Valmiina tulevaisuuteen: Ultraäänivirtausmittaukset kaasunpolttolaitoksilla

Ympäristömääräykset ovat tiukempia monilla teollisuudenaloilla maailmanlaajuisesti. Ultraääniteknologia on ollut jo monien vuosien ajan käytössä jalostus-, kemian- ja petrokemianteollisuudessa. Nyt kuvaan on asunutu lisääntyvä sääntelypaine ja raportointivaatimukset.

Tämä vaikuttaa merkittävästi luotettavaan soihdutuksen mittauksen ja tietojen saatavuuden tarpeeseen - jopa vaikeissa olosuhteissa. Vaikka jalostus-, kemikaali- ja petrokemiateollisuuden sääntely on jo määritelty, monilla muillakin teollisuudenaloilla etsitään ennakoivasti teknisiä ratkaisuja tulevien ympäristömääräysten noudattamiseksi. Varsinkin kun kyse on raportoinnista, ultraääniteknologia tarjoaa monia etuja myös muihin teknologioihin verrattuna.

Ultraäänivirtausmittaus on vakiintunut teknologia nesteiden mittauksessa. Sovellus vaihtelee laskutusmittauksesta soihdun virtausmittaukseen tai päästöjen hallintaan. Periaatteessa ultraäänivirtausmittarit mittaavat kulkuajan eroa virtaavan nesteen kanssa ja sitä vastaan akustisella reitillä ja päättelevät tämän mittauksen keskimääräisen virtausnopeuden. Tässä "keskimääräinen virtausnopeus" tarkoittaa, että virtauksen nopeus on keskiarvo nopeudesta putken poikkileikkauksen yli.

Yksi soihdutuksen virtausmittauksen päätarkoituksista on kasvihuonekaasun (kasvihuonekaasun) tarkka laskenta. Keskittyminen kasvihuonekaasupäästöjen tarkkaan mittaukseen on lisääntynyt viime vuosina. Ilmansaasteesta perittävät maksut ja verot kasvavat jatkuvasti. Siten tarve tarkalle ja käytettävissä oleva mittaukselle lisääntyy myös. Vaikeiden soihdutuskaasuolosuhteiden käsittelemisen teknologiset mittausvaatimukset ovat haaste öljy- ja kaasu sekä kemian- ja petrokemian teollisuudessa:

• Kaasun nopeudet 0 m/s - 120 m/s
• Nopeat muutokset kaasun nopeudessa
• Nopeasti vaihtuvat kaasuseokset maakaasun, vedyn, hiilidioksidin jne. yhteydessä.

Mittauksen saatavuuden varmistaminen jopa korkeimmilla kaasunopeuksilla on yksi soihdutusmittausjärjestelmän tärkeimmistä ominaisuuksista. Innovatiivinen ASC-teknologia (aktiivinen äänikorrelaatioteknologia) laajentaa nyt aiempaa enimmäisvirta-aluetta jopa 30%. ASC korreloi kaasunopeuden korkeissa virtausolosuhteissa syntyneeseen sovelluspesifiseen kohinaan. Tässä tapauksessa anturi toimii kuin mikrofoni. Patentoitu ASC-teknologia mahdollistaa siten entistä paremman mahdollisten leimahduskaasutapahtumien kattavuuden.

Ohjelmistojen ja laiteohjelmiston linkittäminen avaa paljon uusia toimintoja ja etuja: itsevalvontajärjestelmä tuottaa arvokasta tietoa laitteen tilasta, näyttää suuntaukset ja korostaa asiaankuuluvia muutoksia. Sovellusvirheet havaitaan heti ja dokumentoidaan. Näin aikaanvievää vianetsintää ei enää tarvitse tehdä. Järjestelmä tarkistaa pyynnöstä itsensä ja tallentaa nykyisen tilan. Tällä tavoin käyttäjillä voi olla erittäin suoraviivainen keino luoda asiakirjoja, jotka auttavat päästömääräysten täyttymisen todistamisessa. - kaikki etänä ja ilman että kentälle tarvitsee lähettää huoltoteknikkoa. Tämä vähentää merkittävästi toiminta- ja turvallisuusriskejä.

Itsemonitorointijärjestelmät, kuten i-diagnostics™ tukee siirtymistä käyttöaikaan perustuvasta huollosta kuntoon perustuvaan huoltoon, mikä vähentää huoltovaiheita ja alentaa siten huoltokustannuksia.

Ultraääniteknologian sisältävä soihdutusskaasumittareita käytetään erilaisissa sovelluksissa, joilla on erilaisia vaatimuksia, joten oikean ratkaisun tarjoamiseksi tarvitaan syvällistä tietoa haasteista. Esimerkiksi jalostamoalalla nykyiset Yhdysvaltain EPA-määräykset määräävät palamisvyöhykkeen lämmitysarvoksi 270 BTU/SCF. Kaikissa höyryavusteisissa soihdutuksissa edellytetään myös nettolämmitysarvon laimennusparametria NHVdil ≥ 22 BTU/ft2. Kaikki tämä samalla korkea polttoteho säilyttäen. Näiden vaatimusten täyttämiseksi ja lämmityslämpötilan säilyttämiseksi tarvittavalla tasolla ultraäänikaasun virtausmittareita voidaan käyttää myös höyryn syötön hallintaan.

Uusi FLOWSIC100 Flare-XT soihdutetun kaasun mittari on saatavana kolmena eri versiona. Kaikki versiot ovat saatavana 1- tai 2-reittiä sisältävinä mittausjärjestelmänä. Ristiputkiasennus- ja yhden suuttimen anturijärjestelmät ovat saatavana kummassakin reittikokoonpanossa. Anturiversio sopii kompaktille, yksipuoliselle asennukselle, joka minimoi tarvittavat asennustyöt. 2-reittiversiossa mittaustarkkuus on korkea jopa vaikeissa virtausolosuhteissa ja se antaa mittauksen redundanssin. Laitteen nostamismekanismi mahdollistaa myös anturien vaihtamisen helposti ja nopeasti laitoksen käytön aikana. Tehokas rajapintayksikkö muodostaa helposti yhteyden monenlaisiin järjestelmiin ja verkkoihin lukuisten rajapintojensa ansiosta.

Liitäntäyksikkö prosessoi saapuvia signaaleja ja laskee parametrit, kuten molekyylipainon, massavirran ja kaasutilavuuden sekä standardisoidut vertailuarvot. Infrapunarajapinnan kautta järjestelmää voidaan käyttää intuitiivisesti kannettavalta tietokoneelta tai tabletilla Flowgate ™-ohjelmiston ansiosta. Integroidut Ethernet- ja RS-485-rajapinnat mahdollistavat laitteen tilan monitoroinnin etäyhteyden kautta.

Keskeiset parametrit ja mitatut arvotiedot, kuten tilavuusvirta, massavirta tai molekyylipaino, käsitellään luotettavasti, arvioidaan ja tallennetaan. Tässä suhteessa sisäinen muisti mahdollistaa tietojen arkistoinnin pysyvästi turvallisella ja jäsennellyllä tavalla. Häiriöttömän digitaalisen viestinnän ansiosta rajapintayksikkö voidaan asentaa jopa 1000 metrin päähän mittauspisteestä. Siksi paikalliselle, paineen kapseloidulle ja mahdollisesti kalliille ohjausyksikölle ei ole enää tarvetta.

Jotkut mittausperiaatteet, kuten termisen massan mittaus, tarvitsevat puhdasta kaasua toimiakseen oikein. Ultraääniteknologia voi selättää anturien likaantumisen tai saastumisen tehostamalla signaalia automaattisesti. Tämä optimoi huoltovälit, maksimoi mittausajan ja alentaa käyttökustannuksia. Lisäksi soihdutusmittaus ultraäänellä on ainoa teknologia, joka voi toimia jopa 1:4000:n mittausvälillä. Korkeaan tai matalaan virtausolosuhteeseen ei tarvitse keskittyä, koska mittausnopeudet 0,03 m/s - 120 m/s ovat mahdollisia.

Ylävirran tarpeisiin, esimerkiksi fraktiosovelluksissa, Endress+Hauser tarjoaa myös FlowsIC100 Flare-Xt -lähettimen - se on luotettava ja kestävä ilman tarvetta uudelleenkalibroinnille. Anturit voidaan liittää suoraan jo olemassa olevaan virtaustietokoneeseen. Tässä tuotekonfiguraatiossa ei tarvita käyttöliittymäyksikköä eikä paine- tai lämpötila-antureita.

Soihdutuksen virtausmittauksessa jokainen sovellus on erilainen: lämpötila, paine, kaasumatriisi, nopeus jne. voivat vaihdella täysin. Siksi Endress+Hauser tarjoaa yksilöllisen sovellusarvioinnin jokaiselle mittauspisteelle ja etsii optimaalisen ratkaisun. Arvioinnin jälkeen jokaiselle mittauspisteelle annetaan soihdutuskaasusovelluksen arviointitietolomake - maailmanlaajuisesti.