Daniel Measurement & Control Prov Provee eedo dorr de Solu Soluci cion ones es Co Comp mple leta tas s pa para ra la Me Medi dici ción ón de Caudal Solan Solange ge Forna Fornaba baio io
Bolivia, Octubre 2008
Mercado de Petr ó óleo l eo y Gas
Mercado de Petr ó óleo l eo y Gas
Daniel Gas Market
Daniel Liquid Market
Mercado de Gas
Industrial/ Comercial
On-shore Procesamiento De Gas
Transmision
Distribución
Residencial
Offshore Generación Termoelectrica
Mediciones Producción NGL
Compresión
USP
Transmisión
Pozos
60 BAR
Compresión Endulzamiento/Aminas/Glycol/
Medici ó ón n Fiscal Medición
Cuando un proveedor entrega un producto a un cliente ocurre una transacción económica.
Para asegurar un intercambio justo de bienes una medición exacta es critica en la operación
El equipamiento de medición es la caja registradora de esta transacción
TRANSFERENCIAS FISCALES DE GAS
Flow Computer Fiscal API 21.1 y 21.2 Cálculo de volumen (AGA 3,7,11) Cálculo de energía (AGA 5) Cálculo de compresibilidad (AGA 8)
$$$$$= Volumen Energético
AGA 11
AGA 7
AGA 3
Cromatógrafo Energía y Composición z=AGA 8 Pcal=AGA 5
P,T
AGA 9
Ley de los Gases
PV = k1T
Ecuación “ideal”
PV = Zk1T
Ecuación “Real”
P = presión T = Temperatur a V = Volúmen z = factor _ de _ compresibi lidad
Corrección por Presión y Temperatura a condiciones base
VBase
= VFlow País
Argentina
Europa
⎛ PFlow ⎞ ⎜⎜ ⎟⎟ ⎝ PBase ⎠
Condiciones de referencia Tbase
Pbase
15 º C
101,325 kPa
15 º C
101,325 kPa
0 ºC
101,325 kPa 14,696 psi (abs) 14,73 psi (abs)
60 º F E.E.U.U
⎛ TBase ⎞ ⎜⎜ ⎟⎟ ⎝ TFlow ⎠
60 º F
⎛ ZBase ⎞ ⎜⎜ ⎟⎟ ⎝ ZFlow ⎠
Factor Z, NX - -19 19 Método Standard NX-19 Limitaciones y Rangos: •Presión, psig 0 a 5000 •Temperatura, °F -40 a 240 •SG, 0,554 a 1 •%CO2, 0-15% •%N2, 0-15%
Factor Z, AGA 8, M é étodo todo Grueso 0
Metodo Gross II: •Gr •%CO2 •%N2
Factor Z, AGA 8, M é étodo todo detallado 0
•SG
AGA 5, C á álculo lculo de energ í ía a y c á álculo lculo de densidad PCal
⎡ KCal ⎤ = ⎢⎣ m 3 ⎥⎦
Dens Re l
=
n
∑ %c
% ci
i
n
∑ %c
i
⇒ GPA 2145 ⇒ Analizador i
PCal
i =1
i =1
PCal
i
D ens Re l i
Instalaci ó í ón n T ípica p ica Instalación Típica
Danalyzer Chamber TEST
Todos los analizadores son probados en el rango de -18 a 55 C, con patrones de calibración por 24 horas
Elimina las fallas por componenetes débiles antes del embarque
Asegura máxima confiabilidad
Asegura su performance en aplicaciones en campo
La medición debe cumplir o superara +/-0.05% de Repeatabilidad sobre todo el rango (1/2 BTU de 1000)
Cíclo de prueba en Cámara 1) Temp. del cuarto –18C (0F) -- 4 hrs. 2) -18C (0F) -- 6 hrs. 3) -18C a 55C (130F) – 8 hrs. 4) 55C (130F) – 6 hrs.
Danalyzer ™ 700 700 -- -- Generalidades •
Diseño Modular
•
Cuerpo Superior •
•
Cuerpo Inferior •
•
Controlador (electrónica y puertos para señales, interfase a PC y comunicaciones)
Panel Indicador de Flujo •
•
Analizador (columnas, detectores, preamplificador, valvulas de cambio de flujo y solenoides)
Presión gas carrier/ Flujo de muestra
Plato de muestra (SCS) •
Conexión de streams, filtros
(No mostrado)
Danalyzer ™ 700 700 -- -- Especificaciones
Power: 20-34 Vdc; 90-264 VAC; 33 Watts nominal, max 80 en PEM.
Temperatura ambiente: -29 – 55 C.
Corrientes a analizar: 3 + 1 de calibración, expandible a 7 +1 de calibración.
Puertos de comunicación series: 3, expandibles a 7, configurables en campo (RS232, 422, 485).
Protocolos de comunicación ASCII / RTU Modbus. Ethernet (Modbus / TCP)
DI x 5; 1 utilizada como alarma, cuatro restantes configurables
DO x 5
AI x 4
AO x 4 no aisladas standard y 6 aisladas (opcional)
1 puerto paralelo dedicado a reportes impresos
MON 2000 Basado en Diagn ó óstico s tico Windows ® • Fácil de usar incluído • Compatible con versiones anteriores • E-mail de Cromatogramas • Comunicaciones configurables en campo (4) • Archivo de datos: •400 calibraciones, 1200 corridas, 64 días de promedios., cromatograma, y calibraciones para cada stream.
• Actualización por WEB. • Notificación por e-mail para usuarios registrados
Norma AGA 3 Introducci ó ón n preliminar Se define la relación betha como:
β=
OD PD
;0.35 < β < 0,65
Se define como número de Reynolds a:
Re =
v.D.ρ
µ
EFFECTS OF 20 00 REVISION OF API 14.3 PART 2 ORIFICE METER TUBES
Norma AGA 3
Norma AGA 3 C á álculo lculo de Vol ú úmen m en
Q Base Q Base
=
= E Base Y1 N BaseC Based m h
3 1ATM ,15 º C
= Vel _ aproach _ factor N Base = units _ convert Y1 = Gas _ exp ansion C base = Orifice _ plate _ disch arg e _ coeff .
=
m
3
Zs PFlow h w
2
G rel Z Flow TFlow
Expresados a 1 Atm y15ºC
h
E Base
29D
P,DP
T
5D
Arosellos & Placas Orificio
Armadura Portaplaca Senior
Armadura Portaplaca Simplex
Armadura Portaplaca Junior
Bridas Portaplaca
Tramo de Medici ó ón de Gas Natural
Profiler - Placa acondicionadora de flujo
Enderezador de venas de 19 tubos
Acondicionamiento de flujo
Tramo de Medici ó ón de Gas Natural con enderezador de venas de 19 tubos
0,67 Beta máx.
Tramo de Medici ó ón de Gas Natural con Acondicionador de flujo Profiler
Norma AGA 7 En turbinas pulsos ⎤ sec ⎤ ⎡ ⎡ Freq in ⎢ 3600 ⎢ ⎥ Sec ⎦ Hr ⎥⎦ ⎣ ⎣ Q Flow = pulsos ⎤ ⎡ K factor ⎢ 3 ⎥⎦ m ⎣ K Factor = dato _ calibración
Qflow
10D
P,T
3D
Norma AGA 9 En ultras ó ónicos n icos Q Flow
= Dato _ Digital _ o _ Frecuenci
P,T Qflow
20D o 5+FP+10D
7D
AGA – 9 Medici ó ón n de Gas a trav é és s de Medidores Ultras ó ónicos n icos Multihaz
Requrimientos AGA 9 Versi ó ón n 2007
Requrimientos AGA 9 Versi ó ón n 2007 para medidores 12 inch
Requerimientos AGA 9 Versi ó ón n 2007 para Medidores < 12 inch NPS
Res ú úmen m en de especificaci ó ón n de performance
AGA - 9 Requerimientos de Instalaci ó ón n • El fabricante sugiere longitudes de tramos rectos aguas arriba y abajo, con o sin acondicionador de flujo, que no generen mas de +/- 0.3% de error en la medición debido a la configuracion de la instalación. Datos soportados por tests. • Por default AGA 9 recomienda • Upstream:10 DN + FP + 10 DN • Downstream 5 DN
Recommended Piping with No Flow Conditioner - -Directional Directional Conditioner – – Uni Uni-Directional
Para aplicaciones bidireccionales ambos tramos son considerados aguas arriba.
Recommended Piping with CPA or Profiler Flow Conditioner - -Directional D irectional Conditioner – – Uni Uni-Directional
Recommended Piping with CPA or Profiler Flow Conditioner - -Directional D irectional Conditioner – – Bi Bi-Directional
Para aplicaciones bidireccionales ambos tramos son considerados aguas arriba.
Calibraci ó ó ú ón n en ón n de ún n AGA 9 Calibración en condici condición de flujo flujo seg según 9 (2007)
Calibración en condiciones de Flujo del sistema (medidor + tramos de medición aguas arriba y abajo). Requerimiento para aplicaciones de Transferencia Fiscales
Las siguientes velocidades de flujo nominales son recomendadas como mínimo: 0,025qmax; 0,05qmax; 0,1qmax; 0,25qmax; 0,5qmax; 0,75qmax y qmax. Al menos un punto de verificación será tomado.
71 Resultados - As ” -Inch Inch “ As Found ” Resultados de de medidores medidores 12 12-Inch “As Found” 71 Recent 12-Inch Calibrations 2.0 1.5 1.0
) 0.5 % ( r 0.0 o r r 0 E -0.5
10
20
30
40
50
-1.0 -1.5 -2.0
Velocity (fps)
60
70
80
90
Los 71 medidores - As -Inch I nch “ As Left medidores de 12 12-Inch “As Left ” ” 71 Recent 12-Inch Calibrations 1.0 0.8 0.6 0.4
) 0.2 % ( r 0.0 o r r 0 E -0.2
As
10
20
30
40
50
-0.4 -0.6 -0.8 -1.0
Velocity (fps)
60
70
80
90
Los - -Inch Inch - Los mismos mismos 71 medidores medidores 12 12-Inch - Resultados Resultados a a bajo bajo caudal caudal 71 Recent Low-Flow 12-Inch Calibrations 1.0 0.8 0.6 0.4 ) 0.2 % ( r 0.0 o r r 0 E -0.2
1
2
3
4
5
-0.4 -0.6 -0.8 -1.0
Velocity (fps)
6
7
8
9
10
Mark III vs. Mark II Comparaci ó ón n de 11 Calibraciones Comparación FWME Difference - Mark II vs. Mark III 2.00 1.50 1.00 r 0.50 o r r E t n 0.00 e c r e P -0.50
Net Average Effect: -0.018%
0.07 -0.03 -0.04 -0.07 -0.08 1 2 3 4 5 -0.09
6
-1.00 -1.50 -2.00 Sample
0.02 -0.06 7 8 -0.09
9
0.12
0.07
10
11
107 107 Calibraciones Calibraciones con un un haz haz inactivo inactivo
Mark III Electronic Features
Electr ó ónica nica Mark III Electrónica
Electrónica basada en una plaqueta.
Sistema operativo Linux.
Procesador con co-procesador mas rápido, 100MHz 32bit.
Disparos mas rápidos entre transductores (32 veces mas rápido).
Actualización de todas las salidas cada segundo.
Actualización en frecuencia de un cuarto de segundo.
Importantes capacidades de autodiagnóstico.
Electr ó ónica nica Mark III Electrónica
4 FO
4 DO
1 DI
Monitoreo interno de temperatura y voltaje.
2 Puertos seriales RS-232/485 (velocidad hasta 115Kbps).
Ethernet
Hart
Más de 40 parámetros almacenados en logs horarios.(Opcional)
Mas de 90 parámetros almacenados en logs diarios.(Opcional)
Alimentación: 12/24 VDC, 6 Watts máximo.
Capacidades expandibles. (Serie 100 IO Board)
Comunicaci ó ón HART Comunicación
™ reemplaza Electr ó ónica nica Mark III Electrónica III ™ reemplaza a la la Mark II II
Llaves opcionales: caracter í ísticas s ticas características Las llaves están ligadas al número de serie de la CPU de cada medidor, a una característica específica. Las siguientes opciones están disponibles:
Llave de GC: –
Llave de AGA10: –
Habilita el cálculo y comparación de la Velocidad del Sonido AGA10
Llave de logueo de archivos: –
Habilita la interfase con GC (requiere la tarjeta opcional par el Puerto C)
Habilita la lectura de archivos auditables, alarmas, de sistema, tanto horario como diarios.
Llave Ethernet: –
Habilita Ethernet
Tarjeta Tarjeta de de opcionales Serie Serie 100 100
Fácilmente reemplazable en medidores existentes con electrónica Mark III (requiere firmware V1.30 y Daniel CUI 3.1)
Características incluidas: –
Entradas vivas de presión y temperatura – 16-bit, completamente aisladas 4-20 mA AI – Conversor interno DC-DC para alimentación de transmisores
–
Salida Analógica configurable (i.e. Volumen corregido y no corregido, Caudal de energía, Caudal másico, & velocidad de gas del sonido) – 16-bit, completamente aislada AO
–
*Un puerto serial para obtener la composición del Gas en vivo desde un GC (modo Sim2251) o para uso de propósito general CUI – RS 232 sin handshaking o RS-485 half duplex *Disponible con costo adicional
Informaci ó ón n de Diagn ó óstico s tico •Mediciones de la velocidad del flujo para cada haz •Obstrucción en el acondicionador de flujo
Perfil normal de velocidades en medidor de 12”
Informaci ó ón n de Diagn ó óstico s tico •Mediciones de la velocidad del flujo para cada haz •Obstrucción en el acondicionador de flujo
Perfil de velocidades en medidor de 12” con acondicionador bloqueado
Informaci ó ón n de Diagn ó óstico s tico •Mediciones de la velocidad del flujo para cada haz •Suciedad en las paredes del cuerpo del medidor
+ V C PF = V A + V D V B
Tendencia del Factor de Perfil del medidor sucio de 10”
Informaci ó ón n de Diagn ó óstico s tico •Mediciones de la velocidad del flujo para cada haz •Suciedad en las paredes del cuerpo del medidor
+ V C PF = V A + V D V B
Velocidades de las cuerdas de cada haz y promedio del medidor sucio
Informaci ó ón n de Diagn ó óstico s tico •Nivel de señal/Nivel de ruido (S-to-N ratio) •Vlas. De control •Altas velocidades del gas natural •Conexiones eléctricas malas •Presencia de líquido
•Mediciones de la velocidad del sonido para cada haz (SOS).
Verificaci ó ón n Cross Check (AGA 10) C=
L t du
2
⋅
+ t ud
Ultrasónico
(t ud )(t du )
⎡ ⎛ g c ⎞⎛ dz ⎞ ⎞⎤ ⎛ ⎟⎟⎜⎜ Z + d ⎜ ⎟T ⎟⎟⎥ SOS = ⎢kRT ⎜⎜ ⎝ dd ⎠ ⎠⎦ ⎣ ⎝ M r ⎠⎝
1
2
Cromatógrafo P,T, % Ci
Verificaci ó ón n Cross Check (AGA 10) •AGA RepNo.9 especifica que dicha desviación no debe exceder +/- 0.2%
Informaci ó ón n de Diagn ó óstico s tico •Mediciones de la velocidad del sonido para cada haz (SOS).
Presencia de suciedad en el haz D
Informaci ó ón n de Diagn ó óstico s tico •Amplificación de la señal (Ganancia), cualquier aumento de la Ganancia implica señal debil. •Deterioro de transmisores •Presencia de líquido en la línea •Suciedad en la cara de los transductores •Aumento de la velocidad del Gas •Inversamente proporcional a la presión de operación
Informaci ó ón n de Diagn ó óstico s tico •Niveles de aceptación de señal (Performance) •Excesiva velocidad del Gas •Suciedad en la cara de transmisores •Ruido
Informaci ó ón n de Diagn ó óstico s tico
•Alarmas •Gráficos de señal en el tiempo •Comportamiento histórico y estadístico
Diagn ó ósticos s ticos avanzados Diagnósticos •Chequeo cruzado de la SOS: AGA Rep. No. 10 vs SOS medida •Torbellino (Swirl) •Flujo cruzado (Cross-Flow) •Asimetría •Nivel de turbulencia por haz
Diagn ó ósticos s ticos Avanzados Diagnósticos
Torbellino (Swirl)
Y = −8,703 X
3
+ 56,211 X 2 − 136,45 X + 96,674
Donde: X: Factor de Perfil
PF =
+ V C V A + V D V B
X=1,17 equivale a 0 grado de Swirl
Diagn ó ósticos s ticos Avanzados Diagnósticos
Flujo cruzado (Cross Flow)
⎛ V A + V C ⎞ ⎟⎟ CrossFlow = ⎜⎜ ⎝ V B + V D ⎠
Diagn ó ósticos s ticos Avanzados Diagnósticos
Simetría
⎛ V A + V B ⎞ ⎟⎟ Simetría = ⎜⎜ ⎝ V C + V D ⎠
Diagn ó ósticos s ticos Avanzados Diagnósticos Turbulencia: es la variabilidad de la velocidad de cada haz durante El tiempo que el medidor realiza el muestreo.
Instalaci ó ón n Digital Q Base
=
⎛ PFlow ⎞ ⎜⎜ ⎟⎟ P ⎝ Base ⎠
Q Flow
⎡ KCal ⎤ = PCal ⎢ 3 ⎥ m ⎣ ⎦ V
[m ] =
⎛ TBase ⎞ ⎜⎜ ⎟⎟ T ⎝ Flow ⎠
KCal m
3
Cromatógrafo Energía y Composición, %ci
n
∑ %c PCal i
i
i =1
V Base
[m ]PCal 3
3
@9300
⎛ ZBase ⎞ ⎜⎜ ⎟⎟ Z ⎝ Flow ⎠
9300
⎡ KCal ⎤ ⎢⎣ m 3 ⎥⎦
KCal m 3
AGA 7, AGA8 Cross Check AGA 10 Qflow
20D o 3+FP+7D
Ultrasónico, Qflow por Modbus, Frecuencia, o 4-20mA
7D
P,T
Norma AGA 7 En turbinas y ultras ó ónicos n icos Q Base
=
Q Flow
⎛ PFlow ⎞ ⎜⎜ ⎟⎟ ⎝ PBase ⎠
⎛ TBase ⎞ ⎜⎜ ⎟⎟ ⎝ TFlow ⎠
⎛ Z Base ⎞ ⎜⎜ ⎟⎟ ⎝ Z Flow ⎠
⎛ Z Base ⎞ ⎟⎟; compresibility _ factor S = ⎜⎜ ⎝ Z Flow ⎠ F PV = s ; sup ercompresibility _ factor 2
s = F PV ; F PV =
Zb Zf
Ec. Dada en AGA Rep. Nro. 8
Norma AGA 7 En turbinas y ultras ó ónicos n icos pulsos ⎤ sec ⎤ ⎡ ⎡ Freq in ⎢ 3600 ⎢ ⎥ Sec ⎦ Hr ⎥⎦ ⎣ ⎣ Q Flow = pulsos ⎤ ⎡ K factor ⎢ 3 ⎥⎦ m ⎣ K Factor = dato _ calibración TURBINA
ULTRASÓNICO
Norma AGA 11 En coriolis QBase
QMásico = Gr.ρBase
Gr = Densidad _ Re lativa @ base
ρBase (air ) = densidad _ aire @ base No Pressure & Temperature correction needed to compute Mass
C á álculo lculo de Energ í ía a V
V
V
[m ] =
[ ]
V Base m 3 PCal
3
@9300
KCal
[m ] = 3
@9300
KCal m3
[m ] =
KCal m3
m3
E [KCal ] KCal 9300 m3 M [kg ]PCal
3
@9300
KCal
9300
m3
9300
⎡ KCal ⎤ ⎢⎣ m 3 ⎥⎦ =
= ⎡ KCal ⎤ ⎢ kg ⎥ ⎣ ⎦
KCal
Válido solo coriolis
m3
El volúmen expresado de esta manera implica que cada m3 de gas produce 9300 KCAL
Flow Computer En custody Transfer Requisitos: •API 21.1 y 21.2
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•Normas AGA ISO API. •840 horas de registros históricos de Datos y calidad. •35 días de almacenamiento histórico de datos y calidad. •240 Eventos y alarmas •Password y niveles de acceso. •Remote communications. •Totales (diarios y horarios no reseteables)
C ómputo m puto Có putto de pu de caudal caudal cau Q
t t+Q Q ∆t+ …...…...…... +Q ∆t V= Q ∆t+ t+Q Q ∆t+ Q ∆t+ 1
2
3
4
n
C ómputo m puto Có putto de pu de caudal caudal cau Q
V STD @ 24 hrs
=
t
24 hrs
∑ Q ∆t
i Contract _ hour
i
C ómputo m puto Có putto de pu de caudal caudal cau Q
24 hrs
V STD @ 24 hrs
=
∫
Qi dt i
Contract _ hour
t
C ómputo m puto Có putto de pu de caudal caudal cau Medición Fiscal/Cálculo Corr Co rrec ecto to Cr Crom omot otóg ógra rafo fo On On-L -Lin ine e 24 hrs
V STD @ 24 hrs
=
∫ Q dt i
i
Contract _ hour
24 hrs
V
9300
∫
KCal m
3
Qi dt i PCali = KCal Contract _ hour 9300 3 m
@ 24 hrs
SCADA
Comparaci ó ón n de Comparación de errores Element Element Accuracy Temp. Factor Accuracy Pres. Factor Accuracy Compressibility Uncertainty Total Base Vol. Uncertainty Rangeability
Coriolis<4 Turbine / ” Rotary .35% .2% Elite Meter
No Wet Cal
NA
.01% 60 Deg F Flowing
NA
.1%
.2%
.2%
AGA 8/ Base Den
AGA 8/ Z Factors
.6%
.55%
1:100
1:20
Ultrasonic Orifice >=4” .1% Square Root of With Wet Cal Sum of .01% the 60 Deg F Flowing Squares .1% (Example AGA 3 .2% 1992) AGA 8/ Z Factors .55% .67% 1:100
1:10
