Отчет по практике специальности «Автоматизация технологических процессов и производств.»

Само понятие «температура точки росы» было введено в перечень свойств транспортируемого природного газа как показатель, характеризующий температуру начала выделения жидких или твердых фаз.

В силу особенностей промысловой подготовки газа могут фиксироваться несколько ТТР по различным (по составу и агрегатному состоянию) конденсированным фазам:

— по жидкой воде;

по льду — температуре выделения из газовой фазы кристаллика льда;

по газовым гидратам;

по водометанольному раствору;

по углеводородам.

Для газовой отрасли, наибольший интерес представляет не «ТТР по воде», характеризующая метастабильное состояние переохлажденной воды, а та «точка росы», которая характеризует потенциальные явления, затрудняющие транспорт газа, и в первую очередь — образование твердых фаз (лед, гидраты). Только эта «точка росы» будет характеризовать качество газа с точки зрения его безопасного транспорта.

Потенциально, все конденсированные фазы, содержащие воду, в результате могут образовывать твердые вещества. Причем, твердая фаза «лед» кроме воды может содержать также и растворенные в ней гликоли и/или метанол.

Учитывая, что при измерении «точки росы» определяется температура начала выделения жидких или твердых фаз, предпочтение следует отдать приборам конденсационного типа. Безусловно, такой прибор должен быть автоматическим и иметь определенные характеристики, которые учитывали бы специфику процесса конденсации [8].

Принимая во внимание ГОСТ Р 53763-2009 «Газы горючие природные. Определение температуры точки росы по воде» в Российской Федерации на предприятиях нефтяной и газовой промышленности требуется использование гигрометров следующих типов:

визуальный конденсационный гигрометр: конденсационный гигрометр, при выполнении измерений которым наличие или отсутствие росы на конденсационной поверхности фиксирует лицо, выполняющее измерение;

автоматический конденсационный гигрометр: конденсационный гигрометр, при выполнении измерений которым наличие или отсутствие росы на конденсационной поверхности фиксирует оптическая система;

сорбционный гигрометр: гигрометр, в котором реализован один из сорбционных методов измерений (диэлькометрический, кулонометрический, пьезоэлектрический, интерфереционный и другие методы, включающие обязательную стадию сорбции паров воды из исследуемого газа).

На данный момент в установке используется конденсационный преобразователь точки росы КОНГ-Прима-2, который устарел, не отвечает современным требованиям, и нуждается в замене.

Далее в качестве примеров рассмотрены несколько вариантов газоанализаторов, а также обоснован выбор одного из них.

Преобразователь точки росы «КОНГ-Прима-2».

Преобразователь точки росы «КОНГ-Прима-2» (рисунок 4.1) предназначен для измерения точки росы в природном газе или других газах при рабочем давлении [9].

Рисунок 4.1 — Общий вид, габаритные и присоединительные размеры преобразователя точки росы «КОНГ-Прима-2»: 1 — датчик; 2 — корпус; 3 — крышка; 4 — крышка; 5 — пробоотборное устройство; 6 — контрящая гайка; 7 — трубка; 8 — кабельный ввод; 9 — штуцер; 10 — крепежный болт; 11 — продувочный болт; 12 — кабель питания

Функционально прибор состоит из трех законченных узлов:

датчика первичной информации (ДПИ);

блока обработки (БО);

блока питания (БП).

ДПИ предназначен для реализации режимов охлаждения, стабилизации и нагрева по командам с БО, а также выдачи в БО электрических сигналов, соответствующих температуре и уровню фотосигнала. Чертеж ДПИ изображен на рисунке 4.2.

Рисунок 4.2 — датчик первичной информации преобразователя точки росы «КОНГ-Прима-2»: 1- корпус; 2- измеритель; 3 — термодатчик; 4 — термодатчик; 5 — термоэлектронная батарея (элемент Пельтье); 6 — световод (оптическое волокно); 7 — канал прохождения охлаждающего газа; 8 — светодиод; 9 — фотодиод

При охлаждении световода и омывающего его газа до температуры насыщения при рабочем давлении трехкаскадной термоэлектронной батареей, на поверхность изогнутой части световода выпадает конденсат. Фотодиод регистрирует уменьшение интенсивности излучения, введенного в световод от светодиода, что является командой для включения нагрева и регистрации температуры конденсации терморезистором 3, сопряженным с изогнутой частью световода.

При нагреве световода и омывающего его газа выше температуры насыщения, с поверхности изогнутой части световода испаряется конденсат и фотодиод регистрирует увеличение интенсивности излучения, что является командой для включения охлаждения и регистрации температуры испарения.

После вышеописанного процесса включается непрерывный нагрев световода в течение четырех минут, а в блоке БО вычисляется точка росы, как среднее значение температур конденсации и испарения.

Технические характеристики преобразователя приведены в таблице 4.1

Таблица 4.1 — Технические характеристики преобразователя «КОНГ-Прима-2»

Цена преобразователя точки росы «КОНГ-Прима-2» — 856680 руб.

Анализатор точки росы по влаге и углеводородам «КОНГ-Прима-4»

Анализатор точки росы по влаге и углеводородам «КОНГ-Прима-4» (рисунок 4.3) применяется для измерения температуры точки росы по влаге и углеводородам в природном газе, воздухе и в других газах. Предназначен для контроля точек росы влаги и углеводородов на газоизмерительных станциях, на станциях подземного хранения и осушки природного газа, на автомобильных газонаполнительных компрессорных станциях и т.д. Также используется для поверки гигрометров и генераторов влажного газа [10].

Общий вид, габаритные и присоединительные размеры преобразователя точки росы аналогичны ПТР «КОНГ-Прима-2» (рисунок 4.1)

В зависимости от допускаемых пределов абсолютной погрешности при измерении точки росы, анализатор используется в качестве рабочего средства измерений ТТР влаги и ТТР углеводородов в природном газе, либо эталонного средства измерений, используемого для градуировки и поверки рабочих средств измерений ТТР влаги и генераторов влажности, имеющих абсолютную погрешность измерения точки росы ±0,5°С и выше.

В состав анализатора входят:

преобразователь точки росы (ПТР);

центральный управляющий блок (ЦУБ).

В анализаторе точек росы «КОНГ-Прима-4» реализован конденсационный принцип измерения с регистрацией процессов конденсации оптическими методами. Сущность метода заключается в измерении температуры, до которой необходимо охладить прилегающий к охлаждаемой поверхности слой влажного газа, для того, чтобы довести его до состояния насыщения при рабочем давлении.

Датчик первичной информации (рисунок 4.3) является оптоволоконным преобразователем и обеспечивает измерение значений выходного сигнала при появлении или исчезновении влаги на его чувствительном элементе.

При охлаждении световода и омывающего его газа до температуры насыщения при рабочем давлении трехкаскадной термоэлектронной батареей, на поверхность изогнутой части световода выпадает конденсат. Фотодиод регистрирует уменьшение интенсивности излучения, введенного в световод от светодиода. По терморезистору 3, сопряженному с изогнутой частью световода, регистрируется температура конденсации. При нагреве световода и омывающего его газа выше температуры насыщения, с поверхности изогнутой части световода испаряется конденсат и фотодиод регистрирует увеличение интенсивности излучения, по терморезистору 3 регистрируется температура испарения.

Рисунок 4.3 — Датчик первичной информации анализатора точки росы по влаге и углеводородам «КОНГ-Прима-4»: 1- корпус; 2- измеритель; 3 — термодатчик; 4 — термодатчик; 5 — термоэлектронная батарея (элемент Пельтье); 6 — световод (оптическое волокно); 7 — канал прохождения охлаждающего газа; 8 — светодиод; 9 — фотодиод

В преобразователь точки росы встроен нагревательный элемент, который обеспечивает стабилизацию температуры корпуса ПТР на заданном значении в диапазоне от плюс 10 до плюс 30 °С.

Управление нагревателем осуществляется электронным блоком ПТР.

В зависимости от типа газоподвода и ДПИ ПТР имеет ряд конструктивных исполнений:

ПТР с погружным газоподводом, предназначен для монтажа непосредственно на трубопроводе;

ПТР с проточным газоподводом, предназначен для подключения к трубопроводу по проточной схеме.

Технические характеристики анализатора приведены в таблице 4.2.

Таблица 4.2 — Технические характеристики анализатора «КОНГ-Прима-4»

Цена анализатора КОНГ-Прима-4 — 977040 руб.

Анализатор точки росы по влаге и углеводородам «КОНГ-Прима-10».

Анализатор точки росы по влаге и углеводородам «КОНГ-Прима-10» является потоковым гигрометром, т.е. стационарно располагается в непосредственной близости от точки отбора пробы и осуществляет измерения в автоматическом непрерывном режиме. Анализатор предназначен для использования в качестве рабочего средства измерения ТТР воды и ТТР углеводородов в природном газе или других газах при рабочем давлении, а также может применяться в качестве эталонного средства измерения при проведении поверочных работ [11].

Общий вид, габаритные и присоединительные размеры преобразователя точки росы аналогичны ПТР «КОНГ-Прима-2» (рисунок 4.1)