Betrouwbare debietmeting onder veeleisende omstandigheden
Ondanks turbulente stromingsomstandigheden en een uitdagende inbouwsituatie maakt de clamp-on-ultrasone technologie een betrouwbare debietregeling tijdens het bedrijf mogelijk – en waarborgt daarmee de drinkwatervoorziening van grote delen van Saksen-Anhalt.
Plausibiliteitscontrole van de gevraagde waterhoeveelheden bij de afstemming van analoge en digitale meetwaarden
Het waterleidingnet van de interregionale drinkwaterleverancier Fernwasser Elbaue-Ostharz (FEO) strekt zich uit over een totale lengte van ongeveer 800 kilometer. Grote leidingen tot DN 1200 transporteren dagelijks ongeveer 220 miljoen liter drinkwater naar Midden-Duitsland. Een van de drie waterwerken in het netwerk, het waterwerk Wienrode, is aangesloten op het Rappbodestuwmeer van de Talsperrenbetrieb Sachsen-Anhalt AöR. Vanuit dit waterleidingbedrijf wordt, na behandeling van het ruwe water, ongeveer 40 % van het in Saksen-Anhalt benodigde drinkwater geleverd.
Onderdeel van de infrastructuur van het door FEO geëxploiteerde waterleidingbedrijf Wienrode is een omleidingsconstructie inclusief regelorganen (2x ringzuigerventiel DN 800) en de daarop aansluitende toevoerleidingen naar het waterleidingbedrijf. In het omleidingswerk van het waterleidingbedrijf zijn twee robuuste ultrasone debietmeters van het type KATflow 150 geïnstalleerd om twee afzonderlijke volumestromen te regelen. Het gaat hierbij om twee stalen leidingen met een diameter van DN 800 die dienen als omleiding voor een turbine van Avacon-Natur GmbH in de toevoer van het waterleidingbedrijf Wienrode.
Essentieel voor het meetsucces bij het gebruik van ultrasone meettechniek is dat er voldoende in- en uitstroomtrajecten beschikbaar zijn om een assymmetrisch stromingsprofiel te garanderen. Voordat de keuze viel op een stationair apparaat van de fabrikant Katronic, voerde FEO drie proeven uit met minimale en maximale procespieken op verschillende locaties om een optimale positie voor de meting te vinden. De doorslaggevende factor voor de aanschaf van de twee tweekanaals debietmeters waren de succesvolle tests in de aanloop naar de aanschaf en het daarmee samenhangende vooruitzicht om met de KATflow 150 grote waterhoeveelheden in een turbulente omgeving betrouwbaar te kunnen meten.
De primaire eis ‘waterhoeveelheid’ komt van het waterleidingbedrijf van het stuwmeer voor de drinkwatervoorziening van de regio. Deze leiding is 24 uur per dag in bedrijf. Een typische waterhoeveelheid die door het waterleidingbedrijf wordt gevraagd, bedraagt ca. 6000 m³/h. In de omleidingsleidingen wordt deze waterhoeveelheid doorgaans gelijkmatig verdeeld over beide leidingen, met 3000 m³/h per leiding. De omleidingen worden altijd ingezet wanneer de turbine uitvalt of niet in staat is om de door het waterleidingbedrijf gevraagde toevoer te garanderen.
Beide KATflow 150 zijn uitgerust als tweekanaalsmeetapparaten met elk een analoge 4 ... 20 mA-procesuitgang en een Profibus PA-interface. De besturing ontvangt tegelijkertijd vier meetwaarden, die worden verwerkt in de vorm van een plausibiliteitscontrole, een soort kwaliteitscontrole. Het belangrijkste criterium is de redundantie van de signalen. Bij uitval van een signaal wordt overgeschakeld naar het nog beschikbare signaal. Als het stroomuitgangssignaal daalt tot 0 mA, schakelt de programmeerbare logische controller (PLC) over op een vervangende waarde en deactiveert de regeling.
Hoewel de inbouwsituatie voor clamp-on-debietmeters vanwege inbouwdelen en afsluitkleppen niet optimaal is, hebben beide vast geïnstalleerde apparaten zich in deze toepassing binnen achteraf vastgestelde grenzen bewezen.
De volumestromen zijn op beide meetpunten turbulent en assymmetrisch verschoven. Het regelbereik van de ringzuigerventielen kan weliswaar volledig worden benut, maar de doorstroming kan dan niet meer correct worden gemeten. Daarom beperkt de PLC via de software de doorstroming en de openingsgraad van deze regelorganen. Ondanks de genoemde omstandigheden is de meetkwaliteit voldoende goed om beide leidingen via de twee ringzuigerventielen op afstand te regelen. Met deze aanvullende maatregelen is de meting, zelfs onder de stromingtechnisch veeleisende omstandigheden, voor 98 % bruikbaar.
Dankzij de clamp-on-technologie kan het KATflow 150-meetapparaat tijdens het lopende proces worden geïnstalleerd. De configuratie en positionering vinden plaats via het apparaatmenu van de debietmeter, dat tijdens het bedrijf intuïtief kan worden bediend.
