Микропроцессорный комплекс "GiperFlo-3ПМ"

дипломная работа

1.2 Обзор основных методов и средств измерения расхода природного газа

В газовой промышленности используются несколько способов учёта за расходом газа. Проведем обзор самых известных способов контроля подачи газа на газораспределительной станции.

Для хозрасчётного учета, по правилам поставки и транспортировки газа, необходимо три прибора:

- дифференциальный самопишущий манометр ДСС [41], измеряющий расход газа;

- манометр технический самопишущий МТС [42], измеряющий давление газа (иногда заменяемый обычным манометром МТИ с кл. точности 0,6);

- прибор, регистрирующий температуру газа, ДИСК - 250 [43], работающего в паре с термометрами сопротивления ТСМ или ТСП (или термометр).

Приборы регистрируют соответствующие параметры в течение суток, после чего картограммы снимаются и обсчитываются вручную при помощи корневого и пропорционального планиметра.

Среднесуточный и часовой расход газа определяется по правилам ГОСТ 8.563.1-97 [1]. Действительное значение расхода вещества определяют исходя из рабочих условий изменения, действительных параметров потока, действительных геометрических размеров сужающих устройств и применяемых средств измерений.

Для расчёта среднесуточного расхода газа, должны быть известны следующие значения средних суточных физико-химических параметров потока газа:

компонентный состав смеси газов или её плотность при нормальных или рабочих условиях;

для чистого индивидуального газа - плотность при нормальных или рабочих условиях;

абсолютное давление среды;

температура среды;

относительная (или абсолютная) влажность газа;

перепад давления на сужающем устройстве.

Кроме того, должны быть известны данные по пределам диапазонов шкалы измерений регистрирующих приборов, типам и характеристикам установленных на них диаграмм [2].

Средний суточный объёмный расход сухого газа, измеряемый диафрагмами с угловым способом отбора ДС, при применении расходомеров с неравномерными стопроцентными диаграммами определяют по формуле (1.1) [1]:

(1.1)

где СQy - постоянная расходомерного устройства, учитывающая характеристики дифманометра конструктивные параметры прямых участков трубопровода и сужающего устройства;

Nк и Nп - планиметрические числа, полученные по отсчёту пропорционального или корневого планиметров соответственно;

Eg - коэффициент расширения газа, учитывающий изменение плотности газа, при прохождении через диафрагму;

Kt2 - коэффициент коррекции расхода на температурное расширение диафрагмы;

Rre - коэффициент коррекции расхода на число Рейнольдса;

Kрт - коэффициент коррекции расхода сухого газа на давление и температуру;

Кр. ном - коэффициент коррекции расхода на плотность газа в нормальных условиях;

ДК - коэффициент коррекции расхода на сжимаемость газа.

Постоянную расходомерного устройства определяют по формуле (1.2) [1]:

(1.2)

где бy - коэффициент расхода диафрагм, который определяется по формуле (1.3) [1]:

. (1.3)

Постоянную расходомерной установки при многониточных системах определяют для каждой измерительной линии в отдельности.

Для определения коэффициента коррекции расхода на число Рейнольдса вначале вычисляют расход вещества при его действительных рабочих параметрах.

Коэффициент коррекции на число Рейнольдса определяют по выражению (1.4) [1]:

(1.4)

Коэффициент коррекции расхода Kрт определяют по формуле (1.5) [2]:

. (1.5)

Избыточное давление следует измерять через отдельное цилиндрическое отверстие. При угловом способе отбора перепада давления - непосредственно у входной полости сужающего устройства в углу, образуемом последним со стенкой трубопровода (при камерном отборе - в корпусе камеры).

Барометрическое давление измеряют в месте расположения расходомера.

Барометрическое давление может быть принято постоянным, если отклонения текущих значений абсолютного давления, вызванные изменением барометрического давления, не превышают 0,5%.

Измерение температуры среды производят на прямом участке трубопровода до или после сужающего устройства.

Коэффициент коррекции расхода Кр. ном определяют по формуле (1.6) [2]:

(1.6)

где Рном. - плотность газа.

Плотность сухих газов и их смесей определяют лабораторными методами или аналитическим расчётом по известному компонентному составу смеси.

При лабораторном определении плотности сухих газов и их смесей предпочтительно применение пикнометрического метода.

Коэффициент коррекции расхода ДК определяют по формуле (1.7) [1]:

(1.7)

где К - коэффициент сжимаемости учитывающий свойства реального газа в отличии от идеального, определяется по прилагаемой к паспорту на сужающее устройство таблице при определении [3]:

(1.9)

(1.10)

где Рпр и Тпр - приведённые значения температуры и давления;

Рпк и Тпк - псевдокритические значения давления и температуры природного газа, которые определяются по формулам (1.11) и (1.12) [3]:

(1.11)

(1.12)

где CO2 и N2 - молярные концентрации, берутся из данных химической лаборатории, не реже двух раз в месяц.

При получении от химической лаборатории и введении их значении в формулы значения CO2 и N2 необходимо разделить на 100.

Затем определяется коэффициент коррекции на расширение газа учитывающего изменение плотности газа при прохождении его через сужающее устройство. Далее определяем коэффициент коррекции на тепловое расширение материала, сужающего устройства, определяем поправочный коэффициент на число Рейнольдса, которое берём из прилагаемой к паспорту на измерительный узел таблицы.

Достоинствами этого способа является то, что он относительно дешев, а также применим для труб с большим и малым диаметром. А недостатками являются то, что для ежегодного применения необходимо или замена диафрагмы на больший или меньший диаметр или замена самопишущего манометра МТС с большим или меньшим перепадом, а также постоянное участие оператора для снятия картограмм с приборов, обводки, обсчёта, и передачи данных в диспетчерскую ЛПУ МГ. Требуется ежегодный демонтаж приборов ДСС, МТС, Диск - 250, диафрагмы, для проверки правильности работы в ЦСМе (государственной поверки) [26].

Другим способом учёта расхода газа является расчёт по газовым счётчикам типа СГ, ТГС, ТZ, РУТС - ДМД.

Выше перечисленные счётчики предназначены для измерения объёма плавно меняющихся потоков очищенных неагрессивных одно и многокомпонентных газов при использовании их в установках промышленных и коммунальных предприятий, в том числе для учёта при коммерческих операциях [4].

Принцип действия счётчиков основан на использовании энергии потока газа для вращения чувствительных элементов счётчиков - крыльчатки, лопаток ротора. Затем число оборотов крыльчатки, лопатки ротора с помощью механического редуктора и магнитной муфты подсчитывается на интегрирующем устройстве (счётной головке), показывающем объёмное количество газа, прошедшее через счётчик за время измерения.

Для измерения количества газа в единицах объёма приведённого к нормальным условиям, необходимо разницу показаний счётчика пересчитать по методике выполнения измерений при помощи турбинных и ротационных счётчиков [4].

В данном способе также используются приборы, регистрирующие среднесуточное давление и температуру, а так же применяется телемеханика (где каждые тридцать секунд фиксируется давление входное и выходное, температура входная и выходная), затем полученные данные подставляются в формулу (1.13) [4]:

(1.13)

где Vn - объём газа, приведённый к условиям правил ПР 50.2.019 - 96;

Vд - объём газа при рабочих условиях, м3 (разница показаний счётчика);

Ризб - рабочее давление (среднее значение за сутки);

Рбар - атмосферное давление;

Рн - нормальное давление = 1,0223 кгс / см2;

Тд - температура газа за контролируемый интервал времени.

У этого способа учета расхода газа одним из достоинств является то, что по сравнению с первым не требует постоянного участия оператора (раз в сутки или раз в месяц при работающей телемеханике). Недостатками этого способа является в основном его применение в автоматизированных газораспределительных станциях с небольшим расходом и малым диаметром трубопровода от 50 до 200 мм. Также требуется ежегодный демонтаж приборов учёта расхода газа, а также демонтажа газового счётчика и установка диафрагмы, которая прошла государственную поверку (в зависимости от типа счётчика раз в год, раз в три года или раз в восемь лет).

Третьим способом учета расхода газа является использование вычислительного комплекса на базе микропроцессорных измерительных комплексов, например “ GiperFlo-3ПМ ”. [5].

Учёт газа и сбор информации ведётся с помощью многониточного измерительного комплекса "GiperFlo-3ПМ" непосредственно на газораспределительной станции с возможностью передачи данных по часовому и суточному расходу в диспетчерскую службу Сохрановского ЛПУМГ по модемной связи.

Многониточный измерительный микропроцессорный комплекс GiperFlo-3ПМ (в дальнейшем "комплекс") [5] предназначен для непрерывного автоматического измерения и вычисления расхода и объема природного газа, приведенного к стандартным условиям по методу переменного перепада давления на стандартных сужающих устройствах на одном, двух или трех измерительных трубопроводах газораспределительной станции.

Комплекс предназначен для эксплуатации, как на открытом воздухе, так и в помещениях при температуре окружающего воздуха от минус 30 до плюс 50°С при относительной влажности до 98% при 35°С. Комплекс предназначен для эксплуатации во взрывоопасных зонах открытых промышленных площадок и помещений ГИП классов B-Ia, В-Iг (ПУЗ), где возможно образование взрывоопасных смесей категорий IIА, IIВ групп согласно ГОСТ 12.1.011-78. Комплекс является средством измерения. Межповерочный интервал - 1 год.

Микропроцессорный комплекс "GiperFlo-3ПМ" состоит из вычислителя, переносного запоминающего устройства (терминал) CHIT, датчиков: давления, перепада давления, и температуры.

Вычислитель имеет маркировку взрывозащиты "lExibs IIBT3" и вместе с входящими в комплект комплекса "GiperFlo-3ПМ" датчиками, терминалом может применяться во взрывоопасных зонах в соответствии с ПУЗ и другими нормативными документами, регламентирующими применение электрооборудования во взрывоопасных зонах, в которых возможно образование взрывоопасных смесей категории IIА и IIВ групп согласно ГОСТ 12.1.011-78. Передача информации и питание комплекса от сетевого блока питания БП-С2/12 производится через искробезопасный барьер, имеющий маркировку взрывозащиты IExibs.

Делись добром ;)