Экспериментальное обоснование методики определения точек росы при их взаимном наложении по температуре

Особенности алгоритма измерения точек росы

Одновременное измерение точек росы по влаге и углеводородам возможно только конденсационным методом, т.к. для измерения точки росы углеводородов он является практически безальтернативным.

Как известно, измерение точки росы конденсационным методом сводится к выполнению трёх операций: охлаждения поверхности конденсационного зеркала, фиксации момента появления на зеркале конденсата (в виде росы или инея) и измерения температуры поверхности зеркала, соответствующей этому моменту. Способы выполнения этих операций определяют способ измерения и конструкцию используемого первичного преобразователя информации.

Среди зарубежных и отечественных гигрометров, реализующих измерение двух точек росы (по влаге и углеводородам) конденсационным методом можно выделить всего два прибора: канадский анализатор «Bovar» модель 241 и российский анализатор «КОНГ-Прима-4». В первом приборе конденсационная поверхность датчика поделена на две части: полированную (для фиксации точки росы по влаге) и матовую (для фиксации точки росы по углеводородам). Во втором приборе используется эффект нарушения полного внутреннего отражения света внутри оптического волокна (используется в качестве конденсационного зеркала) при образовании на нем пленки конденсата.

Из-за неудовлетворительных результатов измерений точки росы по влаге в присутствии конденсируемых раньше по температуре углеводородов, анализатор «Bovar» снят с производства. Анализатор «КОНГ-Прима-4», наоборот, обеспечивают стабильное измерение точки росы по влаге в присутствии ранее конденсируемых углеводородов. Однако, в силу используемого принципа регистрации, он имеет недостаточную чувствительность к конденсации прозрачных тонких пленок тяжелых углеводородных фракций, а также не может определять точку росы по углеводородам, если она одинакова или находится ниже по температуре точки росы по влаге.

Преимуществом анализатора «КОНГ-Прима-10» является возможность стабильного измерения точек росы газа по влаге и углеводородам независимо от их взаимного расположения по температуре и высокая чувствительность к конденсации углеводородов. Указанные преимущества достигаются за счет применения нового датчика первичной информации и особенностями алгоритма обработки первичной информации при определении точек росы по влаге и углеводородам.

Температуры точки росы природного газа по влаге и углеводородам в зависимости от компонентного состава газа и конкретных термобарических условий проведения измерений могут иметь различное положение на температурной шкале. Учитывая тот факт, что кривая фазового равновесия углеводородсодержащих газов, рассчитываемая по кубическим уравнениям состояния Ван-дар-Вальсова типа, имеет явно выраженный максимум при давлениях газа 2,5…3,5 МПа, а рабочие давления в магистральном трубопроводе могут варьироваться в пределах 1,5… 8,0 МПа, при измерении точек росы в реальных условиях эксплуатации при рабочем давлении в трубопроводе, точка росы по углеводородам может лежать выше, совпадать или лежать ниже точки росы по влаге.

В анализаторе «КОНГ-Прима-10», в отличие от других существующих гигрометров задача определения точек росы по влаге и углеводородам независимо от температуры их конденсации решается за счет использования трех независимых каналов измерения (трех фотоприемников отраженного света). Возможность разделения конденсирующихся из газа влаги и углеводородов при их взаимном наложении доказана экспериментально путем визуализации информационных сигналов на мониторе компьютера. На рис.9 представлены графики изменения информационных сигналов в зависимости от текущей температуры зеркала при различном взаимном расположении точек росы по влаге и углеводородам.

Рис. 9. Поведение информационных сигналов датчика первичной информации анализатора при конденсации влаги и углеводородов

Приведенные на рис. 2 графики показывают, что по поведению сигналов фотоприемников можно различать конденсирующиеся на зеркале влагу и углеводороды. Конденсация углеводородов фиксируется по увеличению сигнала направленного отражения, конденсация влаги – по увеличению сигнала направленно-диффузного и диффузного отражения.

На основании анализа поведения информационных сигналов при конденсации влаги и углеводородов разработан алгоритм измерения точек росы, реализованный в анализаторе «КОНГ-Прима-10».

Дата добавления: 2014-01-07