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【摘要】:根据对湿度测量理论的分析和六种测量技术特点的研究对比,表示电容法和涂膜压电法非常符合管输天然气的在线露点测量。解释了在现实运用中对露点分析仪的策划及型号选择一般性要求和取样管路系统和分析器小屋的应用关键之处。
【关键词】： 漏点湿度电容法取样管路
中图分类号：F407.22 文献标识码：A 文章编号：
【正文】：
优质高效的能源—天然气,是环保的最佳原料。目前,天然气产业处在蓬勃发展时期,管道输送是天然气输送的根本措施,至于规模庞大的输送天然气,管道输送是最实惠和快速的输送措施。从地下产出来的天然气,通常说都含有一定量的水汽,况且天然气在输配期间经过积存有水的管网,也将在天然气中存在水汽。当管输天然气的含水量超过某一程度时,可能会带来一些缺陷:
(1)在天然气管道输送期间,一旦水含量多,就会导致液态水在管道中集中在一起,在某种程度的温度、压力情况下,液态水和烃类等其他物质可能一块变成水化物,加大输气阻力,减少输气能力,厉害时将堵塞法门和管道,干扰正常供气。
(2)天然气中的水会干扰天然气的稠度, 孔板上和节流装置上生成水化物,可能会引起流动状况的不明确,进而使天然气的计量出现误差。
(3)天然气中的酸性气体,液态水的存在会促进酸性组分对管壁和阀件的毁坏,大大降低管道的使用期限。
（4)天然气中含水减少了天然气的发热量。
因此水含量是商品天然气质量控制中的一项关键技术指标,我国刚刚颁布的国家标准GB 17820-1999“天然气”中对管输天然气的水露点进行了清晰地规定。精准地测定天然气中的水含量是确保正常管输和向用户供给合格商品气的重用基础,所以管输天然气在线不断测量装置通常设在输气首末站或用户门站。
1 湿度测量机理
在现实运用中,通常会碰到湿度测量和水分测量两个术语,依据中华人民共和国国家计量技术准则, 湿度被定义为把气体中水蒸气的含量, 水分被定义为把液体或固体物质中水的含量,在此主要对湿度测量展开讨论。在管输天然气物性分析测量中,一般不用湿度而用露点来表示湿度。露点温度表示相对含量,即气体中水分绝对含量在什么温度下相对含量达到100%。在输气管道设计规范中水露点被定义为:气体在一定压力下析出第一滴水时的温度。若露点温度低于0e时,水汽实际将凝结成霜,称为霜点。露点在管输测量中,一般用常压露点和压力露点来辨别两种不同的测量状况,第一个说明大气压下获得的露点,第二个说明给定实际压力下获得的露点。第二者对管输天然气的露点检测就更有现实价值。
湿度测量一直是计量领域中有名气的难题之一,从测量机理上划分有二、三十种还要多,国家标准制定了七类测量方式:(1)伸缩法;(2)干湿球法;(3)冷凝(镜)露點法;(4)氯化锂露点法;(5)电阻、电容法;(6)电解法;(7)重量法。
2 技术特点对比
2. 1 冷镜露点法
冷镜露点法是成立在正确的理论之上,其有精准度高,仪器非常稳定没有漂移,测量范围广的特征,其准确度与重量法湿度计只差一点点,是初级的测量方法,被广泛地用于标准传递；冷镜露点仪对污染物敏感,而管输天然气中污染的影响是比较严重的,随着测量过程镜面的污染亦会随时间的增加而积累,因此使用中要根据具体情况定期或随时清洗镜面。除此之外,冷镜露点法具有很高的价格,响应速度非常慢的缺陷,特别在露点为-60摄氏度以下的低霜点测量期间。所以冷镜露点法很少运用于管输天然气实际在线不断测量。
2. 2 氯化锂露点法
该方法的特点是结构简单、体积小、响应迅速、很高的灵敏度、设备低廉,传感器可再生使用,精度较高。缺点是该法属于间接测量,湿度测量范围较窄,对污染物敏感,需定期清洗和涂覆饱和氯化锂溶液。因为氯化锂露点法湿度测量范围很小,所以很少用于管输天然气现场在线连续测量。
2. 3 电阻法
该措施的特别之处是大体上没有落后后和老化,温度系数非常小,设备低廉,能耗小,在温度范围-10~80摄氏度设施的时重复性和准确度非常高。因为电阻法湿度测量范围窄,回应较电容式传感器慢很多,所以很少用于管输天然气现场在线不断测量。
2. 4 电容法
该方法的特点:湿度测量范围很大,可小至-100e,温度系数小,对水分有很高的择优性,线性和重复性,回应速度很快,设备便宜,日常维护量较小,体积小,寿命长,因而多用于现场和快速测量场合。电容法较适用于精度要求一般的管输天然气现场在线连续测量,通常采用管道直接安装测量方式,不需复杂的取样系统及现场安装二次仪表,产品有英国Alpha湿度仪器公司的DS-1000在线露点仪或新型的DS-2000在线露点仪,还有美国XENTAUR公司的NGDP-100型在线露点仪。
2. 5涂膜压电法
该方法的特点:具有很高的精度、很好的可靠度、很好的重复性、回应时间快、抗震动、对污染的敏感度很低、抗干扰性极强、操作简便,是新一代高精度露点仪的代表。涂膜压电法较适用于精度要求高的管输天然气现场在线连续测量,由于从根本上说该措施是由重量法衍生而来的测量技能,产品大多有美国AMETEK公司的560B和3050-OLV型过程水分分析仪。
2. 6 光谱吸收法
该方法的特点:对于低湿范围的测量有很好的灵敏度,在特别宽的湿度范围内具有迅速回应的性能,能不断测量瞬时湿度,能运用于高污染区的湿度测量。光谱吸收法适用于测量精度要求高的连续在线天然气水露点测量,但目前国内应用实例不多,产品大多有美国CHANDLER公司的LASER CHEK2100天然气水分/露点激光分析仪。
3 在线运用
3. 1 应用通常性原则
在线应用露点分析仪,重要是选好以及用好。第一面对种类多样的露点仪,仪器选用时不仅要思考性能和价格,还应该思考仪器使用的场地和所测气体的类别和腐蚀性等;第二是现场的正确安装、调试、使用和定期维护,选择在同类工程中经过运行考验的仪表。在线分析仪表能否安全运作,常常取决于取样系统是否完善。分析仪的取样有两种措施,一是管道安装直接取样测量,二是取样管路取样测量。
至于小型通常的输气管道或通常的用户门站,运用管道直接安装测量措施的电容式露点仪是价格比较高的选择,其安装、调试、使用非常简单,按一定时间进行维护,能通过带压拆卸装置拿掉探头展开清洗和标定。
【结束语】：
国际标准化组织ISO和中国还没颁布天然气中水含量/水露点的在线分析标准措施《天然气中水含量和水露点的测定》国际标准才制订策划,因此导致施工、设计和使用露点分析仪时尚未有标准参考,常压露点与压力露点的换算尚未有公布标准算法,只有应用经验数据法、查图法或仪器生产厂给的算法,其准确性很难核对。所以我们在此只对现在工程中运用在线露点分析仪测量管输天然气的通常措施进行介绍,期望可以对用户在一定程度上具有有益的帮助。由于我国天然气工业的快速发展,天然气在线露点分析可能会逐渐地被运用,有关的标准也会一步步地完善。
【参考文献】：
[1]李玉忠.物性分析仪表[M].北京:化学工业出版社,2005.
[2]曾文平,陈赓良,罗勤.浅谈标准化技术对我国天然气工业发展的意义[ J].石油与天然气化工, 2003,32(1): 55-58.
[3]符青灵，怎样设计可靠的在线分析仪表取样系统[J]，化工自动化及仪表，2002,29（1）:57-66
【关键词】： 漏点湿度电容法取样管路
中图分类号：F407.22 文献标识码：A 文章编号：
【正文】：
优质高效的能源—天然气,是环保的最佳原料。目前,天然气产业处在蓬勃发展时期,管道输送是天然气输送的根本措施,至于规模庞大的输送天然气,管道输送是最实惠和快速的输送措施。从地下产出来的天然气,通常说都含有一定量的水汽,况且天然气在输配期间经过积存有水的管网,也将在天然气中存在水汽。当管输天然气的含水量超过某一程度时,可能会带来一些缺陷:
(1)在天然气管道输送期间,一旦水含量多,就会导致液态水在管道中集中在一起,在某种程度的温度、压力情况下,液态水和烃类等其他物质可能一块变成水化物,加大输气阻力,减少输气能力,厉害时将堵塞法门和管道,干扰正常供气。
(2)天然气中的水会干扰天然气的稠度, 孔板上和节流装置上生成水化物,可能会引起流动状况的不明确,进而使天然气的计量出现误差。
(3)天然气中的酸性气体,液态水的存在会促进酸性组分对管壁和阀件的毁坏,大大降低管道的使用期限。
（4)天然气中含水减少了天然气的发热量。
因此水含量是商品天然气质量控制中的一项关键技术指标,我国刚刚颁布的国家标准GB 17820-1999“天然气”中对管输天然气的水露点进行了清晰地规定。精准地测定天然气中的水含量是确保正常管输和向用户供给合格商品气的重用基础,所以管输天然气在线不断测量装置通常设在输气首末站或用户门站。
1 湿度测量机理
在现实运用中,通常会碰到湿度测量和水分测量两个术语,依据中华人民共和国国家计量技术准则, 湿度被定义为把气体中水蒸气的含量, 水分被定义为把液体或固体物质中水的含量,在此主要对湿度测量展开讨论。在管输天然气物性分析测量中,一般不用湿度而用露点来表示湿度。露点温度表示相对含量,即气体中水分绝对含量在什么温度下相对含量达到100%。在输气管道设计规范中水露点被定义为:气体在一定压力下析出第一滴水时的温度。若露点温度低于0e时,水汽实际将凝结成霜,称为霜点。露点在管输测量中,一般用常压露点和压力露点来辨别两种不同的测量状况,第一个说明大气压下获得的露点,第二个说明给定实际压力下获得的露点。第二者对管输天然气的露点检测就更有现实价值。
湿度测量一直是计量领域中有名气的难题之一,从测量机理上划分有二、三十种还要多,国家标准制定了七类测量方式:(1)伸缩法;(2)干湿球法;(3)冷凝(镜)露點法;(4)氯化锂露点法;(5)电阻、电容法;(6)电解法;(7)重量法。
2 技术特点对比
2. 1 冷镜露点法
冷镜露点法是成立在正确的理论之上,其有精准度高,仪器非常稳定没有漂移,测量范围广的特征,其准确度与重量法湿度计只差一点点,是初级的测量方法,被广泛地用于标准传递；冷镜露点仪对污染物敏感,而管输天然气中污染的影响是比较严重的,随着测量过程镜面的污染亦会随时间的增加而积累,因此使用中要根据具体情况定期或随时清洗镜面。除此之外,冷镜露点法具有很高的价格,响应速度非常慢的缺陷,特别在露点为-60摄氏度以下的低霜点测量期间。所以冷镜露点法很少运用于管输天然气实际在线不断测量。
2. 2 氯化锂露点法
该方法的特点是结构简单、体积小、响应迅速、很高的灵敏度、设备低廉,传感器可再生使用,精度较高。缺点是该法属于间接测量,湿度测量范围较窄,对污染物敏感,需定期清洗和涂覆饱和氯化锂溶液。因为氯化锂露点法湿度测量范围很小,所以很少用于管输天然气现场在线连续测量。
2. 3 电阻法
该措施的特别之处是大体上没有落后后和老化,温度系数非常小,设备低廉,能耗小,在温度范围-10~80摄氏度设施的时重复性和准确度非常高。因为电阻法湿度测量范围窄,回应较电容式传感器慢很多,所以很少用于管输天然气现场在线不断测量。
2. 4 电容法
该方法的特点:湿度测量范围很大,可小至-100e,温度系数小,对水分有很高的择优性,线性和重复性,回应速度很快,设备便宜,日常维护量较小,体积小,寿命长,因而多用于现场和快速测量场合。电容法较适用于精度要求一般的管输天然气现场在线连续测量,通常采用管道直接安装测量方式,不需复杂的取样系统及现场安装二次仪表,产品有英国Alpha湿度仪器公司的DS-1000在线露点仪或新型的DS-2000在线露点仪,还有美国XENTAUR公司的NGDP-100型在线露点仪。
2. 5涂膜压电法
该方法的特点:具有很高的精度、很好的可靠度、很好的重复性、回应时间快、抗震动、对污染的敏感度很低、抗干扰性极强、操作简便,是新一代高精度露点仪的代表。涂膜压电法较适用于精度要求高的管输天然气现场在线连续测量,由于从根本上说该措施是由重量法衍生而来的测量技能,产品大多有美国AMETEK公司的560B和3050-OLV型过程水分分析仪。
2. 6 光谱吸收法
该方法的特点:对于低湿范围的测量有很好的灵敏度,在特别宽的湿度范围内具有迅速回应的性能,能不断测量瞬时湿度,能运用于高污染区的湿度测量。光谱吸收法适用于测量精度要求高的连续在线天然气水露点测量,但目前国内应用实例不多,产品大多有美国CHANDLER公司的LASER CHEK2100天然气水分/露点激光分析仪。
3 在线运用
3. 1 应用通常性原则
在线应用露点分析仪,重要是选好以及用好。第一面对种类多样的露点仪,仪器选用时不仅要思考性能和价格,还应该思考仪器使用的场地和所测气体的类别和腐蚀性等;第二是现场的正确安装、调试、使用和定期维护,选择在同类工程中经过运行考验的仪表。在线分析仪表能否安全运作,常常取决于取样系统是否完善。分析仪的取样有两种措施,一是管道安装直接取样测量,二是取样管路取样测量。
至于小型通常的输气管道或通常的用户门站,运用管道直接安装测量措施的电容式露点仪是价格比较高的选择,其安装、调试、使用非常简单,按一定时间进行维护,能通过带压拆卸装置拿掉探头展开清洗和标定。
【结束语】：
国际标准化组织ISO和中国还没颁布天然气中水含量/水露点的在线分析标准措施《天然气中水含量和水露点的测定》国际标准才制订策划,因此导致施工、设计和使用露点分析仪时尚未有标准参考,常压露点与压力露点的换算尚未有公布标准算法,只有应用经验数据法、查图法或仪器生产厂给的算法,其准确性很难核对。所以我们在此只对现在工程中运用在线露点分析仪测量管输天然气的通常措施进行介绍,期望可以对用户在一定程度上具有有益的帮助。由于我国天然气工业的快速发展,天然气在线露点分析可能会逐渐地被运用,有关的标准也会一步步地完善。
【参考文献】：
[1]李玉忠.物性分析仪表[M].北京:化学工业出版社,2005.
[2]曾文平,陈赓良,罗勤.浅谈标准化技术对我国天然气工业发展的意义[ J].石油与天然气化工, 2003,32(1): 55-58.
[3]符青灵，怎样设计可靠的在线分析仪表取样系统[J]，化工自动化及仪表，2002,29（1）:57-66