Klar for fremtiden: Ultralydmengdemålinger i fakkelanlegg
Ultralydmengdemålere har vært brukt i over 30 år til å måle gasstrømmen til fakkelanlegg. I dag er måling av fakkelgass en av de mest krevende formene for mengdemåling, fordi både strømningshastighet og gassammensetning kan endre seg raskt.
I korte trekk
- Fakkelanlegg finnes i mange bransjer som en integrert del av sikkerhets- og avgassystemet, fordi de muliggjør kontrollert avblåsing av store mengder brennbare gasser under forstyrrelser i prosessen. På grunn av de varierende egenskapene til fakkelgass kan trykk, volumstrøm og sammensetning endre seg betydelig på kort tid.
- Kompakte og mer optimaliserte produksjonsanlegg har større kapasitet og fører derfor til høyere maksimal gjennomstrømning i fakkelanlegget. Det er målt gjennomstrømningshastigheter på over 120 m/s under nedstengningsforhold på raffinerier og petrokjemiske anlegg.
- Avfallsgass eller fakkelgass kan variere sterkt i sammensetning, og man må regne med plutselige endringer i strømningsforholdene. Videre ble forholdene ved lavt gjennomstrømningsnivå stadig viktigere for prosessstyring og -optimalisering, samt for å oppdage ventillekkasjer under normale driftsforhold.
- Minimale strømningshastigheter krever høyoppløselig transduserteknologi og avanserte algoritmer for signalbehandling for å sikre nøyaktig tidsmåling. Høye strømningshastigheter vil føre til kraftig støy i gasstrømmen når ventiler og lignende er installert før den akustiske ultralydsmålingen. Ved høye gasshastigheter må det også tas hensyn til at «ultralydstrålen» kan forskyves.
FLOWSIC100 Flare-XT:
Pålitelig måling av gassstrømmen på fakkelanlegg på oljeraffinerier, kjemiske anlegg og naturgassbehandling
Utviklingen i globalt regelverk
Miljøkravene blir stadig strengere i mange bransjer over hele verden. Ultralydteknologi har i mange år vært godt etablert i raffinerier og i kjemisk og petrokjemisk industri. Nå kommer økt reguleringspress og rapporteringskrav inn i bildet.
Dette har stor betydning for behovet for pålitelige målinger av fakkelgass og tilgjengeligheten av data – selv under vanskelige forhold. Selv om regelverket for raffinerier og i kjemisk og petrokjemisk industri allerede er fastlagt, ser vi også i mange andre bransjer en aktiv søken etter tekniske løsninger for å oppfylle fremtidige miljøkrav. Spesielt når det gjelder måling, gir ultralydteknologien mange fordeler sammenlignet med andre teknologier.
Utfordringer ved måling av fakkelutslipp og teknologiske løsninger
Ultralydmengdemåling er en veletablert teknologi innen væskemåling. Anvendelsesområdet spenner fra fiskal mengdemåling til fakkelgassmåling og utslippskontroll. I prinsippet måler ultralydmengdemålere forskjellen i transittid med og mot strømningsretningen langs en akustisk bane, og gjennomsnittlig strømningshastighet beregnes ut fra denne målingen. Med «gjennomsnittlig strømningshastighet» menes det at strømningshastigheten er beregnet som gjennomsnitt over rørets tverrsnitt.
Et av hovedformålene med måling av mengdemåling av fakkelgass er å kunne beregne nøyaktige mengder av klimagasser. Det har vært et økt fokus på nøyaktig måling av klimagasser de siste årene. Avgifter og skatter knyttet til luftforurensning øker stadig. Dermed øker også behovet for nøyaktige og tilgjengelige målinger. På grunn av vanskelige forhold knyttet til fakkelgass utgjør kravene til måleteknologi en utfordring i olje- og gassindustrien samt i den kjemiske og petrokjemiske industrien:
- Gasshastigheter på 0 m/s til 120 m/s
- Hurtige endringer i gasshastighet
- Gassblandinger i rask endring, bestående av naturgass, hydrogen, karbondioksid osv.
Aktiv lydkorrelasjon: Pålitelig selv ved høyeste gasshastighet
Å sikre målefunksjonalitet selv ved svært høye gasshastigheter er en av de viktigste egenskapene til et målesystem for fakkelanlegg. Den innovative ASC-teknologien (active sound correlation-teknologi) utvider nå det tidligere maksimale strømningsområdet med opptil 30 %. ASC sammenholder gasshastigheten med applikasjonsspesifikk støy som oppstår ved høye strømningshastigheter. I dette tilfellet fungerer sensoren som en mikrofon. Den patenterte ASC-teknologien gir dermed enda bedre dekning av eventuelle utslipp av fakkelgass.
Enkelt vedlikehold. Bekreftelse med ett klikk. Selvdiagnostikk.
Ved å koble sammen programvare og fastvare åpnes det for en rekke nye funksjoner og fordeler: Det selvovervåkende systemet leverer verdifulle data om enhetens status, viser trender og markerer relevante endringer. Feil i applikasjonen oppdages og dokumenteres umiddelbart, slik at man slipper tidkrevende feilsøking. På forespørsel utfører systemet en selvtest og registrerer aktuell status. På denne måten får brukerne et svært enkelt verktøy for å lage dokumenter som bidrar til å bevise at utslippskravene er oppfylt. – helt eksternt og uten at det må sendes ut en servicetekniker. Dette reduserer drifts- og sikkerhetsrisikoen i stor grad.
Selvovervåkingssystemer som i-diagnostics™ støtter overgangen fra tidsbasert vedlikehold til tilstandsbasert vedlikehold – noe som fører til færre serviceintervaller og dermed reduserer vedlikeholdskostnadene.
Den rette løsningen for enhver utfordring
Målere for fakkelgass med ultralydteknologi brukes i ulike anvendelser med forskjellige krav, og det kreves derfor inngående kunnskap om de enkelte utfordringene for å kunne tilby den riktige løsningen. I raffineriindustrien krever for eksempel gjeldende regler fra det amerikanske miljøvernbyrået (EPA) en minste brennverdi i forbrenningssonen på 270 BTU/scf. Det kreves dessuten en fortynningsparameter for netto brennverdi, NHVdil ≥ 22 BTU/ft², for alle dampassisterte fakler. Alt dette samtidig som man opprettholder en høy forbrenningseffektivitet. For å oppfylle disse kravene og holde oppvarmingstemperaturen på det nødvendige nivået, kan det også benyttes ultralydbaserte gassmengdemålere for å regulere damptilførselen.
Den nye FLOWSIC100 Flare-XT-måleren for fakkelgass finnes i tre forskjellige utgaver. Alle versjoner er tilgjengelige som målesystemer med 1 eller 2 kanaler. Crossduct-installasjoner og systemer med én dyse er tilgjengelige i begge konfigurasjonene. Sonden er egnet for kompakt, ensidig montering, noe som reduserer installasjonsarbeidet til et minimum. Versjonen med to målekanaler sikrer høy målenøyaktighet selv under vanskelige strømningsforhold og gir redundans i målingen. En mekanisme for tilbaketrekking av enheten gjør det også mulig å skifte ut sensorer enkelt og raskt mens anlegget er i drift. Med et bredt utvalg av grensesnitt kobles den kraftige enheten enkelt til en lang rekke systemer og nettverk.
Grensesnittet behandler innkommende signaler og beregner parametere som molekylvekt, massestrøm og gassvolum, samt standardiserte referanseverdier. Via et infrarødt grensesnitt kan systemet betjenes intuitivt fra en bærbar PC eller et nettbrett takket være FLOWgate™-programvaren. Integrert Ethernet og RS-485-grensesnitt gjør det mulig å overvåke enhetens status eksternt.
Viktige parametere og måledata som volumstrøm, massestrøm eller molekylvekt behandles, analyseres og lagres på en pålitelig måte. I denne sammenheng gjør det interne minnet det mulig å arkivere dataene permanent på en sikker og strukturert måte. Takket være digital kommunikasjon uten interferens kan grensesnittsenheten installeres opptil 1000 meter fra målepunktet. Det er derfor ikke lenger behov for en lokal, trykkisolert og potensielt kostbar styreenhet.
Erstatning av termisk massemåling
Noen måleprinsipper, som termisk massemåling, krever ren gass for å fungere riktig. Ultralydteknologien kan forhindre tilstopping eller kontaminering av sensorene ved automatisk å forsterke signalet. Dette optimaliserer vedlikeholdsintervallene, maksimerer måleutstyrets driftstid og reduserer driftskostnadene. I tillegg er ultralydmengdemåling av fakkelgass den eneste teknologien som kan operere i et måleområde på opptil 1:4000. Det er ikke nødvendig å ta hensyn til høye eller lave strømningshastigheter, da målinger er mulige i hastigheter fra 0,03 m/s til 120 m/s.
Til krevende oppstrømsapplikasjoner, blant annet innen fracking (hydraulisk oppsprekking), tilbyr Endress+Hauser også FLOWSIC100 Flare-XT-transmitteren – robust, pålitelig og uten behov for rekalibrering. Sensorene er koblet direkte til en eksisterende mengdeberegner. Grensesnittmodulen er ikke nødvendig i denne produktkonfigurasjonen, og det er heller ikke behov for trykk- eller temperaturtransmittere.
En individuell evaluering av applikasjonen gir konkrete måleresultater
Ved mengdemåling av fakkelgass er hver enkelt anvendelse unik: Temperatur, trykk, gassblanding, hastighet osv. kan variere sterkt. Det er derfor Endress+Hauser tilbyr en individuell vurdering av anvendelsen for hvert målepunkt og finner den optimale løsningen. Etter evalueringen mottar kunden et evalueringsdatablad for bruk av fakkelgass for hvert målepunkt – på verdensbasis.
