Proiectarea unei Statii de Reglare-Masurare a Gazelor Naturale

UNIVERSITATEA LUCIAN BLAGA

SIBIUFACULTATEA DE INGINERIE HERMANN OBERTHSPECIALIZAREA: T.D.D.HLUCRARE DE DIPLOM

TEM PROIECT

S se proiecteze o staie de reglare i msurare pentru urmtorii parametrii:

debit: 240.000 m3/zi;

presiunea de intrare: 24 bar; presiunea de ieire: 6 bar.S se calculeze:

1. Diametrul racordului de intrare n staia de reglare, msurare;

2. Grosimea de perete a racordului;3. Bateria de filtrare pentru reinerea impuritilor solide;4. Bateria de separare a impuritilor lichide;5. Rampa de regulatoare;6. Panoul i dispozitivele de msurare;7. Necesitatea nclzirii gazelor naturale amonte de rampa de reglare;8. Odorizarea gazelor naturale;9. Diametrul racordului de ieire din staia de reglare, msurare;10. Grosimea de perete a racordului de ieire.Piese desenate:

1. Schema tehnologic de principiu a staiei de reglare, msurare;

2. Seciune (schem de principiu) printr-un regulator;3. Seciune (schem de principiu) prin separatorul ales;4. Schema de principiu a instalaiei de odorizare. Coordonator proiect

Prof. univ. dr. ing. SIMESCU NICOLAE

Absolvent

PRU NICOLAE BOGDAN

CUPRINSTema de proiectare4

Capitolul I

1. Staii de reglare, msurare, componente tehnologice ntre activitatea de transport i distribuie..8

1.1. Necesitatea i oportunitatea reglrii i msurrii gazelor naturale8

1.2 Compunerea tehnologic de principiu a unei staii de reglare i msurare (SRM)9

Capitolul II

2. Filtrarea i separarea gazelor naturale11

2.1. Filtrarea gazelor naturale..11

2.1.1. Antrenarea particulelor solide12

2.1.2. Reinerea impuritilor solide15

2.1.2.1. Mecanismul filtrrii15

2.1.3. Filtrarea gazelor prin medii poroase.. 19

2.2. Separarea lichidelor libere21

2.2.1. Principii de separare..21

2.2.2. Dimensionarea separatoarelor24

2.2.2.1. Separatoare verticale bifazice.24

2.2.2.2. Separatoare verticale trifazice25

2.2.2.3. Separatoare orizontale bifazice sau trifazice..25

2.2.3. Separatoare orizontale...26

2.2.4. Separatoare verticale.27

2.2.4.1. Separatoare verticale gravitaionale fr demister.28

2.2.4.2. Separatoare verticale gravitaionale cu demister29

Capitolul III

3. Reglarea presiunii gazelor naturale.31

3.1. Tipuri de regulatoare de presiune.32

Capitolul IV

4. Sisteme i principii de msurare a gazelor naturale..36

4.1. Msurarea indirect a debitelor de gaze naturale.36

4.1.1. Realizri tehnice ale instalaiei de msurare indirect a debitului de gaze37

4.1.2. Analiza critic a contoarelor pentru determinarea debitelor de gaze naturale prin metoda indirect......41

4.2. Determinarea debitelor de gaze naturale prin metoda direct..43

4.3. Determinarea coninutului energetic a debitelor de gaze msurate prin cromatografiere50

Capitolul V

5. Necesitatea i oportunitatea nclzirii gazelor nainte de reglare.51

5.1. Asigurarea unei funcionri a instalaiei de reglare prin nclzire n amonte de aceasta a gazelor pentru a asigura o temperatur de 50C dup reglare53

Capitolul VI

6. Odorizarea gazelor naturale.54

6.1. Consideraii generale54

6.2. Adsorbia odorizanilor.55

6.3. Metode de odorizare.55

6.3.1. Odorizarea prin evaporare.57

6.3.2. Odorizarea cu fitil..58

6.3.3. Odorizarea prin picurare59

6.3.4. Odorizarea prin injecie.59

Capitolul VII

7. Breviar de calcul62

7.1. Calculul bateriei de separatoare62

7.2. Dimensionarea bateriei de filtrare64

7.3. Calculul coeficienilor de abatere a gazelor reale fa de gazele ideale65

7.4. Calculul debitului de intrare-ieire din SRM n condiii de lucru 66

7.5. Calculul diametrului nominal la intrarea-ieirea din SRM...67

7.6. Verificarea vitezei gazului la intrarea i ieirea din conduct..68

7.7. Alegerea regulatorului de gaze.68

7.7.1. Calculul pilotului pentru regulatorul ales..70

7.7.2. Stabilirea domeniului de funcionare al instalaiei de reglare70

7.7.3. Calculul valorii minime i maxime a domeniului de reglare pentru linia 1..71

7.7.4. Calculul valorii minime i maxime a domeniului de reglare pentru linia 2..71

7.8. Calculul dispozitivului de siguran la suprapresiune (purjare)72

7.8.1. Calculul valorii normale de funcionare a dispozitivului..72

7.8.2. Calculul valorii minime i maxime a domeniului de acionare. 72

7.9. Calculul dispozitivelor de blocare la sub i suprapresiune...73

7.9.1. Calculul valorii normale de funcionare a dispozitivului de blocare la suprapresiune pentru linia 1.73

7.9.2. Calculul valorii minime i maxime a domeniului de acionare a dispozitivului de blocare la suprapresiune pentru linia 174

7.9.3. Calculul valorii normale de funcionare a dispozitivului de blocare la subpresiune pentru linia 174

7.9.4. Calculul valorii minime i maxime a domeniului de acionare a dispozitivului de blocare la subpresiune pentru linia 174

7.9.5. Calculul valorii normale de funcionare a dispozitivului de blocare la suprapresiune pentru linia 2.75

7.9.6. Calculul valorii minime i maxime a domeniului de acionare a dispozitivului de blocare la suprapresiune pentru linia 275

7.9.7. Calculul valorii normale de funcionare a dispozitivului de blocare la subpresiune pentru linia 275

7.9.8. Calculul valorii minime i maxime a domeniului de acionare a dispozitivului de blocare la subpresiune pentru linia 275

7.10. Alegerea contorului78

7.10.1. Calculul debitelor minime i maxime pe care trebuie s le msoare contorul n condiii le de lucru din conduct.78

7.11. Determinarea i calcularea liniei de msurare prin metoda indirect 78

7.11.1. Calculul seciunii de ieire din regulator.79

7.11.2. Calculul limitei minime-maxime de msurare80

7.11.3. Calculul panoului de msurare80

7.11.4. Calculul parametrilor geometrici ai elementului deprimogen.81

7.11.5. Calculul plajei de debit pentru msurarea debitului de gaze82

7.12. Calculul nclzitorului 83

7.12.1. Stabilirea temperaturii gazelor la ieirea din nclzitor pentru a se evita atingerea unei temperaturi favorabile formrii criohidrailor dup laminare..83

7.12.2. Determinarea necesarului de energie pentru a nclzi gazul de la 5 la 9,5 0C. 83

7.12.3. Verificarea diametrelor amonte-aval de schimbtorul de cldur ales din condiia limitrii vitezei maxime de curgere a gazelor..85

7.13. Calculul odorizatorului prin injecie85

Capitolul VIII

8. Integrarea SRM-urilor ntr-un sistem SCADA..87

Capitolul IX

9. Aspecte privind protecia mediului.. 90

Capitolul X

10. Concluzii...94

Bibliografie

Anexe

CAPITOLUL I1. Staii de reglare-msurare, componente tehnologice ntre activitatea de transport i distribuie

1.1. Necesitatea i oportunitatea reglrii i msurrii gazelor naturale.Gazele naturale provenind din producia intern a Romniei (Romgaz Media, Petrom OMV Bucureti) i din import (Federaia Rus), sunt introduse n sistemul de transport naional de conducte magistrale, la diferite presiuni, la diferite caliti constitutive ale amestecurilor de faz gazoas i antreneaz impuriti solide i lichide ptrunse n fluxul de gaze din diferite surse.

Rolul operatorului naional de gaze, respectiv Transgaz S.A. Media este ca dup msurarea gazelor naturale la panourile dintre productori i transportatori s le vehiculeze prin sistemele de conducte i s le predea, distribuiilor de gaze i consumatorilor branai direct, separate de impuritile libere (solide i lichide), msurate, reglate i odorizate conform normativelor n vigoare.

Dezvoltarea sistemului naional de transport gaze naturale, cu instalaiile tehnologice aferente, ncepnd cu anul 1917, s-a fcut n diferite condiii tehnologice, tehnice, de form de proprietate (pn n anul 1948, societi private), dup anul 1948 pn n prezent acionar majoritar fiind Statul Romn, ceea ce explic situaia existent, adic: vechimea de 90 de ani a unor instalaii, cu grad de durat de via difereniat funcie de etapa de execuie;

multe componente ale sistemului de transport gaze naturale au durata de via depit;

uzura tehnic i moral A CIRCA 5.000 DE KM DIN CEI 11.000 DE KM DE CONDUCTE I A PESTE 300 DE SRM-URI DIN CELE CIRCA 1.000 CE SUNT RACORDATE LA ACESTEA . Aceast situaie necorespunztoare face ca ROLUL DE OPERATOR NAIONAL N SERVICIUL PUBLIC AL TRANSGAZ S.A. MEDIA S FIE ADAPTAT CERINELOR COMUNITII EUROPENE DIN CARE ROMNIA FACE PARTE NCEPND CU 1 IANUARIE 2007, N CARE SENS SUNT NECESARE STUDII CRITICE, APROFUNDAREA TEORETIC A TUTUROR ASPECTELOR, CUNOATEREA ACESTORA DE CTRE CADRELE INGINERETI CE ACTIVEAZ SAU VOR ACTIVA N ACEST DOMENIU, PROIECTE I INVESTIII DEOSEBIT DE IMPORTANTE N ACEST DOMENIU.

DE ASEMENEA NECESITATEA I OPORTUNITATEA INTRODUCERII SISTEMULUI SCADA IMPUNE MODERNIZRILE SUS ARTATE CA BAZ FIZIC COMPATIBIL CU REALIZAREA ACESTUIA.

TOTODAT N CADRUL MODERNIZRII SISTEMULUI NAIONAL DE TRANSPORT GAZE NATURALE, CU INSTALAIILE TEHNOLOGIGE AFERENTE, TREBUIE LUATE N CONSIDERARE MSURILE CE SE IMPUN PROTEJRII MEDIULUI AMBIANT, RESPECTNDU-SE DE ASEMENEA PREVEDERILE EUROPENE.

Din motivele sus artate rezult necesitatea proiectului ca aplicaie n nsuirea cunotinelor de specialitate obinute prin nvmntul universitar i pentru rezolvarea datelor program, aprofundarea celor mai adecvate soluii ce se vor aplica n lucrarea de licen.

1.2. Compunerea tehnologic de principiu a unei staii de reglare i msurare (SRM)Staiile de reglare msurare sunt destinate alimentrii cu gaze naturale a consumatorilor. n sistemul gazier actual, circuitul gazului trece de la structurile de producie prin sistemele de transport i distribuii la beneficiari. La interfaa sistemelor de transport i distribuie, a sistemelor de distribuie i instalaiilor de utilizare se gsesc instalaii complexe denumite staii de reglare msurare care pe lng funcia de msurare ndeplinesc i alte funcii.

Funciile staiilor de reglare msurare sunt:

funcia de separare-filtrare;

funcia de nclzire a gazelor;

funcia de protecie la supra i subpresiune gaz;

funcia de reglare a presiunii gazelor;

funcia de msurare a debitului de gaze;

funcia de odorizare a gazului.

CAPITOLUL 2

2. Filtrarea i separarea gazelor naturale

2.1. Filtrarea gazelor naturale

Gazele naturale antreneaz n faza de extracie elemente din noroiul de foraj (barit) i particule neconsolidate din roca magazin. De aceea o prim filtrare mecanic trebuie s se realizeze la instalaia sondei sau n instalaiile de suprafa din cmpurile de producie.

Particulele solide coninute n gazele naturale pot avea urmtoarea provenien:

nisip sau sfrmturi de roc antrenate n strat;

nisip sau praf atmosferic depuse n diferitele faze de execuie i reparaii a conductei;

produi de coroziune (oxizi, sulfuri etc.) sau de eroziune, din timpul exploatrii.

Cantitile de impuriti solide coninute n gazele naturale sunt variabile, n funcie de drenarea sondelor, execuia conductelor, durata de exploatare a acestora, agresivitatea gazelor etc.

Totui, n permanen impuritile solide sunt prezente n cantiti relativ mari (STAS 3317, prevede 0,05 g/Nm3 coninut maxim, ceea ce la 1 mil Nm3 poate reprezenta 50 Kg impuriti solide).

Impuritile solide din gazele naturale provoac sablarea (erodarea) conductelor i instalaiilor tehnologice, uzarea prematur a ansamblului piston cilindru i a rotoarelor compresoarelor de gaze, deranjarea proceselor tehnologice ale consumatorilor etc.

Pentru reinerea impuritilor solide din gazele naturale, se utilizeaz filtre separatoare de praf, care dup principiu pot fi:

a) Separatoare gravimetrice;

b) Separatoare centrifugale;

c) Separatoare prin reducerea brusc a vitezei;

d) Separatoare prin splare;

e) Filtre;

f) Separatoare n cmp electric;

g) Separatoare prin coalescen.

2.1.1. Antrenarea particulelor solide

Curgerea gazelor n conducte se face cu viteze cuprinse ntre 5 20 m/s, antrennd particulele solide n curentul de gaze.

Limitarea vitezei de curgere, pentru evitarea efectelor eroziunii, nu poate fi luat n considerare, deoarece este o consecin a parametrilor de curgere.

Se impun urmtoarele msuri:

reducerea punctului de rou al gazelor n general, sensibil sub 00C;

protejarea conductelor, contra aciunii umiditii din aer, n timpul depozitrii i nainte de pozarea n an cu o pelicul de ulei coninnd un inhibitor, dar i prin nchiderea capetelor evilor.

Densitatea particulelor solide este de ordinul a 2,5 Kg/dm3.

Particulele transportate au dimensiuni cu att mai mici cu ct se gsesc mai departe de locul din care au fost antrenate sau n care s-au format. Particulele se sparg i se erodeaz datorit ciocnirii cu pereii conductelor concomitent producnd i erodarea evii.

Particulele mai fine sunt pstrate mai uor n suspensie, pentru c viteza lor de depunere, sub aciunea acceleraiei normale a cderii libere (gravitaiei), scade cu reducerea diametrului, conform relaiei:

(2.1.)

unde:

Fc fora de cdere, datorit acceleraiei normale a cderii libere (gravitaionale) (N);

D diametrul particulei, considerndu-le de form sferic (m);

- densitatea particulei (Kg/m3);

- densitatea gazelor (kg/m3);

g acceleraia normal a cderii libere (=9,81 m/s2).

n timpul cderii, pe vertical, micarea particulei este uniform accelerat, existnd o frecare cu particulele de gaz care determin o for echivalent egal cu o for de sens contrar, a crei valoare este dat de:

(2.2.)

unde:

Ff fora de frecare a particulei solide cu particulele de gaze pe direcia vitezei particulei solide

(N);

- coeficientul de frecare;

D diametrul particulei, (considernd de form sferic) (m);

- densitatea gazelor (kg/m3).

Viteza v, nu este viteza gazului n conduct, ci viteza relativ a gazului n raport cu particulele de praf. Astfel o particul care cade sub aciunea acceleraiei normale a cderii libere, ntr-un curent de gaz n micare turbulent, poate avea o vitez v care s conduc la un regim laminar, n timp ce o particul situat n filmul laminar (pe peretele conductei) poate avea, datorit frecrii cu gazul (care se mic n regim laminar) o vitez v care definete un regim turbulent.

Cu relaiile de mai sus, pentru regimurile laminar i turbulent, se poate determina fora de frecare care tinde s antreneze particulele de praf depuse n conducte.

Pentru determinarea vitezei de depunere, se ine seama c atunci cnd forele de sens contrar Fc i Ff, se obine viteza limit uniform de cdere.

n regimul laminar egalnd fora de frecare cu fora de sens contrar Fc, obinem:

(2.3.)

de unde:

(2.4.)

n regim intermediar egalnd fora de frecare cu fora de sens contrar Fc, obinem:

(2.5.)

de unde:

(2.6.)

n regim turbulent egalnd fora de frecare cu fore de sens contrar Fc, obinem:

(2.7.)

de unde:

(2.8.)

Pe baze experimentale, s-au stabilit urmtoarele rapoarte i relaii:

Va = 0,192 (Vlim (2.9.)

Vp = 0,7 (Vlim (2.10.)

Din aceste relaii obinem:

(2.11.)

(2.12.)

unde:

Va viteza minim de antrenare a particulelor de la care se produce antrenarea (m/s);

Vp viteza minim a particulelor de la care acestea ncep s pluteasc (m/s);

Wa viteza medie de curgere, a gazului care poate provoca antrenarea particulelor de praf (m/s);

Wp viteza medie de curgere, a gazului, care poate provoca plutirea particulelor de praf (m/s).2.1.2. Reinerea impuritilor solide (filtrele)

Separatoarele de impuriti solide trebuie s fie montate cel puin n urmtoarele locuri:

n cmpurile de producie, dac e posibil la capul de extracie;

naintea staiilor de uscare a gazelor;

dup staiile de uscare a gazelor la care se utilizeaz desicant solid;

naintea staiilor de comprimare a gazelor naturale;

la utilizatorii de gaze naturale cu procese tehnologice pretenioase (chimizare, tratamente termice, industria sticlei i porelanului etc.).

2.1.2.1. Mecanismul filtrrii

Operaia de filtrare const n trecerea unui fluid printr-un mediu permeabil = filtru, pentru a reine impuritile. Ca material filtrant poate fi utilizat un material textil cu filtre dispuse ordonat (esturi) sau dezordonat (fibre sau psl) sau un material granulat n care granulele pot fi libere i constituie umplutura filtrului.

Mecanismul filtrrii ntr-un material filtrant, este complex, apar efecte de inerie, efecte de aderen, de difuziune, de natur electrostatic i efectul de sit.

Fig. 2.1 Imaginea spectrului hidrodinamic la numere Reynolds mici la micarea n jurul unui cilindru (o fibr).n curentul de gaz exist particule n suspensie care sunt antrenate de curent la viteza curentului i ajungem n faza unde liniile de curent se curbeaz.

Fie o particul solid avnd diametrul d i care se mic cu viteza v identic cu cea a curentului de gaz. Vom considera de asemenea un element de fluid de aceeai dimensiune.

Fora centrifug ce acioneaz asupra elementelor de fluid este dat de relaiile:

(2.13.)

Fora centrifug ce acioneaz asupra particulelor solide este:

(2.14.)

Dac admitem c la momentul considerat cele dou viteze sunt identice i c la nceputul curbrii traiectoriei raza interioar de curbur este aceeai, rezult c raportul (Fp/Fc) este de ordinul de mrime ~ 103 rezult rp > r.

Particulele solide aflate n intervalul 2y0 vor lovi fibra. Vom putea defini un coeficient de coliziune . O parte din particulele ce vor lovi fibra vor adera la aceasta i vor fi reinute de fibr, iar o parte vor aluneca pe suprafaa fibrei i vor fi antrenate de curent. Fracia de particule reinute de fibr este coeficientul de aderen ; randamentul total de separare al unei fibre dat de fora de inerie este ; este determinat de unde:

- numrul lui Stockes

Re numrul lui Reynolds

- raportul densitilor relative.

Deoarece avem un numr de fibre, direcia curentului purttor de particule poate s nu fie cea normal la particul.

Aceasta nseamn c particulele pot s intre n zone din spatele fibrei i micrile secundare pot s antreneze particula i s o loveasc pe partea din spatele fibrei: crete.

Ptrunderea n aceast zon din spate se poate face att datorit particulelor ce intr n spatele altei particule, ct i datorit unor fluctuaii turbulente. Conform graficului rezult c la diametre mici dp, este redus. Realitatea arat c la dp < 1(m), crete din nou. Aceasta se datoreaz efectelor de difuziune.

Particulele fiind de dimensiuni mici, va fi perceput asupra lor efectul micrii Browniene. Atunci, probabilitatea de lovire a suprafeei fibrei crete i n consecin i capacitatea de reinere se mrete substanial. Aceast micare aleatoare este caracterizat printr-un coeficient de difuziune dat de relaia:

(2.15.)

K = 1,38 ( 1023 (J/K)

K constanta lui Boltzman

(criteriul lui Peclet) (2.16.)

Randamentul de separare este substanial prin efecte de difuziune la numere Pe mici, adic la valori mici ale curentului, valori mici ale df i coeficieni de difuzie mari, adic dp mici. Asupra particulelor care trec prin filtru i fac simit prezena fore electrostatice. Acest fenomen se datoreaz ncrcrii electrostatice a particulei i a fibrei din cauza frecrii cu gazul. Efectul de ncrcare electrostatic i face simit prezena la v = 1,5 ( 2 [m/s]. Efectul lor este cu att mai mare cu ct ncrcarea este mai mare i cu ct dimensiunile particulelor sunt mai mici. Un rol determinant n funcionarea filtrelor l are aderena particulelor la fibr. Pentru a spori uneori aceast capacitate de reinere, se poate mri n mod suplimentar coeficientul de adeziune, fie umezind fibrele, fie dispunnd un strat de ulei.

Pentru particule, dac avem s < 3d pot s apar puni stabile ntre fibre dac s>3d acest efect nu apare. Dac suprafeele sunt active, aceste puni pot aprea i n cazul s>3d dar sunt instabile, iar efectul de sit este intermitent.

Acest efect de sit poate s apar numai pe suprafeele exterioare ale fibrelor. Se formeaz astfel un strat pe suprafaa filtrului care la rndul lui reine particulele cu diametre mai mari ale impuritilor solide.

Grosimea acestui strat este variabil n timp conducnd la creterea cderii de presiune pe elementul filtrat.

n momentul n care presiunea pe stratul filtrant atinge o anumit valoare, stratul de praf este ndeprtat. n timpul regenerrii e avantajos s nu ndeprtm toat cantitatea de praf i s lsm un strat de praf care s amorseze i s accelereze formarea stratului de praf filtrat.

Analiznd n final randamentul global de separare, rezult c la viteze mici sunt preponderente efectele de difuziune i filtrele din aceast categorie lucreaz la viteze foarte mici.

Efectele de inerie sunt specifice unei alte categorii de filtre ce lucreaz la viteze mai mari.

La viteze foarte mari, apare o suflare a prafului i o reflectare a particulelor datorit ciocnirii cu fibrele.

Desprfuitoarele prin splare au un foarte bun randament de separare, dar

trebuie s funcioneze ntr-un regim strict delimitat de debite i viteze. n cazul c

viteza gazului depete limita prescris, exist riscul ca uleiul cu praful colectat, s fie antrenat dincolo de icanele de dezuleiere, cu pierdere de ulei i cu scderea eficacitii de desprfuire. Dac viteza este sub limita prevzut, splarea, respectiv reinerea prafului, se face cu un randament nesatisfctor.

Fig. 2.2 Filtru de gaze naturale

1-Corp filtru; 2-Fund inferior; 3-Capac; 4-Racord intrare gaze;

5-Cartus filtrant; 6-Racord ieire gaze

2.1.3. Filtrarea gazelor prin medii poroase

Filtrarea gazelor este operaia n care reinerea particulelor de praf se realizeaz prin trecerea gazelor prin suprafee poroase, ale cror interstiii (pori) au dimensiuni stabilite n funcie de adncimea de separare dorit, particulele fiind reinute pe suprafaa poroas a elementului filtrant.Dup materialul folosit ca element filtrant se disting: filtre cu diferite tipuri de esturi, filtre cu fetru, filtre ceramice, etc.

Filtrele pot avea o eficien ridicat, reinnd pn la 99% din particulele solide fine, mai ales dac se utilizeaz soluia n dou trepte sau combinaii de separatoare i filtre.

Praful reinut n cartuele filtrante determin o cdere evolutiv de presiune, mergnd pn la obturarea lor (mai ales n prezena umiditii din fluxul de gaze).

De aceea cderea de presiune n filtre trebuie permanent controlat i trebuie s existe linii de rezerv de filtrare pentru a prelua gazele pe timpul schimbrii elementelor mbcsite.

Se recomand i este o practic european curent, ca trecerea de pe o linie de filtrare pe alta s se realizeze automat n funcie de P.

n cartuele din estur compuse fie din saci montai n poziie vertical fie din suprafee plane de estur montate pe un cadru, vitezele sunt limitate n general, la 0,005 ( 0,04 m/s, iar cderile de presiune la 5 ( 15 mbar. Vitezele prea mari determin colmatarea rapid a cartuului; de aceea, cnd gazele conin particule foarte fine de praf vitezele trebuie limitate la 0,015 m/s.

Vitezele fiind mici, curgerea gazelor prin cartuele de esturi i prin stratul de praf depus pe suprafaa cartuului care funcioneaz ca un strat filtrant suplimentar, se face de regul n regim laminar. n acest caz numrul Re trebuie s fie mai mic dect 8000.

Cderea de presiune prin estura cartuului este dat de relaia:

P=K(V0( (2.17.)

unde:

P cderea de presiune (mm col ap);

V0 viteza gazelor n raport cu suprafaa filtrant, presupus goal (m/s);

- vscozitatea dinamic a gazelor (Kg/ms);

K constant, exprimnd raportul suprafeei fa de debit.

innd seama de faptul c porii esturii sunt nfundai de primele particule de praf reinute, K va crete foarte repede putnd ajunge la valori de peste 10 ori mai mari.

n acest caz este necesar ndeprtarea cartuului colmatat i nlocuirea cu unul curat.

Curarea se poate realiza dup scoaterea din funciune a filtrului prin scuturare sau suflare cu aer n sens invers fa de curentul de gaz.

Cartuele din fetru au de regul form cilindric, gazele intrnd prin interiorul cartului. Fetrul pentru cartu poate fi confecionat din fibre de: bumbac, ln, nylon, sticl, acrilan etc., ale cror caracteristici specifice , le fac utilizabile dup caz, n medii neutre, n medii corozive, acide sau alcaline, n medii abrazive etc.

n filtrele cu cartue de fetru, vitezele pot atinge 2,5 ( 15 m/s, dar viteza optim este de 7-8 m/s, iar cderile de presiune trebuie s fie sub 10 mbar.

Aceste filtre pot reine particule fine de praf, dar nu se recomand folosirea lor la gazele cu coninut mare de praf sau umede, pentru c acestea ar duce la colmatarea foarte rapid a cartuelor.

Filtrele ceramice beneficiaz de randamente nalte de filtrare, putnd elimina practic totalitatea particulelor de praf coninute n gaze. Au de asemenea avantajul c particulele de praf nu ptrund n profunzimea materialului ceramic, ceea ce uureaz curirea care se poate face prin splarea cu ap sub forma unui jet puternic, curirea cu peria i uscarea cu aer.

Cderea de presiune ntr-un filtru ceramic depinde att de dimensiunile porilor ct i de structura granulometric a materialului din care este confecionat, ele utilizndu-se n mod curent pentru debite relativ mici.

DIN DEZVOLTAREA ASPECTELOR TEORETICE I A ANALIZEI TIPURILOR DE FILTRE, PENTRU REZOLVAREA PROIECTULUI DE DIPLOM N CONFORMITATE CU DATELE PROGRAM STABILITE DE COORDONATOR A REZULTAT C CEL MAI ADECVAT ESTE FILTRUL DE IMPURITAI ARMAX 150 mm.

2.2. Separarea lichidelor libere

2.2.1. Principii de separare

Baza o constituie diferena de greutate specific a particulelor lichide fa de moleculele de gaze ( pentru CH4). Fluxul de gaz antreneaz prin plutire moleculele de lichide libere, meninerea acestora n aceast faz de plutire fiind direct proporional cu viteza de curgere a gazelor.

Pentru a separa moleculele de H2O din curentul de gaze se utilizeaz urmtoarele fore i principii:

fora gravitaional care acioneaz mai puternic asupra moleculelor de lichid care sunt mai grele;

fora de frecare i cea de aderen care sunt maxime la contactul ntre fluxul de gaz i suprafeele staionare;

fore de inerie care la schimbarea direciei de curgere imprim moleculelor mai grele tendina de a urma cursul iniial, deci de a iei din curentul de gaze;

fora centrifugal prin intrarea fluxului de gaz ntr-un separator i care acioneaz mai puternic asupra moleculei de lichid liber;

fore i efecte date de extractori de cea (demistere) care se monteaz sub form de mpslituri n partea de ieire a separatoarelor care utilizeaz efecte de aderen, de filtrare, de inerie i scderi locale de vitez;

Mecanismul separatoarelor de lichid ca i la cel de filtrarea particulelor solide e mult mai complex lund n considerare legile generale ale gazelor, regimuri de curgere, vscozitile,etc., fapt pentru care calculul practic al separatoarelor, innd seama de principalele fore de separare se simplific ca urmare a unor calcule teoretice, experimentri de laborator i rezultate din practic prin:

- introducerea unui coeficient C, care difer dar este stabilit pentru diferite tipuri de separatoare cu sau fr demister, astfel:

C = 0,03 pentru separatoarele verticale fr demister;C = 0,0116 pentru separatoarele gravitaionale orizontale cu demister;C = 0,05 pentru separatoarele verticale cu demister;

C = 0,07 pentru separatoarele orizontale gravitaionale fr demister;- nomograme funcie de diametru ale separatoarelor, debite, presiuni, Q=S(V(P i fineea separrii care, se consider acceptabil la reinerea particulelor lichide cu diametre mai mici de 10 microni ( = 90%)

Baza favorizrii, separrii unde fora gravitaional constituie principiul dominant este scderea vitezei curentului de gaze n separator i creterea vitezei gazului n separarea centrifugal, combinat cu scderea vitezei pentru a separa gravitaional..

Acest lucru nseamn c indiferent de tipul separatoarelor, acestea trebuie s aib un diametru mai mare dect al conductei, singure sau n baterie.

Relaia de baz pentru favorizarea forei gravitaionale este: (2.18.)

La separarea pe principiul gravitaional, pe lng factorul vitez intervine factorul timp, adic durata dup care o molecul de lichid se desprinde din curentul de gaz, dup ce parcurge un anumit spaiu.

unde: (2.19.)

L - spaiul (m3);t - timpul necesar (s);a - acceleraia (m/s2);V - viteza (m/s);De regul, ntre lungimea separatorului i diametrul acestuia este relaia: L=4(D.

Separatoarele orizontale cu principiul gravitaional preponderent sunt mai eficace dect cele verticale, dar au dezavantajul c ocup spaiu mai mare i de aceea unde condiiile de spaiu sunt restrictive se monteaz cele verticale.

Indiferent de tipul de separator, hotrtor este ca acestea s aib la partea inferioar un spaiu de depozitare al lichidelor separate i acestea s fie montate la un automat la umplerea spaiului de depozitare.

Evacuarea lichidelor separate s se fac n condiii de protecie a mediului, ntr-un circuit ce nu implic scurgerea lor n terenul nconjurtor sau cu poluarea unor ape, etc.

n cazul n care pe lng apa liber avem i produi petrolieri (hidrocarburi grele condensate) la separare n rezervorul de depozitare al separatorului, acestea se vor separa funcie de densitatea lor (apa jos i ele sus) i n acest caz i scurgerea lor (evacuarea se va face funcie de aceste nivele prin dou dispozitive plutitoare, ce acioneaz dou regimuri de evacuare, separare).

Fig. 2.3 Separator - filtru

1-elice: 2-3orp;3-fund;4-capac;5tub;6-cartus filtrant;7-racord 8-racord ieire ; 9-deflector;2.2.2. Dimensionarea separatoarelor

Se iau n considerare legile Stokes i Newton, cu unii coeficieni empirici pentru a se ine cont de distribuia particulelor i de timpul de reinere minim.

2.2.2.1. Separatoare verticale bifazice

Diametrul minim al separatorului se calculeaz pornind de la viteza maxim a gazelor:

(2.20.) unde:

V viteza maxim ascensional a gazelor (m/s);

D diametrul interior al separatorului (m);

Q debitul de gaz (106m3/zi);

P presiunea absolut a gazelor (bar);

T temperatura gazelor (K);

- masa volumic lichid la P i T (kg/m3);

- masa volumic a gazelor (kg/m3);

Z factorul de compresibilitate (0,95);

C coeficientul de separare (valoare empiric 0,06 (0,12)(m/s).

nlimea separatorului este dat de suma:

- nlimii separrii particulelor gazoase i se ia practic minim 1,5 ( 2m;

- nlimea depunerilor lichide, calculat considernd timpul de separare de 3 (5 minute.

2.2.2.2. Separatoare verticale trifazice

Se aplic aceleai principii de calcul dar se ia timpul de reinere a lichidelor de 5 ( 6 minute i se regleaz nivelul interfeei hidrocarburi ap pentru a pstra timpii de reinere individuali.

Nivelele lichidelor sunt calculate plecnd de la cota 0 situat la 20 cm deasupra cordonului de sudur a fundului inferior al separatorului.

2.2.2.3. Separatoare orizontale bifazice sau trifazice

Calculele se complic foarte mult pentru c forele ce acioneaz asupra particulelor nu sunt deloc coliniare.

Pentru dimensionri exacte i optimizate este necesar a se utiliza programe de calcul informatic.

Totui se redau n continuare cteva reguli empirice simplificatoare de antier:

valoarea practic a coeficientului C variaz ntre 0,10 ( 0,15 m/sec;

raportul lungime/diametru al separatorului este 4;

raportul nlime lichid/diametru este de 0,5 ( 0,7 dar niciodat peste 0,7, valoarea practic fiind de 0,5;

viteza de cdere a particulelor de ap n lichid (ulei, condensat, etc.) variaz ntre 0,05 ( 0,1 m/60 sec, n funcie de densitatea lichidului, o valoare practic fiind 0,75 m/60 sec.

n aceste condiii simplificatoare, ecuaia de determinare a diametrului separatorului este:

(m); (2.21.)

iar viteza orizontal de antrenare a particulelor de ulei sau condensat n ap este:

(m/min); (2.22.)

Qulei - debitul de ulei (m3/zi);Qap - debitul de ap (m3/zi);Poziia de interfa ap/ulei se calculeaz astfel ca particulele de ap cele mai fine s poat atinge acest nivel nainte de a fi antrenate.

n industria gazeifer din Romnia se utilizeaz diferite tipuri de separatoare care vor fi analizate critic n continuare.

2.2.3. Separatoare orizontale

La curgerea gazelor pe conducte orizontale, direcia de depunere a particulelor lichide i solide este vertical. n micarea orizontal particula n suspensie care este antrenat n sensul curgerii de ctre curentul de gaze, tinde s se depun cu viteza limit de cdere n fluidul respectiv. n acest fel, traiectoria deplasrii particulei este orientat spre direcia rezultantei celor dou viteze.

Pe poriunea orizontal a conductei, unde nu exist schimbri de direcie, decantarea particulelor se realizeaz pe o distan mai mare sau mai mic, n funcie de viteza gazului, de dimensiunile particulelor, de natura acestora i de diametrul conductei.

Pe o conduct, gazul curge cu o vitez care poate fi calculat cu urmtoarea relaie:

(2.23.)

, unde: (2.24.)

- viteza gazului ntr-o conduct de transport (m/s); q debitul de gaze (m3N/s);

D diametrul conductei (m); P0 presiunea atmosferic (p0=0.1013(106Pa); P presiunea din conduct (Pa); Z factorul de abatere.

Viteza limit de decantare, wo, se poate calcula cu relaia:

(2.25.), unde:

viteza limit de cdere a particulei (m/s);g acceleraia gravitaional (m/s2);

- vscozitatea dinamic a gazelor (Pa/s);

, - densitatea gazelor, respectiv a particulei (Kg/m3);d diametrul particulei (m);Timpul de decantare, t, a unei particule, care cade cu viteza limit , pe o poriune de conduct cu diametrul interior D, de lungime l, se poate calcula cu relaia:

de unde: (2.26.)

(2.27.) n care, parametrii de calcul sunt exprimai n urmtoarele uniti de msur:

t s, D m, l m, m/s.

Astfel, pentru decantarea particulelor din suspensie, cu o vitez de cdere , este nevoie de o poriune orizontal de conduct de lungime l.

Din considerentele prezentate, rezult c poriunile orizontale ale conductelor constituie cele mai eficiente separatoare pentru impuritile existente n gaze, problema principal fiind captarea i evacuarea acestora n condiii controlate i fr poluarea mediului.2.2.4. Separatoare verticale

Separatoarele verticale montate pe traseele conductelor magistrale de transport, indiferent de concepia lor, de forele ce intervin n desprinderea particulelor de ap din fluxul de gaze, au un rol discutabil de acumulatoare de lichide separate, prin aderena la pereii interiori ai evilor i o eficien limitat reinnd n cele mai bune soluii pe cele cu diametre ( 0,25 ( 0,3 mm, fa de cerinele actuale de 0,01 mm.

Separatoarele verticale realizate n diferite variante, cu diametre de 800 ( 1400 mm, ce se pot monta n baterii de 2 ( 20 buc., la intrarea n unele instalaii tehnologice (puncte de import a gazelor naturale, n cmpurile de extracie, la staiile de comprimare, de uscare, instalaii mari de reglare i msurare, depozite subterane de gaze etc.), au o eficien bun mergnd pn la o reinere de 90 ( 95% a particulelor lichide cu 0,01 mm.

Dezavantajul acestora const n suprafaa mare pe care o ocup, teren ce devine un element important al investiiei.

n condiiile dotrii fiecrei instalaii semnificative (diferite instalaii tehnologice i staii de reglare i msurare ( 5000 m3/h) realizate n sistem package din lips de spaiu sau de minimizare a costurilor separatoarelor de lichide orizontale, se prefer de regul cele verticale, n diferite concepii, unele din acestea fiind studiate n continuare.

2.2.4.1. Separatoare verticale gravitaionale fr demister

Separatoarele verticale gravitaionale funcioneaz pe acelai principiu ca i cele orizontale cu seciune mrit i n plus are loc o schimbare de direcie a curentului de gaze.

Relaia de calcul a separatoarelor gravitaionale este:

(2.28.)

Qs debitul de gaze supuse separrii (Nm3/zi);

Ds diametrul separatorului (m);

P presiunea n separator

(bar);

Z factorul de abatere al gazelor reale fa de gazele ideale;

Vsa viteza admisibil a gazelor n seciunea separrii gravitaionale,

(2.29.)

unde:

c coeficient adimensional care depinde de cifra Reynolds i care se calculeaz innd cont de micarea relativ a particulei n mediul respectiv;

Valoarea acestui coeficient este:

pentru separatoare verticale gravitaionale: c= 0,03;

pentru separatoare verticale cu extractor de cea: c= 0,05;

- greutatea specific a particulei lichide (Kgf/m3);

- greutatea specific a gazului (Kgf/m3);

Fa de debitele de gaze ce se vehiculeaz prin conductele magistrale i prin instalaiile tehnologice aferente, de 4 ( 10 mil Nm3/zi, i de fineea cerut separrii (particule sub 0,01 mm) i acest tip de separator este nesatisfctor, dac nu se iau n considerare diametre mai mari de 700 ( 800 mm utilizate n prezent.Pentru un separator cu 1000 mm, pentru gaze cu densitatea relativ fa de aer de 0,554 i pentru particule de 10 m, capacitatea de separare este de 485000 Nm3/zi.

Pentru presiunile curente ntlnite n sistemul de transport, de cca. 25 ( 40 at, la debite de 10 20 mil Nm3/zi, ar fi necesar un numr de 20 ( 40 de astfel de separatoare.

2.2.4.2. Separatoare verticale gravitaionale cu demister

Din cele artate mai sus, separatoarele verticale gravitaionale pentru a extrage din curentul de gaze particulele cu diametrul pn la 10 m,pot separa n mod corespunztor debite relativ mici i de aceea sunt necesare n numr mare la instalaiile tehnologice proprii sau ale utilizatorilor din industrie sau centre de distribuie.

De aceea la separatoarele verticale ce utilizeaz fora gravitaional, schimbrile de seciune i de sens a curgerii fluxului de gaze cu lichide se nlocuiesc cu tipuri mai complexe dotate cu demister.

Grilele suport ale masei separatoare se execut din oel sudabil.

Viteza optim a fluidului de lucru are o importan deosebit deoarece la viteze mari se produce o saturaie a esturii n lichid i o reantrenare a acestuia n curentul de gaze, iar la viteze mici picturile fine pot trece prin masa separatoare fr a putea fi reinute:

(2.30.)

Se admite utilizarea unei viteze n limitele:

Vmin = 0,35 Voptim (2.31.)

Vmax = 1,4 Voptim (2.32.)

Pentru proiectare i pentru a se ine seama de variaiile de debite, respectiv de viteze n zona de separare, se aplic relaia:

Vp = 0,75 Voptim (2.33.)

La utilizarea separatoarelor de cea din srm tricotat la presiuni mici (0,5 2 at), viteza fluidului trebuie s fie n limitele de 1 ( 4,5 m/s.

Pentru calculul pierderii de presiune n demister se recomand utilizarea relaiei:

P = KgV2 (mm col ap) (2.34.)

unde:

g greutatea specific a fluidului (Kg/m3);V viteza de circulaie a fluidului (m/s);K coeficientul de pierdere de presiune (%);Pentru o gam de viteze cuprinse n limitele Vmin = 0,35 Voptim, la Vmax = 1,4 Voptim, eficiena separrii este mai mare de 99%.

n afar de viteza gazului, eficiena separrii depinde de urmtorii factori:

compoziia gazului;

vscozitatea i tensiunea superficial a lichidului;

dimensiunile picturilor de lichid;

eventuala existen n amestecul gaze-lichid a unor particule solide.

La alegerea tipului de separator, trebuie avut n vedere toi factorii ce influeneaz eficiena separrii, pierderea de presiune n separator, preul de cost, consumul de material etc.

DIN DEZVOLTAREA ASPECTELOR TEORETICE I A ANALIZEI TIPURILOR DE SEPARATOARE, PENTRU REZOLVAREA PROIECTULUI DE DIPLOM N CONFORMITATE CU DATELE PROGRAM STABILITE DE COORDONATOR A REZULTAT C CEL MAI ADECVAT ESTE SEPARATORUL VERTICAL CU DEMISTER CU D=600mm.

CAPITOLUL III

3. Reglarea presiunii gazelor naturaleNecesitatea reglrii gazelor naturale apare ca o condiie foarte important pentru a putea satisface cerinele consumatorilor de toate tipurile datorit faptului c odat extrase gazele trebuiesc transportate i distribuite la nivelul presiunilor i a debitelor necesare utilizrii lor, dat fiind gama larg de valori ale acestora. Pentru a satisface aceste cerine este necesar meninerea presiunii constante a gazelor i reducerea acestora la parametrii dorii. Aceasta se face cu ajutorul regulatoarelor de presiune, care prin variaia de curgere a gazelor va varia i debitul, deci i presiunea.

Presiunea se poate menine constant dac tendinele ei de variaie sunt comparate continuu cu seciunea de curgere a gazelor, ceea ce constituie principiul reglrii.

Procesul reglrii gazelor trebuie s se desfoare n mod continuu i n deplin siguran pentru a nu pune n pericol procesele tehnologice i instalaiile de utilizare a gazelor naturale. Deci, rolul regulatorului de presiune este de a menine n mod continuu i automat valoarea presiunii de ieire ntre anumite limite dinainte stabilite, la variaia debitului i a presiunii de intrare sunt stabilite pentru fiecare tip de regulator n parte.

Principiul de funcionare a unui regulator este urmtorul:

a) Mrimea de intrare (presiunea de intrare a gazului) P1 este redus prin trangularea n orificiu de ctre organul de execuie, la o mrime de ieire (presiune de ieire) P2.

b) Mrimea P2 de ieire este comparat continuu cu valoarea presiunii impuse Pr.

c) Din compararea valorilor P2 i Pr rezult o deplasare a ventilului n orificiul de scurgere a gazelor, care modific seciunea de scurgere a gazului (mai mare sau mai mic) n funcie de variaia debitului i presiunii de intrare.

3.1. Tipuri de regulatoare de presiune

Regulatorul este un aparat care regleaz n mod automat i continuu meninerea n limitele dinainte stabilite a presiunii gazului la ieire, la variaia debitului i a presiunii de intrare. Regulatoarele de presiune pentru debite i presiuni mici cu acionare direct au specific faptul c ele se execut n poziie normal deschis (n lipsa presiunii, deci n repaus ventilul este deschis pe scaunul su).

Funcionarea regulatoarelor cu acionare direct se bazeaz pe principiul echilibrului dintre fora generat de presiunea reglat pe suprafaa inferioar a membranei i de tensiunea introdus de arcul de reglare. n urma acestei comparaii rezult modificarea poziiei ventilului fa de scaun i implicit modificarea presiunii de ieire care va rmne constant n limitele grupei de reglare GR.

Regulatoarele de presiune pentru debite mici se execut n urmtoarea gam tipodimensional:

a) Dn - pentru debit de 10 m3/h

Dn 1-1 pentru debit de 20 m3/h

Dn 1- 1 pentru debit de 35 m3/h

Dn 1- 1 pentru debit de 50 m3/h

Dn 1-2 pentru debit de 100 m3/h

la caracteristicile funcionale:

- presiuni de intrare P1 = 0,2 (2 bari

- presiuni de ieire P2 = 0,03 ( 0,05 bari

- grupa de reglare GR 10-( 10% x Pr)

- grupa de nchidere GI 30-( 30% x Pr)

- debit maxim Qmax = 10 ( 100 m3/h

Din punct de vedere funcional, regulatoarele se mpart n dou mari categorii:

a) regulatoare cu acionare indirect;

b) regulatoare cu acionare direct.

a) regulatoarele cu acionare indirect se caracterizeaz prin faptul c impulsul de comand provine din curentul de gaz supus reglrii. Impulsul se preia de pe partea de intrare n regulator, trece printr-un filtru unde se rein impuritile i apoi prin cele dou elemente de reducere i reglare a presiunii de comand, i anume prin reductor i servoregulator.

Reductorul are rolul de a reduce presiunea de intrare P1 la o valoare mai mic denumit presiune de comand primar Pc1 a crei valoare este n funcie de tipul regulatorului i este aproximativ 0,3 ( 2 bari mai mare dect presiunea de ieire P2 din regulator (Pc1 = (0,3 ( 2) + P2).

Servoregulatorul are rolul de a regla valoarea presiunii de comand secundar Pc2care va aciona direct pe membrana regulatorului.

Presiunea de comand Pc2 provine din Pc1 prin trecerea acesteia prin servoregulator. Valoarea presiunii de comand secundar Pc2 este dependent de variaia presiunii de ieire Pc2 din regulator care acioneaz pe membrana servoregulatorului.

Regulatoarele cu aciune indirect se execut n poziia normal nchis (regulatorul nu este acionat este n repaus, adic ventilul nchide pe scaun i nu permite trecerea gazului prin el). Se utilizeaz n S.R.M-uri sau n alte instalaii ce lucreaz la parametrii regulatorului.

b) regulatoarele cu acionare direct iau impulsul de comand de pe partea de ieire din regulator, impuls ce este adus direct sub membrana de lucru a regulatorului.

Orice perturbaie ce apare dup regulator este transmis membranei care acioneaz prghia ce deplaseaz ventilul n sensul deschiderii mai mult sau mai puin a ventilului de pe scaunul su. Aceste regulatoare se execut n sistem normal deschis. Acestea se folosesc mai mult n instalaiile de utilizare i mai puin n transportul gazelor.

A) Tipuri de regulatoare de presiune cu acionare indirect

1.- RPA3 - cu caracteristicile funcionale:

- presiune nominal Pn = 16 bari

- presiune de intrare P1 = 0,5 (16 bari

- presiune de ieire P2 = 0,02 ( 6 bari

2.- RPA6 cu caracteristicile funcionale:

- presiune nominal Pn 16; 25; 40; 64 bari

- presiune de intrare P1 = 0,5 (64 bari- presiune de ieire P2 = 0,1 ( 40 bari

3.- RPA5 cu caracteristicile funcionale:

- presiune nominal Pn = 64 bari

- presiune de intrare P1 = 16 (64 bari

- presiune de ieire P2 = 6 ( 16 bari

4.- RPA Dn 25; Pn 25 cu caracteristicile funcionale:

- presiune nominal Pn = 25 bari

- presiune de intrare P1 = 2,5 ( 25 bari

- presiune de ieire P2 = 0.5 ( 6 bari

B) Tipuri de regulatoare de presiune cu acionare direct

- RPA cu caracteristicile funcionale:

- Pn = 40 bari

- P1 = 6 ( 40 bari

- P2 = 1 ( 6 bari

- Debit maxim Qmax = 100 m3/h

- Regulator de presiune pentru presiuni mici i debite mici cu caracteristicile:

- P1 = 0,2 ( 40 bari

- P2 = 0,03 ( 0,05 bari

- Qmax = 100 m3/h

- Regulatoare de presiune tip RPG(ARMAX S.A. Media) cu caracteristicile:

- Dn = 20 ( 200 mm

- P1 = 0,5 ( 7 bari

- P2 = 0,02 ( 0,05 bari

- Qmax = 0,05 ( 2 m3/h

- Regulatoare de uz casnic- Dn = 20 ( 50 mm

- P1 = 0,2 ( 25 bari

- P2 = 0,015 ( 2 bari

- Qmax = 10 ( 100 m3/h

- Regulatoare anti-nghe RPAI- Dn = 25 / 8 mm

- P1 = 64; 210 bari

- P2 = 0,5 ( 6,5 bari

- Qmax = 36 m3/h

Fig.3.1.1 Regulator cu acionare directa

1. Element prescriere; 2. Element acionare;3. Element comparaie; 4. Element de execuie.

Fig.3.1.2 Regulator cu acionare indirecta1.Dispozitiv de comanda; 2. Element de acionare;3. Element de execuie.DIN DEZVOLTAREA ASPECTELOR TEORETICE I A ANALIZEI TIPURILOR DE REGULATOARE, PENTRU REZOLVAREA PROIECTULUI DE DIPLOM N CONFORMITATE CU DATELE PROGRAM STABILITE DE COORDONATOR A REZULTAT C CEL MAI ADECVAT ESTE REGULATORUL RPA6 ARMAX.

CAPITOLUL IV4. Sisteme i principii de msurare a gazelor naturale4.1 Msurarea indirect a debitelor de gaze naturale

Principalele metode de msurare cu aparatura i instalaiile adecvate sunt:

metoda indirect

metoda direct respectiv de determinare a vitezei gazului

metoda volumetric msurarea debitului direct cu ajutorul unor spaii.

Preocupri din acest domeniu au nceput din anii 1600, iar la sfritul anilor 1700, Pittot i Venturi au definitivat baza teoretic pe baza legilor Bernoulli, a legilor fundamentale ale gazelor prin demonstraii i transferri succesive.

Utilizatorii de gaze manufacturate i ulterior de gaze naturale, cei casnici sau asimilai acestora ( cu debite i presiuni relativi mici) au folosit msurarea direct ( contoare cu burduf, cu picoturi, cu roi dinate, cu turbin,etc).

Cele de mai sus, alturi de faptul c acest sistem este multiplu cu posibiliti multiple de etalonare i verificare i fr piese n micare, a fcut ca el s se generalizeze ntre anii 1900 1960, s se perfecioneze dup aceti ani i s constituie n prezent sisteme prin care se msoar peste 65% debitele pe plan mondial, tendin ce se va menine i n perspectiv.

Dup anii 1960 ncep s se dezvolte industriile i sistemele de msurare direct: de tipul contoare cu turbin, contoare cu vrtej, contoare ultrasonice etc. care au o serie de avantaje, dar i dezavantaje.

n prezent n industria gazeifer din Romnia, la debite relativ mari (import gaze, tranzit internaional de gaze, panouri de predare ntre producie i transport, panouri de msurare la predarea din activitatea de transport ctre distribuitor) n proporie de 90%, aceasta este metoda de msurare.n viitor n Romnia n mare parte aceast proporie se va menine, bineneles cu modernizrile tehnologice actuale, mai ales n ceea ce privete contorul propriu-zis, determinnd debitul i integrabilitatea ntr-un sistem SCADA.

De fapt exist studii acceptate pe plan naional, european i mondial din care au rezultat tabele comparative ntre diferite tipuri de sisteme de msurare din care rezult sub aspectul factorilor economici msurarea indirect cea mai avantajoas:

cel mai larg domeniu de utilizare; elasticitate la variaii de debite, presiune relativ sczut; nu admite prezena impuritilor lichide i solide; impune distane relativ mai lungi la seciunile de panou, amonte i aval de organul deprimogen; au o cdere de presiune n organul deprimogen comparabil cu a altor sisteme de msurare i n cazul unor exploatri normale mai bune; costuri de ntreinere mai sczute fa de alte metode; domenii de temperatur foarte largi; repetabilitatea i precizia msurrii; costuri i posibiliti de calibrare i costuri de operare i ntreinere mai favorabile ca la alte sisteme de msurare.

4.1.1. Realizri tehnice ale instalaiei de msurare indirect a debitului de gaze naturaleInstalaia de msurare indirect a debitului de gaze naturale se compune din:

Panoul (cuponul de msurare) avnd:

poriunea amonte de organul deprimogen; organul deprimogen; poriunea dup organul deprimogen.Lungimile poriunii amonte i aval sunt date n normative i n general n funcie de diametrul D al panoului se dau ca multiplii ai acestuia, de exemplu:10D amonte i 5D aval.

Tot n norme se dau tot ca multiplii de D, distanele fa de panou n funcie de configuraia instalaiei (coturi, reducii, ali robinei deschii complet, teaca termostatului, etc.).

Referitor la aceste distane se face meniunea c n scopul obinerii unei curgeri ct mai uniforme, standardele strine prevd lungimi mai mari, nu permit derogri ca normele romneti i n plus nainte de panoul de msurare sunt obligatorii dispozitivele de uniformizare a curgerii gazelor constnd din plci gurite cu tuburi, diferite alte construcii.

Rolul acestor dispozitive n afara uniformizrii curgerilor poate s determine i o oarecare reducere a lungimilor amonte i aval de organul deprimogen ale panoului.

Organul deprimogen poate fi:

- Diafragm adic o plan gurit cu un orificiu calibrat i confecionat cu mai mult exigen n conformitate cu normele.

Raportul diametrului diafragmei =d/D, trebuie s fie mai mare dect 0,12 i mai mic dect 0,75.

Avantajul utilizrii ca organ deprimogen a diafragmei este uurina introducerii i scoaterii acesteia din panou pentru schimbri tehnologice, verificri, curiri.

Grosimea plcii, a diafragmei este ntre 0,05D ( 0,05. Orificiul este de form conic evazat nspre aval.

Amonte i aval de diafragm, ca i la oricare alt organ deprimogen , la distane prevzute n normative sunt practicate dou orificii, care conduc prin nite conducte de impuls, prin cea de naintea organului deprimogen, prin presiunea p, iar cea de dup organul deprimogen dup cdere n organul deprimogen, ntre cele dou valori de presiune Pintrare Pieire =P = h determinnd cderea de presiune proporional cu viteza de curgere a gazelor.

La diafragm, ca i la alte tipuri de organe deprimogene (ajutaje lungi, scurte, tuburi Pittot i demisteri etc.) att valoarea lui p (presiunea gazelor) ct i p=h, fiecare se conduc la vasele contorului diferenial umplute cu Hg, deasupra fiecrui vas existnd plutitori, de la fiecare plutitor un mecanism mecanic de acionare a braului pentru nscrierea pe o diafragm circular a presiunii p i a presiunii difereniale H.

Fig.4.1. Curgerea gazului prin diafragme

- Ajutaje sunt elemente deprimogene n diferite construcii, care se execut dup diferite norme (fiecare tip) i n funcie de lungimea lor sunt cu baz lung, baz scurt etc. adic cu referire la distana ntre partea de intrare a gazelor n ajutaj i partea de ieire.

De regul, raportul d/D este acelai ca la diafragme cu excepia celor lungi care au = 0,05 ( 0,55.

Precizia de msurare a ajutajelor este superioar diafragmelor, sunt cu autocurire fa de eventualele depuneri solide, dar:

sunt foarte scumpe; necesit o precizie i o dotare special; sunt foarte greu de manevrat.De aceea, innd seama de domeniul mai larg de utilizare d/D, de necesitatea schimbrii ajutajelor pentru ca acest raport s fie corelat i cu caracteristicile contorului de nregistrare a lui p i h, se utilizeaz n domeniul gazelor naturale diafragmele (n industria Gaz Metan cea mai mare rspndire au avut ajutajele iar n industria Gaze asociate diafragmele).

Figura 4.2. Curgerea gazelor prin ajutaj

- Tuburile Venturi au o construcie convergent-divergent fa de ajutaje, care aveau construcia numai convergent, cu pierderi de presiune mai mici dect la ajutaje i mai mici ca la diafragme, se construiesc conform specificaiilor ASME i ISO, sunt mai lungi ca ajutajele, sunt foarte scumpe i greu manevrabile.

Utilizarea tuburilor Venturi este de regul datorit preciziei oferite n laborator i n aplicaii tehnologice de mare finee dar fluidul trebuie s aib o valoare relativ constant ca i presiunea p.

- Tuburile Pittot sunt relativ asemntoare cu tuburile Venturi, nu se utilizeaz n aplicaiile practice ale industriei gaziere, au o precizie relativ redus, un exemplu de utilizare e n aviatic, unde, prin deplasarea avionului, prin tubul Pittot intr n curent de aer.

Tot ansamblul, panou de msurare, organ deprimogen, orificiile acestuia indiferent de tipul lui trebuie s fie coaxiale i perpndiculare pe axa panoului de msurare.

Organele deprimogene (diafragme i ajutaje) se monteaz n panou prin flane i garnituri de etanare, etanarea lor fiind obligatorie.

4.1.2. Analiza critic a contoarelor pentru determinarea debitelor de gaze naturale prin metoda indirect

Metoda clasic i care din nefericire reprezint peste 70% din sistemul de contorizare din cadrul industriei gaziere romneti este cea indirect, din care distingem: panoul de msurare cu organul deprimogen, conductele de impuls i conducta de egalizare. Conductele de impuls acioneaz asupra unor vase umplute cu Hg., prevzute cu plutitoare i sisteme mecanice ce acioneaz dou brae ale contorului, ce nscriu pe o diagram circular cu ajutorul unor penie i cerneal n culori diferite de regul albastru pentru p i rou pentru h.

Contorul e prevzut cu un dispozitiv ceasornic, ce rotete cu o caden egal diagrama de hrtie. Diagrama are un cerc de fixare pe butonul mecanismului de rotire, un cerc de O i un cerc de %. ntre aceste cercuri sunt cercuri concentrice reprezentnd n procente distana fa de cercul O care e O% i cercul 100%.

Cu raza n centrul diagramei, dar pornind de la cercul O sunt curbele logaritmice sau de rdcin ptrat din or n or.

Baza teoretic a planimetrrii acestor diagrame este satisfcut de :

cercurile concentrice ale diagramei sunt concentrice ntre ele i cu axul de fixare a diagramei;

diagrama fcut dintr-o hrtie special, care s nu sug cerneala;

braele au o lungime i o curbur prevzute n normele de fabricaie a contorului;

nivelul mercurului n vasele de p i h este la reperele acestuia;

dac contorul se evacueaz sau se nchid robinetele de pe conductele de impuls de p i h, peniele trebuie s revin pe cercul 0.

De regul p trebuie s varieze foarte puin n 24h i s fie nscris ntre 30 ( 60% din raza diagramei, h trebuie s fie nscris ntre 30 ( 90% din raza diagramei.

Planimetrarea diagramelor cu planimetre autorizate i cu precizie de 0,25 0,5% (de regul de rdcin ptrat) trebuie s se fac prin parcurgerea celor dou curbe, care trebuie s fie continu i nu sub form de band.

Pentru a respecta regulile contorizrii corespunztoare i a planimetrrii corecte, trebuie s existe n permanen:

respectarea raportului d/D; corelarea caracteristicilor debitmetrului:presiunea static, presiunea diferenial cu variaiile i valorile debitului i presiunii i cu ale raportului d/D.

Din complexitatea schemei contorului i din motive de precizie i exploatare rezult c transmiterea p i h prin conductele de impuls, vasele de nivele cu mercur, mecanismul de ceasornic, mecanismele de aciune a braelor pentru peni, calitatea diagramei i a cernealelor introduc erori mari, obiective i subiective, mai ales n cazul planimetrelor manuale.

De aceea schema clasic prezentat i care din nefericire prezint peste 70% din punctele de msurare,dup anii 1960, cu precdere dup 1980 a fost modernizat n sensul:-mrimile fizice (nu numai p i h) sunt transformate prin traductoare de mrimi fizice n mrimi electrice care se transmit la un contor electronic dotat cu soft specializat, alturi i de presiunea barometric, t temperatura, D densitatea relativ fa de aer i care calculeaz n timp real debitul pe care-l afieaz instantaneu la or, la 24h, la lun, etc., rmnnd valoarea nregistrat n baza de date sau dup caz, grafic.

Deoarece orice contor, orict ar fi de perfecionat e fcut n anumite referine de presiune P i T i Z, contoarele moderne au un corector de PTZ care automat actualizeaz valorile calculate. Astfel de dispozitive cu posibilitate de schimbare automat a diafragmei i de calcul electronic cu compensare sunt foarte scumpe (valoarea medie a unui contor cu compensator pentru parametrii medii e ntre 6000 10000 euro) iar numrul de puncte de msur e de peste 2000 rezultnd c generalizarea necesit un timp ndelungat. Dar cele mai importante condiii sunt:

corelarea ntre contorul propriu-zis i panoul de msurare;

variaia parametrilor de temperatur i presiune trebuie controlat pentru a se asigura compatibilitatea cu sistemul de msurare;

gazul trebuie s fie n conformitate din punct de vedere calitativ cu prevederile standardelor i a contractului, neadmindu-se prezena lichidelor libere (n stare monofazic) i nici a impuritilor solide care pot obtura orificiul organului deprimogen sau l pot eroda, deci mri.

4.2. Determinarea debitelor de gaze naturale prin metoda directCuprinde:msurarea volumetric, adic utiliznd spaii calibrate de tipul unor camere (burduf) care se umplu cu gaze i se golesc alternativ sau cu spaii calibrate ntre palete rotative (picoturi), etc.

Din relaia Q = S(P(V, se determin viteza (V) cu ajutorul unor turbine i transform viteza de rotaie n vitez liniar, cu msurarea vitezei gazelor n contor cu ajutorul ultrametrelor, cu ajutorul unor vrteje create de un element perturbator n curentul de gaze, proporionale cu vitezele de curgere a gazelor.

- Contoare cu burduf

Principiul de funcionare const n umplerea i golirea camerelor (de regul dou), care n aceste faze, de umplere i golire acioneaz sertrae care la rndul lor activeaz un mecanism ce pun n funciune un sistem de roi dinate cu ajutorul crora se afieaz debitul.

Tot mecanismul e montat ntr-o carcas etan din tabl, sunt cunoscute sub numele de contoare casnice, dar se utilizeaz n diferite tipodimensiuni i pentru debite mai mari, pentru sedii administrative, spitale, coli etc.

Debitele nominale sunt ntre 3 ( 300 m3/h, cele mai frecvente game fiind sub 100 m3/h (cele casnice sunt de regul de 6 m3/h ). Dar, cum flexibilitatea lor e de cca. 10% ( 200% din debitul nominal rezult c ele pot msura debitul de 0,2 ( 500 m3/h.

Pentru gama de debite superioare la 100 m3/h, contoarele sunt greoaie i scumpe, de aceea se prefer pentru debite mai mari de 100 m3/h s se monteze n paralel mai multe contoare cu debite nominale mai mici (2 ( 4 contoare).

Presiunea de lucru este de 30 ( 50 milibari, iar presiunea de regim e de 500 milibari. La cerere i pentru utilizri speciale se construiesc contoare volumetrice i pentru presiuni mai mari, de exemplu: 2, 5, 6, 10 bari i mai mari.

Cderile de presiune sunt relativ mici n contor, ntre 0,5 ( 1,8 milibari (cderile mai mari pentru contoare de debite de peste 20 m3/h).

Sensibilitatea este bun, iar erorile admise prin norme sunt ntre 1% - 1,5% n U.E. i ntre 2% - 3% n Romnia, dar n realitate pot ajunge i la 5%

Foarte important n ncadrarea n limita de eroare este meninerea unei presiuni constante, deoarece ele au la baz teoria rezultat din legile gazelor pentru care ecuaia de stare: P(V = Z(R(T. Din aceast cauz naintea acestor contoare se monteaz un regulator de presiune, care n situaia determinat de cderi mari de presiune naintea lui, el nu mai poate asigura presiunea corespunztoare la ieire, motiv pentru care de multe ori n perioade de criz de gaze se suspend funcionarea lui, iar la revenirea unor presiuni normale se depete presiunea admis n carcas, spargerea acesteia i dac contorul e montat ntr-un spaiu relativ nchis (casa scrilor etc) se produc explozii i incendii.- Contoare cu piston

Se folosesc att n distribuie la presiuni joase i reduse sau chiar la cei branai la presiune medie (exemplu: consumatori industriali).

Principiul de funcionare se bazeaz pe umplerea i golirea spaiilor calibrate n interiorul unui cilindru n care culiseaz un piston ce acioneaz mecanismul de contorizare.

Avantajul acestora fa de cele cu burduf l constituie gama de debite cuprins ntre 3 ( 500 m3/zi, dar la presiunea de 500 ( 5000 mmcolH2O. Precizia lor e de 1%, dezavantajele fiind date de o cdere mai mare de presiunii n contor, sunt mai mari, mai grele i mai scumpe dect contoarele cu burduf.

- Contoare cu pistoane rotative

Au la baz tot spaiile calibrate determinate ntre dou profile ale paletajului, angrenajului i sub aciunea gazului, paletajele se nvrt, deci are loc prin mecanisme speciale o umplere i o golire, restul principiului de contorizare fiind similar cu celelalte contoare volumetrice. Dezavantajul acestui tip de contor const n faptul c poate fi uzat sau deteriorat de impuriti coninute n gaze. Sunt mai scumpe dect alte tipuri de contoare cu spaii calibrate, dar pot funciona la game de presiuni mai mari dect cele cu burduf sau cele cu piston.

Dac limitele ca presiune i debite sunt mai largi ca la celelalte tipuri de contoare volumetrice presiunea ntre 1 ( 100 bari, cele mai utilizate tipuri fiind de pn la 40 bari (2,5; 4, 6, 10, 16, 25, 40) pentru debite mai mari de 300 ( 500 m3/h, dup aceste valori costul lor crete foarte mult. Dezavantaj important este c mecanismul paletajului se poate bloca datorit impuritilor din gaze i se blocheaz astfel curgerea gazului.

La toate tipurile de contoare volumetrice, lungimile conductelor dinainte i dup ele nu influeneaz precizia msurrii.

Contoare ce determin viteza curgerii gazelor prin ele respectiv direct debitul conform relaiei P(V = Z(R(T

Figura 4.3. Schema de functionare contor cu pistoane rotative.1-corp; 2- plac;3-piston; 4-angrenaj; 5-ungtor;6-mecanism inregistrator;

- Contoare cu turbin

Principiul determinrii vitezei, respectiv a debitului, const n faptul c curentul de gaze antreneaz un rotor care se nvrte cu o turaie anume, sesizat prin numr de rotaie a axului pe care e montat turbina sau cu ajutorul unui sistem de bobinaje electromagnetic ce produce un curent proporional cu numrul de turaii.

Sunt contoare precise care necesit un panou de msurare, adic o lungime anume nainte i dup ele, au o elasticitate mare de peste 10 la 1 n ceea ce privete gamele de debite i presiuni, mergnd pn la 100/1 pentru debite la presiuni mai mari de 70 bari.

Condiiile de panou sunt 10D nainte i 5D dup contorul propriu-zis. Este preferabil a se monta n poziie vertical a panoului.

Pot avea defeciuni i uzuri importante dac gazul nu este curit de particule solide i de aceea naintea lor trebuie montat un filtru, iar lichidele libere conduc la vicierea msurrii.

Dezavantajele constau n:

costul ridicat: cca. 5000 euro pentru contoarele de 6 oli;

se pot bloca complet datorit impuritilor, oprind astfel curgerea gazelor ctre utilizatori i de aceea necesit un by-pass sau o linie de rezerv;

ntreinerea e costisitoare, iar etalonarea cerut de verificarea preciziei i de prevederile metrologice este complicat i costisitoare;

n domeniul presiunilor joase, precizia de msur scade;

n momentul n care se oprete fluxul de gaze turbina se nvrte prin inerie, deci contorizeaz n plus ceea ce nu este;

Fiind un contor modern de msurare, cu performane bune, dar i scump i cum este proiectat pentru anume presiune, temperatura i Z de referin necesit i un colector de PTZ care introduce valoarea de corecie n softul de calcul, dar cost aproximativ -1% din valoarea contorului.

Figura 4.4. Contor cu turbin1-Corp; 2-linititor de curgere;3- turbin;

4- cuplaj magnetic de transmiterea micrii

5-contor

- Contoare ultrasonice

Principiul de funcionare este transmiterea i recepia unor semnale ultrasonice cu ajutorul unor traductori de emisie-recepie, care aflndu-se la o distan determinat ntre ei, determin viteza cunoscut a sunetului.

n curentul de gaze prin viteza de curgere a gazelor i natura mediului acest semnal (viteza sonic) este perturbat ntr-un raport determinat de viteza de curgere a gazelor. Determinnd perturbaia, se stabilete viteza de curgere a gazelor.

Amplasarea emitorului i receptorului de ultrasunete se face att n sensul curgerii gazelor ct i n sens invers; respectiv se obine o vitez amplificat de curgere a gazului sau o vitez modificat n sensul micrii, dac semnalul este invers curgerii gazelor.

Sistemul de amplasare a emitoarelor i receptoarelor de ultrasunete merg de la o pereche la dou perechi sau mai multe, amplasate cu unghi ntre ele (din punct de vedere circular) precizia crescnd cu complexitatea acestora, cu emiterea semnalelor liniare sau ncruciat fa de axa de curgere a gazelor dar i preul este majorat funcie de aceast complexitate.

Contorul se monteaz ntr-un panou avnd 10D n amonte i 3D n aval, nainte de panou la cel puin 5D se monteaz filtrul de impuriti.

Traductorul de temperatur se monteaz la 5D aval de contor. Pus se monteaz nainte de contor la cel puin 1D. Dup contor se monteaz prize de gaze pentru cromatografele ce determin densitatea acestora. Dimensionarea lui D trebuie s se fac funcie de debite i presiune, astfel ca viteza gazului n contor s fie cuprins ntre 1 ( 20 m/s, iar cifra Re cuprins ntre 2000 ( 7000.

Avantajele preciziei i elasticitii domeniul de debite i presiune compenseaz costurile ridicate (de exemplu: un contor cu ultrasunete de 16 oli poate prelua debite i variaiile acestora pentru care ar fi necesare 3 panouri de msurare cu diafragm).

Figura 4.5. Contor cu ultrasunete- Contoare masice

Se compun dintr-un compresor axial, o turbin montat pe axul compresorului i un integrator giroscopic. Compresorul imprim gazelor o vitez bine determinat, iar turbina, care este frnat de un arc, opune un moment rezistent de frnare, acest moment este transmis integratorului giroscopic i e proporional cu masa gazelor, deci se determin direct debitul masic. Folosirea acestui contor este indicat n aplicaii de laborator, domeniul de debite i presiuni fiind relativ redus.

- Contoare cu vrtej

Principiul de funcionare const n aceea c viteza curentului de gaze ntlnind un obstacol creeaz vrtejuri, proporionale ca amplitudine cu viteza. Teoria s-a fondat pornind de la proiectarea zgrie-norilor, supui aciunii curenilor de aer.

Figura 4.6. Schema de funcionare a contorului Vortex

Condiii de alegere a tipului de msurare:Toate tipurile de msurare au avantaje i dezavantaje i depind de: natura fluidului supus msurrii, debitele i presiunea fluidului, temperatura gazelor supuse msurrii, precizia, repetabilitatea, liniaritatea, cderea de presiune, caracteristicile semnalului de ieire, timpul de rspuns, orientarea i mrimea panoului de msurare, locaia impus i tipul acestuia, temperatura exterioar ce trebuie asigurat, accesorii i necesitatea sursei de curent, natura gazelor naturale, influena umiditii mediului n care e montat msurarea, pre de achiziie, cheltuieli de construcii i montaj, de ntreinere, de calibrare, durata de via a mijlocului tehnic, precizia i elasticitatea prelucrrii variaiei debitelor i presiunilor.Toate caracteristicile de departajare ntre tipuri de contoare comport teorii complexe care sunt redate n prospectele firmelor furnizoare, dar trebuie reinute urmtoarele:

pentru aplicaiile n domeniul gazelor naturale au fost, sunt i vor fi utilizate cu precdere la debite i presiuni mari, sisteme de msur indirect cu modernizrile i condiionrile artate anterior, sub aspectul posibilitilor de fabricare, fiabilitii, preciziei i a uurinei etalonrii;

din punct de vedere a modernizrii, contoarele cu turbin pentru debite i presiuni mari au avantajul gamelor extinse de variaie, de presiune i debite fa de msura indirect, dar dezavantaje viznd costurile, cderile de presiune, ntreinerea, uzura i posibilitatea blocrii curgerii gazelor prin ele.

Contoarele vortex (cu vrtej) vor reprezenta o extindere a utilizrii pe msur ce legislaia metrologic i preurile de achiziie vor permite acest lucru.

Contoarele cu burduf, cu pistoane sau cu paletaj sunt indicate n domeniul distribuiei gazelor i a utilizrii casnice, la presiuni i debite reduse.

Toate sistemele de msur impun gazelor curite (curgere monofazic), o vitez de maxim 20 m/s i o compensare de presiune, temperatur i factorul de abatere. n domeniul industrial, la presiunea de peste 2 bari i debite de peste 30.000 m3/h nu se poate vorbi de o msurare corespunztoare dect dac aceasta este corelat cu cromatografierea. La toate sistemele de msurare a debitelor se impune meninerea unei presiuni relativ constante.

Toate msurrile de debite semnificative trebuiesc luate n considerare ca integrabile ntr-un sistem SCADA. Toate contoarele, inclusiv cele casnice trebuiesc modernizate i completate n vederea rapiditii, convenirii i pltirii gazelor cumprate.

Msurarea i determinarea debitului este o operaiune ce vizeaz cantiti, trebuie completat cu instalaia de determinare a calitii (putere caloric), compoziia amestecului de gaze, densitatea amestecului, densitatea relativ a amestecului fa de aer, coninutul energetic n Kw, dar i perfecionarea contractual de predare, primire i de decontare ntre pri.

4.3. Determinarea coninutului energetic a debitelor de gaze msurate prin cromatografiere

Stabilirea proporiei n care diferiii constitueni intr n amestecul de gaze, adic selectarea fiecruia din acesta, dar cu puin a celor mai importani cu ajutorul cromatografelor care sunt fie de tipul continuu n linie sau discontinuu, iar principiul este diferit de emigraie a diferiilor constitueni ce trec peste o mas de material absorbant ce constituie faza staionar i cu care au loc diferite procese de absorbie ntre constitueni i faza staionar.

Pe baza a diferite condiii de echilibru i a unor scheme n aparatul ce cuprinde n principal o pomp de injecie, coloane i detectorul colectate n evi capilare, diferite surse de nclzire, ce permit separarea n coloane, componentele fiind detectate i nregistrate de detector.

Exist diferite tipuri i diferite moduri de a pune n eviden constitueni.

Cromatografierea care determin constituenii i procentajul acestora confer gazelor naturale valoarea de marf energetic, fapt pentru care n C.E, pentru debite mai mari de 10.000 m3/h sunt cromatografe la punctele de msurare i determin constitueni principali, la debite de peste 30.000 m3/h cromatografe pentru apte constitueni principali i la debite de peste 100.000 m3/h cromatografe pentru 11 constitueni principali fapt ce permite facturarea primire, predare gaze n Kw.

n afara factorului energetic cromatografierea permite determinarea densitii amestecului i a densitii relative fa de aer a acestuia, valoare ce intr n diferite formule de calcul.

DIN DEZVOLTAREA ASPECTELOR TEORETICE I A ANALIZEI TIPURILOR DE MSURARE, PENTRU REZOLVAREA PROIECTULUI DE DIPLOM N CONFORMITATE CU DATELE PROGRAM STABILITE DE COORDONATOR A REZULTAT C CEA MAI ADECVAT METOD DE MSURARE ESTE CEA INDIRECT. AM ALES CALCULATORUL DE DEBIT TIP SCANNER 1140/1140D.CAPITOLUL V

5. Necesitatea i oportunitatea nclzirii gazelor nainte de reglare pentru ca dup reglare temperatura gazelor s fie mai mare de 50C

nclzirea gazelor naturale apare ca o necesitate a reducerii sau a eliminrii efectelor cauzate de ctre laminarea gazelor; laminarea este nsoit de scderea brusc a temperaturii care ajunge uneori la valoarea de formare a gheii i hidrailor. De asemenea, exist pericolul de ngheare a apei libere din gaze n conductele de impuls ale regulatoarelor conducnd la scoaterea lor din funcionarea normal, afectnd i buna funcionare a aparatelor din instalaiile de extracie, transport, distribuie, nmagazinare, conducnd la obturarea seciunii de curgere.

Pentru a combate aceste fenomene nedorite se impune nclzirea gazelor nainte de laminarea acestora.

Temperatura gazului la ieirea din schimbtorul de cldur (T1l) va fi impus att de temperatura, debitul i presiunea gazului care intr n instalaii ct i de factorii climatici. Este recomandabil ca temperatura la ieirea din schimbtorul de cldur s fie mai mare cu 20C dect temperatura indicat n diagrama de funcionare a schimbtorului i se va urmri ca temperatura, dup ultima laminare s nu fie mai mic de +50C.

Prin schimbtor de cldur se nelege un aparat sau o instalaie care are drept scop realizarea unui transfer de cldur de la un corp mai cald la un corp mai rece. Cele dou corpuri ntre care are loc transferul de cldur sunt denumii ageni termici (purttori de cldur); corpul mai cald care cedeaz cldura i se rcete se numete agent primar, iar corpul mai rece, care preia cldura cedat de primul se numete agent secundar. Dup modul de transfer al cldurii de la agentul primar la cel secundar rezult:

a) schimbtor de amestec, n care cei doi ageni vin n contact unul cu altul

b) schimbtoare de suprafa, transferul de cldur se face prin intermediul unui perete

c) schimbtoare cu tuburi termice n care transferul de cldur se face prin intermediul unui fluid de lucru.

Fig. 5.1. nclzitor indirect de gaze1-picior; 2-fund inferior;3-manta inferioar; 4-racord intrare gaz;5-racord ieire gaz; 6-plac tubular;7-racord retur ap cald;8-manta superioar;9-ican;10-eav fierbtor; 11-capac superior;12-racord tur ap cald;12-aerisitor;14-supap siguran;

5.1. Asigurarea unei funcionri a instalaiei de reglare prin nclzire n amonte de acestea a gazelor naturale pentru a asigura o temperatur de +50C dup reglare.

Scderea temperaturii gazelor sub zona de formare a criohidrailor determin necesitatea nclzirii gazelor amonte de regulator pn la temperatura impus.

Cunoscnd detenta de presiune produs n regulator de 19 bara, temperatura de ieire conform normelor europene (0,50C/1 bar) rezult 19 bara ( 0,5 = 9,50C.

Temperatura de ieire este de 100C 9,50C = 0,50CSi, unde: (7.41)Pi, Pe presiunea de intrare, respectiv ieire din regulator (bara);Si, Se seciunea de intrare, respectiv ieire din regulator (m2);Tn temperatura normal (K);Pn presiunea normal (bara);Z factorul de neidealitate.

Pn=25 bara pentru Plucru=25 bar.

(m2).

(m).Dracord iesire=0,859 (m). Si=0,058 (m2). Se=0,58 (m2).( Se>Si

7.11.2. Calculul limitei minime-maxime de msurare.

Se pleac de la urmtoarea ipotez: meninerea presiunii difereniale pe faa amonte-aval a elementului deprimogen ntre 30%-90% din presiunea diferenial maxim. Astfel deoarece presiunea diferenial minim-maxim permis a fi nregistrat:

(7.42)

( (mm col Hg).

(7.43)

( (mm col Hg).7.11.3 Calculul panoului de msurare.Determinarea diametrului panoului:

, unde: (7.44)V viteza fluxului de gaz maxim admis (V=20m/s);Qmax debitul maxim (m3/h);P presiunea gazelor (bara).

(m).Din SR EN 10208-1-Anexa1 se alege Dp=300mm

Calculul diametrului interior al conductei:

, unde: (7.45)t grosimea de perete (mm)

Prmax presiunea maxim de regim a gazelor (bara);De diametrul exterior al evii (mm);

- coeficientul de calitate al mbinrii sudate

- rezistena admisibil a oelului (N/mm2);a adaos la grosimea peretelui (mm).

(mm).S-a adoptat =422 pentru oel X60, pentru clasa I-a de locaie c=2, =1, a=0 mm.

Din SR EN 10208-1-Anexa3 se adopt t=4mm.

Diametrul interior al conductei n aceste condiii are valoarea: d=De-2(t;

d=300-2(4=292 mm.

Determinarea diametrului ajutajului:

, unde: (7.46)d diametrul ajutajului (cm);Q debitul de msurat (m3/h);Hmax presiunea diferenial maxim (mm col Hg);P presiunea static (bara).

(cm).Calculm raportul d/Di: (7.47)7.11.4. Calculul parametrilor geometrici ai elementului deprimogen. Deoarece d