Устройство для определения влажности газов Советский патент 1978 года по МПК G01N25/56 

1

Изобретение относится преимущественно к газовой промышленности и может быть применено ъ нефтяной, газоперерабатывающей и химической промьааленности в системах осушкй воздуха для определения точки росы по воде и тяжелым углеводородам, а также в теплоэнергетике для определения влаж нести пара.

Известны устройства для определения влажности газов 1 .Точка росы измеряется при помощи термопары. Тер мопара преобразует в электрический сигнал температуру чувствительной пластины, которая поочередно охлаждается и нагревается, что заставляет ;влагу в газе периодически конденсироваться между даумя электродами, находящимися на одной из поверхнос тей пластины. Чувствительная пластина выполнена из материала с высокой теплопроводностью, например из окиси вериллия, с целью уменьшения разности те ператур между конденсационной поверхностью и термопарой.

Известно устройство для измерения плотности и точки 1 , 3 котором испо.льзуется вихревая трубка или трубка Гильта совместно с термопарой для определения эквивалентного молекулярного веса или плотности смеси газов и точки росы газовой смеси. Термопара выполнена в виде Ьлоского планарного элемента и с одно стороны хорснло отполирована для точной индикации точки росы . Холодный газ, забираемый из трубки Гнльта, используется для охлаждения полировочной термопары до образования на Ней инея или росы.

Известно устройство для одновременного определения температуры точек росы и начала гидратообразования в природных и попутных газах 2 .

Однако это устройство не обеспечивает замера точек росы газов высокого давления, а также одновременного замега точек росы по воде и углеводорцам, например, в природных газах.

Устройство содержит конденсирующую поверхность в виде металлического зеркально отполированного стержня с закрепленными на нем распределенными по длине датчиками, имеющего постоян ный во времени и по длине градиент температур и окрашенного наполовину Гигроскопической краской. Стержень выполнен с внутренними полостями на концах, а для создания градиента

Ьгемператур применена вихревая трубка Ранка, выход холодного газа по которой соединен с одной полостью стержня, а выход горячего газа - с другой.

Недостатки прототипа выявились в процессе эксплуатации при замере точек росы по воде и тяжелым углеводородам на газоконденсатных месторождениях страны. Трубка Ранка не позволяет создать достаточный градиент минусовых.температур на конденсирующем стержне при рабочих давлениях природного газа ниже 30 кг/см в ев я- зи со специфическими законами теплопередачи на стержне. Кроме того, КПД трубки Ранка невысок.

Существенным недостатком прототипа является невозможность замеров точек росы по воде и углеводородам в любой точке технологической схемы подготовки газа (после сепараторов Г и 1 ступени, после массообменных аппаратов) из-за неработоспособности прибора при наличии капельной жидкости в отбираемом на анализ газе. В настоящий момент замеры кондиционности газа по точкам росы выполняются только послйй теплообменников, когда считается, что газ не содержит капельной жидкости, однофазный.

Недостатками известных устройств являются также периодичность работы с отклонением и чисткой зеркальной поверхности, невозможность изокинетичного отбора пробы газа на прибор, большие погрешности при замере температуры конденсирующей поверхности. Цель изобретения - повышение точности измерения влажности газов, обеспечение постоянного згииера (круглосуточно) без отклонения прибора, автоматизация процесса замера.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве, состоящем из каме-t ры со смотровым окном, конденсирующей поверхности, охлаждающего устройства и термоизмерителей,, в камере установлен пористый нагреватель и параллельно ему часть тепловой трубки, выходящей за пределы камеры, с термодатчиком, а в плоскости замера расположена следящая система, например оптическая, причем на выведенной части тепловой трубки за- креплены холодильник и нагреватель.

Тепловая трубка выбирается ндобходдамой мощности для получения требуемой холодопроизводительности и тепловых потоков требуемой мощности, чтобы при иэокинетичном отборе пробы исследуемого газа обеспечить замер точек росы от -100 до , т.е. практически во всем требуемсял в технике диапазоне температур.

Преимущества тепловой трубки пои сравнении ее со стержнями очевидны. Например, чтобы прогнать по полуметровому медному стержню с площадью сечения 1 см тепловой поток мощностью 15 КВТ, горячий конец стержня пришлось бы раскалить (предположим, что он не расплавится и не обратится в пар) до 180000с.Ординарная тепловая трубка таких же размерив, наполненная, например, жидким литиеМ, разогретым до , легко пропуска(ет те же 15 квт при разности температур на концах меньше 5°С. Как вндно, ее теплопроводность в несколько тысяч раз больше, чем у меди. На конце тепловой трубки вне камеры замера установлены холодильник и нагреватель для создания градиента тем- . ператур как в минусовом диапазоне, так и в плюсовом. В камере охлаждения может быть применен любой источник холода; например, дросселируемый

газ высокого давления или электрохолодильник .

В камере нагревания может быть применен любой источник тепла, например горячие газы или электронагреватель. Меняя соотношение площадей тепловой трубки в камере .замера и в камерах холодильника и нагревателя, концентрируют тепло или холод, т.е. варьируют интенсивность потоков тепла или лода .

Наличие следящей системы, например оптической, на тепловой трубку и термодатчика позволяет объективно фиксировать момент выпадения ро35 сы, конденсации паров на тепловой трубке .

Установленный в камере параллельтепловой трубке пористый нано

греватель обеспечивает получение однофазной среды, т.е. возможность отбора изокинетичных проб для замера точки росы в любой точке техноло гической схемы,

В результате предложенное устройство обеспечивает повышение точности замера точки по воде и углеводородам, позволяет, проводить постоянный замер то.чки: росы без отключения прибора для высушивания ::пиртом зеркальной конденсирующей поверхности, позволяет иметь объекЕгивную оценку момента конденсации hapoB и автоматизировать процесс

1замера

точки росы

На чертеже схематично показано

предложенное устройство для oпpeдeлev ния влажности газов.

Устройство содержит входной штуцер 1 для подачи газа в камеру 2, в которой помещены пористый элемент60 нагреватель 3, а параллельно ему

тепловая трубка 4, на другом которой вне камеры замера закреплены камеры охлаждения 5 и подогрева 6. Термодатчик 7 с осветителем 8 и

65 регистрирующим элементом 9 (следящая

система) расположены в плоскости регистрации температуры.

Устройство работает следующим образом. Газ, который отобран из основного потока, изокинетично по штуцру 1 попадает в камеру 2 вьосокого давления. Проходя через пористый элемент-нагреватель 3, исследуемый газ -высушивается и очищается (капельная взвесь жидкости в поровой структуре испаряется, а мехпримеси улавливаются) , а затем соприкасается с поверх ностью тепловой трубки 4. При достижении соответствующей температуры поверхности тепловой трубки 8 плоскости регистрации температуры начнется конденсация паров на подготовленную поверхность. Следящая система обеспечивает объективную фиксацию момента появления росы и считывание в этот момент точки росы по показанию термодатчика.

Дальше исследуемый газ попадает в камеру охлаждения 5, где например, за счет дроссель-эффекта обеспечиваеся требуемая холодопроизводительност тепловой трубки 4. При этом тепловая трубка работает в режиме охлаждения. После записи параметров камеру охлаждения 5 выключают, а камеру нагрева 6 включают. При ра боте камеры нагрева без отключения подачи исследуемого газа конденсат с поверхности тепловой трубки 4 испарится и устройство установится а исходное рабочее состояние.

Технико-экономические преимущества предложенного устройства для определения влажности газов заключаются в том, что обеспечивается круглосуточный замер без отключения прибора на очистку конденсирующей поверхности спиртом и пов лиается точность замера точек росы ho воде и углеводородам в газах.

Ожидаемый экономический эффект от внедрения изобретения, например, на Крестищенском газоконденсатном месторождении составит около 300 тыс. руб/год.

Наиболее целесообразно использовать изобретение в газовой промын- ленности на газоконденсатныэс месторождениях страны и на замерных пунктах при экспорте газа за границу. Целесообразно применение в теплознергетике для определения влажности пара. Для промьЕиленного использования изобретения необходимо иметь серийно изготавливаемые тепловые трубки диаметром 20-25 t и длиной 300500 мм. При целевсяи изготовлении для получения промышленного образца потребуется один год.

Формула изобретения

20

Устройство для определения влажности газов, состоящее из камеры со смотровым окном, конденсирующей пс:-ер25 ности, охлаждающего устройства и термоизмерителей, отличающеес я тем, что, с целью повышения точности измерения, в камере установлен пористый нагреватель и параллельно

3() ему часть тепловой трубки , выходящей за пределы камеры, с термодатчиком, а в плоскости замера расположена следящая система, например оптическая, причем на выведенной части

.„. тепловой трубки закреплены холодильник и нагреватель.

Источники информации, принятые so внимание при экспертизе:

1.Описание приборов для опреде4 пения точки росы Роса-1, ДЦН-1,66

2,Авторское свидетельство СФСР 1 219261, Q01 N 25/66, 30.05.68.

4 / /

3

fi

VL

Hxh