Устройство для поверки конденсационных гигрометров природного газа

Изобретение относится к области испытания гигрометров и может быть использовано на установках осушки газа, станциях подземного хранения газа и других предприятиях газовой отрасли. Сущность: устройство содержит камеру увлажнения с входным для подачи газа и выходным для подключения гигрометра штуцерами. В камере увлажнения размещены влагозадающие элементы и датчик температуры. Влагозадающие элементы расположены вертикально вдоль всей камеры увлажнения и выполнены в виде периодически повторяемых слоев гидрофильной ткани, разделенных металлическими перфорированными перегородками, имеющими тепловой контакт с камерами увлажнения. Камера увлажнения расположена в термостате и в нижней части заполнена конденсатом паров воды, технологических спиртов и высших углеводородов природного газа. Причем влагозадающие элементы погружены в конденсат. Технический результат: сокращение времени измерений. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для поверки конденсационных гигрометров, применяемых для определения температуры точки росы (ТТР) на установках осушки газа, на станциях подземного хранения газа и других предприятиях газовой отрасли, добывающих газ или подготавливающих его к дальнему транспорту, например, на установках комплексной подготовки газа.

При контроле качества газа, подготовленного к транспорту на установках осушки газа или на установках комплексной подготовки газа, необходимо измерять температуру точки росы (ТТР) газа по влаге (Тр) и ТТР по высшим углеводородам - , являющихся важнейшими параметрами, определяющими нижний предел однофазного (т.е. безжидкостного) потока природного газа в трубопроводе.

Значения Тр и измеряют конденсационными гигрометрами - Харьков 1М, Bovar, Конг-Прима 2 и др. (Москалев И.Н. Влагометрия природного газа: взгляд на проблему, постановка задачи. Газовая промышленность. - 2000. - №12. - с.36-38), (Халиф А., Туревский Е.Н. и др. Приборы для определения влажности природного газа. М., ИРЦ Газпром, 1995 г.), основанными на принципе понижения температуры металлического зеркала, над которым медленно протекает газ, и фиксации момента начала выпадения конденсата воды или высших углеводородов. При этом, как показывает практика, наиболее важная величина (Тр) в газе, подвергнутом гликолевой осушке, нередко измеряется с неопределенной погрешностью. Это происходит из-за того, что помимо паров воды в газе велико парциальное давление паров высших углеводородов, паров диэтиленгликоля, с помощью которого ведется осушка, и паров метанола, закачиваемого в скважины для предотвращения гидратообразования. При этом на зеркале гигрометра еще до начала выпадения воды (или водометанольного раствора) конденсируются высшие углеводороды и пары диэтиленгликоля, что мешает определению момента начала конденсации воды, т.е. определению Тр. При этом значения Тр, выдаваемые гигрометром, работающим в автоматическом режиме, становятся ненадежными: они либо испытывают немотивированные скачки либо долго не изменяются по величине ("зависают") и т.д. В таких случаях инженеры-технологи установок осушки газа или установок комплексной подготовки газа, отвечающие за качество газа, начинают сомневаться в правильности показаний гигрометра. Поэтому нужны средства, подтверждающие или опровергающие эти сомнения.

В настоящее время известно несколько типов устройств для поверки конденсационных гигрометров. Это динамические генераторы влажности «Родник 2» и «Родник 3», генераторы влажного воздуха «Полюс», зарубежные генераторы «Эндрюс-Хаузер», «Панаметрикс» и др. (Деревягин A.M., Селезнев С.В. и др. Анализаторы точек росы углеводородных газов по влаге и углеводородам. Автоматизация, телемеханизация и связь в нефтяной промышленности №3, 2004, с.6-12).

Генераторы влажности «Родник 2» и «Родник 3» основаны на принципе двух давлений (Лычиникова С.А. Приборы для измерения влажности газов и их поверка. М., изд-во Стандартов, 1988, с.32-34). Эти устройства содержат насыщающий увлажнитель, дроссельный кран и рабочую камеру, помещенные в общий термостат. Воздух поступает через регулятор давления в насыщающий увлажнитель, а затем через дроссельный кран в рабочую камеру и через дополнительный дроссель выбрасывается в атмосферу. Давление в рабочей камере поддерживают близким к атмосферному, а давление в насыщающем увлажнителе определяется заданной относительной влажностью.

Недостатком этих устройств являются их большие габариты и вес, работа при небольших избыточных давлениях, необходимость внимания со стороны квалифицированного персонала, большое количество расходного материала (жидкий азот, очищенный воздух, специальные фильтры-осушители, конденсаторы и пр.). Кроме этого при практической поверке правильности работы гигрометра его снимают с рабочего места на трубопроводе и переносят к устройству для поверки, расположенному в помещении. Эта операция усложняет процедуру поверки. При этом сама поверка происходит в других условиях, не адекватных рабочим, например температура в помещении +22°C, а на трубопроводе минус 15°С; газ, на котором поверяют гигрометр, - азот, а в трубопроводе - метан; поверка происходит при давлении 1 атм (редко 10-15), а в трубопроводе давление 50-70 атм. Это является недостатками существующих устройств поверки.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является устройство для поверки конденсационных гигрометров (Патент РФ №2167442 кл. G01W 1/18, 1/11), включающее камеру увлажнения, совмещенную с рабочей камерой, соединенную с входным для подачи газа и выходным для подключения входного патрубка гигрометра штуцерами. В рабочей камере размещены влагозадающий элемент, газоперекачивающий агрегат и датчик температуры. При этом влагозадающий элемент выполнен в виде термоэлектрического холодильника, а газоперекачивающий агрегат - в виде вентилятора.

Недостатком данного устройства является то обстоятельство, что некоторые конструкции гигрометров имеют высокое газодинамическое сопротивление газовому потоку, поэтому для обеспечения гигрометрического равновесия при циркуляции газа с помощью вентилятора по замкнутому циклу в системе "генератор - гигрометр" при поверке последнего требуется значительное время, достигающее иногда нескольких часов. Кроме того, для практической поверке правильности работы гигрометра так же, как в аналогах, необходим его демонтаж с рабочего места на трубопроводе, что усложняет процедуру поверки.

При создании изобретения решалась задача поверки гигрометра без его демонтажа с трубопровода в условиях, адекватных условиям его эксплуатации, т.е. при рабочем давлении и газе того же состава, что и анализируемый газ (т.е. транспортируемый в данное время по газопроводу), а также сокращение времени измерения.

Эта задача решается следующим образом. Устройство для поверки конденсационных гигрометров природного газа содержит камеру увлажнения с входным для подачи газа и выходным для подключения входного патрубка гигрометра штуцерами, в которой размещены влагозадающие элементы и датчик температуры. При этом влагозадающие элементы расположены вертикально вдоль всей камеры увлажнения и выполнены в виде периодически повторяемых слоев гигрофильной ткани, разделенных металлическими перфорированными перегородками, имеющими тепловой контакт со стенками камеры увлажнения. Сама камера увлажнения расположена в термостате и заполнена в нижней части конденсатом паров воды, технологических спиртов и высших углеводородов, присутствующих в анализируемом газе так, что влагозадающие элементы заведомо погружены в конденсат, температура камеры увлажнения задается термостатом.

Кроме этого камера увлажнения через переключающие элементы соединена с газопроводом и исследуемым гигрометром. Поэтому газ, поступающий на вход камеры увлажнения, по составу и давлению идентичен газу, поступающему на вход гигрометра.

Данное изобретение поясняется фиг.1-3.

На фиг.1 представлена конструкция влагозадающей камеры, где 1 - термостат, 2 - камера увлажнения, 3 - толстостенный металлический цилиндр, 4 - влагозадающие элементы, 5 - гидрофильная ткань, 6 - перфорированные металлические перегородки, 7 - металлические шайбы, 8 - датчик температуры, 9 - жидкий конденсат, 10, 11, 12 - штуцеры для подключения.

На фиг.2 представлен влагозадающий элемент 4, состоящий из гидрофильной ткани 5 и перфорированной перегородки 6.

На фиг.3 представлена схема включения устройства для поверки в газовый тракт, где 13 - трубопровод, 14 - заборное устройство, 15, 16, 17, 18, 19 - игольчатые вентили, 20 - гигрометр, 21, 22 - ротаметры, 23 - манометр.

Устройство для поверки конденсационных гигрометров природного газа состоит из (фиг.1) термостата 1, в котором размещена камера увлажнения 2, представляющая собой закрытый с двух концов толстостенный металлический цилиндр 3, способный выдержать рабочее давление газа в трубопроводе. Камера увлажнения 2 перегорожена влагозадающими элементами 4, расположенными вертикально вдоль всей камеры. Каждый влагозадающий элемент представляет собой (фиг.2) несколько слоев гидрофильной ткани 5, расположенных между круглыми по диаметру цилиндра 3 металлическими перфорированными перегородками 6. Влагозадающие элементы разделены между собой металлическими шайбами 7, расположенными вдоль стенок цилиндра. Металлические перегородки имеют тепловой контакт со стенками цилиндра камеры увлажнения. Датчик температуры 8 прикреплен к шайбе 7. Нижняя часть камеры увлажнения заполнена конденсатом 9 паров воды, технических спиртов и высших углеводородов природного газа, характерных для процесса осушки на данном предприятии. Влагозадающие элементы 4 погружены частично в конденсат 9 так, что гидрофильная ткань смачивается этим конденсатом. Камера увлажнения имеет входной для подачи газа штуцер 10 и выходные штуцеры 11 и 12 для подключения входного патрубка гигрометра и уровнемера уровня конденсата (в рабочем состоянии заглушен). Камера увлажнения подключена (фиг.3) к трубопроводу 13 через заборное устройство 14 и игольчатый вентиль 15. Игольчатые вентили 16, 17, 18, 19 служат для подключения гигрометра 20 к трубопроводу и камере увлажнения 2. Ротаметры 21 и 22 измеряют поток газа через гигрометр 20 и камеру увлажнения 2. Манометр 23 измеряет давление газа в гигрометре 20.

Устройство работает следующим образом. В нормальном положении, когда устройство для поверки не подключено, вентили 15, 17 и 19 закрыты, вентиль 16 открыт, вентиль 18 приоткрыт таким образом, чтобы установить по ротаметру 22 требуемый для измерения ТТР гигрометром 20 поток газа (обычно он составляет от 0,1 до 1,0 л/мин). При этом гигрометр 20 периодически замеряет ТТР пропускаемого газа по влаге - Тр.

В какой-то момент времени регистрируемые гигрометром 20 значения ТТР (Тр1) начинает вызывать сомнения. Для того чтобы убедиться в истинности или ложности показаний гигрометра, устанавливают температуру термостата 1 на 5-6°С ниже, чем средняя ТТР за последние несколько часов, т.е. устанавливают согласно соотношению Тm=Tp1-5°С и выдерживают эту температуру некоторое время для того, чтобы она надежно установилась в камере увлажнения 2. Открывают вентили 15 и 19 и по ротаметру 21 устанавливают поток газа, равный потоку через гигрометр 20, регулируемый ротаметром 22.

Через некоторое время, достаточное для установления температурного равновесия в камере 2, которое контролируется датчиком температуры 8, вентили 16 и 19 закрывают, а вентиль 17 открывают, так что через гигрометр 20 теперь идет газ, проходящий через камеру увлажнения 2. Камера увлажнения 2 и все находящиеся в ней элементы - влагозадающие элементы 4, гидрофильная ткань 5, конденсат 9 - находятся при температуре термостата Тm. В камере увлажнения существует влажность 100% при рабочем давлении газа, при этом температура точки росы газа по влаге в камере увлажнения равна температуре ее стенок, т.е. температуре термостата Тm. Такое же состояние - 100% насыщения влагой - существует, когда вентили 15 и 19 открыты. Если газ из трубопровода 13 поступает более сухой, т.е. с более низкой ТТР, чем тот, что содержится в камере увлажнения 2 (допустим имеет влажность 60%), то, проходя через влагозадающие элементы 4, он становится влажным на 100%, т.е. его ТТР становится равной Тm. Если же газ из трубопровода 13 поступает более влажным (т.е. имеет ТТР выше Тm), то, проходя через камеру увлажнения, он оставляет избыточную влагу прежде всего на перфорированных пластинах 6, т.е. газ, принимая температуру термостата Тm, сбрасывает избыточную влагу, так что его ТТР снова становится равной Тm. Таким образом в устройстве для поверки всегда получают газ с ТТР=Тm и, измеряя ТТР газа, прошедшего через него, можно установить правильно или неправильно работает гигрометр (т.е. насколько его показания совпадают с ТТР=Тm). Меняя температуру термостата, можно проконтролировать правильность работы гигрометра в некотором диапазоне температур.

Так, например, влагозадающие элементы с перфорированными металлическими пластинами имеют температуру, равную Тm=Tp1-5°С. Прошедший через нее газ остынет до температуры Тm, часть паров влаги осядет на влагозадающих элементах, т.е. газ несколько осушится и с необходимостью приобретет ТТР, равную Тр2mp1-5°С. Если гигрометр 20 исправен, то через некоторое время (время установления температуры) он обязан показать ТТР, равную Тр2. Отсутствие такого показания означает, что гигрометр не исправлен. Дополнительно в проверке этого вывода можно убедиться, сняв показания гигрометра при более высоких температурах ТТР. Для этого устанавливают температуру термостата Тm=Tp1+5°С. Влагозадающие элементы зададут выходящему из камеры увлажнения 2 газу влажность именно с такой ТТР. Гигрометр 20, если он исправлен, покажет через некоторое время (время установления температуры) именно такую ТТР. Если это не происходит, гигрометр дает ошибочные показания, причем величина ошибки равна разности между показаниями термостата (Тm) и гигрометра (Тр).

Таким образом устанавливается правильность работы гигрометра в рабочей точке и ее окрестностях - на газе того же состава, при рабочем давлении без демонтажа гигрометра. При этом время измерения по сравнению с прототипом сокращается.

1. Устройство для поверки конденсационных гигрометров природного газа, содержащее камеру увлажнения с входным для подачи газа и выходным для подключения гигрометра штуцерами, в которой размещены влагозадающие элементы и датчик температуры, отличающееся тем, что влагозадающие элементы расположены вертикально вдоль всей камеры увлажнения и выполнены в виде периодически повторяемых слоев гидрофильной ткани, разделенных металлическими перфорированными перегородками, имеющими тепловой контакт со стенками камеры увлажнения, а камера увлажнения расположена в термостате и в нижней части заполнена конденсатом паров воды, технологических спиртов и высших углеводородов природного газа, при этом влагозадающие элементы погружены в конденсат.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что камера увлажнения через переключающие элементы соединена с газопроводом и исследуемым гигрометром так, что газ, поступающий на вход камеры увлажнения, по составу и давлению идентичен газу, поступающему на вход гигрометра.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к получению влажных газовых потоков, как калибровочных стандартов, и может быть использовано в аналитической химии в качестве эталона для градуировки кулонометрических анализаторов влажности в области микроконцентраций.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к гигрометрии, и может быть использовано во всех отраслях промышленности для калибровки и поверки гигрометров.

Изобретение относится к гигрометрии. .

Изобретение относится к измерительной технике. .

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к гигрометрии, и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства для калибровки и поверки гигрометров.

Изобретение относится к области метеорологии и может быть применено для измерения влажности газов при градуировке и поверке пирометров. .

Изобретение относится к области испытаний, контроля, аттестации и поверки гигрометров, в частности метеорологических, и может быть использовано в других областях измерительной техники, а также при научных исследованиях.

Изобретение относится к метеорологической измерительной технике, в частности к устройствам для испытаний и поверки датчиков относительной влажности, которые при измерениях помещают (погружают) в анализируемую среду, и может быть использовано в метрологических службах.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к газоаналитическим измерениям, и может быть использовано во всех отраслях промышленности для градуировки и поверки газоанализаторов

Изобретение относится к метеорологии, а именно к способам и устройствам поверки средств измерений подвижности воздуха (анемометров, термоанемометров)

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при калибровке (поверке) гигрометров природного газа

Изобретение относится к области газоаналитических исследований и может быть использовано для градуировки и поверки сигнализаторов довзрывоопасных концентраций паров многокомпонентных жидкостей

Изобретение относится к области измерительной техники, а именно к измерению концентрации кислорода и водорода, предназначенных для поверки, калибровки анализаторов растворенного в жидких средах кислорода и водорода. Устройство для воспроизведения и передачи единиц массовой концентрации кислорода и водорода в жидких средах основано на последовательном приготовлении образцовых растворов жидкости и определении в них содержания растворенного кислорода или водорода. Устройство содержит рабочую камеру, систему терморегуляции, включающую термостат и теплообменный контур, эталонный барометр, эталонный термометр с датчиком, погруженным в среду рабочей камеры, мешалку. Также устройство снабжено анализаторами кислорода и водорода, рабочая камера рассчитана на высокое давление газа и выполнена с предусмотренным смотровым окном и посадочными местами для электрохимических и оптических датчиков анализаторов кислорода или водорода, которым передаются единицы массовой концентрации кислорода и водорода. Кроме того, устройство снабжено системой подачи газовых смесей, состоящей из баллонов с поверочными газовыми смесями, баллона с инертным газом и системы регулирования потока и расхода поверочных газовых смесей, включающей в себя газовую линию, барботер для прокачивания газовых смесей в рабочую камеру, клапаны тонкой регулировки, установленные на входе и выходе рабочей камеры. Техническим результатом является расширение функциональных возможностей и повышение точности проведения поверки и градуировки анализаторов. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Использование: для поверки ультразвуковых анемометров. Сущность изобретения заключается в том, что ультразвуковой анемометр помещают в неподвижную воздушную среду с произвольно установившейся температурой воздуха, включают в режим измерений и сравнивают значения скорости ветра, полученные ультразвуковым анемометром, со значением скорости ветра в неподвижной воздушной среде, которые должны совпадать, при этом об окончательном соответствии метрологических характеристик ультразвукового анемометра паспортным данным судят после того, как преобразовывают акустические импульсы, излучаемые акустическими излучателями ультразвукового анемометра, в электрические, исключая при этом распространение акустического импульса через воздушную среду, и задерживают полученные электрические импульсы на время ti, устанавливаемое испытателем, которое определяют по заданному математическому выражению. Технический результат: обеспечение возможности существенного сокращения временных затрат на проведение операций по поверке ультразвуковых анемометров. 3 н.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области аналитического приборостроения и предназначено для определения составляющих погрешности потребителем при эксплуатации во время обязательных регламентных работ и перед периодической поверкой гигрометров для измерения объемной доли влаги чистых нейтральных газов, указанных в технических условиях на конкретный тип гигрометра. Генератор влажного газа, представляющий собой полый металлический цилиндр с входными и выходными штуцерами для входа и выхода анализируемого газа, внутри цилиндра находится полая металлическая капсула, по торцам которой закреплены пневмосопротивления с калиброванными отверстиями, внутри полой капсулы находится источник влаги - вода и капсула с помощью центрирующих прокладок из фторопласта с поперечными отверстиями для прохождения газа закреплена по центру металлического цилиндра. Все это представляем из себя простую конструкцию, малые габариты, легко изготавливается и просто эксплуатируется. С помощью такого генератора можно задавать необходимую влажность для определения составляющей погрешности гигрометра, а изменение задаваемой влажности можно регулировать изменением общего расхода газа через проверяемый гигрометр. 1 табл., 1 ил.

Изобретения относятся к области измерительно-преобразующей техники и могут быть использованы для поверки роторных анемометров. Способ позволяет проводить поверку роторного анемометра непосредственно на месте его эксплуатации. Устройство для осуществления способа содержит образцовый торсиометр с системой отсчета показаний, электродвигатель и контроллер. При этом вращение оси анемометра осуществляется электродвигателем через образцовый торсиометр. Скручивание торсиометра пропорционально крутящему моменту, создаваемому на оси анемометра. Система отсчета расположена вне торсиометра и позволяет измерять частоту вращения анемометра и угол скручивания. Крутящий момент, создаваемый на оси анемометра, имеет две составляющие, обусловленные трением оси анемометра и аэродинамическими характеристиками воздушного винта. Отклонение крутящего момента от номинального для каждой из моделей анемометров в рабочем диапазоне скорости вращения служит критерием годности. Технический результат заключается в упрощении процедуры поверки анемометра. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.
Наверх