Innovative Technologies, Creative Solutions
Agenda
Breve presentacion de FMC Measurement Solutions
The MPU 1200/600 principio de funcionamiento y carqacteristicas propias
Como resolver la medicion con flujo asimetrico
Como resolver el problema del ruido ultrasonico
Medicion de densidad
Meter Testing: referencias
preguntas
Innovative Technologies, Creative Solutions
Powerful Combination of Leading Businesses
Specialty Systems
Energy Production and Processing Systems
Sub Sea Gathering Platform Production
Innovative Technologies, Creative Solutions
FPSO/Turret Mooring SystemSubsea Tree Subsea Manifolds
Loading Systems
Energy Systems
Fluid Control Products Surface/TLP Well Systems
Innovative Technologies, Creative Solutions
Posicion en la Industria
Energy Systems
Subsea Systems
1
Floating Production (Mooring Systems)
2
Surface
2
Fluid Control
1
Loading Systems
1
Measurement Solutions
2
Innovative Technologies, Creative Solutions
FoodTech
Citrus ExtractorSpiral Freezer Flat Product Freezer
Citrus Extractor Equipment 1
Convenience Food Systems 2
Freezing Technologies 1
Sterilization Technologies 1
Posicion en la Industria
Innovative Technologies, Creative Solutions
Commercial Loader
Airport Systems
Passenger Boarding BridgeMilitary Loader
Cargo Loaders 1
Passenger Boarding Bridges 1
Source: McKinsey, FMC Technologies Internal
Industry Position
S u rface
S u b sea
F loa tin g
Energy ProductionSystem s
F lu id C on tro l
L oad in g S ys tem s
M easu rem en tS o lu tion s
B len d in g an dTran s fe r
Energy ProcessingSystem s
F oodP rocess in gS ys tem s
F oodS o lu tion s& S ervices
FoodT ech
Je tw ayS ys tem s
G rou n dS u p p ort
AirportSystem s
FMC T echnologies
Energy Process Systems
Fluid Control
Loading Systems
Measurement Solutions
Blending & Transfer
Innovative Technologies, Creative Solutions
FMC Measurement Solutions
Liquid ProductsGroup
Gas ProductsGas ProductsGroupGroup
Liquid & Gas SystemsGroup
Innovative Technologies, Creative Solutions
FMC Measurement SolutionsGas Products
Multipath Ultrasonic Gas Flowmeter
Floating Production Storage Offloading (FPSO)
Orifice MeasuringSkid
Ultrasonic MeasuringSkid
Dual Chamber Orifice Fitting
Multiphase Flowmeter
Innovative Technologies, Creative Solutions
FMC Measurement Solutions Medidor Ultrasónico de Gas Natural MPU
1200/600
Innovative Technologies, Creative Solutions
• Amplio rango de medición de flujo (velocidad)
– 100 to 1.3 ft/sec
• Importantes reducciones en costo de instalación
– En tuberias y válvulas, reduciendo la estación completa de medición
– Reducción en costos operativos y de mantenimiento
• Medición No-intrusiva
– Sin partes internas móviles que puedan fallar
– Reemplazo de transductores bajo presión “de operación” y sin desenergizarlo
• Medición de Flujo Bi-Directional
• Diagnóstico remoto del elemento “primario” de medición: Los sensores
• No agrega caída de presión al sistema
Por que medición Ultrasónica?
Innovative Technologies, Creative Solutions
• El mas nuevo del Mercado, incorpora la ultima tecnología en digitalización, filtrado de señales y diagnósticos
• “MIDE” los componentes transversales de velocidad y corrige efectivamente por los efectos de instalacion como Swirl y Cross flow
• El único medidor que mide según los requerimientos de AGA9, aun ante la pérdida eventual de CUALQUIER transductor (maximo error esperado: +/- 0,1%)
• El único medidor que mantiene su performance aun ante presencia de ruido ultrasónico, sin necesidad de trampas de ruido o modificaciones de la estación de medición existente: Admite una relación SNR en el punto de medición de 0.5:1
• Cálculo de densidad a partir de la velocidad sonica para chequeo del medidor (offline) y cálculo de flujo másico
Por qué usar un FMC MPU Ultrasonic meter?
Innovative Technologies, Creative Solutions
Por qué usar un FMC MPU Ultrasonic meter?
• Mas haces midiendo velocidad de flujo le da más confiabilidad: (12) transductores, (6) haces de medición en (4) planos paralelos aumentan considerablemente la performance del medidor
• Una solución única y simple que mide “realmente” los componentes rotacionales y flujos cruzados sin necesidad de “coeficientes de ajuste”
• Le medicion con haz directo evita los errores asociados al rebote en las paredes internas del medidor, por suciedad, deposito de aceite, wax, etc , incertidumbre en el verdadero punto de rebote (L/2)
Innovative Technologies, Creative Solutions
FMC – Medidor Ultrasónico de 6 haces directos
MPU 1200
Innovative Technologies, Creative Solutions
FMC- Medidor Ultrasónico de 3 haces
MPU 600
Innovative Technologies, Creative Solutions
Por qué12 transductores?
Dos haces en el mismo plano 4to superior
Dos haces en el plano plano 3ro superior
Un haz en el 2do plano nferior
Un haz en el 1er plano inferior
Innovative Technologies, Creative Solutions
Por qué utilizamos este diseño?
Los planos superiores: para medir swirl, cross flow y velocidad
Plano inferior: señal aguas
abajo de velocidad
Plano inferior: señal aguas arriba de
velocidad
Innovative Technologies, Creative Solutions
Principio de funcionamiento
Innovative Technologies, Creative Solutions
Medición de Velocidad con “haz directo”
V
U
D
LTd
du
du
TTTTL
V
)cos(2
)cos(Vc
LTd
)cos(Vc
LTu
du
du
TT
TTLc
2uT
Innovative Technologies, Creative Solutions
Medición de Velocidad de flujo instantánea
ViWiVinsti
5
0
..
La velocidad instantánea es simplemente la sumatoria de Velocidades ponderadas por el factor de area
V0
V1
V2 ; V3
V4 ; V5
Innovative Technologies, Creative Solutions
Cómo medir la verdadera velocidad de flujo en presencia
de flujo asimetrico?
Innovative Technologies, Creative Solutions
Cómo medir la verdadera velocidad V en presencia de Swirl o Cross Flow ?
V
A
B
L)()cos()( VtsenVac
LT ABd
)()cos()( VtsenVac
LT ABu
Vt
Va
)cos(.2
)()tan(
)()(
)()(
ABAB
ABAB
tdtu
tdtuLVtVa
V ya no es perfectamente Axial, ahora tenemos dos incógnitas: Va y Vt
Haz AB en el plano superior
Innovative Technologies, Creative Solutions
Medición de velocidad en presencia de Swirl y Corss Flow
V
C
D
L
)()cos()( VtsenVac
LT
CDd
)()cos()( VtsenVac
LT
CDu
Vt
Va
Haz CD en el mismo plano superior
Necesitamos una nueva ecuacion en el mismo plano
)cos(.2
)()tan(
)()(
)()(
CDCD
CDCD
tdtu
tdtuLVtVa
Innovative Technologies, Creative Solutions
Medición con Velocidad en presencia de swirl y Cros Flow
Las dos componentes de velocidad Va y Vt son nuestras incógnitas ahora
Pero ahora tenemos dos ecuaciones en el mismo plano con las dos mismas incógnitas Va y Vt (haz AB y CD)
Podemos resolver matemáticamente el problema: dos ecuaciones con dos incógnitas
Va y Vt se “miden” separadamente y se combinan para obtener el verdadero valor de V
Dependiendo del signo de Vt medido en los dos planos superiores, aplicamos las correcciones por Swirl o Cross Flow
)cos(.2
)()tan(
)()(
)()(
ABAB
ABAB
tdtu
tdtuLVtVa
)cos(.2
)()tan(
)()(
)()(
CDCD
CDCD
tdtu
tdtuLVtVa
Innovative Technologies, Creative Solutions
Deteccion de Swirl
Innovative Technologies, Creative Solutions
Deteccion de Flujo Cruzado
Innovative Technologies, Creative Solutions
el 3rd plano mide velocidad y contribuye al calculo promedio
Innovative Technologies, Creative Solutions
el 4to plano mide velocidad y contribuye al cálculo promedio total
Innovative Technologies, Creative Solutions
Disposición de haces
Innovative Technologies, Creative Solutions
Pérdida de la señal de un transductor
• El cumplimiento de los requerimientos de AGA9 esta “garantizado” aun ante la falla de “cualquier transductor”, Max. error esperado +/- 0.1%
• El software detecta y compensa por la falta de esa señal garantizando la exactitud. Mostrará dos alarmas:
– Alarma de diferencia de velocidad de sonido– Alarma de diferencia de velocidad de flujo
• Es posible remover el transductor incluso a presiones de hasta 3770 Psig
• Utiliza informacion historica para comparar y compensar el dato faltante, minimizando el error introducido
Innovative Technologies, Creative Solutions
Resultados de test en Pigsar
Falla de transductor
-1,5
-1
-0,5
0
0,5
1
1,5
0 10 20 30
veloc. de flujo(m/s)
Des
v. (
%)
Linea de base LP
4-7
4-7 y 0-11
4-7, 0-11 y 5-6
4-7, 0-11, 5-6 y 1-10
Innovative Technologies, Creative Solutions
Herramienta de extracción de transductores
Innovative Technologies, Creative Solutions
Cómo medir con presencia de ruido ultrasónico?
Innovative Technologies, Creative Solutions
Cuál es el problema del ruido Ultrasónico?
• El ruido ultrasónico es generalmente generado por las válvulas de control con sistema de supresión de ruido
• Suelen ser más grandes que la senal ultrasónica emitida por cada transductor y enmascara la señal impidiendo su detección
• Entonces, cómo podemos separar la señal del ruido?Transductor emisor
Transductor Receptor
Innovative Technologies, Creative Solutions
Ruido Ultrasónico Ejemplo de ruido para una válvula ubicada 10D aguas abajo, 6,9 m/s, SNR 2dB
4
3
2
1
0
1
2
3
4100 bar, 6.9 m/s, dP=20 bar, 10DD
Time
Am
plit
ude[
V]
Innovative Technologies, Creative Solutions
Señal sin ruido ultrasónico La valvula totalmente abierta 10D aguas abajo, 0.38 m/s, SNR 42 dB
4
3
2
1
0
1
2
3
4100 bar, 0.38 m/s, dP=0 bar, 10DD
Time
Am
plit
ude[
V]
Innovative Technologies, Creative Solutions
Ruido ultrasónico en la linea de medición
• Si podemos dar al pulso ultrasónico un código o huella única que lo identifique, podra ser detectado y filtrado aún inmerso en intenso ruido de línea
• Variando la frecuencia de los pulsos, ayuda a mejorar la performance del medidor en la detección de los mismos
• La relación SNR en la que es posible trabajar es ahora 0.5:1 ! 20 veces mejor que las recomendaciones sugeridas normalmente para este tipo de medidor (10:1). Muy importante en instalaciones con espacio reducido.
Gas
Pulso ultrasónico
Par de transductores
El pulso codificado, es diferenciado por el computador
y filtrado
Innovative Technologies, Creative Solutions
Ruido ultrasónico en la linea de medición
50pulsos/ciclo de medicion/por sensor
Pulso codificado se dispara a traves del flujo ruidoso
El pulso llega enmascarado por el ruido ultrasonico, pero ahora detectable
Innovative Technologies, Creative Solutions
Pulso ultrasónico: código de identificación
Current Signal
Sample
Innovative Technologies, Creative Solutions
Ancho de pulso: distinta respuesta en frecuencia, pero mismo ancho de banda
Signal 160 kHz through system with different frequency response but same bandwith
-1
-0,8
-0,6
-0,4
-0,2
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
us
Am
pli
tud
e
Innovative Technologies, Creative Solutions
Algunas sugerencias para reducir la influencia del ruido
• Ubicar el medidor aguas arriba de la válvula controladora
– El ruido viaja en todas direcciones pero su efecto sera mucho menor aguas arriba de su ubicación
– A presiones mayores, los transductores reciben una mejor señal, el efecto en los tiempos de tránsito es mas notorio
– Usar “T” ciegas en lugar de codos si es posible para dificultar la transmisión de ruido
Innovative Technologies, Creative Solutions
MPU 1200 WinScreen Software
Software basado en Windows de diagnosticos y monitoreo
Provee acceso local y remoto para las dos funciones
Cambios en el perfil de flujo asociado a Swirl o cross flow
Innovative Technologies, Creative Solutions
Medicion de Densidad
Innovative Technologies, Creative Solutions
Medición de Densidad Medición de Densidad -
permite verificar
funcionamiento y cálculo de flujo másico
Medidor Ultrasonico
(USM)
Velocidad de flujo Velocidad de Sonido (VOS)
Flujo volumetrico
Flujo masico
Z-factor
Flujo de energia
Densidad de gas
Valor calorifico
Composicion de gas
P.T.P.T.
Aplicacion convencional Extension de calculo Futura extension
P.T.
Innovative Technologies, Creative Solutions
Medición de Densidad
•En 1995, Sakariassen describió un método para calcular la velocidad de sonido a partir de la relación de presión, temperatura y densidad.
•Watson y Beecroft establecieron algoritmos de cálculo para cálcular la Densidad a partir de la velocidad del sonido.
•Tales algoritmos son aptos para gases cuya composición contiene más de 80% de metano. Tipico en gas natural
•Datos necesarios: P, T, VOS, composición estimada del gas, incluidas las fracciones molares de H2S, H2O, N2, CO2
•Los valores calculados de Densidad son +/- 0.1% del valor de referencia!
•La referencia puede ser calculada o medida con un densitometro en linea. En caso de valores calculados, su incertidumbre podria ser +/- 0,5% a 1% total.
Innovative Technologies, Creative Solutions
Medición de Densidadresultados de prueba funcional
Density measurement using a 6" MPU-1200, K-Lab april 1999
-0.5
-0.4
-0.3
-0.2
-0.1
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
5 m/s 10 m/s 20 m/s 5 m/s 10 m/s 20 m/s 5 m/s 10 m/s 20 m/s 5 m/s 10 m/s 20 m/s
Dev
iati
on
fro
m r
efer
ence
(%
)
32 bar, 31 C 34 bar, 51 C 82 bar, 32 C 86 bar, 50 C
Innovative Technologies, Creative Solutions
MPU 1200Signal
Processing
Service computerSet-up and extended diagnostics
Configurationcommunication onLAN or serial line
567.9
Volume Counter
Pulse/SerialSignal
HART comm/4-20 mA
Process SensorsP, T & GC
4-20 mA Signal
Control Valve
Hazardous area
Safe Area
Relay Alarm Output
SCADA Systemor Flow Computer
Service computer
LAN/MODBUScommunication
MPU 1200 Configuracion del sistema
Innovative Technologies, Creative Solutions
Medidores ultrasónicos MultitrayectoriaMPU 1200 y MPU 600
•Ambos modelos tienen la misma electrónica de computo y medición
•Ambos modelos utilizan los mismos sensores. Un solo modelo para todos los tamaños
•Ambos modelos utilizan la misma tecnología de haz directo
Innovative Technologies, Creative Solutions
Medidores ultrasónicos MultitrayectoriaMPU 1200 y MPU 600• Rangeabilidad: 100:1 en velocidad
• Haz de emisión directa
• Compensacion por Presión y Temperatura en caso de grandes fluctuaciones de P y T para garantizar exactitud
• Transductores removibles bajo presión de operación
• Procesamiento digital de señales que garantiza una gran inmunidad al ruido de linea: SNR: 0,5:1
• Cálculo de densidad en función de la velocidad de sonido para verificar la performance del medidor (off-line) y calculo de flujo másico
• Extenso set de diagnósticos: performance del medidor, electrónica, sensores en forma individual, causa de falla, multiconfiguración de alarmas
Innovative Technologies, Creative Solutions
Medidores ultrasónicos MultitrayectoriaMPU 1200 y MPU 600Especificaciones técnicas:
• Alimentación: 110/240 Vac 48-60 Hz o 24 Vdc, 0,5A. Potencia 12 watts aprox.
•Transductores: elemento piezoeléctrico totalmente encapsulado en Titanio
•Presión de operación: 10 – 200 Bars
•Temperatura de operación: -20 a 70 gC
•2 entradas digitales: 0 – 10 Khz
• 2 I/o analógicas : 4-20 mA /1-5 Vdc
•4 salidas de pulsos: simple o doble cuadratura, 0– 5 Khz
•2 salidas digitales
•2 puertos serie de comunicaciones: RS232/485 configurables, MODBUS RTU o ASCII
•Un puerto de alta velocidad Ethernet TCP/IP, 10/100 Mbps
Innovative Technologies, Creative Solutions
Transductores de Titanio: Apto para todos los modelos (MPU1200/600) y diametros (4” a 56”)
Innovative Technologies, Creative Solutions
La misma unidad electronica de computo en todos los medidores.
Innovative Technologies, Creative Solutions
FMC MPU 1200: 6 haces directos
Características particulares
•Exactitud: +/- 0,5% de la lectura, con calibración seca o menor
•Exactitud: +/- 0,25% de la lectura con calibración de flujo o menor
•Repetibilidad:/- 0.2% de la lectura o menor
•Diseño de 12 transductores permite corregir la velocidad medida por efecto de torbellino y flujo cruzado
•Cumplimiento de la Norma AGA9 garantizada incluso con la pérdida de un haz
•Instalación: 10D up, 3D down sin necesidad de acondicionador de Flujo de ningún tipo para cumplir con la norma, sin importar el esquema de la tubería ni la presencia de válvulas de control.
Innovative Technologies, Creative Solutions
FMC MPU 600: 3 haces directosCaracterísticas particulares
•Exactitud: +/- 0.7% de la lectura con calibración seca o menor
•Exactitud: +/- 0,5% de la lectura con calibración de flujo o menor
•Repetibilidad: +/- 0,2% de la lectura o menor
•Requiere perfil de flujo simétrico para cumplir esta especificación: suficiente longitud de tramo recto hacia arriba o acondicionador de flujo de cualquier tipo.
•Instalación: 10D up, 3D down con el uso de acondicionador de Flujo para cumplir con errores arriba descriptos.
•Exactitud: +/-1% en caso de no utilizar acondicionador.
Innovative Technologies, Creative Solutions
MPU 600 prueba de performance: perturbación de perfil de flujo
GFC 100D and 5D
-0,60
-0,40
-0,20
0,00
0,20
0,40
0,60
0,80
0 5 10 15 20 25 30
m/s
dev
(%
)
GFC 100D
GFC 5D
Innovative Technologies, Creative Solutions
Instalación típica con acondicionador de flujo
Innovative Technologies, Creative Solutions
Medidor FMC MPU1200 con display local
Innovative Technologies, Creative Solutions
Principales aplicaciones
• Medición de Gas en Transferenciade Custodia Onshore/Offshore
• Nodos de Gasoductos
• Medición Bi-Direccional onshore/offshore
• Terminales Gaseros yEstaciones de Mezcla
• Plantas GeneradorasEléctricas a Gas
• Unión de Gaseoductos
• Estaciones de Compresión
Innovative Technologies, Creative Solutions
Sumario– MPU 1200/600
• Amplia rangeabilidad de medición
• Bajos costos de instalación y operación
• Apto para flujos bidireccionales
• Capacidad e compensacion por flujos asimetricos: swirl y croosflow
• Diseño No- intrusivo
• No agrega caída de presión en la línea
• Reducción de espacio y peso de la estación de medición
• Alta exactitud y repetibilidad
• Muy bajo mantenimiento
Innovative Technologies, Creative Solutions
Resultados de Tests en Pigsar, Alemania 19/08/02
Innovative Technologies, Creative Solutions
Prueba de máxima velocidad de Flujo: 6” inch MPU1200
Flujo extendido
-1,5
-1
-0,5
0
0,5
1
1,5
0 10 20 30 40
veloc. de flujo (m/s)
Dev
(%
)
Positivo LP
Positivo HP
Reverso HP
Innovative Technologies, Creative Solutions
Desviacion de la referencia antes de aplicar factores de correccion 12inch
Calibration Lab: Ceesi, Iowa - Date: 6/07/2002
-1.00
-0.75
-0.50
-0.25
0.00
0.25
0.50
0.75
1.00
0 20 40 60 80 100 120
Velocidad fps
Dev
iati
on
(%
)
Prueba de velocidad : sin calibracion previa
114 fps
Innovative Technologies, Creative Solutions
Desviacion de la referencia luego de aplicar factores de correccion 12 inch
Calibration Lab: Ceesi, Iowa - Date: 6/07/2002
-1.00
-0.75
-0.50
-0.25
0.00
0.25
0.50
0.75
1.00
0 20 40 60 80 100 120
Velocidad fps
Dev
iati
on
(%
)
Prueba de velocidad luego de aplicar factores
114 fps
Innovative Technologies, Creative Solutions
Test de cambio de electrónica
Cambio de electronica
-1,5
-1
-0,5
0
0,5
1
1,5
0 10 20 30
Veloc. de flujo (m/s)
Dev
(%
)
Linea de base HP
Con cambio de elect.
Innovative Technologies, Creative Solutions
Test de cambio de transductores a baja presión, flujo positivo
Flujo positivo, baja Presión, cambio de transductor
-1,5
-1
-0,5
0
0,5
1
1,5
0 10 20 30
Veloc. de flujo (m/s)
Dev
. (%
) Linea de base LP4-74-7 y 0-11
todos
Innovative Technologies, Creative Solutions
Resultados de test en Pigsar/PTB
Falla de transductor
-1,5
-1
-0,5
0
0,5
1
1,5
0 10 20 30
veloc. de flujo(m/s)
Des
v. (
%)
Linea de base LP
4-7
4-7 y 0-11
4-7, 0-11 y 5-6
4-7, 0-11, 5-6 y 1-10
Innovative Technologies, Creative Solutions
Medidor FMC MPU1200 36”
Innovative Technologies, Creative Solutions
Calibracion seca en Fábrica
Test de flujo cero juntos
No hubo interferencia de señales entre medidores!
Innovative Technologies, Creative Solutions
36”: calibracion del medidor
Alderly 36" S/N: 1050-MPU-4369Calibration Lab: Ceesi, Iowa Date: 10/29/2002
A = 1.00438 B = -128.716 ft3/h
-1.40
-1.20
-1.00
-0.80
-0.60
-0.40
-0.20
0.00
0.20
0.40
0.60
0.80
1.00
1.20
1.40
0 10 20 30 40 50
Velocidad ft/sec
Dev
iatio
n %
Deviation (%), beforeapplying correctionfactors
Calc. Deviation (%)
Verification (%),after applying correctionfactors
Innovative Technologies, Creative Solutions
Preguntas?
Top Related