Design av fiskale målestasjoner m.h.p. kost / nytte i en livstid syklus. En produktleverandørs syn. Kan verifiserings rutinene forenkles?

Like dokumenter
Kriterier for tilstandsbasert monitorering av ultralyd gassmålere Løypemelding fra OD-prosjekt

Implementering av korreksjonsfaktorer for temperatur og trykkeffekter i ultralyd gassmålere Løypemelding fra OD-prosjekt

Frode Endresen. Installasjonskrav ved fiskal gassmåling Hvorfor anbefales stadig de mest konservative løsningene?

Relevante standarder og utfordringer ifm design av målesystemer

HONSEL process monitoring

Exercise 1: Phase Splitter DC Operation

FLOW CONDITIONING HAR VI MER Å LÆRE TEMADAG OSLO 2018

TUNNEL LIGHTING. LED Lighting Technology

Complete tank expertise

Satellite Stereo Imagery. Synthetic Aperture Radar. Johnson et al., Geosphere (2014)

Method validation for NO (10 ppm to 1000 ppm) in nitrogen using the Fischer Rosemount chemiluminescence analyser NOMPUMELELO LESHABANE

Andrew Gendreau, Olga Rosenbaum, Anthony Taylor, Kenneth Wong, Karl Dusen

PSi Apollo. Technical Presentation

Accuracy of Alternative Baseline Methods

Unit Relational Algebra 1 1. Relational Algebra 1. Unit 3.3

Kalibrering. Hvordan sikrer Norsonic sporbarhet av måleresultatene. Ole-Herman Bjor

Generalization of age-structured models in theory and practice

Forecast Methodology September LightCounting Market Research Notes

Subsea flerfasemåling. Kåre Kleppe Specialist Pipeline Technology SMT PTT FA Statoil ASA Classification: Internal

TFY4170 Fysikk 2 Justin Wells

EGR System Fouling Control

Monteringsprosedyre for Soundstop - lydmatte

SENSORS. HAIN An Integrated Acoustic Positioning and Inertial Navigation System

Oppgave. føden)? i tråd med

RF Power Capacitors Class1. 5kV Discs

Product Facts. Product code example

WÄRTSILÄ MARINE SOLUTION POWER CONVERSION INNOVATIVE LAV- OG NULLUTSLIPPSLØSNINGER OG UTFORDRINGER MED Å FÅ DISSE INN I MARKEDET.

Svalin tie-in til Grane. Kost nytte vurdering, NFOGM Øyvind Nesse, Statoil

Neural Network. Sensors Sorter

Dagens tema: Eksempel Klisjéer (mønstre) Tommelfingerregler

Slope-Intercept Formula

Information search for the research protocol in IIC/IID

PETROLEUMSPRISRÅDET. NORM PRICE FOR ALVHEIM AND NORNE CRUDE OIL PRODUCED ON THE NORWEGIAN CONTINENTAL SHELF 1st QUARTER 2016

Q2 Results July 17, Hans Stråberg President and CEO. Fredrik Rystedt CFO

RF Power Capacitors Class kV Discs with Moisture Protection

Usikkerhet forandringer ved bytte av transducer type på en gass USM

NO X -chemistry modeling for coal/biomass CFD

VLSI Design for Yield on Chip Level

5 E Lesson: Solving Monohybrid Punnett Squares with Coding

CSR Harvesting Final Meeting September, 2015 Brest, France. Anne Che-Bohnenstengel & Matthias Pramme, BSH

FirstEnergy s Ohio Utilities. Energy Efficiency Programs for Business

KROPPEN LEDER STRØM. Sett en finger på hvert av kontaktpunktene på modellen. Da får du et lydsignal.

Tilstandsovervåkning USM. Den praktiske hverdagen i det virkelige liv. Teknisk Fagansvarlig: Jostein Eide

Speed Racer Theme. Theme Music: Cartoon: Charles Schultz / Jef Mallett Peanuts / Frazz. September 9, 2011 Physics 131 Prof. E. F.

TriCOM XL / L. Energy. Endurance. Performance.

Medisinsk statistikk, KLH3004 Dmf, NTNU Styrke- og utvalgsberegning

melting ECMI Modelling week 2008 Modelling and simulation of ice/snow melting Sabrina Wandl - University of Linz Tuomo Mäki-Marttunen - Tampere UT

RF Power Capacitors Class , 20 & 30 mm Barrel Transmitting Types

Marmi Plus One. Sleek, Essential, Stunning

Confidence-based Data Management for Personal Area Sensor Nets

Guidance. CBEST, CSET, Middle Level Credential

Hvordan jobber reiselivsgründere med sine etableringer? Sølvi Solvoll Klyngesamling, Bodø

The building blocks of a biogas strategy

Slide 1. The World of Temperature

Stationary Phase Monte Carlo Methods

SFI-Norman presents Lean Product Development (LPD) adapted to Norwegian companies in a model consisting of six main components.

Semesteroppgave. Gassturbinprosess

Edge Of Dock Leveler. Size: Widths 66, 72, 78, 84. Lengths 15, 17 Lips. Capacities: 20,000 25,000 30,000 35,000 NEVERLIFT NL

Eksamensoppgave i PSY3100 Forskningsmetode - Kvantitativ

Physical origin of the Gouy phase shift by Simin Feng, Herbert G. Winful Opt. Lett. 26, (2001)

Virginia Tech. John C. Duke, Jr. Engineering Science & Mechanics. John C. Duke, Jr.

Emneevaluering GEOV272 V17

CAMES. Technical. Skills. Overskrift 27pt i to eller flere linjer teksten vokser opad. Brødtekst 22pt skrives her. Andet niveau.

Jeroen Stil Institute for Space Imaging Science. University of Calgary

Risk Modelling, Integration of Organisational, Human and Technical factors

By Bioforsk SEALINK Team

Tunge kjøretøyers effekt på vegens levetid

Institutt for biovitenskap

Data Sheet for Joysticks

6350 Månedstabell / Month table Klasse / Class 1 Tax deduction table (tax to be withheld) 2012

Improvement in HSE / Operational Performance

Hva skal vi dimensjonere rør og flomveier for i fremtiden og hvordan gjør vi det

Økonomisk analyse av ITS-baserte trafikksikkerhetsteknologier: en eksplorerende studie

Interaction between GPs and hospitals: The effect of cooperation initiatives on GPs satisfaction

Comar Benelux NV Brugzavel 8 B-9690 Kluisbergen T +32 (0) F +32 (0)

Innovasjonsvennlig anskaffelse

bondura dual 36 Ø50mm - Ø200mm assembly & inspection manual art rev A

Subsea-Muligheter for virksomhet i den maritime klyngen. Utbygging og vedlikehold av subsea anlegg Prosjektleder : Torstein Vinterstø

Managing Risk in Critical Railway Applications

Eiendomsverdi. The housing market Update September 2013

Prosjekt Nye tog November 2010

Cylindrical roller bearings

Dean Zollman, Kansas State University Mojgan Matloob-Haghanikar, Winona State University Sytil Murphy, Shepherd University

AvtaleGiro beskrivelse av feilmeldinger for oppdrag og transaksjoner kvitteringsliste L00202 levert i CSV fil

NORM PRICE FOR CRUDE OIL PRODUCED ON THE NORWEGIAN CONTINENTAL SHELF 1 st QUARTER 2015

Tips for bruk av BVAS og VDI i oppfølging av pasienter med vaskulitt. Wenche Koldingsnes

Den europeiske byggenæringen blir digital. hva skjer i Europa? Steen Sunesen Oslo,

Ole Isak Eira Masters student Arctic agriculture and environmental management. University of Tromsø Sami University College

Elektronisk innlevering/electronic solution for submission:

Grunnlag: 11 år med erfaring og tilbakemeldinger

Hvor redde skal vi være for parasittene - og hvorfor? Lucy Robertson, NMBU, Oslo, Norway

Cylindrical roller bearings

Smart High-Side Power Switch BTS730

Petroleumsundersøkelsen om skiftarbeid, søvn og helse (PUSSH)

STILLAS - STANDARD FORSLAG FRA SEF TIL NY STILLAS - STANDARD

Analyseverktøy for pålitelighet av instrumenterte sikkerhetssystemer

Data Sheet for Joysticks

Merak Un-glazed Porcelain Wall and Floor Tiles

Kundetilfredshetsundersøkelse FHI/SMAP

Kontroll av luft I væskefylte Systemer

Transkript:

Design av fiskale målestasjoner m.h.p. kost / nytte i en livstid syklus En produktleverandørs syn Kan verifiserings rutinene forenkles? Forfatter: R. Stormoen / F.Endresen KROHNE Norway AS 1

INNHOLD 1. Innledning / Referanser 2. 3. 4. Lang tids stabilitet Høy viskositet Diagnostikk 2

Innledning / Referanser Teknologi DP celle eller turbinmeter teknologi har vært brukt i målesystemer over en lang periode, men ultralyd har tatt over mer og mer av dette markedet. Dette gjelder både gass og væske. Vi definerer allokerings måling og fiscal måling. Men er det egentlig forskjell. Vår kompetanse og erfaring er i stor grad rettet mot ultralyd teknologi, i forhold til målestasjoner. Coriolis er også på vei inn i dette markedet, og som presentasjonene under NSFMW i fjor høst viste, med vekslende resultater. I denne presentasjonen ser vi først og fremst på ultralyd. 3

Innledning / Referanser Referanser Vi har sett på og hentet informasjon fra foredrag fra NSFMW 2009 og 2011 Paper no. 19 2009 Hogendoorn, High Viscosity Hydrocarbon Flow Measurement - a Challenge for Ultrasonic Flow Meters? Paper no. 12 2011 Hogendoorn, How accurate are Ultrsonic Flow meters in practical conditions: Beyond the calibration. Paper no. 13 2011 Flølo, Operational experiance with Liquid Ultrasonic meters 4

Innledning / Referanser Standarder De forskjellige standarder definerer design, FAT, og oppstart av fiskale målesystemer Vi finner lite i de forskjellige standardene angående verifikasjon og verifikasjonsintervaller. Inntrykket vårt er at dette blir definert i hvert enkelt tilfelle i samarbeid mellom OD og selskap. Grunnlaget for disse rutinene har fra starten vært erfaringene med andre måleteknologier. Ultralyd målere har vært på markedet siden slutten av 90 tallet, og dermed opparbeidet erfaringer gjennom 10 15 år. Nye teknologier har måttet dokumentere og argumentere i forhold til kalibrerings rutiner basert på gammel teknologi. Dette ser vi også nå i forhold til Coriolis, som er en massestrøms måler, og som må kalibreres volumetrisk. 5

Innledning / Referanser Design Praksisen i forbindelse med Ultralyd gass, ser ut til å være akseptert med to målere i serie, som verifiseres ved sammenligning og diagnostikk. Flere leverandører har sågar utviklet doble målere med to sett sensorer og to sett elektronikk. 6

Innledning / Referanser design Det samme design konseptet, bør etter hvert kunne overføres til væske systemene også. Hogendoorn demonstrerer langtids stabilitet i sitt foredrag fra NSFMW 2011 Hogendorn demonstrerer sensor utvikling i forbindelse med høy viskositet i sitt foredrag fra NSFMW 2009. Flølo tar for seg erfaringer fra forskjellige målestasjoner i sitt foredrag fra NSFMW 2011 7

Lang tids stabilitet ALTOSONIC V Flow Metering Installation Statoil Vigdis/Snorre Crossover No major maintenance done since their installation in 1997 Customer: Saga (nå Statoil) Application: Oil transfer between Snorre and Vigdis process trains 2 identical ALTOSONIC V Diameter: 8-300 lbs Installed 1997 In operation since 98/99 NPD acceptance for the metering solution 8

Lang tids stabilitet Metering Configuration Vigdis / Snorre Crossover ALTOSONIC V Results Excellent Experience History Both ALTOSONIC V showed similar linearity curve Recent provings (2009) by the customer showed that the k-factor is within 0.05% compared to the k-factor established after start-up No major maintenance has been done on these meters since 1997!! 9

Err [%] Lang tids stabilitet Ultrasonic Custody Transfer and Master Metering Long-term stability ALTOSONIC V Conditions: 20 ALTOSONIC V Period of 10 years No maintenance Verification on Oural (5cSt) Difference 1999 2009: 0.08% Uncertainty Linearity comparison 1999/2009 SPSE: - 20" Altosonic 0.14% V 0,4 0,3 0,2 0,1 Oural 17-3-1999 Initial calibration Body temp corr. ON Oural 29-1-2009 Client w itness2 Body temp corr. ON OIML - R117 0-0,1-0,2-0,3-0,4 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 Q [m3/h] 10

Lang tids stabilitet Introduction Flowmeter type and design Initial measuring performance Linearity Repeatability Reproducibility Long term stability Flowmeter sensitivity to Process related factors Installation related factors Environmental factors Replacement of components Overall Measuring Uncertainty External Factors Process related factors Temperature Pressure Fluid properties Non-single phase Non-Newtonian Fouling Installation related factors Flow profile Wiring Connectors Power supply Environmental factors Temperature Humidity Vibration Aging Replacement of components Converters Processor 11

Lang tids stabilitet Total Uncertainty Calculation Total Uncertainty Calculation: So far, all parameters or actions that might affect the flow meter uncertainty have been discussed and quantified Uncertainty caused by individual sources can depend on diameter and flow speed! Overall Uncertainty calculated as: Q total 2 2 2 Q Q... Q Q Q 2 2 sys, 1 sys,2 rand,1 rand,2 rand,3... Contribution Value Remarks Linearity 0.10 % Random Repeatability 0.03 % Random Long term stability 0.08 % Random Temperature effects 0.03 % Random (after correction for systematic part) Pressure effects 0.006 % Random (after correction for systematic part) Installation effects 0.10 % Random Calibration facilities 0.04 % Random Replacement 0.01 % Random TOTAL 0.17 % Total uncertainty in volumetric flow rate 12

Uncertainty [%] Lang tids stabilitet Total Uncertainty Calculation 0,2 0,18 0,16 0,14 0,12 0,1 0,08 0,06 0,04 0,02 0 linearity repeatability long term stability temperature effect pressure effect installation effect initial calibration replacement components Total uncertainty [%] 13

Lang tids stabilitet Total Uncertainty Calculation Uncertainty reduction by dedicated actions: Linearity: Taking entire Reynolds range into account leads to larger non-linearity Non-linearity reduced by factor 2 when tailor made Reynolds range calibration is performed Long term stability: Number shown before is result without any verification during over 10 years Verification procedure: in-situ monitoring of long term stability Result: reduction of uncertainty can be monitored in-situ and will result in reducing the long term stability significantly Installation effect: Pay attention to upstream piping configuration Flow conditioning measures In-situ calibration could reduce the installation effects also (expensive on-site prover system or mobile prover) 14

Uncertainty [%] Lang tids stabilitet Total Uncertainty Calculation Reducing uncertainty by dedicated actions: Reducing the uncertainty in linearity to 0.05%, the long term stability to 0.04% and the installation effects to 0.05%, Total uncertainty reduces from 0.17% to 0.10%. 0,2 0,18 0,16 0,14 0,12 0,1 0,08 0,06 0,04 0,02 0 linearity repeatability long term stability temperature effect pressure effect installation effect initial calibration replacement components Total uncertainty [%] 15

Lang tids stabilitet Process Related Factors Non-single phase Non-single phase flow: Applications where the flowmeter has to deal with vapour bubbles, oil-in-water or solid particles Vapour bubbles: Flowmeter accuracy affected by content of gas/air in the liquid Rule of thumb: one-to-one relationship e.g. ~0.1 Vol.% of vapour bubbles: ~0.1% over reading in volume flow measurement In practise a couple of percent of gas can be handled by the ultrasonic flowmeter Diagnostics module in the ALTOSONIC V creates alarm as soon as the fraction of path failures exceeds a predefined threshold Mechanical flow meters won t detect air/gas. Could lead to significant undetected errors. 16

Uncertainty [%] Lang tids stabilitet Total Uncertainty Calculation Increase in Uncertainty: Gas in the system e.g. 0.3 Vol.-% of gas additional uncertainty of 0.3%. 0,35 0,3 0,25 0,2 0,15 0,1 0,05 0 linearity repeatability long term stability temperature effect pressure effect installation effect initial calibration replacement components Gas in system Total uncertainty [%] 17

Lang tids stabilitet Paper no 13 2011, Flølo Erfaringene fra Flølo sine referanser, gjør at han konkluderer følgende: As claimed by the manufacturer there are no sign of K-factor drift for any of the meters evaluated in this paper. As claimed by the manufacturer the long time reliability of the meters seems to be superior and no hardware failure of any of the meters are recorded. 18

Lang tids stabilitet Paper no 13 2011, Flølo Men Flølo sine referanser viser også at høy viskositet er en utfordring. Dette viser seg kraftigst i det laminære flow regimet, samt overgangen fra turbulent til laminær flow. I ettertid av leveransene til referanse prosjektene, har sensor teknologien hatt en utvikling. 19

Critical Factors Major issues leading to measurement uncertainty of ultrasonic meters are: Attenuation of the transmitted acoustic signal Increasing cross-talk due to attenuation 20

Høy viskositet Critical Factor: Attenuation of Transmitted Acoustic Signal 21

Relative amplitude [-] Relative amplitude [-] Høy viskositet Critical Factor: Attenuation of Transmitted Acoustic Signal Solution: Reduction of path length Conical measuring section (reduced bore) Reduction of frequency From 1 MHz down to 0.5 MHz Attenuation of acoustic pulse for DN600 at 400cSt, 1 MHz 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0-0,2 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7-0,4-0,6-0,8-1,0 Distance [m] 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0-0,2-0,4-0,6-0,8-1,0-1,2 Attenuation of acoustic pulse for DN600 at 400cSt, 0.5 MHz 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 Distance [m] 22

Høy viskositet Critical Factor: Increasing Cross-talk due to Attenuation 23

Critical Factor: Increasing Cross-talk due to Attenuation Cross talk Ultrasonic acoustic signal transported via pipeline wall Higher viscosity: stronger cross talk signal compared to the received signal Significant effect on overall uncertainty 24

Critical Factor: Increasing Cross-talk due to Attenuation Solution: Improved transducer decoupling Isolating transducers from meter tube, reducing direct metallic contact Tests performed on a flow meter tube using crude oil with a viscosity of 1,500 cst R&D test results prove that the signal to noise (cross talk) ratio is significantly better for the new decoupled transducer design 25

Høy viskositet ALTOSONIC V Custody Transfer of High Viscosity Hydrocarbons Flowmeter Design and Tests: Special Transducer Design Accuracy: ± 0.20% of MV Repeatability: ± 0.06% Certified up to 400 cst Viscosities up to 1500 cst Compliant with: OIML R117 MI-005 NPD API 26

Error [%] Høy viskositet ALTOSONIC V High Viscosity Design (up to DN600) Test Results at SPSE France Linearity and repeatability as function of Reynolds number DN600 ALTOSONIC V at Viscous Oil 0,3 0,2 0,1 0-0,1-0,2-0,3 Transition region 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 Reynolds number [-] 27

Høy viskositet Many Applications running Stable measurement results Satisfied Customers! Feedback from one of our Customers: Meter size No drift observed over a period of 6 inch 23 months 6 inch 9 months 6 inch 20 months 12 inch 8 months 24 inch 46 months 28

Diagnostikk Integrated Diagnostics Several self tests performed Memory checks Parameter validity check Plausibility checks on individual measurements Validity check of measured values Sound velocity check i.e. comparison between 5 beams And more Diagnostics of direct environment Combination of data like Flow velocity per path Sound velocity per path Signal strength Signal-to-noise ratio Provide indication of Scaling Presence of higher viscosities, entrained air, gas or wax Warning that measurements may not be within specified accuracy class (measurement continues!) 29

Measured Velocity of Sound [m/s] Diagnostikk Integrated Diagnostics Fouling: Dependent on the process and type of fluid, fouling might occur (Scaling, Wax formation,..) Could also occur in flowmeter Acoustical properties (density, speed of sound, attenuation) of the fouling layer differs from the properties of the liquid Speed of sound at 5 different paths: very thin layers of fouling can be detected alarm can be created In addition: check by using the procedure as described later on C Scaling 1 2 3 4 5 Path # C medium 1110 1100 1090 1 2 3 4 5 Path # Distorted VOS profile Normal VOS profile 30

Diagnostikk Diagnostics: Other Examples Indication of Too high contents of solids or particles Too high gas contents e.g. resulting cavitations Observation Transmitted signal from one sensor not correctly received by the other sensor. Alarm: Path failure Automatically an alarm is generated Real time correction of missing values based on historical data Indication of Obstruction in the flow Damaged valve Observation Velocity profile disturbances Diagnostic feature: Visualization of the Flow Profile 31

Konklusjon Langtids stabilitet er demonstrert suveren. Ultralyd væske målere gjennomgår kontinuerlig videreutvikling Diagnose funksjonene utvikles kontinuerlig, og er fullt på høyde med gass målerne Sensor teknologien utvikles kontinuerlig Vår erfaring er at det er flere målere som blir skrudd i filler ved kalibrering på land, enn det oppdages drift. Og de kommende årene vil gi enda bedre utviklede målere enn dem vi ser som er 10 15 år gamle. Vi bør ha større fokus på bygge prosess slik at måleren får stabile væsker å måle på. Gass i væsken gir større utslag i måleusikkerhet, enn målerens egen oppførsel over tid. 32

Takk for oppmerksomheten 33