贴近真实的天然气湿度测量--纤维光学检测原理降低了天然气湿度检测中可能出现的错误

作者:本网编辑 文章来源:《流程工业》(化工) 发布时间:2010-07-05


图1 在线微湿度检测仪的供货范围包括许多附件,例如电气控制柜、加热的管道、Ex防爆领域中适用的(EEx-d级和EEx-p级)取样传感器和耐压外壳。

长期的稳定性、准确性和可追踪性是每个用户对天然气微湿度检测提出的要求。纤维光学的检测原理恰好满足了这一要求,并提供可换接口,实现天然气气流微湿度的直接检测。

未经人工技术处理的天然气含有水分,如果不把这些水分清除掉的话,将会使天然气输送管道产生锈蚀。因此大多数的天然气加工企业都要求其供应商不断的对天然气的微湿度进行监控。在天然气的干燥过程中(包括天然气入库和出库时)以及天然气交付过程中,都必不可少的要进行微湿度检测。

传统传感器的缺陷

传统的氧化铝传感器(Al2O3)、陶瓷传感器或者薄膜传感器其工作原理都是相同的:按照水的电容常数和介电常数进行检测。按照这种原理进行检测的传感器采购价格经济实惠,但是其长时间稳定工作的性能较差,一般在使用3~6个月后其检测值会出现漂移,必须对传感器进行检修或者重新标定。因此传感器的维护保养费用削弱了成本低廉的优势;某些传感器在接触腐蚀性的天然气成分或者液体介质时,例如接触水、甘醇、氢或者防腐剂时很可能会出现失效;还有其他的一些费用因素必须考虑:与液体介质接触的传感器分析系统必须有一层钛氟龙薄膜;有些传感器不适合在高压条件下工作,必须有辅助的降压装置。在使用这些辅助装置后,又有了更多的故障源,例如,分析系统中液体湿润的钛氟龙薄膜附近形成了一个微环境,从而引起生产流程的差异和检测结果的错误。为使这些敏感的传感器不承受过多的超负荷,通常他们都安装在减压装置中。而在天然气工业领域中,有决定性意义的是交货时必须保证的压缩露点。而氧化铝传感器、陶瓷传感器和薄膜传感器在露点时合适的检测压力为3bar。为确定压缩露点,则必须根据传感器检测的数据用数学方法换算相应的管道压力。而在换算时,既没有考虑物理因素也没有考虑化学因素对压力的影响,这又是一些影响真实的实际压缩露点的根源。

重新改进后的微湿度检测仪

Hygrophil F 5673多通道微湿检测仪按照纤维光学原理进行检测。它采用的是一个坚固的、具有温度和补偿功能的传感器,可以在压力高达200bar的环境中使用。传感器不会被甘醇、水化物、抑制剂、液氢和水等物质损伤;因此这一系统也可以用于其他液体的微湿度检测。


图2 专门为天然气工业企业研发设计的天然气微湿度检测仪经采样系统从管道中获取气体样本。

该仪器对显示装置进行了重新设计,它允许同一个显示装置显示3个微湿度检测传感器检测数据,降低了使用费用。显示屏可以依次获同时显示3~6个检测数据或3条检测曲线。同时,还为微湿度检测仪器增加了数据交换的能力,使它能够通过RS 232或者RS 485接口、以太网与外界交换数据,有多个标准模拟信号输出端,用户还可以选择Modbus和Profibus总线系统。

可配用的数据交换器也使得整个方案更加完美。

为天然气而设计

专为天然气工业企业研发设计的天然气微湿度检测仪,采样系统从管道中获取气体样本。在这一系统中,代替甘醇和钛氟龙薄膜的是具有同样功能的气/液分离装置,利用机械方式将天然气与干扰性的液体分离开来,从而避免了传感器受到污染。它能够有效防止检测数据因短时间受到液体的干扰而出现异常峰值。传感器能够稳定承压最高200bar,可安装在管道的高压侧,检测的结果接近直接在管道中检测的数据,从而能够对真实的压缩露点进行检测。采样系统所有与天然气接触的零部件均为高级不锈钢材料,检测仪的外壳和取样系统都具有点加热功能,该系统可在170bar的工作压力和EEx-d/e IIC T5的防爆场合中使用。

直接检测——减小误差

为了准确的检测天然气的压缩露点,理想的检测方法是将传感器安装在管道中直接检测。但是很多流程设备的操作者认为,这种直接检测的方式风险太大,当一个传感器失灵后,可能为了更换传感器使整套流程设备停止生产,等待漫长的检修;或是改变流程生产管道,从别的管道中“绕道而行”,即要放弃一个检测点。在天然气的微湿度检测中,上述的两种方法都是不可行的,一方面是这样做的成本费用太高,另一方面是因为天然气的微湿度检测是一个重要的、必须严格准确检测的质量指标。利用传感器连接接口,用户可以直接在管道中检测天然气的微湿度。而且,检测传感器还可以随时从流程设备管道中取出、随时插上进行检测。这种连接接口是专门按照天然气管道安全和要求进行设计的,在管道直径为DN80以上时可以使用,并通过了德国技术检验监督局TüV耐压200bar的检验认证。

为什么适合于天然气的微湿度检测?

连续检测湿度的仪器设备很多。但是在干燥流程工艺中湿度检测仪的应用却有着很大的节约费用潜力可以挖掘。如果在干燥设备前、后都对湿度进行检测时,流程设备的操作者可以避免耗能很高的“过分的干燥”,从而节约干燥过分时多消耗的能源费用。同样的,在介质存储之后取出时的湿度检测也能帮助流程设备操作者节省费用。在输送过程中的天然气已经含有很少量的水分,通常情况下可以不再进行费时费钱的干燥处理了。在一定的情况下,天然气中的含水量还是衡量天然气质量和价值的一个尺度。随着经济的全球化,天然气输送过程中的露点问题也逐渐成为人们关注的重要技术焦点了,在地区间和国际间的天然气输气管道中必须保证一定的露点。

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