Контроль микровлажности природного газа
Влажность газа является одним из основных параметров при добыче, транспортировке и переработке природного (или попутного нефтяного) газа. Надежное и точное измерение этого параметра требуется на всех этапах — от скважины до газоперерабатывающего завода, и существенно влияет на экономичность и эффективность процессов.
Задачи измерителя влажности можно разделить на три большие группы по различным процессам газовой промышленности, а именно:
- в процессах осушки газа на месторождениях и газоперерабатывающих заводах;
- при транспортировке газа;
- в коммерческом учете газа.
1. Осушка газа на месторождениях и газоперерабатывающих заводах
Газ, поступающий из скважины, как правило, насыщен водой. Поэтому, еще до перекачки, он должен быть осушен до определенного уровня во избежание коррозии трубопроводов и образования гидратов, разрушающих арматуру и другие элементы трубопроводной системы. К тому же перекачка воды на тысячи километров просто убыточна. Наиболее распространенным способом осушки на установках подготовки газа до настоящего времени остается поглощение воды ди- или триэтиленгликолем. Это обеспечивает осушку газа до уровня, достаточного для решения проблем транспортировки газа по магистральным газопроводам.
Главной проблемой измерения на таких установках является наличие в газе диэтиленгликоля (ДЭГ), уносимого потоком. Хотя концентрация паров ДЭГ невелика, анализатор непрерывно находится под их воздействием. Молекула этиленгликоля обладает способностью оттягивать на себя молекулы воды и, попадая на поверхность чувствительного сорбционно-емкостного элемента, образует пленку, которая делает сенсор неработоспособным. Для решения проблемы оседания молекул ДЭГ на поверхности чувствительного слоя сенсора разработана специальная модификация преобразователя для стационарных измерителей микровлажности серии ИВГ-1 с подогревом чувствительного элемента. Конструктивно преобразователь ИПВТ-09 отличается тем, что с обратной стороны сенсора расположен нагревательный элемент, который нагревает его до температуры порядка +40…+50°С. Из свойств этиленгликоля известно, что он не способен сесть не нагретую поверхность и задержаться на ней. Из чего делаем вывод, что наличие этиленгликоля в анализируемом газе не окажет влияния на рабочие характеристики сенсора.
Стационарные приборы серии ИВГ-1 могут комплектоваться барьерами искрозащиты БИ-1П, применяемыми для обеспечения искробезопасности электрических цепей (взрывозащищенное исполнение по ГОСТ Р 51330.10 с маркировкой ExiaIICT6 X). Это позволяет использовать преобразователи во взрывоопасных помещениях. Благодаря применению специального разъема, выдерживающего большую нагрузку, стало возможным проводить измерения микровлажности при давлении до 25 атмосфер.
2. Транспортировка природного газа
Измерение влажности газа необходимо и на этапе его транспортировки. При дросселировании газа из-за эффекта Джоуля-Томсона образуется водяной конденсат. Взаимодействие конденсата воды, СО2 и H2S приводит к возникновению очаговой коррозии и является одной из причин разрывов газопроводов. Другая проблема – образование гидратов при появлении конденсата воды, которые выводят из строя контрольно-измерительные приборы и запорно-регулирующую арматуру. Для предотвращения образования гидратов в природный газ добавляют метанол.
Мониторинг влажности газа при его транспортировке не предполагает, как правило, необходимость включения соответствующего анализатора в состав АСУ ТП.
3. Коммерческий учет газа
Измерение влажности газа на узлах учета является обязательным, так как любое отклонение от согласованных поставщиком и потребителем спецификаций влечет серьезные штрафы. Поэтому анализаторы влажности на узлах учета должны удовлетворять следующим требованиям:
- быстрый отклик, требующийся, чтобы избежать перекачки большого объема некондиционного продукта;
- низкая погрешность и воспроизводимость результатов измерений, чтобы гарантировать соблюдение требованиям спецификации товарного газа.
Контроль микровлажности различных технологических газов также необходим:
- При производстве криогенных продуктов разделения воздуха – неона, гелия, аргона.
- При производстве газовых смесей и технических газов.
- При переработке сжатого природного газа, продуктов переработки нефти и газа.
- На станциях заправки автотранспорта природным газом.
Измерительное оборудование
Измерители микровлажности газов серии ИВГ-1 предназначены для измерения точки росы и индикации температуры в неагрессивных газовых средах (азот, аргон, воздух, гелий, кислород, водород, элегаз и др.). Преимущества приборов серии ИВГ-1 перед аналогичными изделиями других отечественных и зарубежных фирм:
• Реализация принципа “Plug&Play”, что обеспечивает возможность подключения к одному измерительному блоку нескольких первичных преобразователей различного конструктивного исполнения без дополнительной настройки.
• Учет влияния температуры на измерение микровлажности методом нейронных сетей.
• Возможность пересчета значений микровлажности в зависимости от давления анализируемого газа. Измерение микровлажности газа, находящегося под давлением до 25 атм.
• В приборах реализована возможность пересчета измеренных значений микровлажности в % отн. вл., ppm, °С тр, мг/м3.
Приборы выпускаются в различном конструктивном исполнении: портативные и стационарные, одноканальные и многоканальные модификации.
1. Портативный одноканальный измеритель микровлажности газов ИВГ-1 К-П рекомендуется использовать для проведения оперативного контроля микровлажности неагрессивных технологических газов.
2. Стационарные микропроцессорные одноканальные измеритель и измеритель-регулятор микровлажности газов ИВГ-1 МК-С-2А и ИВГ-1 Р-МК-4Р-2А (это новые, усовершенствованные версии ИВГ-1 МК-С и ИВГ-Р-МК).
3. Стационарные микропроцессорные одноканальные измеритель и измеритель-регулятор микровлажности газов в щитовом исполнении корпуса ИВГ-1 МК-С-М и ИВГ-1 Р-МК-М.
4. Микропроцессорный восьмиканальный измеритель-регулятор микровлажности газов ИВГ-1/8 Р-МК-хР-хА (усовершенствованная версия ИВГ-1/8 Р-МК).
В приборе ИВГ-1/8 Р-МК-хР-хА реализованы дополнительные функции:
• наличие USB интерфейса связи с компьютером;
• возможность установки до шестнадцати встроенных устройств реле для управления внешними исполнительными устройствами (ИВГ-1/8-Р-МК-16Р);
• возможность реализации до шестнадцати аналоговых выходов 4…20, 0…5, 0…20 мА с возможностью управления по ним (ИВГ-1/8 Р-МК-16А);
• возможность совмещения в одном измерительном блоке прибора до восьми реле и восьми аналоговых выходов (ИВГ-1/8 Р-МК-8Р-8А);
• наличие разъема для подключения датчика давления ИПД;
• отображение параметров регулирования на передней панели блока измерения и индикации;
• объём памяти статистики – до 30 тысяч точек записи;
• наличие нескольких режимов управления: логическое, по гистерезису, ПИД-управление. Программа управления по каждому каналу может содержать свыше 500 «шагов», длительность каждого «шага» до 36 часов.
5. Четырехканальный измеритель-регулятор микровлажности газов в щитовом исполнении корпуса ИВГ-1/4Р-МК-хР-хА-Щ.
Стационарные приборы серии ИВГ-1 могут поставляться не только в общепромышленном, но и во взрывозащищенном исполнении. В состав приборов во взрывозащищенном исполнении (ИВГ-1 Р-МК-В, ИВГ-1 МК-С-В) помимо измерительного блока и преобразователя входит барьер искрозащиты БИ-1 П. Барьер имеет маркировку взрывозащиты “[Exia]IIC” и соответствует ТУ 4215-002-70203816-06
Номер в Госреестре 15501–07.
Основные сферы применения этого анализатора влажности включают в себя анализ влажности различных технологических газов в нефтехимической и газовой промышленностях, инструментального воздуха, сварочных газов, изолирующих газов высоковольтных переключателей и трансформаторов, измерение влажности в установках разделения воздуха при транспортировке природного газа и многое другое.
Нормативные документы
1. ГОСТ 20060–83 “Газы горючие природные. Методы определения содержания водяных паров и точки росы влаги.” (Дата введения 01.07.84).
2. РД 153–34.1–11.320–00 “Газ природный. Методики выполнения измерений показателей качества газообразного топлива, поставляемого на тепловые электростанции”. (Приказ Департамента стратегии развития и научно-технической политики РАО ''ЕЭС России'' от 29.12.2000).
Контроль утечки газовых смесей, используемых в качестве автомобильного топлива
Активный рост количества автомобильного транспорта, недостаток мощностей НПЗ по производству моторного топлива — все это приближает ситуацию в мире к возможному дефициту и резкому увеличению цен на бензин и дизельное топливо в ближайшие годы.
Единственным путем по предотвращению топливного кризиса, по которому уже пошли многие страны, является переход на альтернативное газомоторное топливо.
Из различного многообразия применяемого в мире газомоторного автомобильного топлива (метан, пропан-бутан, биогаз, демитил-эфир, водород и т. д.) наибольшее распространение получили пропан-бутановая смесь (ПБС) и метан. Учитывая, что ПБС, в основном, это продукт переработки нефти, то цена, в конечном счете, будет следовать за ценой на нефть. Применение других альтернатив по разным аспектам в обозримой перспективе является не конкурентноспособным. Отсюда вывод, что в ближайшие несколько десятилетий единственно приемлемой альтернативой бензину будет метан в сжатом и сжиженном состоянии.
Метан – чрезвычайно опасный газ, он не только токсичен для персонала, работающего на заправочных станциях, и горюч, он также создает в смеси с воздухом взрывоопасную концентрацию. Взрывоопасен метан при концентрации в воздухе от 5% до 15%. Именно поэтому контроль концентрации данного газа в воздухе необходим.
Измерение концентрации метана в воздухе рабочей зоны
ПДК метана в воздухе рабочей зоны составляет 7000 мг/м3 (Гигиенические нормативы ГН 2.2.5.1313–03 «Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны»).
Измерительное оборудование
1. Газосигнализаторы серии ТГС-3
Данная серия представлена трех-, двух- и однокомпонентными портативными газосигнализаторами, предназначенными для комплексного контроля метана (СН4), кислорода (О2) и монооксида углерода в воздухе производственных помещений, в «технологических колодцах» линий связи, на улице.
Для контроля концентрации метана используют модификации ТГС-3 М-И (с индикацией показаний) и ТГС-3М (без индикации). Портативные газосигнализаторы ТГС-3М и ТГС-3М-И относятся к взрывозащищенному электрооборудованию группы II по ГОСТ Р 51330.0 и предназначены для контроля содержания метана СН4 (или аналогов) во взрывоопасных зонах помещений в соответствии с установленной маркировкой взрывозащиты 1 ExdibIICT1X IP54 и выдачи световой и звуковой сигнализации по двум уровням концентрации газа. Модификация ТГС-3М-И оснащена ЖК-индикатором, на котором отражается концентрация контролируемого газа.
Прибор может работать в режиме течеискателя.
Диапазон измеряемых концентраций:
|
Порог срабатывания по метану, % об. «предупреждение» «тревога» |
0,7 ± 0,3 1,75 ± 0,75 |
|
Предел допускаемой основной абсолютной погрешности индикации порогов концентрации метана, % об.доли «предупреждение» «тревога» |
± 0,3 ± 0,75 |
При превышении первого уровня ПДК прибор подает прерывистый звуковой сигнал, мигая индикатором соответствующего газа. При превышении второго уровня ПДК прибор подает непрерывный звуковой сигнал, индикатор соответствующего газа горит постоянно.
Газосигнализаторы серии ТГС-3 также представлены стационарными моделями. Стационарные газосигнализаторы серии ТГС-3 предназначены для комплексного контроля и индикации содержания трех газов – метана, монооксида углерода и кислорода и выдачи световой и звуковой сигнализации по двум уровням концентрации каждого из контролируемых газов.
Конструктивно стационарные приборы серии ТГС-3 состоят из блока управления (сетевого блока) и подключаемых к нему через искрозащитный барьер БИ-2П измерительных преобразователей. Особенности стационарных газосигнализаторов:
• суммарное количество датчиков от 1 до 16 (в любых сочетаниях). В зависимости от типа сетевого блока. Количество измерительных каналов по каждому из трех контролируемых газов назначается по желанию Заказчика;
• встроенная световая и звуковая сигнализация;
• измерительные преобразователи соединяются с прибором кабелем длиной 10 метров. Максимально возможное удаление от блока управления до 1000 м.
• взрывозащищенное исполнение блоков датчиков — 1ЕхdibIIСТ6 X.
2. Газоанализаторы серии Хоббит-Т предназначены для измерения содержания суммы горючих газов, приведенной к метану, в воздухе рабочей зоны и сигнализации о выходе содержания определяемых газов за допустимые пределы. Серия представлена портативными и стационарными моделями (с возможностью крепления на DIN-рейке и в настенном исполнении).
Диапазон измеряемых концентраций:
| Определяемый компонент | Допускаемая перегрузка по концентрации* | Диапазон показаний | Цена единицы наименьшего разряда | Диапазон измерения |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| Сумма горючих газов, с градуировкой по: | 5÷50% НКПР или: | |||
| метану CH4 | ** | 0÷2,55 об.% | 0,01 об.% | 0,22–2,20 об.% |
| пропану C3H8 | ** | 0÷1,00 об.% | 0,01 об.% | 0,09÷0,85 об.% |
| гексану C6H14 | ** | 0÷25,5 мг/л | 0,1 мг/л | 1,8÷17,5 мг/дм3 |
1. Портативный газоанализатор Хоббит-Т;
2. Стационарный Хоббит-Т (настенное исполнение, с индикацией);
3. Стационарный Хоббит-Т (с креплением на DIN-рейку, с индикацией и без индикации);
Особенности стационарных модификаций:
• суммарное количество датчиков до 16 (в любых сочетаниях);
• встроенная световая и звуковая сигнализация;
• комплектуется блоками реле для коммутации исполнительных устройств;
• связь с компьютером;
• возможное расстояние от измерительного блока до преобразователя до 1000 метров;
• возможно исполнение измерительных блоков приборов с индикацией и без индикации;
• возможно взрывозащищенное исполнение блоков датчиков, с маркировкой взрывозащиты ExibIIBT6;
• возможность соединения блоков датчиков с блоком индикации “звездой” и “гирляндой”.
Использована информация с сайта www.artvik.ru
