrauen Das Nationale Normal ± 0,0001% Das Urkilogramm ± 0,000001% Das Messgerät ± 0,05% Die Gravimetrische Waage ± 0,0016% Die Kalibrieranlage ± 0,015% Folie 44

45 Umsetzung der ISO/IEC bei E+H weltweit der MASTER stellt nur einen Teil der Fehlerrechnung dar U N = Normal wie Kalibrieranlage, Master U V = Kalibrierverfahren 0,015% U K = das zu kalibrierende Gerät Professionell mit schweizer Präzision -Weltweit genaueste Produktionskalibrationsanlage -Akkreditierung + Genauigkeitsangabe der Gesamtanlage -Modernste Kalibriermethode <Flying start/stop wie z.b. PTB Folie 45

46 Kalibrieranlage mit Höchstleistung Viel Engineering-Know-how nötig (26 Techniker und Ingenieure) Feingewicht Klasse F2: Einsatz sonst nur bei sehr teuren Materialien wie z.b. Edelmetallen oder Edelsteinen Auflage eines 1-Gramm- Gewichtsstückes auf den 400-kg-Wägetank bei der Kalibrierung 1 Gramm kg Folie 46

47 Kalibrierung der Durchflussmesssystemen Folie 47

48 Umsetzung höchster Anforderungen Maximale Prozessstabilität auch unter extremen Prozessbedingungen Folie 48

49 Design Aufnehmer Promass F Zweirohrtechnologie Folie 49

50 Vermeidung von Prozesseinflüssen Maximale Auslenkung Keine Auslenkung Folie 50

51 Anlagenverspannungen und Vibrationen Verspannungen werden über das Second Containment abgeleitet Messtechnisch relevanter Teil Folie 51

52 Clamping Force Verspannungen 0.06 Clamping Force Promass 83 F DN25 Calibration Rig FCP N 5300 N 7200 N N Clamping Force Flow N Error [%] N 7200 N N Mass Flow [% v.mbe] Folie 52

53 Vermeidung von Prozesseinflüssen Folie 53

54 Sichere Durchflussmessung SPSE -Ballproover DN 250 DN 150 Einfache und kostengünstige Installation! Keine zusätzliches Abfangen notwendig! Folie 54

55 Temperatureinflüsse Temperaturen von Medium und Messrohr werden bei der Kalibrierung berücksichtigt r 1 C0 C1 f ² R I Tm Tt C 2 C f ² 3 R f ² R II r f R T m T t C 0...C 3 = Mediumsdichte = Resonanzfrequenz = Mediumstemperatur = Messrohrtemperatur = Koeffizienten zum fine tuning während der Dichtekalibration Folie 55

56 IBN + Eichung nicht nur zur Sommerszeit Folie 56

57 Industriegas: Stickstoff Folie 57

58 Coriolis-Massemesssysteme Volle Funktion ohne Ein- und Auslaufstrecken Folie 58

59 Redundante Messstellen möglich zwei Geräte in Serie für redundante Messung Kein Crosstalking = Keine Beeinflussung Folie 59

60 Beispiele für Systemlösungen Das Zusammenspiel von Komponenten Folie 60

61 Bioethanolverladung in Bahnkesselwagen Schauglas Schaltschrank Folie 61

62 Annahme mit Zentrifugalentgaser Links: Ethanolannahme vom TKW Rechts: Ethanolannahme vom Schiff Folie 62

63 Kontimessung (Pipeline) von Dicksaft 2 Messanlagen für unterschiedliche Messbereiche über Pipelinemaster mit täglichen Ausdruck der Zählerstände Folie 63

64 Mobile Eichfähige Universalmessanlage Mobile Messanlage auf einem Straßentankwagen (TKW) Folie 64

65 Teerverladung Folie 65

66 Bierverladung in Container und TKW Umbau und Modernisierung einer vorhandenen Anlage Folie 66

67 IBC und Fassbefüllung bei der AFP in Lüneburg Folie 67