Presentacion en Espanol Rev2

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


Powerful Combination of Leading Businesses

Specialty Systems

Energy Production and Processing Systems

Sub Sea Gathering Platform Production


FPSO/Turret Mooring SystemSubsea Tree Subsea Manifolds

Loading Systems

Energy Systems

Fluid Control Products Surface/TLP Well Systems


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


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


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


FMC Measurement Solutions

Liquid ProductsGroup

Gas ProductsGas ProductsGroupGroup

Liquid & Gas SystemsGroup


FMC Measurement SolutionsGas Products

Multipath Ultrasonic Gas Flowmeter

Floating Production Storage Offloading (FPSO)

Orifice MeasuringSkid

Ultrasonic MeasuringSkid

Dual Chamber Orifice Fitting

Multiphase Flowmeter


FMC Measurement Solutions Medidor Ultrasónico de Gas Natural MPU

1200/600


• 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?


• 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?


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)


FMC – Medidor Ultrasónico de 6 haces directos

MPU 1200


FMC- Medidor Ultrasónico de 3 haces

MPU 600


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


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


Principio de funcionamiento


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


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


Cómo medir la verdadera velocidad de flujo en presencia

de flujo asimetrico?


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


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


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


Deteccion de Swirl


Deteccion de Flujo Cruzado


el 3rd plano mide velocidad y contribuye al calculo promedio


el 4to plano mide velocidad y contribuye al cálculo promedio total


Disposición de haces


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


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


Herramienta de extracción de transductores


Cómo medir con presencia de ruido ultrasónico?


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


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]


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]


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


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


Pulso ultrasónico: código de identificación

Current Signal

Sample


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


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


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


Medicion de Densidad


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.


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.


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


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


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


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


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


Transductores de Titanio: Apto para todos los modelos (MPU1200/600) y diametros (4” a 56”)


La misma unidad electronica de computo en todos los medidores.


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.


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.


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


Instalación típica con acondicionador de flujo


Medidor FMC MPU1200 con display local


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


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


Resultados de Tests en Pigsar, Alemania 19/08/02


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


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


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


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.


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


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


Medidor FMC MPU1200 36”


Calibracion seca en Fábrica

Test de flujo cero juntos

No hubo interferencia de señales entre medidores!


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


Preguntas?

Presentacion en Espanol Rev2

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Transcript of Presentacion en Espanol Rev2