Автоматизация технологических процессов книга

Рис. 6.8. Внешний вид радарного уровнемера

Глава 7 П О Т О Ч Н Ы Е В Л А Г О М Е Р Ы

103

•гидрофильные примеси (метанол или диэтиленгликоль, ко­ торые неотличимы от воды для многих промышленных влаго­ меров);

•гидрофобные примеси - высококипящие углеводороды или пары компрессорного масла, которые образуют гидраты при по­ явлении конденсата воды, а также блокируют поверхность чувст­ вительных элементов влагомеров;

•примеси С02 и H2S, образующие кислоты в результате реакции с конденсатом воды, что приводит к очаговой коррозии;

•переменный состав природного газа, который влияет на по­ казания влагомеров;

•механические примеси.

Среди приборов, используемых для анализа влагосодержания газа на потоке, можно выделить анализаторы четырёх основных типов, нашедших применение:

•Оптические анализаторы, измеряющие температуру конден­ сации паров воды в оптическом канале. Эти анализаторы осуще­ ствляют измерения в единицах температуры точки росы.

•Влагомеры с электролитической ячейкой на основе пятиокиси фосфора (Р2О5), использующие закон электролиза Фарадея (связывающий количество электричества с массой поглощенной пятиокисью фосфора воды). Измерение осуществляется в абсолютных единицах.

•Влагомеры, использующие емкостные датчики на основе

плёнок А1203 или Si02.	Ёмкость конденсатора,	образован­
ного двумя электродами и	диэлектриком Al203/Si02,	изменяет­

ся при изменении парциального давления паров воды. Результа­ ты измерения преобразуются в единицы температуры точки росы.

• Влагомеры, реализующие принцип микровесов на основе пьезокристалла со специальным покрытием. Вода, поглощаемая по­ рами полимерного покрытия кварцевого резонатора, изменяет его массу, а следовательно, и его частоту. Влагомер измеряет абсо­ лютное влагосодержание.

7.2. ИЗМЕРИТЕЛЬ ТЕМПЕРАТУРЫ ТОЧКИ РОСЫ

Каждой температуре точки росы соответствует только одно значение давления насыщенного пара. Поэтому, измеряя темпе­ ратуру точки росы при известном значении давления, можно найти абсолютное влагосодержание.

Данный метод измерения используется в преобразователе точки росы Конг-Прима. Прибор предназначен для измерения температуры точки росы в природном газе или воздухе при ра­ бочем давлении и для преобразования измеренного значения в унифицированный токовый сигнал 4...20 мА.

104

Конструктивно прибор состоит из датчика 1, корпуса 2, кры­ шек 3, 4, газоподвода 5 и блока электроники, находящегося внутри корпуса 2 (рис. 7.1).

На рис. 7.2 приведена конструкция чувствительного элемента влагомера газа. Он состоит из корпуса 1, измерителя 4 (в изме­ рителе 4 размещены: светодиод б, фотодиод 5 и оптическое во­ локно 8), терморезистора 7 для измерения температуры чувстви­ тельного элемента, терморезистора 2 для измерения температуры корпуса датчика, трехкаскадного термоэлектрического холодиль­ ника на элементе Пельтье 3-

Измеритель температуры точки росы работает следующим об­ разом. Исследуемый газ омывает изогнутую часть оптоволокон­ ного световода 6 в зоне А (см. рис. 7.2). Световой поток прохо­ дит по оптоволокну от светодиода 6 к фотодиоду 5. В зоне А световой поток частично выходит из световода, так как часть поверхности световода спилена. Чем больше оптическая плот­ ность омывающего световод газа, тем большая часть светового

Рис. 7.1. Внешний вид измерителя температуры точки росы Конг-Прима

105

Рис. 7.2. Конструкция чувствительного элемента измерителя температуры точ­ ки росы Конг-Прима

потока выходит в зоне А, и меньше световой поток, доходящий до фотодиода 5. Световод 8 охлаждается в зоне А с помощью термоэлектрического холодильника 3, а его температура измеря­ ется с помощью терморезистора 7. При температуре выше точки росы поверхность изогнутой части световода является сухой, а его пропускающая способность - максимальной. Световод посте­ пенно охлаждают, постоянно измеряя его температуры. При ох­ лаждении световода и омывающего его газа до температуры на­ сыщения на поверхность изогнутой части световода выпадает конденсат, имеющий ббльшую оптическую плотность, чем сухой газ. Фотодиод 5 регистрирует уменьшение интенсивности до­ шедшего до него светового потока, что является командой реги­ страции температуры конденсации и командой для включения нагрева световода.

При нагреве световода и омывающего его газа выше темпера­ туры насыщения конденсат с поверхности изогнутой части све­ товода испаряется и фотодиод 5 регистрирует увеличение интен­ сивности излучения, что является командой регистрации темпе­ ратуры испарения и включения охлаждения.

После описанного процесса вычисляется температура точки росы, как среднее значение температур конденсации и испарения.

106

Технические	данные
• Режим работы прибора - непрерывный, циклический.
• Диапазон	измерения точки росы от минус 25	до	плюс
30 °с.
• Абсолютная погрешность измерения точки росы		не	более

±1 °С.

• Рабочее давление исследуемого газа от 0,1 до 10,0 МПа.

• Длительность цикла измерения точки росы не более 10 мин.

Измеренное значение точки росы отображается на жидкокри­ сталлическом индикаторе (ЖКИ), встроенном в прибор.

7.3. МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЛАГОСОДЕРЖАНИЯ НЕФТИ

Методы измерения влагосодержание нефти можно разделить на абсолютные, физические и химические.

Абсолютные методы основаны на определении количества во­ ды путём её отделения от основной массы вещества.

В химических методах используют эффект взаимодействия воды с химическим реагентом.

Физические методы позволяют определить содержание воды без изменения её состояния:

При использовании адсорбционного метода анализируемую смесь разделяют в хроматографической колонке на отдельные компоненты, которые определяют с помощью системы детекти­ рования.

Гравиметрический метод можно разделить на метод отстаива­ ния и центрифугирования. Метод отстаивания заключается в отстаивании пробы в измерительном сосуде и последующем из­ мерении уровня раздела фаз нефть - вода. Метод центрифугиро­ вания заключается в разделении определенного объёма пробы в измерительном стакане, расположенном по радиусу центрифуги дном от центра.

Колометрический метод основан на изменении цвета химиче­ ских веществ в присутствии воды или изменении рН водного раствора, в результате чего окрашивается индикатор.

Валюмометрический метод основан на измерении объёма газа, выделяющегося при взаимодействии воды в исследуемом про­ дукте с химическими реагентами, наилучшим из которых являет­ ся гидрид кальция.

Титрометрический метод основан на определении влагосодержания при титровании испытуемой пробы растворами хими­ ческих реагентов.

107

7.4. ВЛАГОМЕР СЫРОЙ НЕФТИ

Оба рассмотренных метода объединены во влагомере «Аквасенс» (рис. 7.3).

Принцип работы влагомера комбинированный: диэлькометрический - на эмульсии «вода в нефти» и оптический - на эмуль­ сии «нефть в воде» (рис. 7.4). При малой обводнённости (вода в нефти) электрод преобразователя, погруженный в смесь, меняет ёмкость нагрузки генератора, вследствие чего изменяется часто­ та Ре выходного сигнала генератора в зависимости от влагосо­ держания водонефтяной смеси (кривая 2). При большой обвод­ нённости (нефть в воде) используется оптический метод, когда изменяется оптическая плотность газонефтяной смеси от содер­ жания в ней нефти. Вода, водосолевые и кислотосодержащие растворы имеют в рабочем спектральном диапазоне нулевую оп­ тическую плотность, в то время как нефть представляет из себя практически непрозрачную жидкость с характерной для каждой ио