Настройка типовых ИЛ учета газов и пара - ИВК АБАК+

Научно-инженерный центр
ИНКОМСИСТЕМ
ИНСТРУКЦИЯ
Настройка типовых измерительных линий учета газов и водяного пара
ИВК «АБАК+»
Версия 1.0
2014
Содержание
1
Основные обозначения ..................................................................................................... 3
2
Особенности настроек разных сред ............................................................................... 4
2.1 Особенности настроек среды природного газа ......................................................................4
2.2 Особенности настроек среды попутного газа ........................................................................5
2.3 Особенности настроек среды смеси технически важных газов .........................................5
2.4 Особенности настроек среды вода(водяной пар) ..................................................................6
2.5 Особенности настроек среды смеси умеренно-сжатых газов .............................................7
3
Примеры типовых ИЛ учета газов и водяного пара .................................................. 8
3.1 ИЛ с объемным расходомером ..................................................................................................8
3.2 ИЛ с сужающим устройством ...................................................................................................8
3.3 ИЛ с массомером ..........................................................................................................................9
3.4 ИЛ с объемным расходомером и поточным плотномером..................................................9
4
Типовое аналитическое оборудование, подключаемое к ИВК .............................. 10
4.1 Хроматограф(XM) .....................................................................................................................10
4.2 Анализатор температуры точки росы по воде(ТТРв)........................................................10
4.3 Анализатор температуры точки росы по углеводородам(ТТРу) .....................................10
4.4 Влагомер(М) ...............................................................................................................................11
4.5 Плотномер(D) .............................................................................................................................11
ЛИТЕРАТУРА ........................................................................................................................ 12
2
1 Основные обозначения
В документе приняты следующие основные обозначения:
- Измерительная линия (ИЛ);
- Блок Контроля Качества(БКК);
- Массомер (W);
- Датчик влажности(M);
- Плотномер(D);
- Датчик давления на влагомере(Pв);
- Датчик температуры на влагомере(Tв);
- Анализатор температуры точки росы по воде(ТТРв);
- Датчик давления на ТТРв (Тв);
- Анализатор температуры точки росы по углеводородам(ТТРу);
- Датчик давления на ИЛ (Pл);
- Датчик температуры на ИЛ (Tл);
- Поточный хроматограф(ХМ);
- Объемный расходомер(F);
- Датчик перепада давления(dP).
3
2 Особенности настроек разных сред
2.1 Особенности настроек среды природного газа
1) В группе настроек «Параметры среды N» в элементе «Тип среды» должен быть
задан «природный газ».
2) Параметр «Стандартная температура среды» обычно задается равным 20 гр.С
3) Датчики давления, температуры и влажности среды не настраиваются.
4) Параметр «Источник используемого состава» влияет только на выбор времени
ожидания состава и принимает значения «Хроматограф» или «АРМ»
5) Параметры «Время ожидания состава от хроматографа» и «Время ожидания
состава от АРМа» позволяют задать интервалы времени в секундах между первым
изменившимся компонентом состава и принятием нового состава в качестве
используемого для источника состава Хроматограф или АРМ. Необходимость указания
времени ожидания обусловлена тем, что состав может быть записан в контроллер
несколькими командами модбас с задержкой по времени. Как правило, достаточно
указать время порядка 5 секунд для АРМ и 60 секунд для Хроматографа(в случае, если
хроматограф обновляет свой выходной состав не весь сразу, а в процессе анализа
компонентов по отдельности).
6) Параметр «Глубина усреднения исходного состава» позволяет выполнить
усреднение каждого компонента состава с заданной глубиной до применения его в
качестве используемого контроллером. Если глубина усреднения равна 0, то никакого
усреднения не выполняется и исходный состав сразу копируется в используемый.
7) Параметр «Способ нормирования состава» позволяет настроить способ
приведения состава к 100 процентам(или к единице, если состав задан в долях).
Если выбран способ – «метан по разности», то разница между 100 процентами и
суммой всех компонентов просто прибавляется к метану.
Если выбран способ – «средневзвешенный», то разница между 100 процентами и
суммой всех компонентов распределяется между всеми компонентами, таким образом,
меняется количество каждого компонента состава, а не только метана. Исключение
составляют условно-постоянные компоненты. Как правило, в качестве условнопостоянных компонентов выступают гелий и водород, т.е. те компоненты, которые
присутствуют в составе, но не измеряются хроматографом. Любой из компонентов
может быть указан в качестве условно-постоянного при помощи подгруппы «Признаки
постоянных компонентов газа». Для этого нужно изменить его значение с «измеренный»
на «постоянный».
8) Параметр «Единицы измерения состава» позволяет выбрать из списка
практически все используемые на сегодняшний день единицы измерения
компонентного состава.
9) Параметр «Метод расчета параметров природного газа» - это метод вычисления
коэффициента сжимаемости природного газа по ГОСТ 30319. Методы NX-19 и GERG91 требуют неполного компонентного состава (CO2, N2 и плотность в станд.усл.).
Методы ВНИЦ СМВ и AGA8-92 требуют задания полного компонентного состава, при
этом плотность в станд.усл. вычисляется самим контроллером по данному составу.
Примечание. Если используются методы NX-19 или GERG-91, то в параметре
«Способ нормирования состава» должен быть задан «метан по разности», а в
параметре «Глубина усреднения исходного состава» должен быть задан ноль.
4
10) Состав газа вводится в параметры подгруппы «Исходный состав и параметры
газа».
2.2 Особенности настроек среды попутного газа
1) В группе настроек «Параметры среды N» в элементе «Тип среды» должен быть
задан «попутный газ».
2) Параметр «Стандартная температура среды» обычно задается равным 20 гр.С
3) Способы задания влажности попутного газа:
- Абсолютная влажность газа в г/м3 вводится по данным лаборатории. При этом
в параметре «Источник сигнала» датчика влажности указывается «константа», а
«Единица измерения» должна быть задана в «г/м3». Датчики давления и температуры
настраиваются следующим образом: «источник сигнала» = «константа», значения
констант – это физические условия, при которых определялась влажность газа в
лаборатории, обычно, это стандартные условия - 20 гр.С и 0,101325 МПа.
- Процентное содержание (доля) водяного пара в компонентном составе газа. При
этом содержание водяного пара задается непосредственно в исходном составе. В
параметре «Источник сигнала» датчика влажности указывается «константа», значение
константы задается равным нулю.
- Абсолютная влажность газа в г/м3 по данным влагомера. При этом в параметре
«Источник сигнала» датчика влажности указывается «аналоговый канал» или «внешний
ресурс», а «Единица измерения» должна быть задана в «г/м3». Датчики давления и
температуры настраиваются в соответствии с документом [1]. Если датчик влажности
расположен непосредственно на ИЛ, то датчики давления и температуры среды
настраиваются идентично датчикам линии. Если датчик влажности расположен в БКК,
то указываются настройки датчиков давления и температуры БКК.
4) Параметры «Источник используемого состава», «Время ожидания состава от
хроматографа», «Время ожидания состава от АРМа», «Глубина усреднения исходного
состава» и «Единицы измерения состава» настраиваются аналогично параметрам для
природного газа.
5) В параметре «Способ нормирования состава» должен быть задан «метан по
разности».
6) Состав газа вводится в параметры подгруппы «Исходный состав и параметры
газа».
2.3 Особенности настроек среды смеси технически важных газов
Примеры смесей газов для учета при помощи данного типа среды:
- азот;
- воздух (в том числе и влажный);
- сероводород;
- водородосодержащая смесь.
Особенности настроек:
1) В группе настроек «Параметры среды N» в элементе «Тип среды» должно быть
задано «смеси тех.газов».
2) Параметр «Стандартная температура среды» обычно задается равным 20 гр.С
(были случаи использования 0 гр.С) .
3) Если среда - влажный воздух, то нужно настроить параметры датчика влажности
стандартным образом, указав в качестве значения «Единицы измерения» - «% объем».
5
Т.е. задается относительная влажность воздуха от 0 до 100 процентов. Также требуется
настроить датчики давления и температуры среды стандартным образом на условия
определения относительной влажности.
Если среда не влажный воздух, то в параметре «Источник сигнала» датчика
влажности указывается «константа», значение константы задается равным нулю. При
этом, датчики давления и температуры среды не настраиваются.
4) Параметры «Источник используемого состава», «Время ожидания состава от
хроматографа», «Время ожидания состава от АРМа», «Глубина усреднения исходного
состава» и «Единицы измерения состава» настраиваются аналогично параметрам для
природного газа.
5) В параметре «Способ нормирования состава» должен быть задан «метан по
разности».
6) Состав газа вводится в параметры подгруппы «Исходный состав и параметры
газа».
2.4 Особенности настроек среды вода(водяной пар)
Выполняется учет воды в следующих фазовых состояниях:
- вода;
- насыщенный пар (с настраиваемой степенью сухости);
- перегретый пар.
Особенности настроек:
1) В группе настроек «Параметры среды N» в элементе «Тип среды» должно быть
задано «вода(водяной пар)».
2) Параметр «Стандартная температура среды» обычно задается равным 20 гр.С
3) Датчики давления и температуры среды не настраиваются.
4) Если фазовое состояние воды – насыщенный пар, то необходимо настроить
степень сухости пара. Для этого в параметре «Единица измерения» датчика
влажности(сухости пара) должен быть задан «% масс», остальные параметры датчика
влажности(сухости пара) настраиваются стандартным образом.
5) Состав и другие параметры не настраиваются.
6) В группе настроек «Линия N» в подгруппе «Настройка вычислений»
устанавливается метод определения фазового состояния воды при помощи параметра
«Метод определения среды вода-пар»:
-авто, по датчикам давления и температуры (по показаниям датчиков контроллер
автоматически определяет фазовое состояние воды);
-вода (используется, если среда всегда вода);
-насыщенный пар (используется, если среда всегда насыщенный пар);
-насыщенный пар, только датчик давления (используется, если среда всегда
насыщенный пар и есть только датчик давления; температура пара на линии насыщения
рассчитывается автоматически по показаниям датчика давления);
-насыщенный пар, только датчик температуры (используется, если среда всегда
насыщенный пар и есть только датчик температуры; давление пара на линии насыщения
рассчитывается автоматически по показаниям датчика температуры);
-перегретый пар (используется, если среда всегда перегретый пар).
6
2.5 Особенности настроек среды смеси умеренно-сжатых газов
Примеры смесей газов для учета при помощи данного типа среды:
- природный газ с повышенным содержанием водорода;
- газовая смесь с аммиаком;
- гелиевый концентрат;
- аммиак.
Особенности настроек:
1) В группе настроек «Параметры среды N» в элементе «Тип среды» должно быть
задано «ум.сжат.смеси газов».
2) Параметр «Стандартная температура среды» обычно задается равным 20 гр.С
(были случаи использования 0 гр.С) .
3) Датчики давления, температуры и влажности среды не настраиваются.
4) Параметры «Источник используемого состава», «Время ожидания состава от
хроматографа», «Время ожидания состава от АРМа», «Глубина усреднения исходного
состава» и «Единицы измерения состава» настраиваются аналогично параметрам для
природного газа.
5) В параметре «Способ нормирования состава» должен быть задан «метан по
разности».
6) Состав газа вводится в параметры подгруппы «Исходный состав и параметры
газа».
7
3 Примеры типовых ИЛ учета газов и водяного пара
3.1 ИЛ с объемным расходомером
Схема ИЛ приведена на рис. 1.
F
Pл
Tл
Рисунок 1. ИЛ тип 1
Особенности настроек:
1) В группе настроек «Линия» в подгруппе «Основные параметры» элемент «Тип
преобразователя расхода» должен быть задан «объем.расходомер».
2) Настройка параметров объемного расходомера описана в разд. 2 документа [1].
Примечание. К-факторы всегда задаются в имп/м3. Если их число меньше 12, то
признак окончания списка – следующая частота равна нулю.
3) Настройка датчиков Pл и Tл приведена в [1].
4) В параметре «Измеряемая среда» задается номер среды, в которой настроен
нужный тип среды.
3.2 ИЛ с сужающим устройством
Схема ИЛ приведена на рис. 2.
dP
Pл
Tл
Рисунок 2. ИЛ тип 2
Особенности настроек:
1) В группе настроек «Линия» в подгруппе «Основные параметры» элемент «Тип
преобразователя расхода» должен быть задан «диафрагма», «трубка Аннубар» или
«труба Вентури».
2) Настройка параметров для каждого из типов сужающих устройств описана в
разд. 2 документа [1].
3) Настройка датчиков dP, Pл, Tл приведена в [1].
4) В параметре «Измеряемая среда» задается номер среды, в которой настроен
нужный тип среды.
8
3.3 ИЛ с массомером
Схема ИЛ приведена на рис. 3.
W
Pл
Tл
Рисунок 3. ИЛ тип 3
Особенности настроек:
1) В группе настроек «Линия» в подгруппе «Основные параметры» элемент «Тип
преобразователя расхода» должен быть задан «массомер».
2) Настройка параметров массомера описана в разд. 2 документа [1].
Примечание. К-факторы всегда задаются в имп/т. Если их число меньше 12, то
признак окончания списка – следующая частота равна нулю.
3) Для вычисления расхода при стандартных условиях не нужны датчики Pл и Tл,
но если они есть, то их настройка приведена в [1].
4) В параметре «Измеряемая среда» задается номер среды, в которой настроен
нужный тип среды.
3.4 ИЛ с объемным расходомером и поточным плотномером
Схема ИЛ приведена на рис. 4.
F
D
Рисунок 4. ИЛ тип 4
Особенности настроек:
1) В группе настроек «Линия» в подгруппе «Основные параметры» элемент «Тип
преобразователя расхода» должен быть задан «объем.расходомер».
2) Настройка параметров объемного расходомера описана в разд. 2 документа [1].
Примечание. К-факторы всегда задаются в имп/м3. Если их число меньше 12, то
признак окончания списка – следующая частота равна нулю.
3) Настройка поточного плотномера приведена в [1].
4) В параметре «Измеряемая среда» задается номер среды, в которой настроен
нужный тип среды.
5) В параметре «Использовать плотномер»
группы настроек «Линия»
указывается номер настроенного плотномера. В этом случае рабочая плотность,
полученная от плотномера, будет использоваться в расчетах расхода газа вместо
вычисленной по компонентному составу и давлению с температурой.
9
4 Типовое аналитическое оборудование, подключаемое к ИВК
ХМ
Pт
ТТРв
ТТРу
Pв
М
Тв
D
Рисунок 5. Аналитическое оборудование, подключаемое к ИВК
4.1 Хроматограф(XM)
Хроматограф, как правило, подключается к ИВК по цифровым интерфейсам RS485 или Ethernet. Подключение выполняется через блок логики в среде CoDeSys.
Полученный от хроматографа компонентный состав записывается в параметры
подгруппы «Исходный состав и параметры газа» группы «Параметры среды N».
Тестовый пример подключения хроматографа MicroSAM на CoDeSys
Test_Chrom.project. При подключении хроматографа по RS-485 для распараллеливания
сигналов от хроматографа на два и более ИВК с целью резервирования рекомендуется
использовать MOXA MGate MB3180.
4.2 Анализатор температуры точки росы по воде(ТТРв)
Анализатор может подключаться к ИВК по аналоговому каналу или цифровым
интерфейсам RS-485, Ethernet. Настройка выполняется в группе «Гигрометр N»
подгруппа «Настройка датчика точки росы по воде».
В ИВК реализован алгоритм пересчета температуры точки росы к контрактному
давлению. Для его выполнения нужно настроить следующие параметры в группе
«Гигрометр N»:
- «Режим работы» = «включен»
- «Использовать методику» =
«ГОСТ53763(таблицы)»-самый новый и точный
«ГОСТ53763(формулы)»-менее точный, но можно считать за пределами таблицы
«ГОСТ20060»-старый ГОСТ, но есть ссылка в СТО Газпром.
- «Контрактное давление»=Давление приведения ТТР, обычно 3.92 МПа.
- Подгруппа «Настройка датчика давления» позволяет настроить значение давления в
месте установки анализатора температуры точки росы по воде.
4.3 Анализатор температуры точки росы по углеводородам(ТТРу)
Анализатор может подключаться к ИВК по аналоговому каналу или цифровым
интерфейсам RS-485, Ethernet. Настройка выполняется в группе «Гигрометр N»
подгруппа «Настройка датчика точки росы по углеводородам».
10
4.4 Влагомер(М)
Влагомер может подключаться к ИВК по аналоговому каналу или цифровым
интерфейсам RS-485, Ethernet. Настройка выполняется в группе «Параметры среды N»
подгруппа «Настройка датчика влажности(сухости пара)».
Применение влагомера для разных сред:
- попутный газ: влагомер настраивается, как датчик абсолютной влажности в г/м3,
обязательно настраиваются датчики давления и температуры среды.
- смеси технически важных газов: только для влажного воздуха, влагомер
настраивается, как датчик относительной влажности в процентах, обязательно
настраиваются датчики давления и температуры среды.
- вода(водяной пар): только для насыщенного пара, влагомер настраивается, как датчик
сухости пара массовый в процентах.
4.5 Плотномер(D)
Плотномер может подключаться к ИВК по аналоговому каналу, частотному
каналу или цифровым интерфейсам RS-485, Ethernet. Настройка выполняется в группе
«Плотномер N» подгруппа «Настройка датчика плотности». Если плотномер
используется для учета газа, то в группе настроек «Линия» в подгруппе «Основные
параметры» в параметре «Использовать плотномер» указывается номер настроенного
плотномера. В этом случае рабочая плотность, полученная от плотномера, будет
использоваться в расчетах расхода газа вместо вычисленной по компонентному составу
и давлению с температурой.
11
ЛИТЕРАТУРА
1. КОМПЛЕКСЫ ИЗМЕРИТЕЛЬНО-ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ РАСХОДА И КОЛИЧЕСТВА
ЖИДКОСТЕЙ И ГАЗОВ «АБАК» Руководство по эксплуатации (ИнКС.425210.003) Версия 1.1
2. ГОСТ 30319-96. ГАЗ ПРИРОДНЫЙ. МЕТОДЫ РАСЧЕТА ФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ
3. ГСССД МР113-03. ВЛАЖНЫЙ НЕФТЯНОЙ ГАЗ
4. ГОСТ 8.586-2005. ИЗМЕРЕНИЕ РАСХОДА С ПОМОЩЬЮ СУЖАЮЩИХ УСТРОЙСТВ
5. ПР 50.2.019-2006. МЕТОДИКА ВЫПОЛНЕНИЯ ИЗМЕРЕНИЙ ПРИ ПОМОЩИ
ТУРБИННЫХ, РОТАЦИОННЫХ И ВИХРЕВЫХ СЧЕТЧИКОВ
12