Skip to main content

LUP Student Papers

LUND UNIVERSITY LIBRARIES

Evaluating sensor accuracy and repeatability in gasketed plate heat exchangers

Engman, Nils LU (2023) BMEM05 20231
Department of Biomedical Engineering
Abstract
Alfa Laval has connected sensors to their gasketed plate heat exchangers (gphe) to extend their customer service offering. To develop this
service further the flow through the GPHE is needed. In this thesis,
the objective was to evaluate an inexpensive flow switch and two sensor kits that measure pressure and temperature. The sensors were
assessed by installing them on GPHEs in Alfa Laval’s lab and running
seven test sessions. The flow switch performed well but experienced
“jumps” in the output and a temperature dependence that could be
compensated for through multiple regression. The sticker sensor's temperature measurements were accurate, but more calibration is needed
to get the pressure. Regarding the in-house kit, the pressure... (More)
Alfa Laval has connected sensors to their gasketed plate heat exchangers (gphe) to extend their customer service offering. To develop this
service further the flow through the GPHE is needed. In this thesis,
the objective was to evaluate an inexpensive flow switch and two sensor kits that measure pressure and temperature. The sensors were
assessed by installing them on GPHEs in Alfa Laval’s lab and running
seven test sessions. The flow switch performed well but experienced
“jumps” in the output and a temperature dependence that could be
compensated for through multiple regression. The sticker sensor's temperature measurements were accurate, but more calibration is needed
to get the pressure. Regarding the in-house kit, the pressure measurements were reliable, but the temperature measurements suffer from
lag and thermal inertia. The thesis has offered valuable insight that
will propel Alfa Laval’s pursuit of a cost-effective way of measuring
the flow and improving their service capabilities (Less)
Popular Abstract (Swedish)
Utvärdering av sensorers noggrannhet och repeterbarhet i packningsförsedda plattvärmeväxlare.

Som en del av Alfa Lavals digitaliseringsprocess erbjuds nu kunder möjligheten att koppla upp sina värmeväxlare med sensorer. Informationen som samlas in gör det möjligt för kunderna att undvika oplanerade reparationer, öka deras processers drifttid och därmed minska kostnader och risk. Om värmeväxlarna används optimalt kan också CO2-utsläpp minskas. Värmeväxlarna blir smarta! I mitt arbete har jag undersökt tre olika sensorer för att utveckla och förbättra detta erbjudande.

En av sensorerna mäter hur mycket vätska som flödar genom värmeväxlaren medan de två andra mäter temperatur och tryck. En av de två sistnämnda är Alfa Lavals egna... (More)
Utvärdering av sensorers noggrannhet och repeterbarhet i packningsförsedda plattvärmeväxlare.

Som en del av Alfa Lavals digitaliseringsprocess erbjuds nu kunder möjligheten att koppla upp sina värmeväxlare med sensorer. Informationen som samlas in gör det möjligt för kunderna att undvika oplanerade reparationer, öka deras processers drifttid och därmed minska kostnader och risk. Om värmeväxlarna används optimalt kan också CO2-utsläpp minskas. Värmeväxlarna blir smarta! I mitt arbete har jag undersökt tre olika sensorer för att utveckla och förbättra detta erbjudande.

En av sensorerna mäter hur mycket vätska som flödar genom värmeväxlaren medan de två andra mäter temperatur och tryck. En av de två sistnämnda är Alfa Lavals egna sensorkit, den andra kommer från ett externt företag och är självhäftande. Installationen av den sensorn är mer flexibel eftersom den installeras på ett annorlunda sätt jämfört med de andra sensorerna. Dessutom är den energisnål.

För att Alfa Lavals erbjudande ska vara konkurrenskraftigt så måste det vara kostnadseffektivt. Därför är alla sensorer som testats relativt billiga. Detta innebär möjligtvis att de inte presterar lika bra som sensorer i en högre prisklass. Till exempel så kan det vara så att de ger fel värden eller ibland slutar fungera. Den sensor som jag använder för att mäta flödet är egentligen inte skapad för det syftet. Den används vanligen för att ge en signal när flödet passerar en viss nivå, inte för att ge information kontinuerligt. Men om sensorn också kan mäta flödet över tid är det en lovande produkt även i den aspekten.

För att se hur bra sensorerna presterade lät jag varmt och kallt vatten flöda genom värmeväxlarna. Under tiden som vattnet flödade samlade sensorerna in data som jag sedan sammanställde och analyserade. Resultatet av dessa tester visade att flödesmätaren funkade ganska bra!

Däremot stötte jag också på en del begränsningar hos flödesmätaren vid kontinuerlig mätning av flödet. Under en testomgång gav den fel värde utan att jag kunde identifiera en anledning till det. Efter en tids funderande visade det sig att sensorn också är känslig för temperatur. När jag identifierat temperaturkänsligheten kunde jag justera det matematiskt. Trots temperaturkänsligheten verkar flödesmätaren lovande, men fler tester behöver göras för att säkerställa dess funktion vid kontinuerlig flödesmätning.

De andra två sensorerna, som båda mäter temperatur och tryck, fungerade också ganska bra. Den självhäftande sensorns temperaturvärden stämde väldigt väl överens med de faktiska värdena. Dock kunde inte trycket mätas eftersom en större mängd data krävs för att kalibrera trycksensorn. Det egna sensorkitets temperaturmätningar var också väldigt lovande, men sensorn hade lite svårigheter att hantera snabba temperaturförändringar. Återigen visade sig alltså en begränsning med hänsyn till temperaturkänslighet.

Arbetet gav värdefull information om prestandan hos sensorer. Denna information kan användas för att utveckla och förbättra Alfa Lavals smarta värmeväxlare. Framtida åtgärder inkluderar att identifiera orsaken till felvärden i flödesmätaren, kalibrera tryckmätningar för de självhäftande sensorerna samt förbättra noggrannheten hos det interna kittet. I framtiden bör även andra sensorer testas för till exempel mätning av flödet. (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
author
Engman, Nils LU
supervisor
organization
alternative title
Utvärdering av sensorers noggrannhet och repeterbarhet i packningsförsedda plattvärmeväxlare
course
BMEM05 20231
year
type
H2 - Master's Degree (Two Years)
subject
keywords
Sensors, IoT, Heat Exchangers
language
English
additional info
2023-11
id
9130636
date added to LUP
2023-07-04 13:40:47
date last changed
2023-07-04 13:40:47
@misc{9130636,
  abstract     = {{Alfa Laval has connected sensors to their gasketed plate heat exchangers (gphe) to extend their customer service offering. To develop this
service further the flow through the GPHE is needed. In this thesis,
the objective was to evaluate an inexpensive flow switch and two sensor kits that measure pressure and temperature. The sensors were
assessed by installing them on GPHEs in Alfa Laval’s lab and running
seven test sessions. The flow switch performed well but experienced
“jumps” in the output and a temperature dependence that could be
compensated for through multiple regression. The sticker sensor's temperature measurements were accurate, but more calibration is needed
to get the pressure. Regarding the in-house kit, the pressure measurements were reliable, but the temperature measurements suffer from
lag and thermal inertia. The thesis has offered valuable insight that
will propel Alfa Laval’s pursuit of a cost-effective way of measuring
the flow and improving their service capabilities}},
  author       = {{Engman, Nils}},
  language     = {{eng}},
  note         = {{Student Paper}},
  title        = {{Evaluating sensor accuracy and repeatability in gasketed plate heat exchangers}},
  year         = {{2023}},
}