Pomiar przepływu wodoru gazowego. Zastosowanie bezinwazyjnych przepływomierzy ultradźwiękowych.

W jednym z zakładów należących do polskiego koncernu naftowego istniała potrzeba dokładnego pomiaru wodoru gazowego. Z uwagi na to, że wodór należy do „trudnych” w pomiarze mediów, wszelkie inwestycje wymagały przeprowadzenia wcześniejszych testów w określonych warunkach aplikacyjnych:

  • Medium: 100% wodór
  • Ciśnienie: 28-29 barg
  • Temperatura: 20 do 40°C
  • Gęstość: ok. 2,5 kg/m3
  • Rurociąg: 114,3 x 6,3 mm
  • Materiał rurociągu: stal węglowa
  • Zakres przepływu: od 100 do 1500 m3/h
  • Atex strefa 1

Pierwotnie zaproponowaliśmy pomiar przepływomierzem wirowym, który pasował w zakresie wymagań obiektowych (temperatura, ciśnienie i przepływ) i spełniał wymagania strefy Ex. To rozwiązanie miało jedną, ale niestety istotną wadę. Przepływomierze wirowe wymagają ingerencji w rurociąg (cięcia lub wiercenia), a w razie ewentualnych problemów/uszkodzeń, wymagają rozszczelnienia rurociągu.
W czasie ustalania szczegółów dotyczących montażu przepływomierza, nawiązaliśmy współpracę z producentem przepływomierzy bezinwazyjnych – firmą Flexim, która w swoim ofercie posiada – poza przepływomierzami do cieczy – również wersje do pomiaru przepływu gazów. Ponieważ problemy aplikacyjne, które występują przy zastosowaniu przepływomierza wirowego nie istnieją w przypadku zastosowaniu bezinwazyjnych przepływomierzy ultradźwiękowych, zaproponowaliśmy Klientowi testy zastosowania ultradźwiękowca. Argumentem jaki przekonał specjalistów zakładu był fakt, iż instalacja przepływomierza ultradźwiękowego odbywa się bez konieczności opróżniania rurociągu czy nawet zmniejszania ciśnienia medium. Co więcej, sensory pomiarowe montowane są na zewnątrz rurociągu, nie mając jakiegokolwiek kontaktu z medium i przez to nie są narażone na ścieranie.
Problemem w zastosowaniu tego prze-pływomierza mogła natomiast okazać się gęstość medium. Wodór jest gazem o bardzo małej gęstości i mimo, że w rurociągu było 29 bar nadciśnienia, metr sześcienny wodoru ważył tylko 2,5 kg.
Ta własność może być problemem w pomiarach bezinwazyjnych gazu ze względu na to, że sygnał musi przejść przez ściankę rurociągu, wniknąć w medium i ponownie przejść przez ściankę. Przy tak małej gęstości, fala ultradźwiękowa chętniej rozchodzi się w ściance rury niż przechodzi przez medium do drugiego sensora. Rozwiązaniem jest zastosowanie specjalnych sond, które dodatkowo wykorzystują częstotliwość rury.
Ze względu na to, że rurociągi są poddozorowe i znajdują się w strefie zagrożonej wybuchem, klient przyjął naszą propozycję z entuzjazmem. Koszt układu pomiarowego był porównywalny z układem w oparciu o przepływomierz wirowy, a zastosowanie przepływomierza nie wymagało jakichkolwiek prac spawalniczych, cięcia, wiercenia, a także – co niezmiernie ważne – nie wymagało wykonywania specjalnego projektu, co zawsze przyczynia się do wydłużenia całego procesu opomiarowania.
Testy wykonywaliśmy przenośnym przepływomierzem bezinwazyjnym G601. Czas montażu i uruchomienia przepływomierza nie przekroczył 30 minut i nie wymagał zmniejszania ciśnienia czy przepływu medium. Po zamontowaniu sond pomiarowych uzyskaliśmy silny i stabilny sygnał. Przepływomierz pracował kilka godzin rejestrując przepływ, a następnie dane z przepływomierza przekazaliśmy klientowi w celu porównania go z danymi ze sterowni. Po analizie wyników, okazało się, że przepływomierz sprawdził się znakomicie i jego stacjonarna wersja G800 została zakwalifikowana do zakupu.
 
Wojciech Wydra
Kierownik Działu pomiaru przepływu
INTROL Sp. z o.o.przeplywy@introl.pl