Tett på trykk (5:5)

Avansert all-rounder

Siste del av Automatisering artikkelserie ”Tett på trykk” setter både applikasjoner som flow- og mengdemåling på agendaen, og vi er blant annet innom bransjer som papir og masse, lege- og næringsmiddel.

Papir- og masseproduksjon krever robust instrumenteringsutstyr
Papir- og masseproduksjon krever robust instrumenteringsutstyr

Siste del av Automatisering artikkelserie ”Tett på trykk” setter både applikasjoner som flow- og mengdemåling på agendaen, og vi er blant annet innom bransjer som papir og masse, lege- og næringsmiddel.

”Trykkende” tips

Viktig å tenke på ved engineering, montasje og igangsetting:

  • Mediets beskaffenhet
  • Servicevennlig plassering
  • Prosessens parametere
  • Sertifikat- og dokumentasjonskrav
  • Riktig parametrisering

 

Krav i farmasi og næringsmiddel

  • EHEDG/3A
  • Pharma CoC i henhold til ASME BPE
  • TSE fri/ ”animal fat free” olje
  • CIP/SIP
  • Ra < 0,3um

Forfatteren

Automatiserings artikkelserie «Tett på trykk» er utviklet i tett samarbeid med Endress+Hausers Rita Refvik, ansvarlig for trykk- og temperaturmålinger i Skandinavia. Hun stiller med omfattende instrumenteringserfaring. 

Etter mange år i kjemisk treforedling med praktisk erfaring har hun nå etter 11 år på leverandørsiden også god innsikt i problemstillinger og løsninger i andre bransjer.

Tekst/Foto: Rita Refvik, Endress+Hauser AS

 

Forrige artikkel satte blant annet oljeindustriens tøffe krav under lupen, og vi gikk under huden på valg og bruk av trykkmålingsutstyr, verktøy samt alternative måle-/presentasjonsmetoder. Vi fortsetter ”der vi slapp”. Først dykker vi – bokstavelig talt – under vann/væske, nivået i tanken skal til pers.

 

”Kaptein Nemo”

 

Nedsenkbare trykktransmittere kan brukes til å måle nivået i åpne og lukkede tanker eller brønner. Enkle slike målere festes ved hjelp av en opphengskrok. De er gjerne keramiske pga. robusthet mot mekaniske påkjenninger. Trykktransmitterne kan velges som gauge målere (del 1) med referanse mot atmosfæren. Denne referansen får transmitteren, via et tynt rør, i signalkabelen.

 

For å sikre at fukt ikke trenger inn i referanserøret og ødelegger målingen, er det viktig å terminere kabelen i en tett koblingsboks med Goretexfilter. En snerten opsjon, på slike trykktransmittere, er at de ofte kan leveres med en temperaturmåling i tillegg.  Man får derved både trykk- og temperaturmåling på hvert sitt mA signal, med kun en måler.

 

Absolutt sensor

 

Ved nivåmåling i lukkede tanker, for eksempel ballasttanker på plattformer, må utgaven med absolutt sensor (del 1) brukes. Barometertrykket (referansetrykket) kan måles vha. en absolutt transmitter på dekk. Signalene, fra de nedsenkede transmitterne, sammenlignes så med det barometriske målesignalet i styresystemet.

 

Alternativt kan signalet fra barometertransmitteren ”burstes” inn i ballastmålerne, via Hart (eller Fieldbus Foundation), for behandling i hver enkelt ballasttransmitter. Det ferdigbehandlede signalet sendes styresystemet. Også her er keramisk sensor et pluss, da denne ikke er følsom for H2 (hydrogengass) som kan spaltes fra sjøvannet. De fleste metallmembraner penetreres av H2.  Trykk vil da bygge seg opp på baksiden av membranet og føre til nullpunktsdrift.

 

På egne ben

Fuktige forhold i hygienisk industri, som også setter utstyret på prøve.
Fuktige forhold i hygienisk industri, som også setter utstyret på prøve.
 

Vi tar av oss dykkerdrakten, og hopper over til en annen type nivåmåling i lukket tank. Denne gang til et medium som ikke er korrosivt eller stivnende, og med plassering over ”bakkenivå”. Pga. gasstrykket i tankens øverste del, må dP transmitter brukes. 

 

Dersom det er mest hensiktsmessig pga. betjening, kan standard differansetrykktransmitter brukes med tilkobling til impulsrør. Husk at transmitteren begynner å måle nivået fra det punktet høytrykksbenet (det nederste påstikket) kobles til!

 

Lavtrykksbenet må kobles inn så høyt at væske aldri kommer inn i det.  Dersom mediet damper av, må kondensatpotte kobles inn på lavtrykksbenet - eller det må væskefylles og transmitterens område må kompenseres for dette. Transmitteren må plasseres under høytrykkstilkoblingen, og fortrinnsvis slik at den er lett tilgjengelig.

 

Kapillærrør

 

Den kan også være flenset for direkte montasje til tanken, med impulsrør kun for lavtrykksbenet. Også her er det vanlig å bruke avstengingsventil ved prosesstilkoblingene, og manifold montert på transmitter dersom impulsrør er brukt på begge trykktilkoblingene. Materialkrav og ATEX (Eex) godkjenning er avhengig av mediet.

 

Nivåmålingen kan også gjøres med kapillærrør og flenset tilkobling. Har man en tank der mediet er veldig varmt, korrosivt, krystalliserende – eller applikasjonen har store vibrasjoner – er dette gjerne den eneste muligheten. Her er det viktig å bruke leverandørens beregningsverktøy for optimal tilpasning og plassering, se artikkel "Tett på trykk" del 3. Både for nivåmåling i åpne tanker og trykkmåling kan vibrasjonene av og til være for store og temperaturen for høy til direkte montasje. Også her er det hensiktsmessig å bruke trykkformidler (Diaphragm Seal, del 3) med kapillærrør eller en splittet trykktransmitter, med fjernmontert transmitter, og elektronisk overføring fra sensor.

 

Mengdemåling

Trykk i en tråd – nedsenkbar trykktransmitter for nivåmåling i brønn
Trykk i en tråd – nedsenkbar trykktransmitter for nivåmåling i brønn
 

En velkjent bruk av dP transmittere er som part i en flowmåling; dvs. at vi bruker et mekanisk element, som pitotrør, måleblende, venturirør etc. Det mekaniske elementet monteres i rørledningen og skaper en hindring.

 

Dermed kan man måle differansetrykket, mellom det dynamiske og det statiske trykket (pitotrør), eller trykket før og etter hindringen. Dette differansetrykket er et uttrykk for hastigheten til mediet, og legger man så bl.a. til rørets diameter kan mengden kalkuleres.

 

Vi ser nærmere på en dP-flowmåling på luft til ovnen i et forbrenningsanlegg. Vi har en dP-transmitter som er montert for seg med impulsrør til et flow-element, for eksempel et pitotrør. Selve måleområdet på transmitteren, beregnes ut fra den kjente mengden som går gjennom målepunktet.

 

Pitotrør

 

Pitotrøret er som nevnt en mekanisk enhet som måler differansen mellom det statiske trykket i røret og det dynamiske trykket skapt av farten. Eventuell kompensasjon, for endringer i trykk og temperatur, gjøres ved å måle disse parametrene og behandle alle signalene i en flowcomputer.

 

Siden vi måler gass, er det viktig å montere transmitteren over prosessuttakene, og passe på at alle vinkler på impulsrørene er utformet slik at de alltid har en vertikal posisjon.

 

Dette er særdeles viktig for dP-måling med pitotrør, da differansetrykket her oftest er veldig lite og fukt/væske i impulsrørene/på sensoren vil gi en fullstendig feil måling. De medieberørte delene på transmitteren, velges gjerne i materiale SS316. 

 

En 3 ventils manifold direkte på transmitteren, for enkelt å teste nullpunkt er vanlig, mens enkle avstengningsventiler monteres ved prosesspåstikket. Pass også på å montere transmitteren i praktisk høyde i forhold til service og inspeksjon.  Det er normalt ingen krav til sporbarhet eller SIL2.

          

Juling

 

Vi beveger oss fra generelle applikasjoner til mer bransjespesifikke krav. På en kjemisk massefabrikk er kravene til en transmitters robusthet store. Forholdene er ofte meget korrosive; prosessen inneholder mange kjemikalier og har høye temperaturer. Omgivelsene spyles kontinuerlig og transmitterne utsettes for tøffe påvirkninger. Kravene til materialbruk er som i olje- og gassbransjen; strenge.

 

Et eksempel på en tilsynelatende enkel nivåmåling, er mengden (nivået) i en oppløser for masse. Mediet er vann og papirmasseballer som skal løses opp. Til å utføre denne jobben brukes kraftige omrørere. Transmitteren må ha flush membran, ellers vil den oppløste massen plugge igjen åpningen til transmitteren.

 

Papirmasseballene er opprinnelig pakket sammen med ståltråd, og av og til følger litt av denne med ned i oppløseren. Den kraftige omrøreren pisker tråden rundt. Og om den treffer transmitterens membran, er det en fordel om denne er keramisk.

 

Sporbarhet og renhet

Kalibreringssertifikat er et krav i mange bransjer
Kalibreringssertifikat er et krav i mange bransjer
 

En annen bransje som også stiller store krav til trykktransmittere, er den farmasøytiske bransjen, nå gjerne omtalt som Life Science. Hos Life Science er kravene til sporbarhet og nøyaktighet ekstremt store. Kalibreringsrutiner er strikte, og alle endringer og hendelser loggføres.

 

Pga. viktigheten av å unngå bakterievekst, både i prosessen og omgivelsene, må materialene som brukes være egnet for hyppig rengjøring. SS316L er standard, både i hus og prosesstilkobling. De må også ha en form som ikke har ”lommer” for plass til medierester eller rester etter rengjøringsmidler. Overflaten må være av en spesiell glatthet; helt ned i Ra < 0,3um.

 

Prosesstilkoblingene er tilpasset dette og er i spesielle, hygieniske utgaver; helt flush med tank eller rørvegg, og raske og enkle å koble til og fra. ASME BPE er den gjeldende standard. Transmitterne må være sertifisert i henhold til EHEDG/3A og de medieberørte materialene må være FDA konforme (US Food and Drug Administration). Videre utsettes de for en meget tøff påkjenning ved bransjens rutiner med hyppige CIP/SIP (Cleaning In Place/ Steriliation In Place).

 

Generelt er man meget redd for å få uønskede og skadelige medier, som for eksempel olje, via et skadet metallmembran, inn i prosessen. Insulinproduksjon er et eksempel på en prosess som er fornøyd med at det finnes keramiske sensorer. Disse er tørre og vil ikke medføre at alt insulinet, som er produsert fra man mistenker at sensoren ble ødelagt til dette ble oppdaget, må forkastes.

 

Kondens

 

Også den vanlige hygieniske bransjen som innbefatter næringsmidler, stiller store krav til trykktransmittere. Den stadige CIP/SIP vaskingen og utvendige spylingen som gir et fuktig omgivelsesmiljø, er ofte kombinert med kalde medier som meieri- eller bryggeriprodukter. Dette gir store og hyppige temperaturvariasjoner på transmitteren.  Den tidligere omtalte pumpeeffekten slår til og gjør at kun en kondenstett transmitter vil holde i lengden. Og her takker ”Tett på trykk” for følget.

 

Eksklusivt for digitale abonnenter

På forsiden nå