WO2016108198A1 - Patín de medición de vapor - Google Patents

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WO2016108198A1
WO2016108198A1 PCT/IB2015/060053 IB2015060053W WO2016108198A1 WO 2016108198 A1 WO2016108198 A1 WO 2016108198A1 IB 2015060053 W IB2015060053 W IB 2015060053W WO 2016108198 A1 WO2016108198 A1 WO 2016108198A1
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train
skate
measuring
backup
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PCT/IB2015/060053
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ALEJANDRO Zapien Ovando EDGAR
Ortiz Garica MIGUEL ANGEL
Original Assignee
Abeinsa Epc Mexico, S.A. De C.V
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F5/00—Measuring a proportion of the volume flow
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F15/00—Details of, or accessories for, apparatus of groups G01F1/00 - G01F13/00 insofar as such details or appliances are not adapted to particular types of such apparatus
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F15/00—Details of, or accessories for, apparatus of groups G01F1/00 - G01F13/00 insofar as such details or appliances are not adapted to particular types of such apparatus
    • G01F15/02—Compensating or correcting for variations in pressure, density or temperature
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F25/00—Testing or calibration of apparatus for measuring volume, volume flow or liquid level or for metering by volume

Definitions

  • the present invention is related to the techniques used in the manufacture and design of equipment, systems and devices for the measurement of gases and vapors; and more particularly, it is related to a steam measurement skate, preferably high pressure steam, the skate performs the measurement with high precision which makes it suitable for transfer purposes in custody of the steam, that is, for billing.
  • Said system basically comprises a first plurality of flow meters arranged in parallel with each other, and configured to obtain a first reading of the flow rate of the gas fuel flowing through the system, and a second plurality of flow meters, in series with the first plurality of flow meters, and in turn configured to obtain a second reading of the flow rate of the gas fuel flowing through the system, said flow meters being configured to be locked or unlocked depending on the number of gas turbines in operation.
  • the present invention provides a steam measurement skate, comprising an arrangement of at least two measuring trains each with the ability to measure 100% of the steam that enters the measuring skate, the trains have very similar constructions, however, they have particular objectives to operate the skate with reliability and precision.
  • the present invention comprises a steam inlet; a main train in flow communication with the steam inlet, which includes first steam measurement means; and a first diverting point located after the first steam measurement means.
  • the second measuring train is a backup train in flow communication with the steam inlet and which includes second steam measuring means;
  • the second train also has a second diverting point located before the second measuring means.
  • the skate of the present invention also has a first diverting line that runs between the first diverting point and the second diverting point to communicate the main train with the backup train in flow.
  • the steam that is to be measured circulates through only one of the trains, either the main train or the backup train, however, being interconnected, the operations necessary to divert the flow of steam through the train to be operated.
  • the measurement skate In order to calculate the amount of steam that circulates in the train that is in operation, the measurement skate has a data processing system that receives pressure, differential pressure and steam temperature signals from that train through which the train runs. steam and thus calculate the steam flow.
  • the measuring skate further comprises a third train which is a removable calibration train that includes third steam measuring means; and a bypass input located before the third measuring means.
  • the backup train includes a third diverting point located after the second steam measurement means, thus the backup train and the calibration train are connected and communicate with each other by a second diverting line that runs between the third point of diverting the backup train and the diverting input of the calibration train.
  • each train be it the main train, the backup train or the calibration train has an uncertainty ⁇ 1% of flow measurement.
  • the steam that is measured with the skate is high pressure steam which, as is known in the state of the art, is at a pressure of 100 bars to 102 bars, depending on the back pressure at that time in the interconnection point at the entrance, and a temperature of 443 ° C to 447 ° C, with a measuring capacity of 320 to 800 tons of steam per hour on each train, maintaining measurement uncertainty ⁇ 1% as a requirement to comply with the custody transfer.
  • Fig. 1 is a block diagram of the steam measurement skate to illustrate the general arrangement of the measurement trains of a particularly preferred embodiment of the present invention.
  • Figure 2 is a top perspective view showing the preferred embodiment of the present invention in accordance with the diagram of Figure 1.
  • FIG 1 a block diagram showing the general scheme of the trains that conform to a preferred embodiment is shown.
  • a measuring skate (10) comprising a steam inlet (1 1), a main measuring train (20) is illustrated which is the one that is normally in operation and where The measurement is performed.
  • the skate also has a backup train (40) in flow communication with the entrance (1 1) and with the main train (20), this backup train as the name implies, works in case the main train It is not in operation and also works to calibrate the main train.
  • the backup train (40) communicates in flow with the main train (20) via a first diverting line (70).
  • FIG. 1 is a third measuring train, which is a calibration train (60), also called “prober” or “traveler” and is only interconnected to the backup train (40 ), the train (60) is removable to be periodically sent to certified laboratories for calibration, so that once calibrated, the train (60) is used to calibrate the backup train (40) and it is used to calibrate to the main train (20).
  • This calibration train (60) communicates in flow with the backup train (40) via a second bypass line (90).
  • each measuring train be it the main train, the backup train or, where appropriate, the calibration train has a measurement uncertainty ⁇ 1%.
  • a steam measuring skate formed by a steam inlet (11); which may preferably be a 610 mm diameter head connected in flow with the trains of measurement (20) and (40) for custody transfer being preferably 610 mm in diameter and operating pressure of about 103-104 bar.
  • the two trains are the main train (20) in flow communication with the steam inlet (11), the main train includes first steam measuring means (21); and a first diverting point (22) located after the first steam measurement means (21).
  • the second train is a backup train (40) and is located next to the main train (20), the second train (40) is in flow communication with the steam inlet (1 1); the backup train (40) includes second steam measurement means (41); a second diverting point (42) located before the second measuring means (41); and, in this embodiment also includes a third deflection point (43) located after the second steam measurement means (41).
  • the main train (20) is in flow communication with the backup train (40) by a first diverting line (70) that runs between the first diverting point (22) and the second diverting point (42).
  • the first diverting line (70) is normally closed during the operation of the main train, and is used to divert the steam flow from the main train (20) to the backup train (40), whether the measurement is required through it or maintain the main train (20).
  • a calibration train (60) that is removable and that includes third steam measurement means (61); and a bypass input (62) located before the third measuring means (61).
  • the backup train (40) and the calibration train (60) are connected by a second diverting line (90) that runs between the third diverting point (43) and the diverting inlet (62).
  • the steam once it has been measured, leaves the train (10) by a steam outlet (12) in flow communication with the main train (20), the backup train (40) and the train calibration (60).
  • these are preferably a 610 mm diameter nozzle type meter and operating pressure of about 103-104 bars, being the nozzle meter of the RJ type ("ring join").
  • differential pressure meter-transmitter In each of the trains, differential pressure meter-transmitter, a steam temperature transmitter meter and a pressure meter (not shown) are provided, which send signals of the measured parameters to a processing system (indicated schematically in figure 1 with reference (15)) configured to perform operations and determine the flow of steam passing through the train that is in operation based on these measurements.
  • a processing system indicated schematically in figure 1 with reference (15) configured to perform operations and determine the flow of steam passing through the train that is in operation based on these measurements.
  • the main train (20), the backup train (40) and the calibration train (60) are in a parallel relationship with each other, while the first diverting line (70) and the Second deviation line (90) runs on a diagonal and elevated path with respect to the trains that communicate respectively.
  • the main train (20) comprises a first pair of blocking valves (25) located before the first steam measuring means (21) and a second pair of valves block (26) located after the first diversion point (22).
  • the backup train (40) comprises a third pair of valves (45) located before the second diverting point (42) and a fourth pair of valves (46) located after the third diverting point.
  • the calibration train comprises a fifth pair of valves (66) located after the third measuring means (61) to allow or prevent the passage of steam.
  • valves (25), (26), (45), (46) and (66) are preferably manual blocking valves at the 610 mm diameter inlet and outlet type and operating pressure of about 103-104 bar , being the type BW valve "butt weld", butt welding), which have the function of allowing or obstructing the passage of steam where they are installed.
  • Each train further comprises a flow stabilizer located after the corresponding steam measuring means, this stabilizer is a flow stabilizer
  • the objective of this stabilizer is to reduce the uncertainty of the measurement and reduce the linear distance of the necessary pipe upstream of the steam measuring means, which in this embodiment is the measuring nozzle.
  • a flow conditioner is also provided installed in each of the measuring trains, inside these and before the corresponding measuring means.
  • each train (20), (40) and (60) further comprises a differential pressure transmitter-transmitter, a steam temperature transmitter meter and a pressure meter.
  • the differential pressure meter-transmitter has the purpose of measuring the pressure change in the measuring means that is the flow nozzle due to the change in area, this signal is sent to the processing system that calculates the amount of steam that is flowing through the corresponding train.
  • first diverting line (70) With respect to the first diverting line (70), it comprises a sixth pair of blocking valves (76) which, when opened, allows flow communication between the main train (20) and the backup train (40). While the second diverting line (90) comprises a seventh pair of blocking valves (96) which, when opened, allows flow communication between the backup train (40) and the calibration train (60).
  • the backup train (40) is kept on hold and has the functionality of serving as a calibrator of the main train (20) or just as a verifier of the data obtained by said train main (20).
  • the data processing system is responsible for calculating the mass flow of steam, for which it receives the signals from the differential pressure, pressure and temperature meters-transmitters of each train (20) , (40) and (60).
  • the data processing system is configured to be installed on a classified board so that inside it is maintained at a temperature not exceeding 60 ° C and with a relative humidity of up to 95%.
  • the pipes, valves and flow elements in each of the trains are designed to handle a maximum flow of 800 ton / hr of high pressure steam at 1,113 bars (design pressure) and 452.6 ° C (design temperature) and a maximum allowable working pressure and temperature of 133 bar and 496 ° C.
  • the measurement of mass flow by means of differential pressure elements is based on the laws of conservation of mass and energy. By combining both laws it is possible to relate the mass flow of steam with the pressure drop that occurs when passing through the steam measurement means.
  • the arrangement and separation of the trains have sufficient flexibility to absorb the stresses due to the temperature gradients between skates, depending on the mode of operation in which it is located, that is, which train is in operation.

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Abstract

Se describe un patín de medición de vapor para custodia integrado por al menos dos trenes de medición que son un tren principal y un tren de respaldo del tren principal, en una realización se provee un tren de calibración para el patín, estos trenes están interconectados a fin de poder medir el 100% del vapor que entra al patín de medición, además el patín de medición se puede auto-calibrar.

Description

PATÍN DE MEDICIÓN DE VAPOR DESCRIPCION CAMPO DE LA INVENCIÓN
La presente invención está relacionada con las técnicas utilizadas en la fabricación y diseño de equipos, sistemas y dispositivos para la medición de gases y vapores; y más particularmente, está relacionada con un patín de medición de vapor, preferiblemente vapor de alta presión, el patín realiza la medición con una alta precisión lo cual lo hace adecuado para fines de transferencia en custodia del vapor, es decir, para facturación.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Las políticas energéticas actuales en México y de muchas partes del mundo están fuertemente fundamentadas en la filosofía de la cogeneración (obtención de energía eléctrica y térmica (vapor, agua)) como medio de sustentabilidad de la industria ya sea que se trate de empresas estatales ó privadas. Siendo la cogeneración, un mercado emergente para proyección a gran escala en
México y otras partes del mundo, aún no se ha desarrollado normatividad ni criterios aplicables definidos para el diseño, construcción y puesta en operación de equipos, sistemas y arreglos para las mediciones de productos generados en la cogeneración, toda vez que, en el arte previo existente más cercano, como lo es la Industria Petrolera, sólo se cuenta con normativas enfocadas a la medición y facturación de productos líquidos y/o gaseosos, pero no se ha contemplado dirigir esfuerzos a delimitar y conducir la medición de vapor, para un fin de facturación (transferencia de custodia) como es el objetivo de la presente invención. Un ejemplo de este arte previo dirigido hacia productos gaseosos, es aquel mencionado en la publicación EP2660570 A2, que describe un sistema que incluye un sistema de transferencia de custodia configurado para transferir un gas combustible, tal como gas natural, desde un suministro de gas hacia una pluralidad de turbinas de gas, de modo que es posible conocer de forma precisa la cantidad de gas que está siendo transferida en cada momento. Dicho sistema comprende básicamente una primera pluralidad de medidores de flujo dispuestos en paralelo entre sí, y configurados para obtener una primera lectura de la velocidad de flujo del combustible de gas que fluye a través del sistema, y una segunda pluralidad de medidores de flujo, en serie con la primera pluralidad de medidores de flujo, y configurados a su vez para obtener una segunda lectura de la velocidad de flujo del combustible de gas que fluye a través del sistema, estando dichos medidores de flujo configurados para ser bloqueados o desbloqueados en función del número de turbinas de gas en funcionamiento.
El documento arriba citado, claramente se enfoca hacia la medición para transferencia de custodia de gases, que es una mera referencia para la presente invención, toda vez que los parámetros que requieren monitoreo para realizar el cómputo de la medición en gas, son distintos y se rigen por ecuaciones termodinámicas propias y distintas a las que existen para el vapor de agua.
De este modo, existe una necesidad imperante para realizar la medición de vapor para transferencia en custodia.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
A fin de cubrir las necesidades del arte previo para la transferencia en custodia de vapor, la presente invención provee un patín de medición de vapor, que comprende un arreglo de al menos dos trenes de medición cada uno con la capacidad de medir el 100% del vapor que entra al patín de medición, los trenes tienen construcciones muy similares, sin embargo, tienen objetivos particulares para operar el patín con confiabilidad y precisión.
Particularmente, la presente invención comprende una entrada de vapor; un tren principal en comunicación de flujo con la entrada de vapor, que incluye primeros medios de medición de vapor; y un primer punto de desvío localizado después de los primeros medios de medición de vapor. El segundo tren de medición es un tren de respaldo en comunicación de flujo con la entrada de vapor y que incluye segundos medios de medición de vapor; el segundo tren también cuenta con un segundo punto de desvío localizado antes de los segundos medios de medición.
El patín de la presente invención también cuenta con una primera línea de desvío que corre entre el primer punto de desvío y el segundo punto de desvío para comunicar en flujo el tren principal con el tren de respaldo.
En la presente invención existe una salida de vapor en comunicación de flujo con el tren principal y el tren de respaldo.
Es importante mencionar que durante la operación del patín de medición, el vapor que se desea medir circula por sólo uno de los trenes, ya sea el tren principal ó el tren de respaldo, no obstante, al estar interconectados pueden hacerse las operaciones necesarias para desviar el flujo de vapor por el tren que se desea operar.
Para realizar el cálculo de la cantidad de vapor que circula por el tren que se encuentra en operación, el patín de medición tiene un sistema de procesamiento de datos que recibe señales de presión, presión diferencial y temperatura del vapor de aquel tren por donde circula el vapor y así calcular el flujo del vapor.
En una realización particularmente preferida, el patín de medición comprende además un tercer tren que es un tren de calibración desmontable que incluye terceros medios de medición de vapor; y una entrada de desvío localizada antes de los terceros medios de medición.
En esta realización, el tren de respaldo incluye un tercer punto de desvío localizado después de los segundos medios de medición de vapor, de este modo el tren de respaldo y el tren de calibración se conectan y comunican entre sí mediante una segunda línea de desvío que corre entre el tercer punto de desvío del tren de respaldo y la entrada de desvío del tren de calibración. Con la presente invención, cada tren, ya sea el tren principal, el tren de respaldo ó el tren de calibración tiene una incertidumbre≤ 1 % de medición de flujo. En una realización, el vapor que se mide con el patín es vapor de alta presión el cual, tal como se conoce en el estado del arte, se encuentra a una presión de 100 bares a 102 bares, dependiendo de la contrapresión en ese momento en el punto de interconexión en la entrada, y una temperatura de 443°C a 447°C, con una capacidad de medición desde 320 hasta 800 toneladas de vapor por hora en cada tren, manteniendo la incertidumbre de medición≤ al 1 % como un requisito para cumplir con la transferencia de custodia.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Los aspectos novedosos que se consideran característicos de la presente invención se establecerán con particularidad en las reivindicaciones anexas. Sin embargo, la invención misma conjuntamente con otros objetos y ventajas de ella, se comprenderá mejor en la siguiente descripción detallada de ciertas realizaciones preferidas de la invención, cuando se lea en relación con los dibujos que se acompañan, en los cuales:
La figura 1 es un diagrama de bloques del patín de medición de vapor para ilustrar el arreglo general de los trenes de medición de una realización particularmente preferida de la presente invención. La figura 2 es una vista en perspectiva superior que muestra la realización preferida de la presente invención de conformidad con el diagrama de la figura 1.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN A fin de explicar el arreglo y concepto general de la presente invención, se hace referencia a la figura 1 en donde se muestra un diagrama de bloques donde se representa el esquema general de los trenes que conforman a una realización preferida de la presente invención, particularmente, en la figura 1 se ilustra un patín de medición (10) que comprende una entrada de vapor (1 1), un tren principal de medición (20) que es el que normalmente se encuentra en operación y donde se realiza la medición. El patín también cuenta con un tren de respaldo (40) en comunicación de flujo con la entrada (1 1) y con el tren principal (20), este tren de respaldo como su nombre lo indica, funciona en caso de que el tren principal no se encuentre en operación y también funciona para calibrar al tren de principal. El tren de respaldo (40) se comunica en flujo con el tren principal (20) mediante una primera línea de desvío (70).
En la figura 1 se ilustra un elemento opcional de la presente invención que es un tercer tren de medición, que es un tren de calibración (60), también llamado "prober" o "viajero" y está solamente interconectado al tren de respaldo (40), el tren (60) es desmontable para ser enviado periódicamente a laboratorios certificados para su calibración, para de este modo ya una vez calibrado, el tren (60) sirva para calibrar al tren de respaldo (40) y éste sea usado para calibrar al tren principal (20). Este tren de calibración (60) se comunica en flujo con el tren de respaldo (40) mediante una segunda línea de desvío (90).
En el tren (20), (40) ó (60) donde circula el vapor se realizan mediciones de presión, presión diferencial y temperatura del vapor, estas mediciones se envían al sistema de procesamiento (15) el cual, con base a las mediciones recibidas, está configurado para calcular el flujo del vapor que pasa por el tren respectivo. El vapor una vez medido abandona el patín de medición (10) por la salida (12).
Toda vez que el objetivo del tren es la transferencia de custodia (facturación), cada tren de medición, ya sea el tren principal, el de respaldo ó en su caso el tren de calibración tiene una incertidumbre de medición≤ 1 %.
Ahora, se hace referencia a la figura 2 de los dibujos anexos en donde se muestra la realización preferida de la presente invención, donde se muestra a un patín de medición de vapor (10) conformado por una entrada de vapor (11); que bien puede ser preferiblemente un cabezal de 610 mm de diámetro conectado en flujo con los trenes de medición (20) y (40) para transferencia de custodia siendo preferiblemente de 610 mm de diámetro y presión de operación de unos 103- 104 bares.
Dichos dos trenes, son el tren principal (20) en comunicación de flujo con la entrada de vapor (11), el tren principal incluye primeros medios de medición de vapor (21); y un primer punto de desvío (22) localizado después de los primeros medios de medición de vapor (21).
El segundo tren, es un tren de respaldo (40) y se encuentra a un costado del tren principal (20), el segundo tren (40) se encuentra en comunicación de flujo con la entrada de vapor (1 1); el tren de respaldo (40) incluye segundos medios de medición de vapor (41); un segundo punto de desvío (42) localizado antes de los segundos medios de medición (41); y, en esta realización también incluye un tercer punto de desvío (43) localizado después de los segundos medios de medición de vapor (41).
El tren principal (20) se encuentra en comunicación de flujo con el tren de respaldo (40) mediante una primera línea de desvió (70) que corre entre el primer punto de desvío (22) y el segundo punto de desvío (42). La primera línea de desvío (70) se encuentra normalmente cerrada durante la operación del tren principal, y se utiliza para desviar el flujo de vapor del tren principal (20) al tren de respaldo (40), ya sea que se requiera realizar la medición a través del mismo o dar mantenimiento al tren principal (20).
A un costado del tren de respaldo (40) se encuentra un tren de calibración (60) que es desmontable y que incluye terceros medios de medición de vapor (61); y una entrada de desvío (62) localizada antes de los terceros medios de medición (61). El tren de respaldo (40) y el tren de calibración (60) se conectan mediante una segunda línea de desvío (90) que corre entre el tercer punto de desvío (43) y la entrada de desvío (62).
Durante el funcionamiento, el vapor, una vez que ha sido medido, abandona el tren (10) por una salida de vapor (12) en comunicación de flujo con el tren principal (20), el tren de respaldo (40) y el tren de calibración (60).
Respecto a las configuraciones preferidas de los medios de medición de vapor (21), (41) y (61), estos son preferiblemente un medidor tipo tobera de 610 mm de diámetro y presión de operación de unos 103-104 bares, siendo el medidor de tobera del tipo RJ (de las siglas en inglés "ring join", junta de anillo).
En cada uno de los trenes, se proporciona medidor-transmisor de la presión diferencial, un medidor transmisor de la temperatura del vapor y un medidor de presión (no ilustrados), lo cuales envían señales de los parámetros medidos a un sistema de procesamiento (señalado esquemáticamente en la figura 1 con la referencia (15)) configurado para realizar operaciones y determinar el flujo de vapor que pasa por el tren que se encuentra en operación con base a dichas mediciones.
Tal como se observa, el tren principal (20), el tren de respaldo (40) y el tren de calibración (60) se encuentran en una relación paralela uno respecto al otro, mientras que la primera línea de desvío (70) y la segunda línea de desvío (90) corren en una trayectoria diagonal y elevada respecto a los trenes que comunican respectivamente.
Describiendo un poco más la figura 2, en ella se observa que el tren principal (20) comprende un primer par de válvulas de bloqueo (25) localizado antes de los primeros medios de medición (21) de vapor y un segundo par de válvulas de bloqueo (26) localizados después del primer punto de desvío (22).
De manera similar, el tren de respaldo (40) comprende un tercer par de válvulas (45) localizado antes del segundo punto de desvío (42) y un cuarto par de válvulas (46) localizadas después del tercer punto de desvío.
Por su parte, el tren de calibración comprende un quinto par de válvulas (66) localizado después de los terceros medios de medición (61) para permitir o impedir el paso del vapor.
Las válvulas (25), (26), (45), (46) y (66) son preferiblemente válvulas de bloqueo manuales a la entrada y a la salida tipo compuerta de 610 mm de diámetro y presión de operación de unos 103-104 bares, siendo la válvula del tipo BW (de las siglas en inglés "butt weld", soldadura a tope), las cuales tienen la función de permitir u obstruir el paso del vapor en donde se encuentran instaladas.
Cada tren comprende además un estabilizador de flujo localizado después de los medios de medición de vapor correspondientes, este estabilizador es un estabilizador de flujo
(Profiler) Daniel®, el objetivo de este estabilizador es reducir la incertidumbre de la medición y reducir la distancia lineal de tubería necesaria aguas arriba de la los medios de medición de vapor, que en esta realización es la tobera de medición. De forma preferida también se provee un acondicionador de flujo instalado en cada uno de los trenes de medición, en el interior de éstos y antes de los medios de medición correspondientes.
Como se ha señalado, cada tren (20), (40) y (60) comprende además un medidor- transmisor de la presión diferencial, un medidor transmisor de la temperatura del vapor y un medidor de presión. El medidor-transmisor de presión diferencial tiene la finalidad de medir el cambio de presión en los medios de medición que es la tobera de flujo debido al cambio de área, esta señal es enviada al sistema de procesamiento que realiza el cálculo de la cantidad de vapor que está fluyendo por el tren correspondiente.
Respecto a la primera línea de desvío (70) ésta comprende un sexto par de válvulas de bloqueo (76) que al abrirse permite la comunicación de flujo entre el tren principal (20) y el tren de respaldo (40). Mientras que la segunda línea de desvío (90) comprende un séptimo par de válvulas de bloqueo (96) que al abrirse permite la comunicación de flujo entre el tren de respaldo (40) y el tren de calibración (60).
Durante la operación normal del patín de medición (10), el tren de respaldo (40) se mantiene en espera y tiene la funcionalidad de servir como calibrador del tren principal (20) o bien tan sólo como verificador de los datos obtenidos por dicho tren principal (20). Tal como se mencionó, el sistema de procesamiento de datos es el encargado de realizar el cálculo de flujo másico del vapor, para lo cual, recibe las señales provenientes de los medidores-transmisores de presión diferencial, presión y temperatura de cada tren (20), (40) y (60). En una realización, el sistema de procesamiento de datos está configurado para instalarse sobre un tablero clasificado por lo que en su interior se mantiene a una temperatura que no excede los 60°C y con una humedad relativa de hasta 95%. Las tuberías, válvulas y elementos de flujo en cada uno de los trenes están diseñados para manejar un flujo máximo de 800 ton/hr de vapor de alta presión a 1 13 bares (presión de diseño) y 452.6 °C (temperatura de diseño) y una presión y temperatura de trabajo máximas permitidas de 133 bares y 496°C.
La medición de flujo másico por medio de elementos de presión diferencial se basa en las leyes de conservación de la masa y la energía. Combinando ambas leyes es posible relacionar el flujo másico del vapor con la caída de presión que se presenta al pasar a través de los medios de medición de vapor.
El arreglo de trenes al 100% interconectados entre sí que es de autocalibración, proporciona amplias posibilidades operativas que amplían a su vez, el grado de disponibilidad del sistema, a diferencia de los sistemas de medición convencionales que tal como se mencionó en la sección de antecedes sólo están basados para gases.
El arreglo y la separación de los trenes tienen la flexibilidad suficiente para absorber los esfuerzos debidos a los gradientes de temperatura entre patines, dependiendo del modo de operación en que se encuentre, es decir, que tren se encuentra en funcionamiento.
Aún cuando se ha descrito y ejemplificado realizaciones preferidas de la presente invención, debe hacerse hincapié en que son posibles numerosas modificaciones a la misma, tal como los medios de medición, la configuración particular de las tuberías, la cantidad de flujo másico que pasa por los trenes o las condiciones del vapor. Por lo tanto, la presente invención no deberá considerarse como restringida excepto por lo que exija la técnica anterior y por el alcance de las reivindicaciones anexas. LISTA DE REFERENCIAS Patín de Medición
11 Entrada de Vapor
12 Salida de Vapor
15 Sistema de procesamiento de datos Tren principal
21 Primeros medios de medición de vapor
22 Primer punto de desvío
25 Primer par de válvulas
26 Segundo par de válvulas
Tren de respaldo
41 Segundos medios de medición
42 Segundo punto de desvío
43 Tercer punto de desvío
45 Tercer par de válvulas
46 Cuarto par de válvulas
Tren de calibración
61 Terceros medios de medición
62 Entrada de tren de calibración
66 Quinto par de válvulas
Primera línea de desvío
76 Sexto par de válvulas
Segunda línea de desvío
96 Séptimo par de válvulas

Claims

REIVINDICACIONES
1. Un patín de medición de vapor, caracterizado porque comprende:
una entrada de vapor;
un tren principal en comunicación de flujo con la entrada de vapor, que incluye primeros medios de medición de vapor; y un primer punto de desvío localizado después de los primeros medios de medición de vapor;
un tren de respaldo en comunicación de flujo con la entrada de vapor; que incluye segundos medios de medición de vapor; y un segundo punto de desvío localizado antes de los segundos medios de medición de vapor;
una primera línea de desvío que corre entre el primer punto de desvío y el segundo punto de desvío para comunicar en flujo del tren principal con el tren de respaldo;
una salida de vapor en comunicación de flujo con el tren principal y el tren de respaldo; en donde el vapor a medir circula por sólo uno de los trenes durante el funcionamiento del patín; y,
un sistema de procesamiento de datos que recibe señales de presión, presión diferencial y temperatura del vapor en el tren por donde circula el vapor para calcular su flujo.
2. Un patín de medición de vapor, de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque el tren principal y el tren de respaldo se encuentran en una relación paralela uno con respecto al otro.
3. Un patín de medición de vapor, de conformidad con la reivindicación 1 caracterizado porque la primera línea de desvío corre en una trayectoria diagonal y elevada respecto a los trenes que comunica en flujo respectivamente.
4. Un patín de medición de vapor, de conformidad con la reivindicación 1 caracterizado porque los primeros y segundos de medición son toberas de medición de vapor.
5. Un patín de medición de vapor, de conformidad con la reivindicación 1 caracterizado porque el tren principal comprende un primer par de válvulas de bloqueo localizado antes de los primeros medios de medición de vapor y un segundo par de válvulas localizado después del primer punto de desvío.
6. Un patín de medición de vapor, de conformidad con la reivindicación 1 caracterizado porque el tren de respaldo comprende un tercer par de válvulas localizado antes del segundo punto de desvío.
7. Un patín de medición de vapor, de conformidad con la reivindicación 1 caracterizado porque la primera línea de desvío comprende un par de válvulas de bloqueo que al abrirse permite la comunicación de flujo entre el tren principal y el tren de respaldo.
8. Un patín de medición de vapor de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque comprende adicionalmente
un tercer punto de desvío localizado después de los segundos medios de medición de vapor;
un tren de calibración en comunicación de flujo con la salida de vapor y que incluye terceros medios de medición de vapor; y, una entrada de desvío localizada antes de los terceros medios de medición de vapor; y
una segunda línea de desvío que corre entre el tercer punto de desvío y la entrada de desvío para comunicar en flujo el tren de respaldo con el tren de calibración.
9. Un patín de medición de vapor, de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado porque el tren de respaldo y el tren de calibración se encuentran en una relación paralela uno con respecto al otro.
10. Un patín de medición de vapor, de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado porque la segunda línea de desvío corre en una trayectoria diagonal y elevada respecto a los trenes que comunica en flujo respectivamente.
1 1 . Un patín de medición de vapor, de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado porque los terceros medios de medición de vapor son una tobera de medición de vapor.
12. Un patín de medición de vapor, de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado porque el tren de respaldo comprende un cuarto par de válvulas localizadas después del tercer punto de desvío.
13. Un patín de medición de vapor, de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado porque el tren de calibración comprende un quinto par de válvulas localizado después de los terceros medios de medición de vapor.
14. Un patín de medición de vapor, de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado porque la segunda línea de desvío comprende un par de válvulas de bloqueo que al abrirse permite la comunicación de flujo entre el tren de respaldo y el tren de calibración.
15. - Un patín de medición de vapor, de conformidad con la reivindicación 1 u 8, caracterizado porque cada uno del tren principal, el tren de respaldo ó el tren de calibración tiene una incertidumbre≤ 1 % de medición de flujo.
16. Un patín de medición de vapor, de conformidad con la reivindicación 1 caracterizado porque el vapor es vapor de alta presión.
17. Un patín de medición de vapor, de conformidad con la reivindicación 1 u 8, caracterizado porque cada uno del tren principal, el tren de respaldo ó el tren de calibración mide hasta 80 toneladas de vapor por hora.
18. Un patín de medición de vapor, de conformidad con la reivindicación 1 ó 8 caracterizado porque cada uno del tren principal, el tren de respaldo ó el tren de calibración comprende además un acondicionador de flujo instalado en el interior de éstos y antes de sus respectivos medios de medición.
19. Un patín de medición de vapor, de conformidad con la reivindicación 1 ó 8, caracterizado porque cada uno del tren principal, el tren de respaldo ó el tren de calibración comprende además un estabilizador de flujo localizado después de los medios de medición de vapor incluidos en el tren respectivo.
20. Un patín de medición de vapor, de conformidad con la reivindicación 1 ó 8, caracterizado porque cada uno del tren principal, el tren de respaldo ó el tren de calibración comprende además un medidor-transmisor de la presión diferencial del vapor; un medidor transmisor de la temperatura del vapor y un medidor transmisor de presión.
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