Ultraljudsflödesmätare

Endress+Hauser driver på utvecklingen av sina clamp-on flödesmätare med ultraljudsmätning genom att förbättra prestandan, förenkla hanteringen under hela livscykeln och utvidga tillämpningsområden till att även omfatta off-label-användning.

Prosonic Flow W 400 och Prosonic Flow P 500 är namnen på två  clamp-on flödesmätare från Endress+Hauser.

Som utgångspunkt kan de göra det du förväntar dig av den teknik som används: mäta, summera och balansera mängden och volymflödet av vätskor i rörledningar och därmed övervaka processer eller upptäcka läckor. I princip kan clamp-on givare installeras utan att röret behöver öppnas, vilket innebär att inga tätningar krävs. Detta skiljer dem från från inline-instrumentering. Sensorerna kommer aldrig i kontakt med det flytande mediet, så aggressiva, korrosiva eller slipande vätskor är därför inte ett problem på instrumenteringssidan. Clamp-on innebär också att de kan eftermonteras i befintliga system utan att störa rörsystemet när processen är igång.

•  Ex- och icke-Ex-tillämpningar 

Prosonic Flow W 400 designades ursprungligen för vatten- och avloppsteknik, medan Prosonic Flow P 500 är avsedd för processteknik och kan hantera olika vätskor som kolväten och kemikalier. Båda enheterna delar tekniska specifikationer och täcker rördiametrar från 15 till 4000 DN. Prosonic Flow P 500 uppfyller kraven för funktionell säkerhet enligt IEC 61508 (SIL) och kan användas i säkerhetskritiska applikationer. Prosonic Flow W 400 är mer lämplig för enklare tillämpningar. Ultraljudssensorerna är robusta och finns för olika rörmaterial. Medietemperaturen varierar beroende på nominell diameter.

• Turbulens inte längre en störande faktor

För de flesta vätskor påverkar inte ultraljudsflödesmätning medietryck, densitet och konduktivitet. Men för vissa vätskor, särskilt råolja och raffinerade oljeprodukter, är det viktigt att ha dessa faktorer i beaktning. För att bestämma det verkliga volymflödet kompenserar Prosonic Flow-enheter för tryck och temperatur. Endress+Hauser erbjuder ett speciellt applikationspaket för petroleum som beräknar nödvändiga korrigeringsvärden baserat på API MPMS och ASTM:s tabeller. Dessutom har både Prosonic Flow W 400 och Prosonic Flow P 500 en intern funktion kallad FlowDC för att hantera turbulens vid förträngningar och böjar. FlowDC gör det möjligt att placera mätpunkten nära störningspunkter, även i trånga system.

•  Webbserver i enheten - direkt åtkomst till alla funktioner 

Användarstöd via programvara är en viktig funktion hos både Prosonic Flow W 400 och Prosonic Flow P 500. Genom den inbyggda webbservern kan användare direkt komma åt diagnos-, konfigurations- och enhetsdata med tydlig vägledning. Under installationen kan signalkvaliteten kontrolleras via transmitterns kontrollpanel eller en webbläsare på en mobil enhet. Detta förenklar placeringen av sensorerna. Webbservern eliminerar behovet av externa verktyg och data, vilket effektiviserar allt från konfiguration till underhåll av enheten.

• Heartbeat Technology integrerar testfunktioner 

Prosonic Flow-enheterna är utrustade med Heartbeat Technology, vilket ger självdiagnostik, självövervakning och verifieringsfunktioner. Dessa enheter kan regelbundet rapportera sin status till molnet, vilket underlättar planering av framtida underhållsarbete genom trendanalys. Diagnosfunktioner kan också utlösas manuellt via molnet. De diagnostiska meddelandena följer standarden NAMUR NE 10.

 Enkelhet är nyckeln till kostnadseffektivitet

Teknisk prestanda är viktigt, men det är också viktigt att beakta installation, konfiguration, underhåll och service. Endress+Hausers clamp-on flödesmätare hanterar detta på alla nivåer. De är enkla att installera under pågående process och kan konfigureras och övervakas via webbläsare från vilken plats som helst. Den höga tekniska prestandan och möjligheten till spännande off-label-tillämpningar gör Prosonic Flow clamp-on-familjen ännu mer lovande inför fortsatt utveckling.

Mer om Prosonic Flow W 400 och P 500 : Prosonic Flow W 400/P 500

Reningsprocesser för avloppsvatten är elementära för kommuner av alla storlekar. Dessa processer är komplexa och involverar många punkter där vattenflödet behöver mätas. Det krävs hög tillförlitlighet samt långsiktig stabilitet för att uppnå en låg driftskostnad.

Pumpstationer finns i varje kommunalt vatten- och avloppsreningsnät. Flödesmätning vid sådana stationer är en kritisk komponent för en effektiv övervakning och styrning. Driftsoperatörer behöver detaljerad information från flödesmätare för övervakning av flödet för att bestämma hur avloppsvattnet skall fördelas till olika reningsverk vid olika belastningsperioder. Exempelvis när stor nederbörd orsakar att mängden dagvatten blandas med avloppsvattnet.

Typiska utmaningar för driften

Eftersom avloppsnät och reningsverk behöver drivas kostnadseffektivt för att säkerställa investeringsbehov framåt är det absolut nödvändigt att driften övervakas och kontrolleras. När kraftiga regn uppstår kan avloppsvattennivåerna i uppsamlingsbassänger och brunnar snabbt nå kritiska nivåer. Därför behövs korrekt information från flödesmätningen för att vidta lämpliga åtgärder i tid.

När dagvatten kommer in i avloppssystem blir reningsprocesserna mindre effektiva pga den ökade belastningen. Pumpar körs under en längre tid efter ett regn och har ett stort antal start och stopp, vilket i sin tur indikerar att dagvatten har kommit in i avloppssystemet och är på väg att behandlas. Den ökade belastningen kostar pengar, pengar som det är ont om i driftsbudgeten.

Tillförlitlig, oavbruten drift är en viktig del i avloppsprocessen. Kommuner med stora bostads- och kommersiella områden har inte råd med längre stillestånd för underhåll, reparationer eller installation av ny utrustning.

Betydelsen av flödesmätning

Flödesmätning av vattnet är en betydande det i driften av pumpstationerna. Exakta flödesdata hjälper operatörer att förstå om systemen körs effektivt där flödesövervakningen i pumpstationer ger viktiga referenspunkter för faktureringsprocesser, utvärdering av pumpeffektivitet, analys och planering av underhållsprogram.

Traditionellt har ultraljudsmätare med dopplerteknik används i pumpstationer, men dessa flödesmätare ger inte tillräcklig mätnoggrannhet. Dessutom sitter mätarna länge utan underhåll vilket medför att kostnaderna som krävs för att reparera de befintliga mätarna blir höga.

Flödesövervakning är det första steget i att identifiera inflöde för att avgöra var problem uppstår och för att isolera bassänger som inte kan ta emot mer. Därför är instrumentuppgradering nödvändig. Här följer några av de viktigaste anledningarna till detta: 

• Eliminera översvämningar under både större och mindre nederbördsperioder
• Få bra analyser av utsläppsflöde från respektive pumpstation
• Minska kostnaderna för rening av avloppsvatten
• Tillhandahålla analyser för att utvärdera kapacitet för framtida stora utvecklingsprojekt

Efter utvärdering av de vanligaste typerna av flödesmätningar baserade på kända begränsningar, såsom oförmågan att stänga stationsverksamheten på grund av hög belastning med svårigheten att installera in-line flödesmätare i befintliga rör, är det mest kostnadseffktiva alternativet flödesmätare med utanpåliggande ultraljudssensorer.

Även om traditionella inlinemätare, såsom elektromagnetiska flödesmätare, ger hög mätnoggrannhet så kräver de betydligt mer omfattande planering och arbete för att installeras i befintliga rörsystem. Dessutom behövs hög IP klassning för at klara av översvämmningar etc. Denna kostnad, tillsammans med tillhörande grävarbeten, avstängning av vatten och kapning av rör driver upp projektens omfattning och totalpris.

Välja rätt mätare

Efter noggrant övervägande av olika tillverkares flödesmätninare har vi under årens lopp fastställt att ultraljudsflödesmätare med löptidsteknik är det bästa alternativet för pumpstationer. Löptidsflödesmätare möjliggör förbättrad diagnostik för att noggrant mäta flödet, hjälper till att identifiera potentiella pumpfel och initiera förebyggande underhållsprogram på utrustningen vid stationerna, vilket förlänger livslängden av alla olika komponenter i en pumpstation.

Flödesmätare med löptisteknik mäter flödeshastigheten genom att sprida ultraljudsvågor in i vätskefyllda rör och mäta tiden signalen transporteras genom vattnet. Med denna teknik är mätaren utan kontakt med vattnet som ger fördelar som minskade installationskostnader, oavbruten flödesprocess, installationsflexibilitet över ett brett spektrum av rörstorlekar, inget tryckfall och inga rörliga delar att underhålla. Detta tillvägagångssätt möjliggör rutinunderhåll under hela mätarens livslängd utan att behöva stänga av processen för att demontera instrumentet.

Kompauto Nordic AB, med sitt systerbolag Kompauto Norway AS, är distributör för Badger Meter, en innovatör inom flödesmätning och kommunikationslösningar som betjänar vattenverk och reningsverk hos kommuner i hela världen. Badger Meters produktsortiment av Dynasonics® ultraljudsflödesmätare används sedan många år till vatten och avloppsapplikationer globalt.

Kompauto tillsammans med Badger Meter tillhandahåller produkter och kundsupport med hög kvalité och erfarenhet.  Vårt mål är att installera fungerande, pålitliga flödesmätare vid var och en pumpstation hos kommuner i framför allt i Skandinavien.

Dynasonics TFX-5000 ultraljudsflödesmätare är den senaste lösningen för att mäta volymetriska flöden som innehåller rena vätskor såväl som vätskor med små mängder partiklar. Exempel på detta är dagvatten och obehandlat avloppsvatten. Mätaren finns tillgänglig i en mängd olika konfigurationer för att möta särskilda applikationskrav. Med integrering i PLC kan användare varnas om flödesförhållanden som ligger utanför det normala och få tillgång till en historik med de senaste larm, fel- och händelsekoder. Dessutom stöder flödesmätaren en signalutgång för användning med mobila transmitters för anslutning till den molnbaserade tjänsten AquaCUE® och BEACON® för Avancerad Mätanalys (AMA). Denna programvara samlar in mätningar med 15 minuters intervall som automatiskt laddas upp till molnet för att hjälpa till att spåra och analysera flödesinformation för vatten och avloppsvatten. En molntjänst från Badger Meter som Kompauto tillhandahåller utan kostnad vid leverans av flödesmätare.

Lokalt i Flödesmätaren TFX-5000 kan man även läsa av data på en stor, lättläst grafisk display. Den skickar data vidare via analog 4-20mA signal, digital Modbus RTU, Modbus TCP/IP, BACnet MS/TP och BACnet/IP. Konfiguration och felsökning görs via en knappsats eller via en USB-kabel med programvaran SoloCUE® Flow Device Manager. Mätaren har även ett säkerhetssystem med lösenord i fyra nivåer för applikationer som kräver blockering av obehöriga personer.

För utomhusinstallationer under vattenytan, såsom i mätgropar eller brunnar, rekommenderas att Dynasonics DTTN-seriens dränkbara, IP68-klassade sensorer används, vilket minskar behovet avsevärt för framtida underhåll.

I de flesta kommuner sker övervakning av pumpstationer via SCADA-system. SCADA-systemets data övervakas kontinuerligt för att säkerställa högsta möjliga effektivitet.

Dynasonics flödesmätare ger en 4-20 mA analog signal som kopplas till en PLC i pumpstationen. Flöden och data från andra instrument skickas till SCADA-systemet där all data trendas och görs tillgänglig i operatörscentralen där operatörerna håller ett öga på flödeshastigheter, pumpkörningstider och andra driftsparametrar för pumpstationen.

Flödesmätning med ultraljud ger data av flöde för torrt och vått väder direkt från pumpstationerna så man direkt ser relevant information relaterade till pumpeffektivitet och läckande i ledningar mellan stationerna. Det gör man snabbt kan upptäcka driftsstörningar som kan över tid leda till dyra och förödande konsekvenser. Flödesdatan gör det möjligt att beräkna befintlig kapacitet för pumpstationer för att sedan utvärdera kapaciteten för eventuellt nybyggnation av kommersiella fastigheter eller bostadsbyggande inom ett specifikt område.

Fördelar för avloppsnät

Ej invasiva flödesmätare som Dynasonics TFX-5000 är idealiska när man inte kan stänga av sitt avloppsflöde för att installera en traditionell inlinemätare. Eftersom ultraljudsmätaren mäter utanpå rörväggen uppstår inget slitage på instrumentet vilket gör den praktiskt taget underhållsfri. Hela flödesmätarpaketet bestående av ultraljudsgivare och transmitter, kan enkelt installeras av en enda person. Det finns inget behov av att kapa rör för att installera flödessensorer och eventuella by-pass ledningar via nya ventiler etc. 

Tack vare användningen av clamp-on (utanpåliggande sensorer) möjliggör TFX-5000 en mycket enkel och kostnadseffektiv placering av flödesmätpunkter antigen inne i en befintlig pumpstation, i närheten av pumpar eller som fristående mätpunkt för både avloppsvatten och dricksvatten.

LEAKCELL® Plug & Play Flödesmätarstation

Kompauto har lyssnat på marknadens behov och utvecklat produkten LEAKCELL® som är ett komplett Plug & Play-paket som förutom flödesmätaren även innehåller batteribank, solcellspaneler för laddning och mobiltransmitter för datatransfer. LEAKCELL® utrustas med en mobiltransmitter som skickar flödesdata direkt från mätaren till webportalen BEACON®/AquaCUE® som användaren enkelt loggar in på via sin webbläsare i datorn eller via en mobilapp som finns tillgänglig i Appstore och Google Play. I tillägg kan LEAKCELL® levereras med en GSM Router som kommunicerar direkt med användarens driftövervakningssystem via Modbus TCP/IP över en säker VPN anslutning. Det är kompatibelt med i stort sett alla driftövervakningssystem på marknaden oavsett om det är exempelvis Guard, Cactus, OneCo, ABB eller annat. 

Det kompletta flödesmätarpaketet anpassas till kundernas behov vad gäller strömförsörjning, kommunikationssätt, antal mätpunkter etc. Dessutom kan LEAKCELL® även kompletteras med andra typer av mätsensorer. Exempel på det är nivåmätning, tryckmätning och analys av vattnet.

Underjordiska läckage i ledningsnätet kan ställa till med ordentliga problem och ofta upptäcks läckagen först när de blir synliga. Men så behöver det inte vara. På VA-mässan visar Kamstrup ultraljudsvattenmätaren flowIQ 2200 som kan lyssna sig fram till avvikande brusmönster i ledningsnätet – innan det finns någon synlig  läcka.

Siffror från SCB visar att upp mot 25 procent av det producerade dricksvattnet aldrig når konsumenten. Vattenförlusten handlar till stor del om små läckage i servisledningar som är riktigt svåra att upptäcka. Men tack vare mätare med ultraljud går läckagen ofta att hitta och åtgärda i tid.

Genom att lyssna på rören kan mätarna höra skillnad på vatten som rinner genom ett läckande rör – vilket skapar ett avvikande brusmönster – och vatten som rinner genom ett intakt rör.

– Alla tjänar på den här tekniken. Försäkringsbolagen är så klart väldigt intresserade av att det inte ska uppstå några större skador, för konsumenterna och VA-organisationer innebär det att felen åtgärdas innan de leder till större problem, säger Jesper Daugaard, vd för Kamstrup i Sverige.

FlowIQ 2200 är den senaste generationens ultraljudsvattenmätare från Kamstrup och nyheten kommer att visas på VA-mässan i mars. FlowIQ övervakar ljudet i huvud- och servisledningar med hjälp av ultraljud för att upptäcka avvikande brusmönster som indikerar läckage.

– Med den här tekniken får du en mycket bättre överblick över stora delar av ledningsnätet. I dag har 110 av Sveriges VA-organisationer den här tekniken, men vi hoppas att fler ska se fördelarna med den. Det är så klart en investering, men tekniken ger samtidigt ett stort värde. Tack vare mindre resursanvändning förbättras ekonomin för VA-organisationerna, samtidigt som det är mer hållbart, säger Jesper Daugaard.

Övergången till en smart teknik sker successivt. Visst, det går att installera den senaste tekniken vid alla nyinstallationer, men allra bäst effekt får man när den är samlad inom ett geografiskt område. Det är då som den intelligenta mätdatan kan ge nyttig kunskap om exempelvis flödeshastighet, temperatur och rörbrott – kunskap som i sin tur ger fördelar som snabbare läckagedetektering och mer effektiv renovering av ledningsnätet eftersom du vet hur du ska prioritera dina insatser.

– Du har koll på eventuella läckage och koll på om det finns rör som behöver bytas ut, vilket samtidigt ger färre försäkringsärenden. Allt sammantaget innebär ett enormt stort värde, större än själva kostnaden för installationen, säger Jesper Daugaard.

För Kamstrup råder det ingen tvekan om att den nya generationens smarta mätningslösningar skapar ett helt nytt och effektivt sätt att jobba på inom läcksökning. Den danska koncernen investerar stora summor i produktutveckling för att även i framtiden ligga i framkant när det gäller smarta mätare.

– Vi ligger i framkant när det gäller den tekniska biten, samtidigt som vi har ett stort fokus på kvalitet. Våra mätare ska sitta på plats i upp till 20 år och ska under hela den tiden kunna leverera korrekt data. För oss handlar det om att kunna ta hand om hela kedjan med bra datainsamling och säker data från alla våra mätare under hela deras livslängd.

Samtidigt handlar det inte bara om tekniken. Det går att ha hur modern teknik som helst och samla in mängder av data – men gör man ingenting med informationen ger det ingen nytta. Det är därför viktigt att VA-organisationer analyserar den insamlade datan för att få ut maximalt med värde från den nya smarta tekniken.

– Tillsammans måste vi lyfta den digitala kompetensnivån bland de som jobbar med vattenleveranser, både inom mätning och planering, eftersom båda grupperna drar nytta av den data som går att få fram, säger Jesper Daugaard.

Framför allt, menar Jesper Daugaard, handlar det här om att skapa möjligheter inom bolagens organisationer att kunna dela data och erfarenheter mellan varandra. För visst, tekniken är nödvändig för själva datainsamlingen, men det är först när datan används på rätt sätt som vattenförlusten kan reduceras rejält.

– Jag menar att det här är ett helt nytt sätt att arbeta på eftersom VA-organisationerna nu kan kontakta kunden och informera dem om att de har en läcka innan de ens har märkt det. De har helt enkelt möjlighet att vara mer proaktiva i sitt sätt att jobba, vilket ger nöjda slutkunder.