Измерители влажности природного газа.
Присутствие влаги и тяжелых легкосжижающихся углеводородов (углеводородного конденсата) в газе приводит к изменению многих параметров и свойств этого газа. Для измерения влажности газа используются такие параметры и свойства газообразных сред, количественные изменения которых однозначно связаны с влагосодержанием. В настоящее время известно большое число методов измерения влажности природных газов, к которым можно отнести спектрально-оптические, сорбционные, электролитические, химические, конденсационные, испарительно-психрометрические, акустические и др. [З].
Из известных методов и приборов контроля влажности природного газа практически ни один не может в полной мере удовлетворить требованиям автоматического контроля его влажности. Это связано с тем, что в добываемом или транспортируемом газе помимо основных компонентов природного газа и паров воды дополнительно находится капельная влага и углеводородный конденсат, гликоли, метанол, частицы компрессорного масла, меркаптаны и др., которые либо разрушают чувствительный элемент прибора, либо приводят к большим погрешностям или нестабильности показаний.
Не вызывает сомнения, что нет необходимости рассматривать подробно все методы измерения влажности и применяемые в этих методах разновидности приборов. Здесь кратко рассмотрим лишь те методы и приборы, которые нашли практическое применение в газовой промышленности.
Сорбционный метод является одним из наиболее широко применяемых методов контроля влажности газа. Для этого метода характерно использование адсорбции или абсорбции влаги. Первое явление состоит в способности твердых веществ отбирать из окружающей среды пары воды и накапливать их на своей поверхности. В зависимости от температуры и давления водяных паров влага адсорбируется в виде пара или водяной пленки. Явление абсорбции заключается в растворении паров воды во всем объеме жидкости или твердого тела. В качестве примера рассмотрим сорбционно-емкостный автоматический влагомер газа. Принцип действия такого влагомера основан на изменении электрической емкости конденсатора с диэлектриком, сорбирующим влагу из газа, контактирующего с этим диэлектриком. Изменение емкости конденсатора связано с изменением диэлектрической проницаемости диэлектрика, взаимодействующего с влажным газом.
В гигрометрах, использующих этот метод (рис. 99), нашли применение датчики с алюминиевооксидной пленкой. Датчики обладают высокой чувствительностью к влажности, имеют малые габаритные размеры, малую инерционность (5 с), достаточную стабильность характеристик
У_______________I
Рис. 99. Сорбционно-диэлькометрический гигрометр.
а — схема датчика; б — внешний вид датчика; а — структурная схема.
Датчик (рис. 99, а) представляет собой помещаемый в трубопровод с исследуемым газом алюминиевый цилиндрик 1 небольшого размера, на торце которого выполнен чувствительный элемент—тонкая пористая пленка 2 из оксида алюминия, покрытая пористым слоем золота 3. Слой золота и алюминиевое основание служат обкладками конденсатора, емкость которого (порядка 1000 пф) изменяется в зависимости от количества сорбированной влаги пленкой оксида алюминия. Внешний вид датчика показан на рис. 99, б.
Структурная схема сорбционно-емкостного гигрометра приведена на рис. 99, в. Датчик гигрометра 2 устанавливается непосредственно на газопроводе 1 с контролируемым газом. Если газ содержит капли влаги и другой жидкости, датчик дополнительно защищается экраном цилиндрической формы, открытым с нижнего конца. Поскольку выходным параметром датчика является небольшая по значению емкость, соединительная линия, связывающая датчик с электронным блоком 3. не может быть длинной и обычно выполняется в виде отрезка высокочастотного кабеля длиной 2 м. Электронный блок 3 предназначен для преобразования сигнала датчика в форму, пригодную для передачи на значительное расстояние. Электронный блок 3 представляет собой измеритель полного внутреннего сопротивления и выполнен на полупроводниковых элементах. Обычно сигнал датчика преобразуется в частоту.
В этом случае расстояние междудатчиком и электронным сигнализирующим прибором 5 может составлять несколько тысяч метров, а прибор 5 для возможности измерения влажности газа в нескольких точках выясняется многоканальным. При необходимости гигрометр может иметь взрывозащищенное исполнение с искробезопасным )в одом. В этом случае в состав гигрометра вводится блок искрозащиты 4, содержащий разделительный трансформатор, шутны ограничительные элементы. Недостатком оксидных Дашков является влияние на них полярных жидкостей - метанола моноэтаноламина, диэтано-ламина и др. Некоторые полярные жидкости изменяют показания гигрометра сильнее, чем наличие влаги.
На основании рассмотренной схемы выпускаются автоматические гигрометры фирмами «Панаметрик» (США), «Эндрэс и Хаузер» (ФРГ) и др. Шкала таких гигрометров отградуирована температуры точки росы в диапазоне от -60 до +20 С. Погрешность гигрометра не превышает 1—2°С.
Конденсационный метод отделения влажности газа по воде или углеводородам (метод определения температуры точки росы) основан на измерен температуры начала конденсации влаги (воды :или конденсата) на плоской поверхности охлаждающего тела (зеркале) при достижении равенства давления насыщенных паров исследуемого газа и рабочего давления. При температуре начала конденсации, называемой температурой точки росы, достигается гидродинамическое равновесие между водяными парами влажного газа и слоем конденсата влаги на поверхности охлаждаемого зеркала.
В гигрометрах, основанных на конденсационном методе, определяется температура, до которой необходимо охладить прилегающий к охлаждаемой поверхности слой влажного газа, для того чтобы довести его до, состояния насыщения при рабочем давлении. Схемы и конструкции конденсационных гигрометров достаточно подробно рассмотрены в работе [З].
Дата добавления: 2016-12-16; просмотров: 2850;