GE Sensing Aurora
В анализаторе "Аврора" компании GE для быстрого и точного измерения содержания влаги в природном газе используется метод абсорбционной спектроскопии с настраиваемым диодным лазером (tunable diode laser absorption spectroscopy - TDLAS). Этот анализатор пригоден для установки в опасных зонах и работает в широком диапазоне условий окружающей среды. Быстрая реакция анализатора "Аврора" позволяет незамедлительно предупреждать об опасности и документировать данные, когда концентрации влаги выходит за рамки допустимой величины. Как только сбои процесса устраняются и газ осушается, быстрая отклик прибора даёт разрешение на поступление природного газа в энергосистему.
Опыт компании GE в области измерения влажности охватывает датчики из оксида алюминия, полимерные ёмкостные датчики и датчики с охлаждаемым зеркалом. В историю компании GE входит также разработка первого инжекционного диодного лазера доктором Робертом Холлом в г. Скенектади, штат Нью-Йорк, в 1962 году. Компактный и недорогой диодный лазер сделал возможными производство компактных дисков, лазерных принтеров и телекоммуникации на основе волоконной оптики. Новый гигрометр "Аврора", в котором используется технология TDLAS, позволяет оборудованию по обработке и транспортировке газа контролировать содержание влаги в режиме реального времени с высокой точностью и достоверностью.
Характеристики и преимущества- Оптическая реакция: <2 секунд
- Никакой перекрёстной чувствительности к гликолям или другим загрязняющим веществам
- Прямое считывание показаний в фунтах на миллион стандартных куб. футов (lbs/mmscf), мг/м3, значении точки росы или в миллионных долях на единицу объёма (ppmv)
- Готовая система отбора проб для обеспечения целостности измерений
- Программирование через стекло с помощью магнитного стилуса. Не требуется доступа в горячую зону.
- Сертификаты для опасных зон: cFMus Класс I, Кат. 1, Группы C и D, ATEX & IECEx Ex de IIB T6 • Три программируемых сигнала уровня 4-20 мА—контроль качества газа 24X7
- Два цифровых порта интерфейса RS 485/232 с протоколом MODBUS RTU— прямое подключение к цифровым системам SCADA
- Поставляется с программным обеспечением AuroraView — позволяет выполнять дистанционное считывание показаний, построение графиков трендов и диагностику
- Надёжность—рассчитан на пять лет непрерывной эксплуатации до первого заводского обслуживания
Работающий на основе технологии TDLAS гигрометр "Аврора" для природного газа является системой, предназначенной для непрерывного контроля содержания влаги в природном газе. В принципе, он измеряет парциальное давление водяных паров (воды в газообразном состоянии). При одновременном измерении давления и температуры гигрометр "Аврора" даёт все общеупотребительные единицы влажности, включая:
- Объёмное соотношение в миллионных долях на единицу объёма (ppmv)
- Абсолютную влажность в фунтах на миллион стандартных кубических футов (lbs/mmscf) или миллиграммах на кубический метр (мг/м3)
- Температуру точки росы в °C или °F
- Точку росы при данном давлении в °C или °F
При определённых специфических частотах молекула воды будет поглощать световую энергию, в то время как при других частотах газ является практически прозрачным. При заданной частоте поглощения по мере увеличения концентрации водяных паров поглощение также увеличивается. В гигрометре "Аврора" используется диодный лазер, частота которого ступенчато качается в узком диапазоне частот в ближней инфракрасной области спектра. Лазер также модулируется на высокой частоте. Измеряя интенсивность света лазера фотодетектором, гигрометр "Аврора" способен выполнять непосредственное измерение парциального давления воды путём соотнесения потери света лазера с падающим светом. Потеря света, или сигнал поглощения, уменьшается путём рассмотрения сигнала второй гармоники, известного как сигнал 2F. Величина сигнала 2F соотносится с парциальным давлением воды. Парциальное давление, делённое на полное давление и умноженное на 106, даёт ppmv (миллионные доли на единицу объёма).
Свет от лазера проходит через оптическое окно, выполненное из патентованного материала, и отражается от позолоченного зеркала, а затем возвращается через окно, где он измеряется фотодетектором. Поскольку с технологическим газом контактирует только свет, а все намокающие компоненты сделаны из инертных материалов, эта технология не проявляет отклонения, характерного для гигрометров на базе датчиков.
Источник питания лазера, контроллер и схемы формирования цифрового сигнала собраны во взрывозащищённом/ пожарозащищённом корпусе. Жидкокристаллический дисплей с подсветкой для трёх параметров обеспечивает прямое считывание программируемых пользователем параметров, а также индикацию статуса системы. Лазерный диод помещается в герметичном корпусе. В гигрометре "Аврора" используются магнитно-индукционные клавиши; поэтому пользователи могут программировать его при помощи магнитного стилуса, что исключает необходимость в допуске в горячую зону.
Вся система сертифицирована для использования в опасных зонах. Гигрометр "Аврора" обеспечивает очень быструю реакцию. После продувки кюветы для пробы, система реагирует за несколько секунд. Гигрометр "Аврора" снабжён тремя программируемыми аналоговыми выходами (0/4-20 мА) и двумя цифровыми портами (RS485/232) с протоколом MODBUS RTU. Устройство также оборудовано вспомогательным входным каналом на 4-20 мА для подключения к датчику технологического давления. Устройство идеально подходит для подключения к системам сбора данных или системам SCADA для долгосрочного мониторинга качества природного газа.
Гигрометр "Аврора" снабжён двухкаскадной готовой системой отбора проб. Необязательный первый каскад состоит из мембранного фильтра/регулятора, установленного непосредственно в трубопроводе. Он предотвращает попадание в пробоотборную линию любой жидкости (углеводорода, гликоля или воды в жидком состоянии). Давление трубопровода снижается при помощи регулятора. Когда газ попадает во второй каскад, он проходит через коалесцирующий фильтр, а регулятор давления дополнительно снижает давление. Расход регулируется игольчатым клапаном. В абсорбционную кювету попадает только чистый газ низкого давления. Для применения в холодных климатических условиях в корпусе можно установить дополнительный обогреватель. Обогреватель также служит для сохранения пробы в газообразном состоянии.
Система измерений на базе лазера обеспечивает очень быструю реакцию. Время оптической реакции <2 секунд. Эта система имеет возможность мгновенно обнаруживать сбои технологического процесса по влажности в системах осушения природного газа. После выполнения корректирующего действия гигрометр "Аврора" обеспечивает наибыстрейший отклик для подтверждения, что природный газ отвечает контрактным и тарифным требованиям.
С пробой природного контактирует только свет маломощного лазера. Здесь нет смачиваемых чувствительных поверхностей, как при других технологиях измерения влажности. Все смачиваемые компоненты системы отбора проб и абсорбционная кювета сделаны из высококачественных некорродирующих материалов. Система предназначена для многолетней непрерывной работы с неизменной надёжностью. Заводское обслуживание или калибровку рекомендуется выполнять с интервалом в пять лет.
Каждое устройство "Аврора" калибруется по поверенному NIST (Национальный институт стандартов и технологий) (или другим государственным метеорологическим учреждением) генератору влажности или эталонному гигрометру. Предоставляется свидетельство о калибровке с данными функционального теста. Каждое устройство калибруется с использованием азота в качестве фонового газа, затем проверяется с использованием метана как фонового газа. Это нововведение позволяет пользователям проверять гигрометр "Аврора" с помощью азота с известной концентрацией воды.
Программное обеспечение AuroraView для ПКСистема поставляется с программным обеспечением AuroraView, средством, которое позволяет этой системе взаимодействовать с удалёнными персональным компьютером. Приложение AuroraView позволяет выполнять считывание выбираемых пользователем параметров, построение графиков трендов и фиксацию спектрального скана. Данные трендов и спектральные сканы можно сохранять как текстовые файлы в формате ASCII, чо даёт возможность экспортировать данные в другие прикладные программы, например, в ExcelTM.
Технические характеристики
Мощность | |
Анализатор | 100-240 В переменного тока, 50-60 Гц, 10 Вт 18-32 В постоянного тока (номинал 24 В постоянного тока), 10 Вт |
Дополнительный электрический обогреватель |
120 В переменного тока 120 Вт 230 В переменного тока, 75 Вт |
Диапазон Миллионных долей на единицу объёма | от 5 до 5000 ppmv |
Точка росы/замерзания 1 | от -65,5° до –2,6°C точка замерзания |
Точка росы/замерзания 1 | от -85,9° до -2,61°C точка замерзания |
Точка росы/замерзания технологического процесса 1 | Точка росы/точка замерзания технологического процесса или эквивалентная по расчёту с сигналом давления технологического процесса (4-20 мА) или константой |
Абсолютная влажность | от 3,8 до 3 803 мг/м3 Абсолютная влажность от 0,24 до 237 фунтов на миллион стандартных куб. футов 1 Показания ниже 0°C (32°F) находятся в температуре "точки замерзания", а выше 0°C (32°F) находятся в температуре "точки росы". |
Точность | |
Миллионных долей на единицу объёма | ±2% от показания или 4 ppmv (Точность остальных параметров выводится из ppmv.) |
Время реакции | |
Оптическая реакция | <2 секунд |
Реакция системы | Реакция системы зависит от длины трубопровода отбора проб, компонентов системы отбора проб, расхода и давления, а также от изменения концентрации влаги. |
Рабочее давление | |
Рабочее давление кюветы для образца | от 69 до 172 кПа (от 10 до 25 фунтов на кв. дюйм) |
Максимальное давление | 1380 кПа (200 фунтов на кв. дюйм) |
Технологическое давление | 10 342 кПа (1500 фунтов на кв. дюйм манометрич.) максимум 2 2 Более высокое давление допустимо при применении дополнительных компонентов системы отбора проб. |
Температура | |
Рабочая | от -20 до 65°C (от -4 до 149°F) |
Хранения | от -20 до 70°C (от -4 до 158°F) |
Контрольная точка дополнительного обогревателя/термостата | 25°C ( 77°F) |
Расход | |
Расход кюветы для образца | от 10 до 60 SLH (от 0,4 до 2 SCFH); номинал 30 SLH (1 SCFH) |
Быстрый контур в обход коагулятора | от 5 до 10X от расхода через кювету для образца |
Дисплей | |
Жидкокристаллический дисплей с подсветкой. Три программируемых одновременных параметра. Буквенно- цифровой дисплей статуса и диагностики. Светодиоды для питания, стабильности температуры лазера и блокировки клавиатуры. | |
Ввод/вывод | |
Аналоговые выходы | Три программируемых выхода на 0/4-20 мА; макс. нагрузка 500 Ом |
Аналоговый вход | Питаемый от замкнутого контура вход на 4-20 мА для удалённого датчика давления. Гигрометр "Аврора" подаёт 24 В постоянного тока. |
Цифровой интерфейс | Два программируемых цифровых порта обмена данными Интерфейс RS232, RS485 с возможностью многоточечного соединения и назначаемым адресом, протокол MODBUS RTU |
Корпус | |
Защита от несанкционированного доступа | IP-66 |