Выбор технических средств измерения параметров установки низкотемпературной очистки газа

• контроль текущего значения измеряемого давления;
• контроль настройки параметров датчика;
• непрерывная самодиагностика;
•   калибровка датчика;
• защита настроек параметров от несанкционированного изменения.

Технические характеристика датчика приведены в таблице  2.2 [3].

Таблица 2 - Технические характеристики датчика избыточного давления

Тип датчика	Измеряемая среда	Диапазон измерений давления	Погрешность измерений	Предел измерений
Метран-150-CG	Жидкость, пар, газ	min-0-0,04 кПа, max-0-100 МПа	до ±0,075%	0,40; 0,25; 0,16; 0,10; 0,06; 0,04 кПа

Для измерения перепада давления использован  датчик Метран-150-CD. Технические характеристики данного датчика представлены в таблице 2.3 [3].

Таблица 2.3 – Технические характеристики датчика Метран-150-CD

Параметр	Значение
Пределы измерений	минимальный диапазон: 0-0,025 кПа; максимальный диапазон: 0-10 МПа.
Рабочая температура	-40…+80 °С
Основная приведенная погрешность	±0,075%
Выходные сигналы	4-20 мА с HART протоколом; 0-5 мА
Срок службы	12 лет

 

На рисунке  2.3 изображен датчик перепада давления Метран-150-CD.

Рисунок 2.3 - Датчик перепада давления Метран-150-CD

Принцип действия датчика Метран-150-CD основан на воздействии измеряемого давления на положение измерительной мембраны, что приводит к появлению разности емкостей между измерительной мембраной и пластинами конденсатора, расположенным по обеим сторонам от измерительной мембраны. Разность емкостей измеряется АЦП и преобразуется электронным преобразователем в выходной сигнал 4-20 мА на базе HART-протокола или сигнала 0-5 мА.

В качестве сигнализатора  давления был выбран электроконтактный манометр ДМ 5002 (рисунок 2.4).

Электроконтактная группа приставки механически связана со стрелкой показывающего прибора и при превышении номинального (порогового) значения происходит замыкание или размыкание (в зависимости от типа приставки) электрической цепи. Технические характеристики данного датчика представлены в таблице 2.4 [4].

Рисунок 2.4 - Электроконтактный манометр ДМ 5002

Таблица 2.4 – Технические характеристики электроконтактного манометра ДМ 5002

Тип датчика	Измеряемая среда	Диапазон измерений давления	Погрешность измерений	Температура окружающей среды
ДМ 5002	Жидкость, пар, газ	min-0-16 кПа, max-0-150 МПа	до ±0,5%	от -40 до +50° С

 

СТМ-30-стационарный сигнализатор горючих газов (рисунок 2.5), используется на объектах: газовых и автомобильных хозяйств; процесса добычи, переработки газа и нефтепродуктов; складов ГСМ для определения загазованности в производственных помещениях и выдачи управляющих воздействий на исполняющие механизмы. Технические характеристики СТМ-30 приведены в таблице 2.5 [5].

Рисунок 2.5 - СТМ-30-стационарный сигнализатор горючих газов

Таблица 2.5 - Технические характеристики СТМ-30

Характеристика	Значение
Измеряемый компонент	метан(СН4), пропан (СН)
Контролируемая среда	многокомпонентные воздушные смеси  горючих газов и паров
Пределы измерения	0…50; 0…100% НКПР
Погрешность	±5; ±1% НКПР
Быстродействие	не более 7сек.
Принцип действия	термохимический
Питание	220В

Для измерения температуры точки  росы по влаге и углеводородам  в природном газе выбран «Конг-Прима 10».

При измерении точки росы используется конденсационный метод. 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.

В функции датчика также входит:

• выдачи измеренных, вычисленных и зарегистрированных значений точки росы на выход, как в цифровой, так и в аналоговой форме;
• дистанционной передачи данных в различные информационные системы;
• съёма, хранения и обработки данных.

Анализатор  обладает стойкостью к технологическим  примесям природного газа. При этом достоверность показаний анализатора  сохраняется при следующих концентрациях  паров технологических примесей:

• метанол – 1000мг/м³;
• ДЭГ – при концентрациях до 5 мг/м³ влияние не обнаружено.

Превышение  вышеуказанных концентраций приводит к завышению показаний анализатора  более чем на 1ºС.

В состав анализатора  входят:

• преобразователь точки росы (ПТР) во взрывозащищённом исполнении;
• центральный управляющий блок (ЦУБ) КРАУ3.035.001 (только для эксплуатации вне взрывоопасных зон).

ЦУБ в составе  анализатора выполняет следующие  функции:

• управление процессом измерения в ПТР и обработка результатов измерения;
• настройка параметров процесса;
• сбор и хранение данных;
• формирование сообщений о самодиагностике анализатора;
• обеспечение интеграции анализатора в АСУ ТП.

ПТР при работе в составе анализатора выполняет  следующее функции:

1) измерение  первичных сигналов и их нормализация;

2) автоматическое  управление процессом измерения  с учётом уставок, предустановленных из ЦУБ;

3) автоматическая  диагностика компонентов ПТР  и передачи информации о самодиагностике  в ЦУБ;

4) визуализация  измеренных значений на встроенном  индикаторе.

Технические характеристики приведены в таблице  2.6. [6]

Рисунок 6 - Анализатор точки росы по влаге «Конг-Прима-10»

Таблица 2.6 – Технические характеристики «Конг-Прима-10»

Диапазон измерения температуры  точки росы	по влаге	для исполнения с ПТР КРАУ2.848.001, КРАУ2.848.001-01	- 30…+30ºС
		для исполнения  с ПТР КРАУ2.848.001-02	- 30…+30ºС
	по	углеводородам	- 30…+30ºС
Пределы основной абсолютной погрешности  при измерении точки росы	по влаге		±0.25ºС, ±1ºС, ±2ºС
	по углеводородам		±1ºС, ±2ºС (чистый пропан)
Продолжение таблицы 2.6
Рабочее давление исследуемого газа	для исполнения с ПТР КРАУ2.848.001, КРАУ2.848.001-01		до 10 МПа
	для исполнения  с ПТР КРАУ2.848.001-02		до 25 МПа
Длительность цикла измерения  температуры точки росы	для исполнения с ПТР КРАУ2.848.001, КРАУ2.848.001-01		3…10мин
	для исполнения  с ПТР КРАУ2.848.001-02		20…120мин
Выходной сигнал	цифровой		в соответствии с EIA RS-485
	аналоговый		4…20 мА

 

Для измерения расхода конденсата газа и метанола был использован вихревой расходомер OPTISWIRL 4070 фирмы KROHNE (рисунок 2.7).

Рисунок 2.7 - вихревой расходомер OPTISWIRL 4070

В основе принципа действия вихревого расходомера  OPTISWIRL 4070 лежит широко известное природное явление – образование вихрей за препятствием, стоящим на пути потока. При скоростях среды выше определенного предела вихри образуют регулярную дорожку, называемую «дорожкой Кармана». Частота образования вихрей при этом прямо пропорциональна скорости потока.

Система измерения  прибора основана на базе цифровой интеллектуальной обработки сигнала, разработанной фирмой KROHNE. Она осуществляет прием,  фильтрацию и обработку первичного сигнала измерения.

Особенности датчика OPTISWIRL 4070:

	встроенная функция компенсации по температуре и давлению;
	Прибор в стандартной комплектации имеет возможность температурной  компенсации для насыщенного  пара
	Все модели серии вихревых расходомеров OPTISWIRL выполнены по двухпроводной  технологии
	Прибор характеризуется долговременной стабильностью благодаря износоустойчивой и прочной конструкции
	Оптимальная эксплуатационная надежность благодаря улучшенной обработке  сигнала (ISP)
	Простота ввода в эксплуатацию – концепция «подключи и работай» (plug & play) Технические характеристики приведены  в таблице 2.7. [7]

Таблица 7 – Технические характеристики OPTISWIRL 4070

Параметр	Значение
Погрешность	до ± 0,2%
Выходные сигналы	4…20 мА
Температура рабочей среды	-40…+240 °С
Температура окружающей среды	-40…+60 °С
Конструктивное исполнение	искробезопасное, взрывонепроницаемое
Межповерочный интервал	4 года

 

Для коммерческого учета  расхода газа был использован  массовый расходомер OPTIMASS 7000 фирмы KROHNE (рисунок 2.8).

Рисунок 2.8 - массовый расходомер OPTIMASS 7000

Основное назначение данных кориолисовых расходомеров - это измерение расхода массы газа или жидкости, однако, благодаря применяемому принципу измерения, они также позволяют измерять плотность и температуру проходящей через них среды.

Применяемый в этих расходомерах двухтрубный  изогнутый тип измерения кориолисового эффекта на сегодня является самым надежным и точным способом измерения, позволяя в данных расходомерах реализовывать точность 0,1%.

Кориолисовый расходомер состоит  из датчика расхода (сенсора) и преобразователя. Сенсор напрямую измеряет расход, плотность  среды и температуру сенсорных  трубок. Преобразователь конвертирует полученную с сенсора информацию в стандартный выходной сигнал.

Измеряемая среда, поступающая  в сенсор, разделяется на равные половины и протекает через каждую из сенсорных трубок. Движение задающей катушки  приводит к тому, что  трубки колеблются вверх-вниз в противоположном  направлении друг к другу.

Сборки магнитов и катушек-соленоидов, называемые детекторами, установлены  на сенсорных трубках. Катушки смонтированы на одной трубке, магниты на другой. Каждая катушка движется сквозь однородное магнитное поле постоянного магнита. Сгенерированное напряжение от каждой катушки детектора имеет форму синусоидальной волны. Эти сигналы представляют собой движение одной трубки относительно другой.

При движении измеряемой среды через  сенсор проявляется физическое явление, известное как эффект Кориолиса. Поступательное движение среды во вращательном движении сенсорной трубки приводит к возникновению кориолисового ускорения, которое, в свою очередь, приводит к появлению кориоливовой силы. Эта сила направлена против движения трубки, приданного ей задающей катушкой, т.е. когда трубка движется вверх во время половины ее собственного цикла, то для жидкости, поступающей внутрь, сила Кориолиса направлена вниз. Как только жидкость проходит изгиб трубки, направление силы меняется на противоположное.  Сила Кориолиса и, следовательно, величина изгиба сенсорной трубки прямо пропорциональны массовому расходу жидкости.

Технические характеристики приведены в таблице 2.8. [8]

Таблица 2.8 – Технические характеристики OPTIMASS 7000

№	Характеристика	Значение
1	Диапазон измерения массового  расхода, кг/час	0- 1230
2	Маx допустимое рабочее давление, бар	100
3	Взрывозащищенное исполнение	Еx
4	Выходной сигнал, мА	4-20
5	Точность	лучше чем 0.35% от количества массового расхода газа
6	Класс защиты	IP67, NEMA 4x
7	Плотность, гр/см3	0.4 ... 2.5
8	Температура процесса, °C	-40…+150