Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 [ 136 ] 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 256 257 258 259 260 261 262 263 264 265 266 267 268 269 270 271 272 273 274 275 276 277 278 279 280 281 282 283 284

Мвтановозы
Вместимость,	Количество	Число сделанных peiteoB	Количество перевезенного
от 25 00 до 35 ООО 40000 50000 от 70 ООО до 80 ООО 87600 125000 от 126 ООО до 132 ООО	{Декарт.) 2 20 10	962 в Японию 585 в Японию 374 в Европу 2 в Корею 1 в США	84 • 10» мЗ

Морской транспорт в 1986 г.

4.2. Термодинамика и метрология СПГ 4.2.1. Термодинамика

Раздел 1.7: Термодинамика главы 1 (общая часть) содержит основные понятия для изучения СПГ, в частности:

- уравнения состояния реальных смесей газов (см. §1.7.2.2.1.1);

- описание фазовых равновесий природного газа и расчеты точки кипения и конденсации (точки росы)-см.§ 1.7.2.2.1.3.

и представляет также некоторые физические свойства СПГ, такие как:

- плотность (см. § 1.7.2.2.3);

- вязкость (см. § 1.7.2.2.6.2),

- теплопроводность (см. § 1.7.2.2.6.2).

Ниже приводятся дня практических целей термодинамические диаграммы для метана, которые могут быть эффективно использованы в первом приближении для СПГ с большим содержанием метана для j>ac4eT0B фазовых переходов системы природный газ/СПГ, которые имеют место на установке сжижения:

- диафамма энтропии (Т, S) (см. рисунок с. 440);

- диаграмма энтальпии (Н, Р или log Р) (см. рисунок с. 441);

- диаграмма Молье (Н, S) (см. рисунок с. 442).

Упрощенные примеры таких расчетов даны в нижеследующей таблице.

Перекачка СПГ

Сжижение или регазификация

Расширение, контактная конденсация

Схема

а,лр

р, Р.

-ч>-

Соотношение

Обратное адиабатическое сжатие: AS-O

S(Pl.Ti)-S(P2,T2j

AH-H(P2,T2J-H{P„T,)

Реальное адиабатическое сжатие: ДН,.

AH-H{P2,T2)-H{P„Ti) ЛН-т

т-0 ЛН.О Р2-Р,-ДР

ДН-Н{Р2,Тг)-Н{Р,,Т,)

т-0 Q-0 ЛИ-О

Н{Р1.Т,)-Н{Рг,Т2)

Диаграмме

Упрощенные примеры фазовых превращений газа в установках.

4.2.2. Метрология

Используются различные средства метрологии:

- с одной стороны, для оценки количества транспортируемой энергии;

- с другой стороны, для обеспечения эксплуатации установок СПГ в оптимальных технико-экономических условиях.

4.2.2.1. Измерение давления

Наиболее часто используемые для СПГ датчики давления:

- тензометрические датчики;

- дифференциальные трансформаторы;

- переменные емкости.

4.2.2.2. Измерение температуры

Для измерения низких температур СПГ применяются два типа датчиков:

- медно-константановая термопара;

- платиновый термометр сопротивления, чаще всего 100 ом при 0°С.

4.2.2.3. Замер и обнаружение уровня СПГ в резервуаре

4.2.2.3.1. Измерители уровня

4.2.2.3.1.1. Емкостные измерители с постоянным изменением (вариацией)

Датчик обнаружения уровня состоит из последовательности одинаковых емкостных элементов, диэлектрик которых представлен газовой или жидкой фазой резервуара Электронная схема определяет количество погруженных в жидкость емкостных элементов.

4.2.2.3.1.2. Ультразвуковые измерители

Пьезоэлектрический преобразователь, расположенный в верхней части резервуара, излучает ультразковую волну, которая распространяется в газовой среде и отражается от поверхности раздела гаэ-жидкость. Измеряется время, прошедшее между моментом излучения волны и приемом преобразователем отраженного ультразвукового сигнала Расстояние, пройденное волной, и, следовательно, уровень СПГ могут бьпъ определены при условии, если точно известна скорость звука в газе.

давле-форму-

4.2.2.3.1.3. Измерители на основе измерения давления

Если взять столб жидкости высотой h, то ние, которое она оказывает, определяется лой Р = pgh. Определение высоты требует знания плотности р. Без точного знания плотности жидкости три типа нижеописанных измерителей являются скорее указателями уровня, чем датчиками его высоты:

- пневматические измерители

Датчик измеряет давление, необходимое для нагнетания газа несмешивающегося с СПГ, такого как азот, через погружаемую в СПГ трубку;

- измвритвт на базе пртют зеилврв давления Внешний датчик измеряет разность давлений между дном и верхом резервуара;

- измерители с погружвнньшдЕпчикои давления Как вцдно из названия, датчик погружен в СПГ и находится на дне резервуара

4.2.2.3.1.4. Поплавковые измерители уровня (уровнемеры)

Исторически в промышленности СПГ использовались два типа поплавковых уровнемеров: механические и с сервоприводом (электромеханические).

422.3.1.4.1. Механические поплавковые уровне-моры

Это оборудование состоит из трех основных элементов:

- поплавок, частично погруженный в СПГ, направляемый тягами или успокоительной трубкой с отверстиями;

- перфорированная лента поддерживаемая в натянутом состоянии пружиной, соединяющей поплавок с головкой измерителя, расположенной на крыше резервуара;

- система зубчатых колес, приводимых во вращение перфорационными отверстиями ленты, иэ-меряюцая перемещение последней и, соответственно, уровень СПГ.

Счетчик снаружи резервуара и система дистанционной передачи данных дополняют это оборудование, которое, тем не менее, имеет некоторые недостатки:

- возможность обрыва ленты;

- невозможность замены измерителя в случае, если резервуар заполнен СПГ, если только не оборудовать головку измерителя специальной камерой дня работы под давлением;

- необходимость подъема (вручную) поплавка когда уровень СПГ сильно изменяется (налив в наземный резервуар, метановоз в море).

42.2.3.1.42. Поплавковые измерители с сервоприводом

Принцип их работы тот же, что и измерителей предыдущэго типа то есть поплавок частично погружен в СПГ, но его уравновешенное положение в результате действующих сил определяется системой автоматического регулирования с обратной связью (сервосистемой).

Различают два типа поплавков с сервоприводом:

- классический поплавок на конце кабеля подвески, испытывающий нагрузки от:

• собственного веса

• силы Архимеда

• силы, которая действует на него от кабеля подвески.

Эта последняя может бьпъ создана:

- парой сил магаитного сцепления и изменением уровня, определяемого угловым смещением между намоточным барабаном и сервомотором;

- пружинами и изменением уровня, ощущаемого емкостным детектором между намоточным барабаном и сервомотором.

Детекторная головка поддерживается постоян-

но на поверхности жидкости с помощью перфорированной ленты, обеспечивая также электропитание датчика. Эта детекторная головка (датчик) снабжена небольшим пальцем, магнитно уравновешенным, который поддерживает фер!ритовое кольцо, перемещающееся внутри катушки (обмотки). Изменения уровня, переводимые в изменение импеданса (полного сопротивления) измеряются электронным блоком, который приводит во вращение сервомотор, управляющий подъемом или спуском головки датчика.

4.2.2.3.2. Сигнализаторы предельного уровня

Измерители уровня могут служить в качестве сигнализаторов предельного уровня, но есть специальные аппараты для этих целей, которые определяют этот уровень и включают звуковую или визуальную сигнализацию и для которых надежность работы более важна, чем точность измерения.

4.2.2.3.2.1. Поплавковые сигнализаторы предельного уровня

Поплавок проходит только определенную часть возможного вертикального перемещения и на определенном уровне включает электрическое реле.

4.2.2.3.2.2. Сигнализаторы уровня ультразвуковые

Два пьезоэлектрических элемента установлены по обе стороны от паза: один излучает ультразвуковую волну, которая достигает второго элемента только в том случае, когда паз заполнен СПГ. Эта волна преобразуется в электрический сигнал, включающий реле.

4.2.2.4. Измерение объемов

Объемные измерения СПГ необходимы:

- в процессе налива и слива СПГ из метановоза для количественного определения перевезенного СПГ по разнице объемов, измеренных в танках метановоза перед и после операций за-фузки и разгрузки (коммерческие операции требуют высокую точность);

- в процессе определения хранимого количества (запаса) СПГ на заводе сжижения или в терминале (порту выгрузки метана) в данный момент времени или в ходе расчета изменения хранимого количества при составлении баланса.

Эти измерения осуществляются по соотношению: высота жидкости - объем, устанавливаемому калибровкой (тарировкой) соответствующей емкости хранения.

Для емкостей (танков) метановоза процедура тарировки в общем случае сложна, учитывая то, что форма емкостей редко цилиндрическая [юрическая или чаще всего призматическая) см. § 4.6.1) и состоит в следующем:

- определение размерных характеристик (макрометрология, лазерный теодолит) и (или) координат большого количества точек на поверхности емкости (размерный лазерный теодолит, фотограмметрия);

- обработка этих данных на ЭВМ для моделирования емкостей и получения калибровочных таблиц, (связь высота-объем);

- определение таблиц поправок, которые для повышения точности учитывают влияние различных параметров (температура газовой фазы СПГ, плотность СПГ, крен и осадка судна и др.), влияющих на форму емкостей или замеры уровня СПГ..

Для наземных резервуаров процедура тарировки аналогична предыдущей, но более проста по причине, в том числе, их цилиндрической формы.

Методы, используемые для замеров на метано-возах, позволяют получить в общем случае относительную ошибку при замере объема, указываемую в измерительных таблицах (поправочных), в пределах не более ±0,2%, которая может достигать ±0,05%. Оценивая неточности отсчета и измерений, предельная ошибка, которая может быть допущена при определении объема перевозимого СПГ, может быть в пределах ±0,3%.

4.2.2.5. Измерение расходов СПГ и ХОЛОДНОГО газа

Используются следуизщие типы дебитомеров:

- сужающие устройства (диафрагмы, трубки Вентури);

- турбины;

- ультразвуковые зонды;

- вортекснью дебитомеры (Vortex).

Использование этих приборов для СПГ и холодного газа сложно из-за указанных в нижеследующей таблице трудностей: