Matematica/Abstracts PUTTING KNOWLEDGE TO WORK

En presentation över ämnet: "Matematica/Abstracts PUTTING KNOWLEDGE TO WORK"— Presentationens avskrift:

1 Matematica/Abstracts PUTTING KNOWLEDGE TO WORK
Industrial control systems Matematica/Abstracts PUTTING KNOWLEDGE TO WORK Översättning & automatisering av kunskap -från bokhyllan -till dator kod utan kompromisser för flöde, energi ,ventiler,tryckförluster,termodynamik Matematica ABB dpns Energy/Flow computer PC Processline Matematica.Lib copyright (c) 2012 Stefan Rudbäck, Matematica, , matematica.se sid

2 1. Vetenskaplig kunskap finns ”på hyllan” som text/matte.
Date: Kommentar; 1. Vetenskaplig kunskap finns ”på hyllan” som text/matte. 2. Datorer som PC och styrsystem finns också ”på hyllan”. 3. Kunskapen omvandlas till mjukvara/kod och blir då användbar i datorer.Resultat; ”automatiserad kunskap”. copyright (c) 2012 Stefan Rudbäck, Matematica, , matematica.se sid

3 Matematica Stefan Rudbäck, civ ing mail@matematica.se
Contact; Matematica Stefan Rudbäck, civ ing +46(0) skype; stefan.rudback copyright (c) 2012 Stefan Rudbäck, Matematica, , matematica.se sid

4 Matematica säljer 2 typer av mjukvara;
Date: Matematica säljer 2 typer av mjukvara; 1. För beräkningar på skrivbordet=Processline. 2. För realtidsberäkningar i anläggningar/styrsystem =Matematica.Lib. copyright (c) 2012 Stefan Rudbäck, Matematica, , matematica.se sid

5 Matematica Ex/GNG Naturgas
Matematica dpns tech** total system osäkerhet<0.4% Fig;Visar verkligt mätfel på installerade naturgasflödesmätare i Sverige, ca 50% av mätarna >2% fel. **Framtid i Nynäshamn? Matematica hp tech* sys osäkerhet<0.7% *Drifttaget i Nynäshamn Bygger på; Processline och Matematica.Lib copyright (c) 2012 Stefan Rudbäck, Matematica, , matematica.se sid

6 Matematica GNG/naturgas hp system
total uncertainty <0.7% at AGA/Nynäshamn Beräknat med Processline copyright (c) 2012 Stefan Rudbäck, Matematica, , matematica.se sid

7 Matematica GNG mother/dpns system total uncertainty 0.4%
copyright (c) 2012 Stefan Rudbäck, Matematica, , matematica.se sid

8 Matematica/kunder AGA; Mätning av gasflöden (O2, N2, GNG…).
Date: Matematica/kunder AGA; Mätning av gasflöden (O2, N2, GNG…). Söderenergi; Mätning av energi på fjärrvärmekraftverk. LKAB; Mätning av gasflöden Siemens; Design av flödesmätare. Alelyckan; Energibesparing copyright (c) 2012 Stefan Rudbäck, Matematica, , matematica.se sid

9 Date: Matematica/Historia Grundat >25 år sedan av Stefan Rudbäck, civ ing (m Sc). Kunder idag främst processindustrin typ; kraftverk, gas, naturgas, stål copyright (c) 2012 Stefan Rudbäck, Matematica, , matematica.se sid

10 Processline Windows-program
Date: Processline Windows-program Innehåller beräkningsfunktioner för bl a; Hetvatten, energi, flödesmätning, tryckförluster, ventiler, Naturgas/Biogas, termodynamik. Beräkningsresultatet presenteras också i kodform för; 1. Eliminering av fel. 2. Tidsbesparing för användaren. copyright (c) 2012 Stefan Rudbäck, Matematica, , matematica.se sid

11 Processline huvudfunktioner
Date: Processline huvudfunktioner Flödesmätare Tryckförluster Termodynamik Naturgas Ventiler Hetvatten Sorter copyright (c) 2012 Stefan Rudbäck, Matematica, , matematica.se sid

12 Processline/flödesmätare Beräkning av strypfläns för GNG/Nynäshamn
-Indatadel copyright (c) 2012 Stefan Rudbäck, Matematica, , matematica.se sid

13 Processline/flödesmätare Beräkning av strypfläns för GNG/Nynäshamn
-Vissa utdata i form av text __________________UTDATA_____________________ Enklast möjliga flödesberäkning*;q:= 13000*sqrt(dp/40,000) (*Optimerad för; (vid drifttillstånd= 15 C, 38 BarG)) (*För matematiskt fel se stor rapport) Håldiameter d, kall (=20 C)___________________(mm)= 66,142 Justerat maxflöde för rotutdragare________________= Anm: Användes för minimering av fel vid normalflöde= 0.67*maxlöde Tryckförlust vid maxflöde (ej = difftryck)___(kPa)= 22,434 Tryckförlust vid minflöde (ej = difftryck)___(kPa)= 0,2201 Flödeshastighet i rör (vid maxflöde)_________(m/s)= 14,850 Reynolds tal (vid maxflöde)_______________________= 4,048E6 Normens maxflödesgräns_____________(% av maxflöde)= 450,79 Normens minflödesgräns_____________(% av maxflöde)= 0,1729 OBS! Alla fysikaliska data utom densitet (<0.1% osäkerhet)=CH4 Densitet___________________________________(kg/m3)= 30,967 Kompressibilitetsfaktor Z_________________________= 0,9121 Dynamisk viskositet______________________(Pas*E-6)= 11,359 Kappa (Isentropisk expansionskoefficient)_________= 1,2607 copyright (c) 2012 Stefan Rudbäck, Matematica, , matematica.se sid

14 Processline/flödesmätare Beräkning av strypfläns för GNG/Nynäshamn
-Vissa utdata i form av text OLIKA FLÖDESBERÄKNINGSMETODER INKL OSÄKERHETER* *(vid drifttillstånd= 15 C, 38 BarG) *(OBS! Kvadratrotsberäkningen av flödet i dp-cell ELLER dator, EJ BÅDA!) Medelosäkerhet i norm mellan min- och maxflöde____(%)= 0,6 1.Medelosäkerhet i norm + beräkningsfel för beräkningsmetod 1; q_rot_normal= 4315,46*sqrt(dp) < 2,8 % Används för bästa noggrannhet vid normalflöde=67% av maxflödet 2.Medelosäkerhet i norm + beräkningsfel för beräkningsmetod 2; q_rot_max= 4110,96*sqrt(dp) < 5,4 % Används för bästa noggrannhet vid maxflöde. 3.Medelosäkerhet i norm + beräkningsfel för beräkningsmetod 3; q_pol_mat=q_rot_mat*fmat < 0,6 % där q_rot_mat= 4110,96*Sqrt(dp) där fmat(q_rot_mat)=(1-0,45400E-9*q_rot_mat**2*3901,32/((P )/0.01))/0,92327 *(1+0,08503/q_rot_mat**(3/4))/1,00007,natematica algoritm (Där ** = upphöjt till) Används för bästa noggrannhet vid alla flöden copyright (c) 2012 Stefan Rudbäck, Matematica, , matematica.se sid

15 av flödet (3) (matematica algoritm)
Polynom beräkning av flödet (3) (matematica algoritm) Rotberäkning av flödet (1&2) flödesmätare/grafik OBS! polynomberäkning av flödet i detta fall mkt viktigt copyright (c) 2012 Stefan Rudbäck, Matematica, , matematica.se sid

16 Processline/flödesmätare/kodfabriken -Utdata i form av ”enkel” kod
(* PROCESSLINE KODFABRIKEN;Tillverkning av standardiserad kod, IEC61131, Siemens PCS7 Copyright (c) 2012 Matematica, +46-(0) Skalning; 20 mA från dp-cell= kPa= 20 mA till styrsystem 1.Beräkningsfel<=0,0% av beräknat flödesvärde q_pol_mat_PT För;1300,00 <q_pol_mat_PT< 13000,0 38,0000 <P< 38,0000 15 <T< 15 *) FUNCTION_BLOCK Kodfabriken//Flow VAR_INPUT P:real:= ;//BarG T:real:= ;//C dpcell:real;//kPa,=signal från dp-cell, linjär eller rotberäknad; dp_max:real:= ;//kPa=20 mA//OBS! samma skalning som dp-cell dp_rot:bool:=True;//False=linjär dp-cell/True=rotutdragande dp-cell END_VAR VAR_OUTPUT q_pol_mat_PT:real;//kg/h,PT kompenserad & polynomberäknad flödessignal,använd denna VAR q_pol_mat:real;//kg/h,polynomberäknat flöde,använd ej q_rot_mat:real;//kg/h,rotberäknat flöde, använd ej fmat:real; dp:real;//kPa,=beräknat dp = dpcell vid linjär dp-cell BEGIN dp:=dpcell; if dp_rot then dp:=dpcell*dpcell/dp_max/dp_max*dp_max;//linjarisering av rotutdragen dp-signal end_if; q_rot_mat:= *Sqrt(dp);//1.rotberäkning av flödet if q_rot_mat>0 then fmat:=( E-10*(q_rot_mat**2)* /((P )/0.01))/ *( /(q_rot_mat**0.75))/ ; //2. matematica algoritm, fmat=polynomberäkning av flödet else fmat:=1; q_pol_mat:=q_rot_mat*fmat;//3.polynomberäkning av flödet (*enkel Tryck/Temp-korrigering av densitet, avancerad se densitetsberäkningar*) q_pol_mat_PT:=q_pol_mat*sqrt((P )/0.01/ *( )/( T));//Enkel Tryck-temp kompensering END_FUNCTION_BLOCK//Kodfabriken (*Kodfabriken slut/finished/Ende/Finito*) Processline/flödesmätare/kodfabriken -Utdata i form av ”enkel” kod För exakt kod, använd densitet/Bigblock copyright (c) 2012 Stefan Rudbäck, Matematica, , matematica.se sid

17 BarG? C? Tryckförlustberäkning Total rörlängd 10 m 10 m 100 mm 1 m
Naturgas 50000 kg/h 38 BarG 15 C copyright (c) 2012 Stefan Rudbäck, Matematica, , matematica.se sid

18 Processline/tryckförlust för GNG/Nynäshamn -Indatadel
copyright (c) 2012 Stefan Rudbäck, Matematica, , matematica.se sid

19 Processline/tryckförlust för GNG/Nynäshamn -Vissa utdata
_________________________TOTALT____________________________ Motståndstal______________________________________= 1,3795 Tryckminskning (reversibel+irreversibel)_____(kPa)= 70,292 Tryckminskning______________________________(mbar)= 702,92 Tryckminskning_________________(% av inloppstryck)= 1,8017 Tryckförlust (irreversibel)__________________(kPa)= 70,292 Utloppstryck (BarA)=38,310__________________(kPaA)= 3831,0 Utloppstemperatur______________________________(C)= 14,663 Flödeshastighet i rörutlopp (vid maxflöde)___(m/s)= 58,160 copyright (c) 2012 Stefan Rudbäck, Matematica, , matematica.se sid

20 BarG? C? Tryckförlustberäkning isolerat rör med T-stycke 5000 kg/h 4 m
100 mm 10 m 1 m 1,5 D Naturgas 50000 kg/h 38 BarG 15 C copyright (c) 2012 Stefan Rudbäck, Matematica, , matematica.se sid

21 copyright (c) 2012 Stefan Rudbäck, Matematica,+46 708387910, mail@matematica.se, matematica.se sid

22 Processline/tryckförlust för GNG/Nynäshamn -Vissa utdata
_________________________TOTALT____________________________ Motståndstal______________________________________= 1,3545 Tryckminskning (reversibel+irreversibel)_____(kPa)= 9,933 Tryckminskning______________________________(mbar)= 99,334 Tryckminskning_________________(% av inloppstryck)= 0,2546 Tryckförlust (irreversibel)__________________(kPa)= 61,646 Utloppstryck (BarA)=38,914__________________(kPaA)= 3891,4 Utloppstemperatur______________________________(C)= 15,590 Flödeshastighet i rörutlopp (vid maxflöde)___(m/s)= 51,683 copyright (c) 2012 Stefan Rudbäck, Matematica, , matematica.se sid

23 Processline/termodynamik/O2 -Indata och vissa utdata
copyright (c) 2012 Stefan Rudbäck, Matematica, , matematica.se sid

24 termodynamik/Naturgas -10 fraktioner Indata och vissa utdata
Processline/ termodynamik/Naturgas -10 fraktioner Indata och vissa utdata copyright (c) 2012 Stefan Rudbäck, Matematica, , matematica.se sid

25 Processline/ventiler Indata och vissa utdata
copyright (c) 2012 Stefan Rudbäck, Matematica, , matematica.se sid

26 Processline/Sorter; Ändra in värdet på en storhet->alla andra berörda storheter uppdateras
copyright (c) 2012 Stefan Rudbäck, Matematica, , matematica.se sid

27 1.Processline hjälpfunktioner
Date: 1.Processline hjälpfunktioner Flödesmätare/grafik/osäkerhet/densitet/ kodfabriken-bigblock Termodynamik/densitet/kodfabriken Naturgas/densitet/kodfabriken Hetvatten/osäkerhet/densitet copyright (c) 2012 Stefan Rudbäck, Matematica, , matematica.se sid

28 OBS! polynomberäkning av flödet i detta fall mkt viktigt
Rotberäkning av flödet (1&2) Polynom beräkning av flödet (3) flödesmätare/grafik OBS! polynomberäkning av flödet i detta fall mkt viktigt copyright (c) 2012 Stefan Rudbäck, Matematica, , matematica.se sid

29 flödesmätare/osäkerhet
Rotberäkning av flödet copyright (c) 2012 Stefan Rudbäck, Matematica, , matematica.se sid

30 flödesmätare/osäkerhet
Polynom beräkning av flödet copyright (c) 2012 Stefan Rudbäck, Matematica, , matematica.se sid

31 Flödesmätare/termodynamik/densitet 1. Speca önskad noggrannhet
2. Clicka Run 3. Utdata i form av tabell (eller kod) copyright (c) 2012 Stefan Rudbäck, Matematica, , matematica.se sid

32 flödesmätare/densitet/kod 1. Speca önskad noggrannhet 2. Clicka Run
(* KODFABRIKEN;Tillverkning av standardiserad kod, IEC61131, Siemens PCS7 Densitet beräkningsfel<0,0% 300,000 <P(kPaA)< 3901,32 15,0000 <T(C)< 50,0000 *) FUNCTION_BLOCK Kodfabriken//calculates density from P,T VAR_INPUT P:real:= ;//BarG T:real:= ;//C END_VAR VAR_OUTPUT densitet:real;//kg/m3 VAR kvot:real; PkPa:real; Tmax:real; Tmin:real; Pmax:real; Pmin:real; kompminmax:real; kompmaxmax:real; kompminmin:real; kompmaxmin:real; BEGIN kompminmin:=1.0; kompmaxmin:=1.0; kompminmax:=1.0; kompmaxmax:=1.0; PkPa:=(P )/0.01; Tmax:= ; Tmin:= ; Pmax:= ; Pmin:= ; kompminmax:= ; kompmaxmax:= ; kompminmin:= ; kompmaxmin:= ; kvot:=(kompminmin*(Tmax-T)*(Pmax-PkPa)+kompmaxmin*(T-Tmin)*(Pmax-PkPa)+kompminmax*(Tmax-T)*(PkPa-Pmin)+kompmaxmax*(T-Tmin)*(PkPa-Pmin))/(Tmax-Tmin)/(Pmax-Pmin); densitet:=PkPa/ * /(T )*kvot* ; END_FUNCTION_BLOCK (*BigBlock slut/finished/Ende/Finito*) flödesmätare/densitet/kod 1. Speca önskad noggrannhet 2. Clicka Run 3. Utdata i form av kod copyright (c) 2012 Stefan Rudbäck, Matematica, , matematica.se sid

33 flödesmätare/bigblock 1. Stor huvudberäknig
(* KODFABRIKEN;Tillverkning av standardiserad kod, IEC61131, Siemens PCS7 Beräkningsfel<0,1% av beräknat flödesvärde q_pol_mat_PT För;1300,00 <q_pol_mat_PT< 13000,0 300,000 <P(kPaA)< 3901,32 15,0000 <T(C)< 50,0000 Skalning; 20 mA från dp-cell= BarG= 20 mA till styrsystem *) FUNCTION_BLOCK Kodfabriken//BigBlock, calculates flow from dp VAR_INPUT P:real:= ;//BarG T:real:= ;//C dpcell:real;//BarG,=signal från dp-cell, linjär eller rotberäknad dp_max:real:= ;//BarG=20 mA dp_rot:bool:=True;//False=linjär dp-cell/True=rotutdragande dp-cell END_VAR VAR_OUTPUT densitet:real;//kg/m3 q_pol_mat_PT:real;//kg/h,PT kompenserad & polynomberäknad flödessignal,använd denna VAR q_pol_mat:real;//kg/h,polynomberäknat flöde,använd ej q_rot_mat:real;//kg/h,rotberäknat flöde, använd ej fmat:real; dp:real;//BarG,=beräknat dp = dpcell vid linjär dp-cell fdens_mat:real; kvot:real; PkPa:real; Tmax:real; Tmin:real; Pmax:real; Pmin:real; kompminmax:real; kompmaxmax:real; kompminmin:real; kompmaxmin:real; BEGIN kompminmin:=1.0; kompmaxmin:=1.0; kompminmax:=1.0; kompmaxmax:=1.0; PkPa:=(P )/0.01; Tmax:= ; Tmin:= ; Pmax:= ; Pmin:= ; kompminmax:= ; kompmaxmax:= ; kompminmin:= ; kompmaxmin:= ; kvot:=(kompminmin*(Tmax-T)*(Pmax-PkPa)+kompmaxmin*(T-Tmin)*(Pmax-PkPa)+kompminmax*(Tmax-T)*(PkPa-Pmin)+kompmaxmax*(T-Tmin)*(PkPa-Pmin))/(Tmax-Tmin)/(Pmax-Pmin); fdens_mat:=sqrt(PkPa/ * /(T )*kvot* ); dp:=dpcell; if dp_rot then dp:=dpcell*dpcell/dp_max/dp_max*dp_max; end_if; q_rot_mat:= *Sqrt(dp); if q_rot_mat>0 then fmat:=( E-9*(q_rot_mat**2)* /((P )/0.01))/ *( /(q_rot_mat**0.75))/ ; else fmat:=1; q_pol_mat:=q_rot_mat*fmat; q_pol_mat_PT:=q_pol_mat*fdens_mat; densitet:=PkPa/ * /(T )*kvot* ; END_FUNCTION_BLOCK (*BigBlock slut/finished/Ende/Finito*) flödesmätare/bigblock 1. Stor huvudberäknig 2. Beräkna densitetstabell med aktuell osäkerhet. 3. Clicka BigBlock Beroende på osäkerhetshetskraven skapas mer eller mindre rader kod. copyright (c) 2012 Stefan Rudbäck, Matematica, , matematica.se sid

34 Nedan nämner jag vissa överkursfunktioner; -Flödesmätare/optimering
Övriga funktioner Nedan nämner jag vissa överkursfunktioner; -Flödesmätare/optimering Speca tillgänglig raksträcka, media min och max P/T, viktfaktore för tryckförlust och osäkerhet och Processline kommer att beräkna optimalt primärelement för dig inkl placering på raksträckan mm. -V-Cone Beräkna flöde och dp för V-Cone Polynomberäkning av flödet med kodfabriken inkl exakt P/T-komp med komp-faktorer. Kan ta bort flera procent beräkningsfel. -Magnetisk/US-mätare I princip alla mag/US är inställd för 100% turbulent flöde, vilket aldrig förekommer i ett rör. Med Processline kan komp-faktorer beräknas för delvis laminärt flöde och pluggflöde (vanligt för massa). Kan ta bort fel på ibland 20%. copyright (c) 2012 Stefan Rudbäck, Matematica, , matematica.se sid

35 Processline levereras på CD
copyright (c) 2012 Stefan Rudbäck, Matematica, , matematica.se sid

36 Matematica designar/beräknar/genererar styrsystemkod m h a Processline
Datum: Matematica-ert företag samarbete 1. Konsultbasis. Matematica designar/beräknar/genererar styrsystemkod m h a Processline copyright (c) 2012 Stefan Rudbäck, Matematica, , matematica.se sid

37 för Processline mellan ert företag och Matematica.
Datum: Matematica-ert företag samarbete 2. Licensavtal för Processline mellan ert företag och Matematica. copyright (c) 2012 Stefan Rudbäck, Matematica, , matematica.se sid

38 Simuleringslicens (Windows) för hela eller delar av Matematica.Lib.
Datum: Matematica-ert företag samarbete 3. Simuleringslicens (Windows) för hela eller delar av Matematica.Lib. copyright (c) 2012 Stefan Rudbäck, Matematica, , matematica.se sid

39 Simulerings och online-licens
Datum: Matematica-ert företag samarbete 4. Simulerings och online-licens (Windows och ABB Industrial IT/ Siemens PCS7) för hela eller delar av Matematica.Lib. copyright (c) 2012 Stefan Rudbäck, Matematica, , matematica.se sid

40 Slutligen hoppas jag att Matematicas
mjukvara är intressant för er och leder till ett framtida samarbete. Kontakta i så fall; Matematica Stefan Rudbäck, civ ing +46(0) skype; stefan.rudback copyright (c) 2012 Stefan Rudbäck, Matematica, , matematica.se sid