УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОВЕРКИ КОНДЕНСАЦИОННЫХ ГИГРОМЕТРОВ ПРИРОДНОГО ГАЗА Российский патент 2008 года по МПК G01W1/18 

Описание патента на изобретение RU2319180C1

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.

Похожие патенты RU2319180C1

название год авторы номер документа
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОВЕРКИ ГИГРОМЕТРОВ ПРИРОДНОГО ГАЗА 2009
  • Кузнецов Сергей Анатольевич
  • Москалев Игорь Николаевич
  • Чистяков Алексей Олегович
RU2395824C1
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ ПРИРОДНОГО ГАЗА ПОСЛЕ ГЛИКОЛЕВОЙ ОСУШКИ 2008
  • Вышиваный Иван Григорьевич
  • Костюков Валентин Ефимович
  • Москалев Игорь Николаевич
RU2361196C1
СПОСОБ ГРАДУИРОВКИ И ПОВЕРКИ ГИГРОМЕТРА 2015
  • Калинин Сергей Николаевич
  • Касьяненко Андрей Александрович
  • Цыганков Станислав Евгеньевич
RU2627280C2
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ТОЧКИ РОСЫ ПО ВЛАГЕ В ПРИРОДНОМ ГАЗЕ С ВЫСОКИМ СОДЕРЖАНИЕМ ПАРОВ ВЫСШИХ УГЛЕВОДОРОДОВ 2000
  • Москалев И.Н.
  • Христенко А.М.
  • Пищурова Л.В.
RU2198396C2
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ТОЧКИ РОСЫ ПО ВОДЕ В ПРИРОДНОМ ГАЗЕ 2006
  • Москалев Игорь Николаевич
  • Кузнецов Сергей Анатольевич
RU2318207C1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОВЕРКИ КОНДЕНСАЦИОННЫХ ГИГРОМЕТРОВ - ГЕНЕРАТОР ВЛАЖНОСТИ ГАЗА 1998
  • Москалев И.Н.
  • Кориткин И.П.
RU2167442C2
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ТОЧКИ РОСЫ ПО ВОДЕ В ПРИРОДНОМ ГАЗЕ С ВЫСОКИМ СОДЕРЖАНИЕМ ПАРОВ ВЫСШИХ УГЛЕВОДОРОДОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 1999
  • Москалев И.Н.
  • Москалев М.И.
RU2178881C2
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ТОЧКИ РОСЫ ПО ВЛАГЕ В ПРИРОДНОМ ГАЗЕ 2007
  • Вышиваный Иван Григорьевич
  • Костюков Валентин Ефимович
  • Москалев Игорь Николаевич
  • Кузнецов Сергей Анатольевич
RU2346264C1
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ТОЧКИ РОСЫ 2000
  • Москалев И.Н.
RU2189582C2
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ТОЧКИ РОСЫ ПРИРОДНЫХ ГАЗОВ 2000
  • Москалев И.Н.
RU2198395C2

Иллюстрации к изобретению RU 2 319 180 C1

Реферат патента 2008 года 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.

Формула изобретения RU 2 319 180 C1

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.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2008 года RU2319180C1

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОВЕРКИ КОНДЕНСАЦИОННЫХ ГИГРОМЕТРОВ - ГЕНЕРАТОР ВЛАЖНОСТИ ГАЗА 1998
  • Москалев И.Н.
  • Кориткин И.П.
RU2167442C2
Устройство для градуировки и поверки гигрометров 1973
  • Издебский Эдуард Александрович
  • Венедиктов Михаил Витальевич
  • Иванов Евгений Борисович
  • Брянская Елена Павловна
SU466474A1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГРАДУИРОВКИ И ПОВЕРКИ ГАЗОАНАЛИЗАТОРОВ 2004
  • Белошицкий Анатолий Петрович
RU2275661C1
JP 6341933 A, 13.12.1994.

RU 2 319 180 C1

Авторы

Москалев Игорь Николаевич

Кузнецов Сергей Анатольевич

Даты

2008-03-10Публикация

2006-08-10Подача