know your pressure (koen hoogstoel | yokogawa belgium)
DESCRIPTION
Welke uitvoeringen van drukopnemers vind je zoal op de markt en wat zijn de typische applicaties. Wat is de invloed van druk op proces-parameters en kan verschil in druk andere metingen beïnvloeden? Kan je zo maar een drukomvormer installeren of moet je toch met enkele zaken rekening houden? Zijn er vuistregels die je kan volgen bij een niveau-, dichtheids- of debietsmeting met een drukomvormer? Als laatste punt wordt er ook nog kort stilgestaan bij enkele belangrijke normen voor drukmetingen. Sprekers: Koen Hoogstoel (YOKOGAWA BELGIUM NV/SA) Tracy Simoens (YOKOGAWA BELGIUM NV/SA)TRANSCRIPT
TitleCopyright © Yokogawa Electric Corporation - 1 -- 1 -
Know your pressure
Inleiding tot drukmetingen – deel 2
Tracy Simoens – Account manager Instrumentation solutions Yokogawa
Koen Hoogstoel – Business manager Instrumentation solutions Yokogawa
Copyright © Yokogawa Electric Corporation - 2 -
Agenda
Verschillende uitvoeringen
Invloed van druk op het proces
Toepassingen en valkuilen bij de installatie
Nauwkeurigheden
Normering, veiligheid
Copyright © Yokogawa Electric Corporation - 3 -
Agenda
Verschillende uitvoeringen
Invloed van druk op het proces
Toepassingen en valkuilen bij de installatie
Nauwkeurigheden
Normering, veiligheid
Copyright © Yokogawa Electric Corporation - 4 -
Uitvoeringen (I)
Automotive, HVAC, remsystemen– Bereik: 1000 bar en meer
– Nauwkeurigheid: 0,1% FS
– Meetprincipe: piëzo
Copyright © Yokogawa Electric Corporation - 5 -
Uitvoeringen (II) - Procesinstrumentatie
Mechanisch (membraan-manometers)
Indicatieve meting
Hoge drukken (600 bar en meer)
Copyright © Yokogawa Electric Corporation - 6 -
Uitvoeringen (III) - Procesinstrumentatie
Elektrisch– Inschroefmodellen
– Installatie met impulsleiding/scheidingsmembranen/manifolds
Copyright © Yokogawa Electric Corporation - 7 -
Uitvoeringen - IV
Speciale uitvoeringen– Sub sea
• 690 bar
• 0,065% accuracy
• 0,1% per 5 year stability
• Submersible
– Voeding/pharma/life science• Hygenic process connections
• GAMP 5, FDA, EHEDG, material cert…
– RVS / low copper housing• Off-shore platforms
SUS316
2.2 Kg
AA365 Al
0.7 Kg
Copyright © Yokogawa Electric Corporation - 8 -
Agenda
Verschillende uitvoeringen
Invloed van druk op het proces
Toepassingen en valkuilen bij de installatie
Nauwkeurigheden
Normering, veiligheid
Copyright © Yokogawa Electric Corporation - 9 -
Voor onsamendrukbare fluida:
v de snelheid (m/s)
g de valversnelling (m/s²)
h het hoogteverschil (m)
p de druk (Pa)
ρ de (massa)dichtheid (kg/m³)
Wet van Bernouilli
Basisprincipes stromingsleer
Copyright © Yokogawa Electric Corporation - 10 -
Wet van Bernoulli: praktische gevolgen
Consequentie: een toename in de snelheid van een vloeistof of gas gaat gepaard met een verlaging van de druk in die vloeistof of dat gas.
Basisprincipes stromingsleer
Copyright © Yokogawa Electric Corporation - 11 -
P = 4 bar, abs
Same volume
2x the gas or steam!
P = 8 bar, abs
Dichtheid ρ ρ ρ ρ is afhankelijk van druk en temperatuur
� Bij eenzelfde volume neemt de dichtheid toe als de druk toeneemt
� Bij eenzelfde volume neemt de dichtheid toe als de temperatuur toeneemt
Copyright © Yokogawa Electric Corporation - 12 -
Agenda
Verschillende uitvoeringen
Invloed van druk op het proces
Toepassingen en valkuilen bij de installatie
Naukeurigheden
Normering, veiligheid
Copyright © Yokogawa Electric Corporation - 13 -
Toepassingen
Debietsmeting
Niveaumeting
Debiet50%
Druk30%
Niveau20%
Vloeistof, gas, stoom
Orifice
Drukmeting
Copyright © Yokogawa Electric Corporation - 14 -
Debiet
Dichtheid
Niveau
Druk
Toepassingen - Applicaties in de procesindustrie
PKQ ∆=
H
p∆=ρ
ρP
H∆
=
Copyright © Yokogawa Electric Corporation - 15 -
Niveau-meting
P2 - P1 = ∆∆∆∆P = ρρρρ . g . h
Copyright © Yokogawa Electric Corporation - 16 -
Niveau-meting
HHHH
hhhh1111
ρρρρ1111
H L
Aan de hoge drukzijde:
PH= ρρρρ1(H+h1)+Po
Aan de lage drukzijde:
PL= Po
Verschildruk:
∆∆∆∆P= PH - PL = ρρρρ1(H+h1)
Po
Po=0 (open tank)
PLPH
Vermits de dichtheid in de tank een constante is: (H+h1)=∆∆∆∆P /ρρρρ1
Copyright © Yokogawa Electric Corporation - 17 -
Scheidingsmembranen
<Document Number>Copyright © Yokogawa Electric Corporation<date/time>
- 18 -
Installatie met scheidingsmembraan – valkuilen
• Creëren van een druk onder absoluut vacuüm:
- Beschadiging van scheidingsmembraan- Beschadiging van het membraan van de verschildrukmeting- Vulolie bereikt dampspanning
<Document Number>Copyright © Yokogawa Electric Corporation<date/time>
- 19 -
- Omgevingstemperatuur:
Invloed op viscositeit en dichtheid van de vulolieBij capillairen van dezelfde lengte is dit effect minder dan bij verschillende lengtenPlaatsen van Sun Protection
���� Scheidingsmembraan en temperatuur – valkuilen
<Document Number>Copyright © Yokogawa Electric Corporation<date/time>
- 20 -
- Procestemperatuur
Effect is groter bij sterk variërende temperaturenCapillairen met isolatie en tracing
���� Scheidingsmembraan en temperatuur – valkuilen
Copyright © Yokogawa Electric Corporation - 21 -
Scheidingsmembranen: wanneer wel en niet?
Met of zonderscheidingsmembraan?
MET membranenNiveau-meting onder druk?
Druk of debiet?Blokkagemogelijk?
Lange afstanden
cappilair? >6m
Korteafstandencappilair?
Gevaarlijkproduct?
Risico op blokkage te wijten aan lengtecappilair of
gevaarlijk product?
MET membranen
MET membranen – aante raden
ZONDER membranen
MET membranen
Ja
Ja Ja
Ja
Ja
NeenNeen
Neen
Neen
Neen
Neen
ZONDER membranen
ZONDER membranen
Ja
Neen
Ja
Copyright © Yokogawa Electric Corporation - 22 -
Dichtheidsmeting
Vermits de hoogte constant is: ρρρρ=∆∆∆∆P/(H)
Copyright © Yokogawa Electric Corporation - 23 -
Debiet
Applicaties in de procesindustrie - debiet
PKQ ∆=
ρεβ
..241
2
4
pdC
Qm ∆⋅⋅Π
⋅⋅−
=
Copyright © Yokogawa Electric Corporation - 24 -
Binnenin de leiding
Snelheid omhoog (V ⇑⇑⇑⇑ )
Druk daalt (P ⇓⇓⇓⇓ )
Dichtheid daalt (ρ ρ ρ ρ ⇓⇓⇓⇓ )
Snelheid omhoog (V ⇑⇑⇑⇑ )
Punt met laagste druk
(vena contracta) verschuift ����
T stijging
D en d wijziging
Copyright © Yokogawa Electric Corporation - 25 -
Multivariabele transmitter
PKQ ∆= ρεβ
..241
2
4
pdC
Qm ∆⋅⋅Π
⋅⋅−
=
Copyright © Yokogawa Electric Corporation - 26 -
Potentiële problemen bij installatie dp-flow
Impulsleidingen: een bron van problemen
Impulse line diameter
Copyright © Yokogawa Electric Corporation - 27 -
Debietmeting - Installatie van de druktransmitter
Vloeistof Gas Stoom
Copyright © Yokogawa Electric Corporation - 28 -
DP-flow meting op stoom
Condensatievat– Behoedt Tx van (te) hoge stoomtemperatuur
– Opletten bij opstart installatie• Opvullen condenstaat
• Overdruk op de transmitter
• “nullen” van de transmitter
Isolatie-klep
Opening voor
vullen cappilair
Copyright © Yokogawa Electric Corporation - 29 -
Wat is hier fout?
Copyright © Yokogawa Electric Corporation - 30 -
Blokkering van de impulsleidingen (ILBD)
Blokkage van de impulsleiding leidt tot verkeerde meetresultaten
Regelmatige controle (onderhoud!)
ILBD bij sommige drukomvormers ingebouwd
Impulsleiding geblokkeerd
Normale situatie
Copyright © Yokogawa Electric Corporation - 31 -
Voorbeelden in het veld: meetschijven
Dubbele isolatiekleppen (grote drukken)
Extra verwarming/isolatie rond impulsleidingen
Copyright © Yokogawa Electric Corporation - 32 -
Voorbeelden in het veld: averaging pitot
Dubbele isolatiekleppen“Split range” en bi-directioneelMet geïntegreerde temperatuursensor voormassadebietsmeting
Copyright © Yokogawa Electric Corporation - 33 -
Agenda
Verschillende uitvoeringen
Invloed van druk op het proces
Toepassingen en valkuilen bij de installatie
Nauwkeurigheden
Normering, veiligheid
Copyright © Yokogawa Electric Corporation - 34 -
Onnauwkeurigheden in het proces
– E1 = Referentie nauwkeurigheid (typisch 0,065%)
– E2 = Temperatuurseffect
– E3 = “Span” effect (op statische druk)
– E4 = “Zero” effect (op statische druk)
– E5 = Overdruk-effect
T.P.E. = Total probably error (E1; E2; E3)
T.A. = Total accuracy (E1; E2; E3; E4; E5)
2
5
2
43
2
2
2
1 )( EEEEE ++++
Nauwkeurigheden: hoe nauwkeurig meet ik?
Copyright © Yokogawa Electric Corporation - 35 -
Agenda
Verschillende uitvoeringen
Invloed van druk op het proces
Toepassingen en valkuilen bij de installatie
Nauwkeurigheden
Normering, veiligheid
Copyright © Yokogawa Electric Corporation - 36 -
ATEX
ATmosphères Explosibles
De ATEX productrichtlijn 94/9/EG– Voorschriften voor apparaten en beveiligingssystemen op plaatsen ("zones") waar stof- of gasexplosiegevaar kan optreden
ATEX-richtlijn 1999/92/EG– Beschrijft voor werkgevers de minimum veiligheideisen om een gezonde en veilige werkomgeving te creëren voor werknemers die door explosieve atmosferen gevaar kunnen lopen
Copyright © Yokogawa Electric Corporation - 37 -
ATEX
De ATEX productrichtlijn 94/9/EG– 1. Explosiegroepen
– 2. Zone indeling
– 3. Apparatencategorieën
– 4. Temperatuurklassen
– 5. Ontstekingsbeschermingswijze
Voorbeeld (code)
Copyright © Yokogawa Electric Corporation - 38 -
PED
Pressure Equipment Directive– Gerelateerd aan veiligheid
Europese standaard voor het design en fabrikatie van drukapparatuur– Stoomketels
– Leidingen
– Veiligheidskleppen
– Druktransmitters
Geldt vanaf bepaalde categorie– Volume hoger dan 1 liter
– Druk hoger dan 0,5 bar gauge
Copyright © Yokogawa Electric Corporation - 39 -
SIL
Sil = Saftey integrity level
SIL is een onderdeel van de normeringen IEC 61508 en IEC 61511
Deze normeringen bepalen dat processen systematisch beoordeeld moeten worden, zodat duidelijk wordt wat de kans op een gevaarlijk falen is, en wat de gevolgen van dat gevaarlijk falen kunnen zijn
Kans op falen wordt onderverdeeld in niveau’s:
Copyright © Yokogawa Electric Corporation - 40 -
Installatie veilig?
Copyright © Yokogawa Electric Corporation - 41 -
Alles nog steeds veilig? OK!
Copyright © Yokogawa Electric Corporation - 42 -
Ooops
<Document Number>Copyright © Yokogawa Electric Corporation<date/time>
- 43 -
Bedankt voor uw aandacht
Vragen?