Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Информационно-измерительные системы

Диссертационная работа:

Агальцов Андрей Геннадиевич. Разработка и исследование лазерного преобразователя информации для системы непрерывного автоматического контроля точек росы : дис. ... канд. техн. наук : 05.11.16 Б. м., Б. г. 152 с. РГБ ОД, 61:07-5/1231

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

ВВЕДЕНИЕ 4

1. Технические требования и методы контроля качества природного газа по

температуре точки росы 9

1.1. Технические требования к показателям качества газа 10

1.2.Анализ методов определения точек росы природного газа по влаге и
углеводородам 13

  1. Направления дальнейшего совершенствования конденсационного метода измерения влажности 18

  2. Постановка задачи исследования и определение путей ее решения 27

2. Разработка нового способа измерения температур точек росы газа
конденсационным методом и его реализация в виде лазерного
интерференционного преобразователя информации 32

  1. Анализ преобразователей информации, используемых в существующих системах измерения точек росы конденсационного типа 32

  2. Теоретические положения физической оптики, использованные при разработке нового способа измерения точек росы природного газа 41

  3. Разработка схемы и элементов конструкции информационно-измерительного преобразователя (ИИП), реализующего новый способ измерения точки росы 58

3. Результаты экспериментальных исследований нового способа измерения и
разработка алгоритма функционирования лазерного интерференционного ИИП

в составе системы непрерывного контроля точек росы 80

3.1 Научно-исследовательский комплекс на базе интерференционного ИИП.. 80

  1. Разработка принципов измерения точек росы и критериев разделения на зеркале конденсирующихся примесей 85

  2. Разработка алгоритма измерения точек росы с помощью лазерного интерференционного ИИП 103

3.4. Техническая реализация лазерного интерференционного ИИП и алгоритма измерения точек росы в виде промышленной информационно-измерительной

системы непрерывного контроля точек росы 111

4. Результаты лабораторных и промышленных испытаний лазерного

интерференционного ИИП в составе Анализатора «КОНГ-Прима-10» 114

4.1.Результаты лабораторных испытаний лазерного интерференционного ИИП
114

  1. Результаты испытаний лазерного интерференционного ИИП в условиях промышленной эксплуатации 124

  2. Результаты внедрения ИИС непрерывного контроля качества газа по

температуре точки росы с лазерным интерференционным ИИП 133

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 136

Приложение А. Лазерный информационно- измерительный преобразователь.

Приложение Б. Внешний вид Анализатора КОНГ-Прима-10 144

Приложение В. Основные технические характеристики анализатора «КОНГ-
Прима-10 145

Приложение Г. Сертификат об утверждении типа средств измерений 147

Приложение Д. Акт приемочных испытаний анализатора 148

Приложение Е. Протокол ведомственных испытаний 151

Введение к работе:

Природный газ на сегодняшний день является одним из самых распространенных источников энергии. Для подачи газа потребителю по магистральным газопроводам требуется его промысловая подготовка и заводская обработка - осушка и извлечение ценных компонентов (в частности, тяжелых углеводородов).

В нефтяной и газовой промышленности разработаны технические требования по показателям качества природного газа, предназначенного для дальнего магистрального транспорта, а также для использования в промышленности и быту. Важнейшими показателями качества являются точки росы природного газа по влаге и углеводородам, определяющие условия однофазного транспорта газа. Кроме того, допустимое содержание в газе влаги и углеводородов определяется в контрактах на поставку российского газа экспортерам^, 2] и их несоблюдение карается штрафными санкциями.

Поэтому любые неточности по определению точек росы по влаге и углеводородам на различных этапах подготовки и транспорта газа могут привести к существенным финансовым потерям.

Следовательно, контроль точек росы природного газа, определяющих содержание в нем влаги и тяжелых углеводородов должен быть непрерывным, автоматическим и достоверным.

Среди средств автоматического контроля точек росы наиболее перспективными считаются информационно- измерительные системы конденсационного типа, реализующие прямой метод измерения температуры точки росы. Наиболее известные зарубежные системы контроля точек росы фирм Ametek (США) и Michel instruments (Великобритания) используют комбинированный способ измерения: точка росы по углеводородам измеряется конденсационным методом, а точка росы по влаге - сорбционным методом. Единственной на данный момент системой определения точек росы по влаге и углеводородам, реализующей конденсационный метод измерения, является

российский анализатор точек росы «КОНГ-Прима-4», использующий принцип нарушения полного внутреннего отражения света в оптическом волокне. Использование этой системы в газовой промышленности России практически решило проблему измерения точки росы по влаге в присутствии ранее конденсирующихся углеводородов.

Таким образом, наиболее актуальной становится проблема измерения точки росы по углеводородам независимо от количества водяных паров содержащихся в газе (от температуры точки росы природного газа по влаге). Проблема осложняется широким компонентным составом конденсирующихся углеводородных фракций, имеющих различные физико-химические свойства.

Ни одна из существующих сегодня систем в общем случае не обеспечивает надежное и стабильное измерение точки росы по углеводородам в среде сжатого природного газа сложного многокомпонентного состава при наличии в нем других конденсируемых примесей (в первую очередь влаги). Это связано с недостаточно высокой чувствительностью измерительного тракта к тонким прозрачным пленкам углеводородов, наличием зависимости показаний от взаимного расположения температур начала конденсации влаги и углеводородов.

Исходя из вышеизложенного, актуальной задачей является поиск новых технических решений, которые могут быть использованы для улучшения технических и эксплуатационных характеристик систем автоматического контроля точек росы газа по влаге и углеводородам. Цель работы

Целью работы является разработка лазерного преобразователя информации для системы непрерывного контроля точек росы газа по влаге и углеводородам, обладающего высокой чувствительностью к конденсации углеводородных фракций (независимо от взаимного расположения точек росы и компонентного состава газа) и имеющего стабильные метрологические и эксплуатационные характеристики.

Основные задачи исследования

  1. Анализ современного состояния и проблем, связанных с контролем качества газа по температурам точек росы влаги и углеводородов.

  2. Обоснование и экспериментальное подтверждение способа одновременного измерения точек росы природного газа по влаге и углеводородам конденсационным методом, основанного на использовании различных отражающих свойств конденсирующихся из газа жидких фракций (флюидов).

  3. Разработка схемы, элементов конструкции лазерного информационно-измерительного преобразователя (ИИП) и алгоритма его функционирования.

  4. Подтверждение метрологических и эксплуатационных характеристик лазерного ИИП в составе системы непрерывного контроля качества газа и внедрение системы в промышленную эксплуатацию.

Научная новизна

  1. Предложен новый способ измерения точек росы по влаге и углеводородам, отличающийся тем, что в оптической системе регистрации момента выпадения флюида используется диэлектрическое конденсационное зеркало, которое позволяет применить для разделения конденсирующихся из газа флюидов (углеводородов и влаги) эффект поляризации света при его отражении от поверхности зеркала.

  2. Разработан лазерный информационно-измерительный преобразователь, отличающийся тем, что для повышения чувствительности схемы к конденсации углеводородов используется эффект Брюстера, а для повышения точности в процессе измерения контролируется толщина сконденсированной пленки флюида.

  3. Разработан алгоритм измерения точек росы по влаге и углеводородам, отличающийся тем, что определение физической природы конденсирующихся флюидов производится по различию отражающих свойств образующейся пленки флюида, а фиксация момента конденсации каждого флюида (углеводороды, вода, лед) производится по одному из трех

независимых каналов измерения, что повышает стабильность и достоверность измерения точек росы. Основные положения и результаты, выносимые на защиту

  1. Предложенный способ измерения точек росы газа по влаге и углеводородам конденсационным методом, который основан на эффекте поляризации света при отражении от диэлектрического зеркала и реализованный в виде лазерного интерференционного ИИП.

  2. Результаты экспериментальных исследований способа измерения, подтверждающие высокую чувствительность лазерного ИИП к тонким пленкам конденсирующихся флюидов и высокую избирательность к конденсации флюидов различной физической природы независимо от взаимного расположения температур начала конденсации их из газа.

  3. Результаты лабораторных и метрологических испытаний, позволившие утвердить анализатор точек росы по влаге и углеводородам с лазерным ИИП в качестве типа средств измерений.

  4. Результаты промышленных испытаний и практического использования разработанного способа в составе системы непрерывного контроля качества газа на различных объектах ОАО «Газпром».

Практическая ценность

Практическая ценность работы состоит в разработке, обосновании и экспериментальном подтверждении способа измерения точек росы конденсационным методом, позволяющего повысить эффективность использования существующих систем измерения за счет повышения чувствительности к конденсирующимся углеводородам, увеличения точности и стабильности измерений, а также повышения надежности и упрощения их технического обслуживания при эксплуатации.

Разработанная конструкция лазерного ИИП в комплексе с алгоритмом автоматического измерения точек росы по влаге и углеводородам в настоящее время реализована в серийно выпускаемом анализаторе точек росы «КОНГ-

Прима -10», которые с 2006 года успешно эксплуатируются на объектах нефтегазовой отрасли. Апробация работы Результаты работы докладывались и обсуждались на международной конференции по газовым технологиям (Ванкувер, 2004), на 23 мировом газовом конгрессе (Амстердам, 2006), научно-технических совещаниях ОАО «Газпром» (Анапа, 2003, 2005, Москва, 2004 г.), на научных семинарах в НПФ «Вымпел», ВНИИГазе и Саратовском государственном техническом университете. Разработка новой конструкции анализатора с лазерным ИИП экспонировалась на выставках «Нефтегаз 2005 - 2006».

Подобные работы
Исаев Александр Евгеньевич
Разработка и исследование методов аттестации измерительных преобразователей ИИС с использованием идентификации в классе инерционных нелинейных систем
Гончаров Никита Викторович
Разработка и исследование динамического гониометра на основе фотоэлектрического преобразователя угла
Андреев Сергей Викторович
Исследование и разработка человеко-машинных систем управления автомобилем с использованием аппарата нечеткой логики
Москвина Светлана Михайловна
Разработка и исследование алгоритмов прогнозирования процессов в информационно-измерительных системах
Стеклова Галина Алексеевна
Разработка и исследование алгоритмов идентификации непрерывных стационарных случайных процессов средствами ИВК
Ключников Андрей Иванович
Исследование и разработка проблемно-ориентированных информационно-измерительных систем для определения расхода нефти и газа
Максимов Николай Васильевич
Разработка и исследование автоматизированной системы испытаний низкочастотных многоканальных информационно-измерительных систем
Артеменко Юрий Николаевич
Исследование и разработка информационно-измерительной системы радиотелескопа миллиметрового диапазона РТ-70
Глинкин Евгений Иванович
Разработка и исследование измерительно-вычислительных средств для определения состава и свойств веществ
Братцев Кирилл Евгеньевич
Разработка и исследование информационно-измерительных систем параметров двухполюсных электрических цепей

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net