В настоящее время в промышленности отсутствует общепринятый метод оценки эффективности работы сепарационного оборудования. Зачастую эффективность сепарации заявляется производителем на основании идеального расчета работы внутренних устройств. Проектные организации нередко завышают емкость аппарата, чтобы гарантированно избежать вторичного "уноса" жидкости в технологическую схему. Тем не менее, эксплуатирующим службам об эффективности сепаратора приходиться судить по косвенным признакам (например, по износу внутренней проточной части компрессорных агрегатов, установленных в линии после сепараторов) или с применением индикаторных методов (ИУ-1). Это же относится и к оценке "уноса" масла из систем смазки компрессоров, жидких осушителей из массообменных аппаратов. В результате определяется лишь общая тенденция - "стало уноситься больше" или "унос уменьшился".

По сути, эффективность сепаратора (фильтра) η [%] является отношением количества сепарированной жидкости или отфильтрованных механических примесей, к полному их количеству на входе в сепаратор:

2018 03 21 10 00 16

где Nвх - суммарное количество примесей [г, мл] в газовом потоке, прошедшем через сепаратор за время исследования; Nс - количество примесей (жидкости или твердых частиц) [г, мл], накопленное в сепараторе (фильтре) и выведенное из него за время исследования.

Определение Nвх не всегда возможно, так как зачастую в сепаратор вводится газожидкостная смесь с большим содержанием жидкости. Поэтому на практике эффективность определяют, прибегая к измерению количества Nвых [г, мл] дисперсных примесей в газовом потоке на выходе из сепаратора. Эта величина может быть представлена, как разность количества примесей на входе в сепаратор и количества отсепарированной жидкости (отфильтрованных примесей):

2018 03 21 09 54 49

Тогда эффективность сепаратора (фильтра) определяется по формуле:

2018 03 21 10 04 22

Но эффективность η [%] хоть и является важным параметром, не обязательно дает полное представление о работоспособности фильтрующего оборудования или о его достаточности для обеспечения дальнейшего тех.процесса. Кроме эффективности необходимо принимать во внимание концентрацию дисперсной фазы в выходном потоке газа, которая определяется, как отношение количества дсиперсных примесей к содержащему их объему газа:

2018 03 21 11 45 31[г/м3, мл/м3]

где V - объем газа [м3 ст.усл.], в котором содержалось количество Nвых.

Суть измерения количества и концентрации дисперсной фазы, содержащейся в потоке газа на выходе из сепаратора, сводится к непрерывному изокинетическому отбору представительной пробы потока и анализу ее в измерителе.

Газовый поток, содержащий жидкие и твердые включения, свободно входит в отверстие пробоотборного устройства и попадает в измерительную систему, где происходит их разделение и измерение количества газовой и жидкой фаз. Пробоотборное устройство (зонд) представляет собой изогнутую трубку с отверстием, через которую отбирается часть потока. Зонд устанавливается входным отверстием навстречу газодисперсному потоку.

            Измеритель содержания дисперсной фазы (ИСДФ-4) представляет собой уникальный автоматизированный комплекс, защищенный патентом РФ, способный работать как со значениями "уноса" малых величин (метод привеса), так и с большими значениями "уноса" (объемный метод).

ИСДФ-4 имеет портативное исполнение и предназначен для эксплуатации непосредственно на работающем технологическом оборудовании.

СБОРКА КОФР 11

Специалисты компании оперативно проводят обследования на объекте заказчика. Длительность измерения, как правило, составляет несколько часов. За один выезд может быть обследована группа технологических аппаратов.

Основной блокКомплекс ИСДФ 4

Основной блок ИСДФ-4; комплекс ИСДФ-4 на объекте исследования (колесные чемоданы основного блока измерителя и САУ, УППЗ, запас инигиботра гидратообразования)

Важными параметрами, соблюдаемыми при измерении, являются:

- представительность пробы газодисперсного потока;

- сохранение термобарических условий исследуемого сепаратора в образцовом сепараторе;

- отделение дисперсной влаги, а не растворенной, и корректное определение ее количества;

- корректное и точное определение количества пробы газа.

 Представительность пробы обеспечивается благодаря отбору незначительной части потока атакующим зондом особой конструкции. Зонд герметично вводится в поток через штуцер, предусмотренный на технологическом трубопроводе. 

 поле скоростей - набегание на наконечник зонда.jpgЗонд гориз

Поле скоростей при набегании потока на наконечник зонда - пробозабор осуществляется вне зоны торможения потока; внешний вид зонда ИСДФ после измерений уноса нефти

Изокинетичность (условие равенства скорости входа среды в зонд и локальной линейной скорости потока) обеспечивается в точке нахождения зонда, а не усредняется по сечению потока. Неизокинетичный пробозабор означал бы исследование непредставительной пробы, а значит, дальнейшее измерение не имело бы смысла.

12Подсоединение УППЗ к штуцеру

Конструкция устройства ввода пробоотборного зонда (УППЗ), смонтированная в штуцер Ду25 на исследуемом трубопроводе (условно показана небольшая часть обечайки); пример монтажа УППЗ на штуцере

Крайне важное условие изокинетичности пробозабора в аналогичных по назначению устройствах пытаются обеспечить ручной регулировкой по пропорции усредненных массовых расходов пробы и основного потока. Этот упрощенный способ применяется и в ИСДФ, однако процесс полностью автоматизирован, а значит учитывает изменения расхода.

Но зачастую пробозабор из газодисперсного потока осуществляют вообще по пропорции усредненных объемных расходов, приводимых к стандартным условиям. При этом измерение расхода пробы влажного и переохлажденного газа с большим количеством метанола (ео вводят во избежание гидратообразования на дросселирующем клапане) производят коммунальным газовым счетчиком барабанного типа.

В ИСДФ же условие изокинетичности обеспечивается автоматически и без использования данных о расходе в исследуемом трубопроводе.

Профиль скоростей ламинарного течения газа в цилиндрическом трубопроводе достаточно изучен. Профиль концентраций дисперсных частиц в таком течении зависит от их размера. Реальный же поток газа, содержащий мелкодисперсные частицы, является сложной для моделирования и исследования системой. Это обусловлено искажениями профилей, связанных с геометрией реального трубопровода.

Новый точечный рисунок 26

Типичная конфигурация трубопровода выхода газа сепарации с наихудшими длинами прямых участков; визуализация поля скоростей; профиль скоростей в исследуемом сечении; поле освевых скоростей в исследуемом сечении потока; точки позиционирования зонда ИСДФ 1...8 при сканировании потока; площади S1...S8 участков поперченого сечения равных скоростей.

Таким образом, даже изокинетичный пробозабор статично установленным в потоке зондом не обязательно представителен, так как концентрация дисперсных частиц может быть различна по сечению трубопровода. ООО "ПЛКГРУП" защитило патентом способ изокинетичного пробозабора по всему сечению трубопровода от пристеночной области до оси потока. Перемещения зонда могут выполняться автоматически по алгоритму или по команде оператора. Это позволяет получать усредненное по профилю концентраций содержание дисперсной фазы или строить профиль концентраций.

Перемещения зонда (сканировние потока) и пробозабор в каждой точке сечения с локальной скоростью (на рисунке от 10 до 17 м/с), а не с усредненной (на рисунке 14 м/с) крайне важен, так как в большинстве случаев наблюдается именно такое искажение профиля скоростей. Искажение профиля скоростей в свою очередь влияет на профиль концентраций дисперсных частиц.

В работе

Основной блок измерительного копмлекса ИСДФ в работе (обвязка блока закрыта внутри кофра теплоизолирующей панелью для минимизации теплопотерь)

Сохранение термобарических условий обеспечивается в ИСДФ как за счет минимизации изменений температуры пробы, так и за счет автоматического поддержания температуры на всем протяжении пробоотборной линии. При этом нагрев осуществляется кабелем, а охлаждение – в теплообменнике, где хладагентом выступает отработанная проба газа.

Отделение дисперсной влаги осуществляется в малогабаритном сепараторе в тонковолокнистом слое с размером фильтрации 1 мкм. Гидрофобность специального волокна минимизирует искажения результатов за счет растворенной (не дисперсной) влажности газа.

Количество выделившейся на фильтрующем слое жидкости измеряется автоматически, но может быть определено и визуально в мернике объемом от 5 смдо 50 см3Количество пробы газа в термобарических условиях сепарации определяется массовым расходомером, который измеряет также плотность газа и вычисляет объем.

Дополнительные возможности ИСДФ используется также для измерения количества твердых дисперсных примесей в газовых и жидкостных потоках. Кроме того, ИСДФ позволяет исследовать профили скоростей газовых потоков, профили концентраций, определять расход газа в трубопроводе, измерять плотность, используя массовый расходомер, отбирать пробы газа в пробоотборные баллоны.