ru en

Эксплуатационные и метрологические характеристики анализатора точек росы «К0НГ-Прима-10»

Авторы
  • А.Г. Агальцов, А.М. Деревягин,
  • С.В. Селезнев, 000 НПФ «Вымпел»
Анализатор точек росы природных и технологических газов «КОНГ-Прима-Ю», разработанный научно-производственной фирмой «Вымпел» в 2004 г., является принципиально новым прибором в серии приборов «КОНГ-Прима», получивших широкое распространение в системах добычи, транспорта и переработки природного газа как в России, так и в странах СНГ и Западной Европы.
В анализаторе (как и в предыдущих моделях приборов «КОНГ-Прима») реализован конденсационный принцип измерения температуры точки росы. Для регистрации процесса конденсации используется новая конструкция чувствительного элемента. В основе оптической системы регистрации используется эффект Брюстера, основанный на явлении поляризации света при отражении от поверхности диэлектриков. Наличие трех информационных каналов позволяет одновременно определять температуру точек росы нескольких конденсирующихся из природного газа примесей. Определение физической природы примесей производится не по их оптическим свойствам (показателям преломления), а по различию отражающих свойств образующейся пленки конденсата.
По своим функциональным возможностям анализатор существенно превосходит предыдущие модели приборов серии «КОНГ-Прима». Проведенные лабораторные исследования показали, что новый анализатор может измерять температуры точки росы по водной фазе (влаге, водометанольному раствору), по льду, газовым гидратам и тяжелым углеводородам.
Промышленное использование анализатора «КОНГ-Прима-Ю»
В настоящее время анализатор является серийным промышленным прибором, предназначенным для измерения температур точки росы по влаге и углеводородам, и имеет официальное наименование «Анализатор точек росы интерференционный КОНГ-Прима-10».
Преобразователь точки росы (ПТР) анализатора внешне практически не отличается от предыдущих моделей гигрометров серии «КОНГ-Прима», что позволяет без дополнительных затрат производить переоснащение нефтегазовой отрасли новыми приборами.
Анализатор имеет все необходимые сертификационные документы, разрешающие его применение в Российской Федерации:
  • сертификат об утверждении типа средства измерений RU.C.31.008.А № 19402, выданный Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии, действительный до 01 декабря 2009 г., подтверждает, что «Анализатор точек росы интерференционный «КОНГ-Прима-10» зарегистрирован в Государственном реестре средств измерений под № 28228-04 и допущен к применению в РФ;
  • преобразователи точки росы, входящие в состав анализатора и устанавливаемые во взрывоопасных зонах являются взрывозащищенными — сертификат соответствия ЦС СТВ № РОСС RU. ГБ04. В00420, действительный до 30 сентября 2008 г.;
  • разрешение на применение № РРС 00-19610, выданное Федеральной службой по экологическому, технологическому и атомному надзору на основании сертификата соответствия ЦС СТВ № РОСС RU. ГБ04. В00420 и действительное до 08 февраля 2009 г., разрешает применение анализатора на поднадзорных производствах и объектах в соответствии с Руководством по эксплуатации;
  • предприятие-изготовитель имеет Сертификат соответствия системы менеджмента качества № РОСС RU.HK.06.K00002 применительно к производству анализатора точек росы интерференционного «КОНГ-Прима-Ю» по требованиям ГОСТ Р ИСО 9001-2001, выданный Госстандартом России;
  • предприятие-изготовитель имеет лицензию на изготовление и ремонт средств измерений, № 000697-ИР, выданную Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии, действительную до 04 апреля 2010 г.
С января 2006 г. начато серийное производство анализаторов «КОНГ-Прима-Ю». В газовой промышленности анализатор может использоваться на установках комплексной подготовки природных газов (УКПГ), в системах автоматического регулирования процессов осушки природного газа, на газоизмерительных станциях (ГИС) при транспортировке газа, на станциях подземного хранения газа (СПХГ) и автомобильных газонаполнительных компрессорных станциях (АГНКС) для контроля степени доосушки газа. Перечисленные направления технологического использования анализатора подтверждены многочисленными испытаниями, проведенными в различных условиях эксплуатации и различных климатических зонах.
Результаты испытаний анализатора «КОНГ-Прима-10» в промышленных условиях эксплуатации
Все испытания анализатора на действующих объектах газовой отрасли можно разделить на две основные группы. К первой группе относятся испытания с целью подтверждения метрологических характеристик «КОНГ-Прима-10» при анализе природного газа. Ко второй группе относятся испытания с целью подтверждения эксплуатационных характеристик анализатора: надежности, стойкости к загрязнениям, удобства эксплуатации и технического обслуживания. Кратко остановимся на основных результатах проведенных испытаний.
Испытания с целью проверки метрологических характеристик (Испытания на магистральном газе с различным компонентным составом и качеством подготовки)
Анализатор «КОНГ-Прима-Ю» испытывался на ГИС Александрово-Гайского ЛПУ МГ ООО «Югтрансгаз». Испытания проводились на различных газовых потоках:
  • ГИС «Средняя Азия — Центр 3» — неосушенный газ, поступающий из Казахстана с механическими и аэрозольными примесями после компримирования;
  • ГИС «Оренбург-1» — газ, прошедший технологическую подготовку и осушку.
Первичный преобразователь анализатора устанавливался непосредственно на трубопроводе без дополнительной системы газоподготовки и фильтрации. Интерфейсный блок размещался в обогреваемом боксе.
Результаты работы анализатора
Рис.1. Результаты работы анализатора «КОНГ-Прима-10» на ГИС «Средняя Азия — Центр 3»
Показания анализатора «КОНГ-Прима-10» и преобразователя точки росы «КОНГ-Прима-2» на ГИС «Средняя Азия — Центр 3» приведены на рис. 1. Условия работы анализатора: неосушенный газ с механическими и аэрозольными примесями после компримирования. Давление исследуемого газа 4,7 МПа, температура +34,5 °С. Сравнение показаний анализатора «КОНГ-Прима-10» со штатным прибором «КОНГ-Прима-4» на ГИС «Оренбург-1» приведено на рис. 2.
Результаты работы анализатора
Рис.2. Результаты работы анализатора «КОНГ-Прима-10» на ГИС «Оренбург-1»
Результаты работы анализатора
Рис.3. Результаты работы анализатора «КОНГ-Прима-10» на ГИС «Оренбург-1»
Результаты работы анализатора
Рис.4. Реакция приборов на изменение температуры и расхода газа
Условия работы анализатора: газ, прошедший технологическую подготовку и осушку с наличием конденсируемых ранее влаги углеводородов и с незначительным количеством механических и аэрозольных примесей. Давление исследуемого газа 3,7 МПа, температура +12 °С. Результаты работы анализаторанаГИС"СредняяАзия-Центр 3″ свидетельствуют о его более стабильной работе по сравнению с прибором «КОНГ-Прима-2». Это связано с периодическим загрязнением чувствительного элемента прибора «КОНГ-Прима-2», в то время как зеркало анализатора «КОНГ-Прима-Ю» за указанный период не загрязнялось.
Результаты работы анализатора на ГИС «Оренбург-1» свидетельствуют о его более высокой чувствительности к тонким пленкам тяжелых углеводородов. Штатный анализатор «КОНГ-Прима-4» в этот период не обнаруживал наличия ранее конденсируемых углеводородов. Проверка метрологических характеристик анализатора после испытаний показала соответствие погрешности измерения заявленным требованиям (±1 °С).
Испытания анализатора на станции подземного хранения газа после установки абсорбционной осушки газа
Испытания проводились на Елшанской СПХГ ООО «Югтрансгаз». Анализатор «КОНГ-Прима-Ю» был установлен вместе со штатным гигрометром «КОНГ-Прима-2» на параллельных струнах замерного узла (ЗУ) СПХГ. Условия проведения испытаний: газ после механической очистки и установки абсорбционной осушки. Результаты совместной работы анализатора «КОНГ-Прима-Ю» и гигрометра «КОНГ-Прима-2» представлены на рис. 3. Можно отметить стабильную работу анализатора за весь период испытаний.
Более детальный анализ результатов измерения приборами температуры точки росы показывают, что показания анализатора «КОНГ-Прима-10» являются более стабильными, и он более адекватно реагирует на изменение технологических режимов работы установки абсорбционной осушки газа. На рис.4 приведен пример, подтверждающий более адекватную реакцию анализатора «КОНГ-Прима-10» на изменение технологических параметров.
В период с 11:00 до 17:00 22.03.2005 наблюдалось увеличение расхода газа через установку осушки с 200 до 250 тыс. м3/ч (в расчете на одну струну). Увеличение расхода газа при условии, что абсорбер до этого работал в оптимальном режиме должно привести к снижению глубины осушки газа, что подтверждается показаниями анализатора «КОНГ-Прима-10». Показания же гигрометра «КОНГ-Прима-2» продолжали уменьшаться. Анализатор «КОНГ-Прима-10» среагировал на эти изменения повышением точки росы по влаге, в то время как показаниягигрометра «КОНГ-Прима-2» за исключением короткого периода (с 7:00 23.03 до 17:00 24.03) оставались на уровне минус 15°С.
Приемочные испытания анализатора
Испытания производились на ГИС «Оренбург-2» Александрово-Гайского ЛПУ МГ ООО «Югтрансгаз». Условия работы анализатора: сырой газ с температурой точки росы близкой или равной температуре газа, содержащий механические и аэрозольные примеси в виде капельной влаги и нефтепродуктов. Давление исследуемого газа 4,3 МПа, температура + 14...16 °С.
Результаты совместной работы анализатора «КОНГ-Прима-Ю» и прибора «КОНГ-Прима-2» приведены на рис. 5. График построен по данным, хранящимся в памяти анализатора и данным диспетчерской службы. По результатам приемочных испытаний анализатор точек росы интерференционный «КОНГ- Прима-10» признан соответствующим требованиям ТУ и рекомендуется к серийному производству и применению в качестве средства измерения температуры точки росы по влаге и углеводородам.
Результаты работы анализатора
Рис.5. Результаты работы анализатора на ГИС «Валуйки»
Испытания с целью проверки эксплуатационных характеристик Опытно-промышленная эксплуатация анализатора на ГИС «Оренбург-2» Александрово-Гайского ЛПУ МГ ООО «Югтрансгаз»
После проведения приемочных испытаний, анализатор «КОНГ-Прима-Ю» в июле 2005 г. был установлен в опытно-промышленную эксплуатацию на ГИС «Оренбург-2» Александрово-Гайского ЛПУ МГ. Анализатор эксплуатировался в условиях некондиционного газа, содержащего механические и аэрозольные примеси в виде капельной влаги и нефтепродуктов. Измеряемая температура точки росы близка к температуре газа. По отзывам специалистов эксплуатирующей организации, за указанный период (более 12 мес.), анализатор проработал без сбоев. Техническое обслуживание анализатора, связанное с загрязнением зеркала за указанный период производилось два раза. В то же время чистка чувствительного элемента штатного гигрометра «КОНГ-Прима-2», установленного на этой ГИС, производится в среднем еженедельно.
Испытания анализатора «К0НГ-Прима-10» на УЗГ «Валуйки» ООО «Мострансгаз»
Решение о проведении испытаний анализатора на ГИС «Валуйки» ООО «Мострансгаз» было принято в связи с частыми загрязнениями чувствительного элемента штатных измерителей точки росы — преобразователей «КОНГ- Прима-2». Условия работы анализатора: сырой газ, транспортируемый из Средней Азии с температурой точки росы не соответствующий требованиям ОСТ51.40-93; давление исследуемого газа 4-4,7 МПа; ГИС «Валуйки» расположена на границе России и Украины.
После установки непосредственно на трубопроводе (без фильтрующих элементов) в апреле 2006 г. с участием представителей ООО «НПФ «Вымпел», Анализатор «КОНГ-Прима-10» показал стабильную работу в течение последующих трех месяцев эксплуатации. За этот период технического обслуживания анализатора не потребовалось. Показания температуры точки росы по влаге за этот период представлены на рис. 6.
Результаты измерения
Рис.6. Результаты измерения температуры точки росы гигрометрами «КОНГ-Прима-2» и «КОНГ-Прима-10» на ГИС «Валуйки»
Промышленные испытания анализатора «К0НГ-Прима-10» в северных условиях
Анализатор «КОНГ-Прима-10» был установлен 25 сентября 2005 г. ООО «Ямбурггаздобыча» на УКПГ-1С Заполярного НГКМ непосредственно на трубопроводе. Условия работы анализатора следующие: газ после гликолевой осушки с температурой 0-5 °С и давлением 7,0 МПа; измеряемая температура точки росы −20 −22 °С.
На УКПГ-1С для контроля влажности установлены преобразователи точки росы «КОНГ-Прима-2», требующие частого технического обслуживания, связанного с загрязнением чувствительного элемента. В отличие от них, анализатор работает без загрязнения чувствительного элемента и имеет более стабильные показания. Анализатор в настоящее время продолжает эксплуатироваться в ООО «Ямбурггаздобыча». Результаты испытаний признаны удовлетворительными. По результатам испытаний отмечено, что «...новое поколение анализаторов „КОНГ-Прима-10“ обладает большей надежностью за счет внедрения новых технических решений в конструкцию ПТР».
Выводы
  1. Анализ эксплуатационных и метрологических характеристик анализатора «КОНГ-Прима-10», проведенный на основе представленных выше результатов работы в различных условиях эксплуатации и положительные отзывы эксплуатирующих организаций позволяют констатировать, что анализатор представляет собой законченный промышленный образец прибора для измерения температуры точки росы по влаге и углеводородам в природном газе. Анализатор обладает высокой надежностью и стабильными метрологическими характеристиками и соответствует лучшим мировым аналогам.
  2. По результатам проведенных в августе 2006 г. ведомственных испытаний, анализатор «КОНГ-Прима- 10» по метрологическим и эксплуатационным параметрам соответствует техническим требованиям и рекомендуется к применению на объектах ОАО «Газпром».
  3. О высоком техническом уровне анализатора «КОНГ-Прима-10» свидетельствует его признание в Западной Европе. Сейчас находятся в стадии завершения тестовые испытания анализатора в компании SNAM (Италия); начаты испытания в центральной тестовой лаборатории компании Ruhrgas (AG); начата подготовка испытания в Норвегии, организованного группой GERG.
Литература:
  1. Лазерный измеритель точек росы газа по водным фазам и тяжелым углеводородам "КОНГ- Прима-10"/А.М. Деревягин, А.С. Фомин, А.Р. Степанов, С.В. Селезнёв, А.Г. Агальцов, Ю.В. Михайлов, В. А. Истомин//Наука и техника в газовой промышленности. — № 1. — 2005. — С. 70-78.
  2. A New Approach for Measuring Water and Heavy Hydrocarbon Dew Points of Natural Gases by using a Three-channel Laser Interferometer/A.M. Деревягин, C.B. Селезнев, А.Р. Степанов, А.Г. Агальцов, B.A. Истомин // Мат. 23 Мирового Газового Конгресса на СД. — Амстердам, 2006. — Доклад № 99.16