Bejegyzések

,

Adjusta-Cone®: innovatív és tartós

Adjusta-Cone ®: tartósteszt és működés

Az Adjusta-Cone ® az egyetlen áramlásmérő a világon, mely automatikusan képes idomulni a térfogatáramhoz és minden tartományban optimális pontossággal mérni. Ezt a nem mindennapi mutatványt egy csúszógyűrű megfelelő pozícióba állítása teszi lehetővé. Az előző részben áttekintettük, hogyan és milyen igénybevételekre méretezték az eszközt, most lássuk a gyakorlati oldalt!

Több vevőnkben is felmerült a jogos kérdés: garantálható-e, hogy az ehhez szükséges tömítések a mostoha felhasználási körülmények között is hosszú időn keresztül hibátlanul működjenek?

Adjusta-Cone ® ipari környezetben
Adjusta-Cone ® ipari környezetben

Tesztelés szélsőséges igénybevételen

A GM-Flow frappáns választ adott erre a kérdésre: megrendeltek egy tartóstesztet, melynek során a mozgó alkatrészek tömítéseit a tervezési tartomány szélsőértékein, dinamikus igénybevétel mellett vizsgálták. A teszt főbb ismérvei:

  • 120 bar nyomáson
  • 120 °C hőmérsékleten
  • A tömítések tönkremeneteléig ismételni a beállás folyamatát

Gavin Munro rávilágít, hogy ezeket a körülményeket előállítani és teljes teszt alatt fenntartani korántsem triviális:

  • Először is a mérőeszközt hidrauilkaolajjal kellett feltölteni, hiszen a tervezett hőmérséklet meghaladja a víz forráspontját. 
  • Majd a teljes eszközt be kellett tekerni egy fűtőszállal, amire vastag szigetelés került, a hő megtartását biztosítandó.
  • Végül pedig N2 gázzal “nyomták meg” az eszközt, hogy a 120 baros üzemi nyomásértéket fenntartsák.

A teszt jelenleg még fut, érdeklődve várjuk, hogy milyen hosszú időt, illetve hány ciklust bír a fenti körülmények között az Adjusta-Cone ®.

Adjusta-Cone ® fűtőszállal betekerve (balra) és szigeteléssel bevonva (jobbra)
Adjusta-Cone ® fűtőszállal betekerve (balra) és szigeteléssel bevonva (jobbra), a 120 °C teszthőmérséklet megtartásához

Flow Computer: az Adjusta-Cone ® agya

A mérési tartomány váltása nem túl érdekfeszítő látvány, hiszen kívülről csak egy visszajelző lámpát látunk, mely a gyűrű relatív pozícióját jelzi. A készüléken belül a GM-Flow váltójában egy elektromos aktuátor hajtja végre az átállást. Egy kézikerék segítségével a váltás felülbírálható, és a mérési tartomány manuálisan változtatható.

A rendszer agya, az u.n. Flow Computer állandóan figyeli a nyomáskülönbséget, és ha az kilép a megadott határértékekből, a vezérlő utasítást ad a váltásra. Saját tartalék-akkumulátora biztosítja, hogy az áramellátás kiesése esetén is működőképes maradjon a rendszer.

Az áramlásmérés a váltás alatt természetesen szünetel, a mérési hibák kiküszöbölése végett. Ekkor a Flow Computer “mérési mód”-ból “váltási mód”-ra áll át, és erről visszajelzést is ad az operátoroknak. A teljes mozgási tartomány bejárása nagyjából 90 másodpercet vesz igénybe, ezután az eszköz visszatér mérési módba, és a Flow Computer automatikusan vált a tartománynak megfelelő kalibrációs értékekre.

A mérési adatok azonnal újra elérhetővé válnak, az 5 másodperctől 15 percig terjedő átlagolással együtt, de természetesen valósidejű adatrögzítésre is lehetséges.

Ha az Ön projektjében is szükség van erre a rendkívül sokoldalú és tartós mérőeszközre, vegye fel velünk a kapcsolatot!

,

Adjusta-Cone®: méretezés minden igénybevételre

Adjusta-Cone®: méretezés minden igénybevételre

Korábban már bemutattuk a GM Flow Adjusta-Cone ® mérőrendszerét, ami roppant széles tartományban biztosít kiemelkedő pontosságot, alkalmazások páratlanul széles köréhez, hidrogéntől az olajiparig. A GM flow szakértője, Gavin Munro által rendelkezésünkre bocsátott anyagokban részletesen bemutatjuk, hogyan méretezték és tesztelték ezt a kivételes mérőeszközt, mi garantálja kivételes minőségét.

A GM Flow Adjusta-Cone ® mérőeszköze

Tömítések, korrózió, erózió és a rezgések hatása

Nyomástartás

Az Adjusta-Cone ® gyakran igen mostoha körülmények között üzemel, az átáramló gáz jellegéből adódóan erősen kitett lehet korróziós és eróziós igénybevételnek. A GM Flow meg akart győződni róla, hogy az általuk gyártott eszköz még a szóba jövő legextrémebb alkalmazási környezetben is megtartja nyomástartó képességét, mozgó alkatrészei hosszú ideig tökéletesen működni fognak.

A méretezési folyamatot számos szimulációs technikával támogatták. Az első ezek közül a VEM, tehát végeselem-analízis volt. Az eszköz testét, a csúszógyűrűt, a váltót és a kúpos szerelékeket a tervezési nyomás 1,5-szeresére méretezték, jelentős biztonsági tényezővel. A karimák 900 fontos (~408 kg), az eszköz maga 10000 psi nyomás (689 bar) terhelésre van hitelesítve.

A csúszógyűrű hónolt és polírozott furatban csúszik, mikor magasról alacsony (vagy éppen fordítva) térfogatáramú mérésre áll át. Három tömítés biztosítja a nyomástartást, melyek mind plusz feladatokat is ellátnak:

  1. Lehúzó/tisztító tömítés
  2. Központosító gyűrű
  3. Nyomástartó tömítés

Gavin Munro hozzáteszi, hogy ezek mellett a váltó maga is duplán tömített, ahogy a tengely is, mely az eszközt mozgatja. Ha a csúszó tömítés eresztene is, és a váltó nyomás alá kerül, maga az eszköz, és a rendszer amit kiszolgál nem kezd ereszteni. Minthogy a váltóházon manométer és lefúvató szelep is található, az üzemeltetést végző technikusok idejében észlelhetik ezt a típusú szivárgást, és beütemezhetnek egy javítást. Addig is azonban az éppen folyó munkáknak nem kell leállnia, hiszen a rendszer nem veszít gázt. A fenti tömítések mind olajban futnak, ami egyrészt csökkenti a rajtuk ébredő súrlódást, másrészt jelkentősen növeli az élettartamukat.

Korrózió

Az alábbi képeken egy csőköteget, és a hozzá tartozó mérőperemet láthatunk, melyeket a magas korróziós igénybevétel teljesen kilyuggatott. A mérőperem karimája pitting jeleit is mutatja, mely abból adódik, hogy a cső korrodált darabjait az áramlás a felületének csapta. Felesleges is hangsúlyozni, milyen katasztrofális hatással van mindez a rendszer tömítettségére, illetve a pontosságra. 

Súlyos korrózió jelei egy csőkötegen, illetve mérőperem karimán

Ezt a súlyos rozsdásodást leggyakrabban a H2S és nedvesség tartalom miatt megjelenő savak okozzák.

Az Adjusta-Cone ® felületei azonban NACE szabvány szerinti szénacélból készülnek, hónolás és polírozás után kerülnek beépítésre, illetve korrózióálló bevonatot kapnak. A bevonattal nem rendelkező felületek 316LSS acélból készülnek, és ez a sima felszín hosszú időn keresztül ellenáll a korróziós és eróziós nyomásnak. Az egyes részegységek külön is kiszerelhetőek, megvizsgálhatóak, illetve akár arra is lehetőség van, hogy ha a térfogatáram jelentősen csökken (ami olajipari alkalmazásoknál a kitermelés előrehaladtával gyakori eset), akkor a teljes rendszer cseréje nélkül is lehet szűkíteni az egyes részeken. 

Erózió

Az Adjusta-Cone ® fejlesztése során CFD szakértők bevonásával tanulmányozták az erózió potenciális hatását. Arra jutottak, hogy még a legrosszabb esetben, tehát szilárd szennyezőket hordozó folyadék áramlása esetén is mintegy 1,2×10^-4 mm eróziót okoz minden átáramló kilogramm homok. 

Ráadásul – hangsúlyozza Gavin – gázüzem esetén ezek a szilárd szennyezők jórészt a szeparátorban maradnak, hiszen a gázok szállítási kapacitása messze elmarad a folyadékoknál jellemzőtől. Így a hatás nagyjából egy polírozásnak felel meg, és még ez is csak roppant nedves, szennyezett gáz esetén fordulhat elő.

Az Adjusta-Cone ® eróziós számításai, CFD segítségével

Káros rezgések

A kúpos térfogatárammérők hajlamosak a szilárdsági meghibásodásra, az iparági konszenzus pedig ennek okát a fáradásos törésben jelöli meg. A GM Flow már a tervezés fázisában, ismét CFD-vel megtámogatva arra jutott, hogy a sebességi értékek az Adjusta-Cone ® eszközben jóval a káros szint alatt maradnak.

Ezzel azonban nem elégedtek meg: csökkentették a kúpok tömegét, illetve jobb megtámasztást építettek be bizonyos mérettartományokban. Így a kúpos mérőtest nem érheti el sajátfrekvenciáját, illetve ha a valós áramlás nagyban eltér a méretezési számoktól, az egész szerkezet extrán biztosított a vibráció okozta károk ellen.

Az Adjusta-Cone ® sebességterének számítása CFD segítségével

Ha Önt is meggyőzte a GM Flow módszeres és körültekintő méretezési metódusa és szüksége van egy tartós és pontos mérési megoldásra, vegye fel velünk a kapcsolatot!

Ha csak egy mérőeszközt választhatnánk: Adjusta-Cone®

Térfogatáram mérés széles tartományban

A GM-Flow Adjusta-Cone eszköze, a térfogatáram mérés új szintjét jelentő szabadalom

Korábbi bejegyzésünkben bemutattuk, milyen nehézségekkel kell szembenézni, ha hidrogén térfogatáram mérése a feladat a rendszerünkben. Ott arra a következtetésre jutottunk, hogy jelenleg a legjobb megoldás egy nyomáskülönbségen alapuló mérőeszköz, most pedig bemutatjuk azt a konkrét terméket, amit kimagasló minősége, pontossága, és példátlanul széles mérési tartománya miatt a legjobb szívvel ajánlunk az Ön alkalmazásához is: a GM-Flow szabadalmaztatott termékét, az Adjusta-Cone®-t, mely nálunk is elérhető.

Ezzel a termékével a GM-Flow egy jól érzékelhető ipari igényre reagál. Számos olyan alkalmazás van, ahol egyetlen eszköznek kell lefednie egy széles mérési tartományt. A piacon lévő megoldások legtöbbje vagy veszít pontosságából szélsőséges értékek esetén, vagy bonyolult, manuális átállást tesz szükségessé.

Zöld-hidrogén előállítás például szélturbinák segítségével történhet.

Vegyünk például egy u.n. Zöld-hidrogén előállító üzemet. Itt az elektrolízis valamilyen megújuló energiaforrás (pl. szél- vagy napenergia) felhasználásával történik. Az elektromos teljesítmény ingadozásával a térfogatáram akár rövid időn belül is kilenghet a minimális és maximális értékek között, amivel egy hagyományos mérőeszköz nehezen bírkózik meg.

Olyan megoldás kell, ami akár naplementében, akár erős szélben képes az üzem kihozatalát azonos pontossággal mérni.

Zsonglőrök a tervezőasztalnál

A GM-Flow tervezői így írnak az eszköz megalkotásáról:

“Hogy sikeres  térfogatáram-mérőt tervezhessünk számos szempontot figyelembe kell venni. Először is természetesen meg kell határozni az alap méreteket, a furatokat, áramlási tényezőket, kúpszögeket. Ez egyáltalán nem triviális, mert közben szem előtt kell tartani a szilárdsági követelményeket és befoglaló méreteket is: a zsonglőrködéshez tudnám hasonlítani.

Aztán következik az anyagválasztás, a megfelelő acél kiválasztása, tömítések, karimák méretezése, az áramlási viszonyok finomhangolása. Mintha egykerekű biciklin kellene zsonglőrködni.

Eközben persze folyamatosan futnak a végeselem-szimulációk, a rezgéstani elemzések és persze CFD, hogy biztosak lehessünk benne, hogy a papírra vetett elképzelés a valóságban is azt hozza, amit a számítások alapján várunk tőle. A monociklivel egyszeriben egy kifeszített kötélen találjuk magunkat.

Végül persze az egésznek gyárthatónak kell lennie, szerelhetőségi és gazdasági szempontokat is érvényesíteni kell. Mintha egy kifeszített kötélen egyensúlyoznánk az egykerekű biciklinkkkel, miközben zsonglőrködünk. Egy szélvihar kellős közepén. Mi sem egyszerűbb!”

Mit tud az Adjusta-Cone® a gyakorlatban?

De miért is annyira egyedülálló ez az eszköz, mi az eredménye ennek a tervezési folyamatnak?

  • Legnagyobb előnye, hogy szivárgásmentesen és automatikusan vált különböző mérési tartományok között, nincs átszerelés, így nincs gázveszteség sem.
  • Az u.n. “Turndown ratio”, tehát a mérési tartomány két vége közti arány 25:1 (vagy akár 250:1), melynek során a térfogatáram mérés pontossága végig +-0,5%.
  • Minthogy az eszköz magától áll rá arra a beállításra, ami adott áramlás mellett a legnagyobb pontosságot garantálja, nincs szükség a személyzet beavatkozására. Olyan, komplex algoritmus vezérli, mely az átállás okozta bizonytalanságot kiszűri a mérési eredmények közül.
  • Azon túl, hogy csökkenti a lehetséges szivárgási útvonalakat, és optimalizálja a mérési pontosságot, ellenáll a korróziónak és az eróziónak is.
  • A hagyományos mérőperemeknél jobban teljesít nedves gáz közeg esetében, kevesebb karbantartást igényel, ami a számlákon is hamar meglátszik: nem beszélve a leállások költségéről és a kockázatok csökkentéséről.

Térfogatáram mérés: tartós megoldás

A gyártó, hogy bizonyítsa az Adjusta-Cone® rendkívüli tartósságát, egy nem mindennapi megbízhatósági tesztnek vetette alá a mérőeszközt. Az Aramco Overseas laboratóriumában széles hőmérsékleti- és nyomástartományban vizsgálják a mérőrendszert (120 °C és 125 bar). Ezek a tesztek frappáns és kézzelfogható választ adnak a mozgó alkatrészekkel és tömítésekkel kapcsolatban felmerülő aggályokra. A teszt indulásáról szóló posztot itt találja.

A GM-Flow Adjusta-Cone eszköze térfogatáram mérés tartósteszten.

Ha Önnek is szüksége van egy rugalmas és pontos térfogatáram mérési megoldásra, vegye fel velünk a kapcsolatot!