Использование анализаторов для определения влажности в газах

4. Системы измерений количества и показателей качества газа

Система измерений количества и показателей качества газа представляет собой совокупность функционально-объединенных средств измерений, систем сбора и обработки информации и технологического оборудования, предназначенных для:

измерения объема (массы), давления и температуры газа;

измерения параметров газа;

вычисления объема газа, приведенного к стандартным условиям;

отображения (индикации) и регистрации результатов измерений.

Система измерений состоит из следующих блоков:

комплекс технологический:

блок фильтров (БФ);

блок измерительных линий (БИЛ);

блок пробоотбора;

аналитический блок, в котором устанавливается хроматограф, анализатор влажности;

узел регулирования давления (УРД);

система сбора, обработки информации и управления (СОИ):

система управления элементами жизнеобеспечения:

система пожаротушения и пожарной сигнализации;

система контроля загазованности;

система отопления;

система вентиляции;

система электроснабжения и заземления.

В зависимости от вида учета (коммерческий или оперативный), в зависимости от объекта потребления газа, в зависимости от величины расхода газа данная структурная схема может меняться в сторону уменьшения количества компонентов.

Для защиты от воздействия низких температур в проектах применяются:

утепленные блок-боксы, оборудованные вытяжной вентиляцией, системой обогрева, системами контроля загазованности и пожарной сигнализации;

обогреваемые шкафы;

обогреваемые чехлы;

обогреваемые шкафы типа «капсула».

Рисунок 4.1 Структурная схема СИКГ

Измерительные газовые узлы располагаются в специальных изолированных помещениях (блок - боксах), соответствующих требованиям заказчика, ГОСТ и имеющим системы жизнеобеспечения, оповещения, контроля климата. Блок боксы, как и само оборудование выполнено во взрывозащищенном исполнении.

В простейшем случае измерительный газовый узел состоит из двух блок боксов, в одном из которых располагаются датчики на газопроводе, а в другом - операторная, куда поступает вся измерительная информация в цифровом виде на ЭВМ и выдается в удобной для пользователя форме.

Также в измерительном узле предусмотрено автоматическое управление приборами из операторной. Через микроконтроллер возможно включать и выключать, регулировать параметры измерительных приборов расположенных в измерительном боксе.

Рисунок 4.2 Пример компоновки СИКГ

В нашем случае интерес представляет часть системы, включающая в себя гигрометры (анализаторы влажности по углеводородам). Её схема изображена на чертеже 4.3.

Рисунок 4.3 Схема подключения оборудования.

Исследуемый газ проходит через блок подготовки пробы, в котором располагается осушитель, фильтры и краны, позволяющие разделить газ на измеряемый и продувочный. Также через него проходят необходимые для хроматографического анализа газа реагенты. В анализатор Аметек 5812 идут выводы от исследуемого на влажность газа, а также газ для продувки.

4.1 Гигpометр (анaлизатор влaжности) приpодного газа Аметек модeль 5812

Рисунок 4.4 Внешний вид анализатора

Назначение

Хотя измерение влажности природного газа считается несложной задачей, получать надежные данные в течении длительного времени на потоке очень непросто.

Примеси гликолей и компрессорного масла быстро загрязняют или выводят из строя большинство датчиков. Кроме того, многие датчики неспособны распознать примеси в потоке, что приводит к ошибкам в измерении влажности. Анализатор влажности AMETEK модель 5812 сконструирован специально для газовой промышленности и обеспечивает надежный, простой и подтверждаемый мониторинг природного газа.

Технология кварцевого кристалла

Анализатор модель 5812 определяет влажность в потоке газа, измеряя частоту колебаний чувствительного к воде кварцевого кристалла. Когда кристалл обдувается анализируемым влажным газом, вода адсорбируется специальным покрытием кристалла, вызывая уменьшение частоты его колебаний. Затем кристалл продувается сравнительным газом, в качестве которого используется очищенный и осушенный анализируемый газ. При этом адсорбированная вода удаляется с кристалла и его частота колебаний вновь восстанавливается. Разность между этими двумя частотами - "влажной" и "сухой" - пропорциональна содержанию воды в газе.

Рисунок 4.5 Измерительная ячейка анализатора Аметек 5812

Рисунок 4.6 ячейка в сборе



Рисунок 4.7 Процесс измерения

Изменение частоты в зависимости от массы определяется по формуле:

Здесь:

- разность частот (влажного/сухого цикла)

F - фундаментальная частота кристалла(8.998 MHz)

- изменение массы

A - площадь поверхности покрытия

Большой ресурс измерительной ячейки

В модели 5812 используется ассиметричный цикл измерения, который уменьшает время контакта чувствительного элемента с потенциальными загрязнителями природного газа. В ассиметричном цикле грязный природный газ направляется в измерительную ячейку только в течении 30 с, после чего она продувается чистым сухим газом в течении 9,5 мин. Таким образом, измерительный элемент подвергается воздействию грязного газа только в течении 5% времени, остальное время он защищен чистым газом, который одновременно удаляет с поверхности осевшие примеси.

Функции поточного анализатора

Передача данных осуществляется с помощью двух программируемых токовых выходов, цепей сигнализации и интерфейса RS-485, который вместе с программным обеспечением AMETЕK обеспечивает дистанционное управление анализатором.

Анализатор поставляется в комплекте со сушителем и ловушкой для загрязнений, готовым к немедленной установке его в шкафу заказчика.

Таблица 4.1.1. Технические характеристики

Прибор подключается так, как изображено на рисунке 4.1.4

Рисунок 4.8 Подключение анализатора влажности Аметек 5812

4.2 Расчетная часть

Рисунок 4.9 кварцевый резонатор с гигроскопичным покрытием

Рассчитаем устойчивость кварцевого датчика. По справочным данным, кварцевый резонатор относят к колебательному звену 2 порядка.

Уравнение динамики колебательного звена имеет вид:

где Т - постоянная времени;

- коэффициент затухания (демпфирования);

k - коэффициент передачи.

Передаточная функция, соответствующая уравнению:

где , - коэффициент демпфирования.

Постоянная времени датчика с датчика по справочным данным:

коэффициент затухания (демпфирования)

Критерий Михайлова формулируется так: система устойчива, если годограф Михайлова M(jщ) при изменении от 0 до +, начинаясь на положительной части действительной оси, обходил последовательно в положительном направлении (против часовой стрелки) n квадрантов и в n-м квадранте уходил в . При этом число квадрантов, описываемых функцией должны соответствовать степени характеристического уравнения .

Рассчитаем коэффициенты характеристического уравнения:

В получившемся уравнении выполним подстановку :

Выделим вещественную и мнимую части уравнения:

Составим таблицу значений для составления графика функции:

Таблица 4.2.1

	0	3	5	7	8	9	10
	1	0,64	0	-0,96	-1,56	-2,24	-3
	0	0,48	0,8	1,12	1,28	1,44	1,6

Построим график функции (годограф Михайлова) для определения устойчивости:

Рисунок 4.10 Годограф Михайлова

Вывод из расчетов и графика:

Система является устойчивой, так как годограф Михайлова, при изменении от 0 до , начинаясь на положительной части действительной оси, обходит последовательно в положительном направлении (против часовой стрелки) 2 квадранта и во 2 квадранте уходит в.

Критерий Найквиста - частотный критерий, позволяющий по виду амплитудно-фазовой частотной характеристики разомкнутой системы оценить устойчивость работы замкнутой системы. АФЧХ может быть получена экспериментально или аналитически. Аналитическое построение АФЧХ производится обычными методами.

Если разомкнутая система устойчивая, то для устойчивости замкнутой системы необходимо и достаточно, чтобы АФЧХ разомкнутой системы при изменении частоты от 0 до не охватывала точку с координатами -I, j0. Если АФЧХ разомкнутой системы проходит через точку с координатами -I, j0, то система будет нейтральной.

Определим устойчивость системы по критерию Найквиста. Для этого заменим выполним подстановку , и умножим на сопряженное знаменателю выражение, чтобы избавиться от иррациональности в знаменателе:



После всех сокращений получим:

Коэффициент усиления примем равным

Выделим вещественную и мнимую части:

Изменяя от 0 до составим таблицу значений и построим АФЧХ.

Таблица 4.2.2

	0	1	4	5	7	15	20	40
	1	0,96	2,13	2,5	1,44	0,15	0,07	0,01	0
	0	-0,15	-0,83	-0.826	-0,55	-0,04	-0.02	-0,001	0

Построим годограф по критерию Найквиста.

Система является устойчивой так как годограф Найквиста при изменении от 0 до не охватывает точку с координатами -1;.



Рисунок 4.11 Годограф по Найквисту

Так как вещественная часть при изменении от 0 до не заходит в отрицательную сторону координатной плоскости, то радиус зоны неустойчивости определится как 1, и график предстанет в следующем виде:

Рисунок 4.12 Запас устойчивости по Найквисту

В данном случае неустойчивость может быть лишь при совпадении собственной частоты колебаний кристалла с частотой, подаваемой на вход, что невозможно при стабильном сигнале, который подается на кварцевый датчик. Кварцевые датчики проявляют меньшую устойчивость на частоте свыше 100 МГц из-за конструктивных сложностей. В нашем случае при изменении частоты от 0 до до график не заходит в отрицательную зону, как следствие запас устойчивости был принят 100%.

4.3 Расчет блока питания

Для анализатора влажности был рассчитан блок питания со стабилизацией напряжения. Блок питания имеет выходное напряжения 24 вольта, а ток его нагрузки равен 1 амперу.

Применяемые радиоэлектронные компоненты: трансформатор (обозначен на схеме как Т1), диодный выпрямитель VD1, оксидный сглаживающий конденсатор большой емкости С1, стабилитрон - D1- стабилизирующий напряжение до 24 вольт, постоянный резистор R1 и переменный резистор R2, которым регулируется выходное напряжение, а так же транзистор VT1.

Транзистор VT2 необходимо обязательно установить на радиатор. Оптимальная площадь радиатора была выбрана экспериментально и составила 60 кв. см. Подключив тестер или вольтметр к выходу блока питания, резистором R2 было установлено необходимое нам напряжение в 24 в.

Рисунок 4.13 Схема блока питания со стабилизацией для анализатора влажности.

Блок питания состоит из двух основных узлов - это выпрямитель, состоящий из трансформатора, выпрямительных диодов и конденсатора и стабилизатор.

Рассчитаем стабилизатор.

Схема стабилизатора показана на рисунке 4.14. Это, так называемый параметрический стабилизатор. Состоит он из двух частей:

1 - сам стабилизатор на стабилитроне D с балластным резистором Rб

2 - эмиттерный повторитель на транзисторе VT.

Рисунок 4.14 Схема стабилизатора

Непосредственно за тем, чтобы напряжение оставалось тем каким нам надо, следит стабилизатор, а эмиттерный повторитель позволяет подключать мощную нагрузку к стабилизатору. Он играет роль усилителя.

Два основных параметра нашего блока питания - напряжение на выходе и максимальный ток нагрузки:

U_вых = 24 Вольт, а I_max = 1 Ампер.

Сначала необходимо определить какое напряжение Uвх подать на стабилизатор, чтобы на выходе получить необходимое Uвых. Это напряжение определяется по формуле:

U_вх = U_вых + 3

U_вх = 24+3=27

Откуда взялась цифра 3? Это падение напряжения на переходе коллектор-эмиттер транзистора VT. Таким образом, для работы нашего стабилизатора на его вход мы должны подать не менее 27 вольт.

Выбор транзистора

Определим, какой нужен транзистор VT. Для этого надо определить, какую мощность он будет рассеивать.

P_max=1.3(U_вх-U_вых)I_max

P_max=1.3(27-24)1=3,9 Вт

В справочнике выбираем транзистор. Помимо только что полученной мощности, надо учесть, что предельное напряжение между эмиттером и коллектором должно быть больше U_вх, а максимальный ток коллектора должен быть больше I_max. Выбрали 2Т960А P_c=20 Вт; U_ce=36 В; I_c=7 А.

Расчет стабилизатора.

Сначала определяется максимальный ток базы выбранного транзистора:

I_бmax=I_max / h21Э _min

h21Э min - это минимальный коэффициент передачи тока транзистора и берется он из справочника. Если там указаны пределы этого параметра - что то типа 30…40, то берется самый меньший. В справочнике h21э мин =10.

I_бmax=1/10=0.1 А = 100мА.

Напряжение стабилизации должно быть равно максимальному выходному напряжению блока питания, то есть 24 вольтам, а ток - не менее 100 мА, то есть тому, что мы посчитали.

По напряжению нам подходит стабилитрон Д816Б, его ток стабилизации 150 мА - подходит.

Теперь посчитаем сопротивление и мощность балластного резистора R_б.

R_б=(U_вх-U_ст)/(I_бmax+I_стmin)

где U_ст - напряжение стабилизации стабилитрона,

I_стmin - ток стабилизации стабилитрона.

R_б= (27-24,2)/(0,1+0,15) ?12 Ом.

Определим мощность этого резистора

P_rб=(U_вх-U_ст)2/R_б.

P_бr=(27-24,2)2/12?0,46 Вт.

Таким образом, из исходных данных - выходного напряжения и тока, получили все элементы схемы и входное напряжение, которое должно быть подано на стабилизатор.

Выпрямитель

Учитывая то, что известно, какое напряжение нам надо подать на стабилизатор - 27 вольт, вычисляем напряжение на вторичной обмотке трансформатора. Для этого рассмотрим схему с конца. После конденсатора фильтра мы должны иметь напряжение 27 вольт.

Рисунок 4.15 Часть схемы блока питания с выпрямителем

Учитывая то, что конденсатор фильтра увеличивает выпрямленное напряжение в 1,41 раза, получаем, что после выпрямительного моста получится:

27/1,41?19,1 вольт.

С учетом того, что на выпрямительном мосту теряем порядка 1,5-2 вольт, следовательно, напряжение на вторичной обмотке должно быть:

19,1+2=21,1 вольт.

Определим емкость конденсатора фильтра.

=3200I_н/U_нK_н

где I_н - максимальный ток нагрузки,

U_н - напряжение на нагрузке,

K_н - коэффициент пульсаций.

В нашем случае Iн = 1 Ампер, Uн=24 вольтам, Kн=0,01.

==3200*1/24*0,0113334.

Однако, поскольку за выпрямителем идет еще стабилизатор напряжения, можно уменьшить расчетную емкость в 5…10 раз. Был взят конденсатор 2000 мкФ.

Диодный мост.

Для этого надо знать два основных параметра - максимальный ток, текущий через один диод и максимальное обратное напряжение, так же через один диод.

Необходимое максимальное обратное напряжение считается:

U_обрmax=2U_н,

U_обрmax=2*24=48 Вольта.

Максимальный ток, для одного диода должен быть больше или равен току нагрузки блока питания. Для диодных сборок в справочниках указывают общий максимальный ток, который может протекать через эту сборку. Был взят диодный мост DF10S с максимальным током 1 А.

Расчёт трансформатора.

Его габариты и масса полностью определяются той мощностью, которую должен отдавать блок питания:

Р_вых = U_вых * I_вых.

P_вых= 21,1* 1=21,1 Вт

К посчитанной мощности следует добавить мощность потерь на диодах выпрямителя.

P_выпр= 2U_np* I_вых,

P_выпр=2*1*1=2 Вт

где U_np-- прямое падение напряжения на одном диоде, для кремниевых диодов оно составляет 0,6... 1 В, в зависимости от тока. U_np можно определить по характеристикам диодов, приводимых в справочниках.

От сети трансформатор потребляет мощность, несколько большую рассчитанной, что связано с потерями в самом трансформаторе. Отношение потребляемой из сети к отдаваемой мощности равно КПД трансформатора з. КПД маломощных трансформаторов невелик и составляет 60...65 %, возрастая до 90 % и более лишь для трансформаторов мощностью несколько сотен ватт.

Р_тр= Р_вых+Р_выпр+(Р_вых+Р_выпр)*40%.

Р_тр= (21,1+2)*1,4=32,34 Вт

В обозначениях магнитопроводов уже заложены данные для определения сечения. Например, Ш25х40 означает ширину центральной части Ш-образной пластины 25 мм, а толщину набора пластин 40 мм. Учитывая неплотное прилегание пластин друг к другу и слой изоляции на пластинах, сечение такого сердечника можно оценить в 8...9 см², а мощность намотанного на нем трансформатора -- в 65...80 Вт.

Площадь сечения центрального стержня магнитопровода трансформатора S определяет следующий важный параметр -- число витков на вольт. Оно не должно быть слишком малым, иначе возрастает магнитная индукция в магнитопроводе, материал сердечника заходит в насыщение, при этом резко возрастает ток холостого хода первичной обмотки, а форма его становится не синусоидальной -- возникают большие пики тока на вершинах положительной и отрицательной полуволн. Резко возрастают поле рассеяния и вибрация пластин. Другая крайность -- излишнее число витков на вольт -- приводит к перерасходу меди.

Число витков на вольт n у фабричных трансформаторов, намотанных на стандартном сердечнике из Ш-образных пластин, обычно рассчитывают, из соотношения:

n = (45...50)/S;

n=45/6,83=7 Вит/В;

где S берется в см². Определив n и умножив его на номинальное напряжение обмотки, получают ее число витков. Для вторичных обмоток напряжение следует брать на 10 % больше номинального, чтобы учесть падение напряжения на их активном сопротивлении. Для первичной сетевой обмотки число витков, учитывая потери напряжения, будет равно:

n₁=0,97*n*U_I

n₁=0,97*7*220=1493 Вит.

Для вторичной обмотки число витков, учитывая потери напряжения, будет равно:

n₂=1,03*n*U₂

n₂=1,03*7*21,1=152 Вит.

Определив токи обмоток, следует найти диаметр провода исходя из допустимой для трансформаторов плотности тока 2...3 А/мм². Расчет облегчает график приведённый ниже.

Рисунок 4.16 Зависимость диаметра проволоки от тока.

Диаметр провода любой обмотки трансформатора можно определить по формуле:

d₂=0,7*1= мм;

где -- сила тока (A), проходящего через данную обмотку;

d -- диаметр провода (по меди) в мм.

Сила тока, проходящего через первичную (сетевую) обмотку, определяется из обшей мощности трансформатора Р:

I₁=32,34 /220=0,147 А

d₁=0,7*0,147=0,1030,11 мм.

Остается еще выбрать типоразмер пластин для сердечника. Для этого необходимо подсчитать площадь, которую занимает вся обмотка в окне сердечника трансформатора:

S_м=4(0,0121*1493 +0,49*152)=370,18 мм²

Где S_м - площадь (в кв. мм), занимаемая всеми обмотками в окне;

d₁,d₂ - диаметры проводов обмоток (в мм);

n₁,n₂ -- числа витков этих обмоток.

Этой формулой учитывается толщина изоляции проводов, неравномерность намотки, а также место, занимаемое каркасом в окне сердечника.

Рисунок 4.17. сердечник трансформатора

По полученной величине S_м выбирается типоразмер пластины с таким расчетом, чтобы обмотка свободно разместилась в окне выбранной пластины. Выбирать пластины с окном, значительно большим, чем это необходимо, не следует, так как при этом ухудшаются общие качества трансформатора.

Наконец определяют толщину набора сердечника - величину b, которую подсчитывают по формуле:



b=100*6,83/25=27,32 мм

Здесь размер a - ширина среднего лепестка пластины; S - в кв. см.

5. Техника безопасности

К монтажу взрывозащищенного электрооборудования допускается квалифицированный персонал (рабочие и ИТР), прошедшие соответствующую подготовку и аттестацию

Монтаж взрывозащищенного электрооборудования должен производиться в соответствии с рабочей документацией на электроустановку.

В рабочую документацию должны входить:

1. План взрывоопасных установок (помещений, зон, наружных установок) с расположением электрооборудования.

2. Чертежи ввода внешних проводников (кабелей и проводов) в электрооборудование и их прокладки во взрывоопасных установках.

3. Инструкции по монтажу и эксплуатации электрооборудования (изделия), в том числе особенности монтажа узлов, обеспечивающих взрывозащищенность.

4. Паспорта каждого изделия с указанием технических данных и маркировки взрывозащиты.

5. Монтажные и установочные чертежи изделий.

Обслуживание электрооборудования и работы, связанные с их монтажом в действующих электроустановках во взрывоопасных зонах, производят в соответствии с требованиями ПТЭ и ПТБ в том числе главы Э3.2 “Электроустановки во взрывоопасных зонах”, действующих строительных норм (СНиП), правил министерств и ведомств, а также инструкций заводов-изготовителей взрывозащищенного электрооборудования.

К монтажу и эксплуатации во взрывоопасных зонах допускается электрооборудование, соответствующее классу зоны, а также категории и группе взрывоопасной смеси, создающейся (присутствующей) в технологическом процессе.

Запрещается эксплуатировать во взрывоопасных зонах электрооборудование, изготовленное собственными силами или неспециализированными организациями, если на него не получено письменное разрешение испытательной или контрольной организации.

Взрывозащищенное электрооборудование должно иметь маркировку взрывозащиты (электрооборудование без маркировки взрывозащиты не может рассматриваться как взрывозащищенное).

Включать в работу взрывозащищенное электрооборудование необходимо в порядке, изложенном в инструкциях заводов-изготовителей.

На взрывозащищенное электрооборудование должны быть заведены паспорта индивидуальной эксплуатации, например, в виде отдельных карт, в которых наряду с паспортными данными должны отмечаться результаты ремонтов, профилактических испытаний и измерений параметров взрывозащиты (ширина и длина щели, величина избыточного давления и т.д.), аварии, дефекты.

Эксплуатационные паспорта (карты) утверждаются лицом, ответственным за электрохозяйство предприятия.

Работы во взрывоопасных зонах производят только при наличии письменного разрешения (наряда) руководителя объекта, на котором будут производиться работы; разрешение согласовывается с главным энергетиком, технологом и представителем пожарной охраны. Работы производят лица не моложе 18 лет, имеющие квалификацию электромонтажника не ниже третьего разряда, прошедших проверку знаний по ПТЭ и ПТБ, включая главу Э3.2 и имеющие соответствующее удостоверение установленного образца.

Во взрывоопасных установках запрещается:

1) ремонтировать электрооборудование и сети, находящиеся под напряжением;

2) эксплуатировать электрооборудование при неисправном защитном заземлении, неисправной блокировке крышек аппаратов, неисправной блокировке пуска машин с видом взрывозащиты “продуваемое под избыточным давлением”, нарушении взрывозащищенности оболочек;

3) вскрывать оболочку взрывозащищенного электрооборудования, если его токоведущие части находятся под напряжением;

4) включать автоматически отключившуюся электроустановку без выяснения и устранения причин ее отключения;

5) перегружать сверх номинальных параметров взрывозащищенное электрооборудование, провода и кабели;

6) подключать к источникам питания искробезопасных приборов другие аппараты и цепи, которые не входят в комплект данного прибора;

7) оставлять настежь открытые двери помещений и тамбуров, отделяющих взрывоопасные помещения от других взрывоопасных и невзрывоопасных помещений;

8) заменять лампы во взрывозащищенных светильниках другими видами ламп или лампами большей мощности, чем те, на которые рассчитаны светильники;

9) включать электроустановки без наличия аппаратов, отключающих защищаемую электрическую цепь при ненормальных режимах;

10) заменять защиту (тепловые элементы, предохранители, расцепители) электрооборудования другими видами защиты или защитой с другими номинальными параметрами, на которые данное электрооборудование рассчитано;

11) работа электрооборудования с заниженным уровнем масла;

12) работа электрооборудования с видом взрывозащиты “продуваемое под избыточным давлением” с давлением ниже величин, указанных в точках контроля давления согласно инструкции по монтажу и эксплуатации;

13) закрашивать паспортные таблички (знаки взрывозащиты, предупредительные надписи должны периодически восстанавливаться, как правило, красной краской).

Осмотры электрооборудования

Осмотр электрооборудования и сетей проводится эксплуатационным электротехническим персоналом в сроки, регламентируемые местными инструкциями с учетом состояния электрооборудования и сетей, среды, условий работы, загрузки и т.д., но не реже одного раза в неделю.

Осмотр внутренних частей электрооборудования напряжением до 1 кВ и выше проводятся только после отключения электрооборудования от сети.

При осмотрах необходимо обращать внимание на:

1. Степень коррозии, покраску труб, крепление. Особое внимание следует обращать на отсутствие люфта в местах присоединения труб к электрооборудованию. Люфт допускается проверять покачиванием труб. Крышки фитингов должны быть завернуты до отказа.

2. Исправное состояние вводов проводов и кабелей в электрооборудование.

3. Целостность стекол смотровых окон электрооборудования и стеклянных колпаков.

4. Исправное состояние заземления.

5. Наличие избыточного давления воздуха (30-50 Па) в помещениях с электродвигателями, валы которых пропущены через стену в смежное взрывоопасное помещение и уплотнены в месте прохода через стену сальниковыми уплотнениями.

6. Наличие предупредительных надписей и знаков маркировки исполнения электрооборудования.

7. Наличие всех предусмотренных конструкцией болтов, крепящих элементы оболочки.

8. Температуру отдельных узлов электрооборудования, если это предусмотрено его конструкцией. Температура не должна превышать значений, приведенных в инструкциях заводов-изготовителей. Температура наружных поверхностей взрывозащищенного электрооборудования не должна превышать значений, соответствующих его температурному классу, указанному в маркировке взрывозащиты.

9. Отсутствие вблизи электрооборудования капежа и пылеобразования.

10. Совпадение порядкового номера на электрооборудовании и технологическом оборудовании.

11. Для электрооборудования с видом взрывозащиты “взрывонепроницаемая оболочка” на:

а) отсутствие трещин, сколов, вмятин на его оболочке;

б) наличие пломб (если они предусмотрены).

12. Для электрооборудования с видом взрывозащиты “маслонаполненное” на:

а) уровень масла в оболочке, который должен соответствовать инструкции завода-изготовителя;

б) температуру верхнего слоя масла, если конструкцией предусмотрен замер температуры. Температура верхнего слоя масла должна соответствовать инструкции завода-изготовителя, или, при отсутствии таких указаний, не превышать 100 ^оС для температурных классов Т1 - Т4, и 80 ^оС - для Т5, Т6;

в) цвет масла;

г) отсутствие течи масла.

13. Для электрооборудования с видом защиты “продуваемое под избыточным давлением” на:

а) целостность уплотнений;

б) исправную работу системы продувки (вентиляторов, фильтров и т.д.);

в) исправность и показания измерительных приборов, контролирующих давление воздуха в корпусе;

г) исправность и показания измерительных приборов, контролирующих температуру корпуса, подшипников, а также входящего и выходящего воздуха.

14. Для электрооборудования с видом взрывозащиты “искробезопасное” на:

а) исправную работу приборов;

б) наличие пломб;

в) отсутствие повреждений соединительных проводов и кабелей.

15. Для электрооборудования с видом взрывозащиты “повышенная надежность против взрыва” - на наличие уплотнительных прокладок.

16. Для электрооборудования с видом взрывозащиты “специальное” необходимо руководствоваться инструкциями, прилагаемыми к электрооборудованию.

Электроустановки, выведенные из работы на срок больше суток, должны перед включением также быть подвергнуты указанным осмотрам.

Объем осмотра электрооборудования может быть изменен местной инструкцией.

О результатах осмотра электрооборудования электротехнический персонал должен сделать запись в оперативном журнале.

Внеочередные осмотры электроустановки должны проводиться после автоматического отключения средствами защиты. При этом должны быть приняты меры против самовключения установки или включения ее посторонним лицом.

Профилактические испытания, измерения и проверки.

Периодичность профилактических испытаний взрывозащищенного электрооборудования устанавливается ответственным за электрохозяйство предприятия с учетом местных условий и должна быть не реже, чем указано в соответствующих главах ПТЭ и ПТБ для электрооборудования в нормальном исполнении.

Профилактические испытания проводятся в соответствии с требованиями и нормами, указанными в ПТЭ и ПТБ и в инструкциях заводов-изготовителей.

Электрические испытания во взрывоопасных зонах разрешается производить только взрывозащищенными приборами, предназначенными для соответствующих взрывоопасных сред, а также приборами, на которые имеется специальное разрешение контрольно-испытательной организации.

Разрешается проводить электрические испытания непосредственно во взрывоопасных зонах приборами нормального исполнения при условии отсутствия взрывоопасных смесей или содержания их в пределах установленных норм, а также при наличии письменного разрешения на огневые работы.

Разрешается испытывать взрывозащищенное электрооборудование приборами нормального исполнения, расположенными в помещениях распределительных устройств с нормальными условиями без наличия письменного разрешения на огневые работы и при условии, что все узлы электрооборудования, создающие элементы взрывозащиты, находятся в собранном виде.

Периодически должны проверяться:

1. Устройства релейной защиты, автоматики и телемеханики - согласно действующим инструкциям и требованиям ПТЭ и ПТБ.

2. Электромагнитные расцепители автоматов и тепловые элементы магнитных пускателей и автоматов - ежегодно. Объем проверки определяется местной инструкцией. Электромагнитные расцепители и тепловые элементы настраиваются при вводе оборудования в эксплуатацию. В процессе эксплуатации их настройка производится при неправильном действии защит или отказе.

3. Плавкие вставки предохранителей - не реже одного раза в три месяца. Проверка выполняется визуально на соответствие плавких вставок номинальным параметрам защищаемого электрооборудования. Результаты проверки записывают в оперативный журнал.

4. Звуковая сигнализация устройства контроля изоляции сети (в сетях постоянного тока), а также звуковая сигнализация устройства постоянного контроля изоляции и целостности пробивного предохранителя (в электроустановках напряжением до 1кВ с изолированной нейтралью) - не реже одного раза в месяц.

Состояние пробивных предохранителей должно проверяться также при предположении о их срабатывании.

В процессе эксплуатации периодически должны измеряться:

1. Доступные взрывонепроницаемые зазоры оболочки:

а) электрооборудования, установленного на вибрирующих механизмах;

б) электрооборудования, взрывонепроницаемые оболочки которого подвергались разборке. Периодичность устанавливает ответственный за электрохозяйство предприятия. Зазоры не должны превышать величин, указанных в инструкциях заводов-изготовителей или на чертежах взрывозащиты ремонтной документации.

2. Концентрация взвешенной в воздухе пыли или волокон (в зонах классов B-II и B-IIa) при полностью работающем технологическом оборудовании - не реже одного раза в месяц.

3. Полное сопротивление петли “фаза-нуль” в электроустановках до 1 кВ с глухозаземленной нейтралью (всех электроприемников в зонах В-I и В-II; выборочно, но не менее 10% их общего числа и имеющих наибольшее сопротивление петли "фаза-нуль" - в остальных зонах) - не менее одного раза в 5 лет.

В действующих электроустановках, где отсутствует специальная третья или четвертая жила кабеля или провода - не реже одного раза в 2 года.

Осмотр, проверка и испытание заземляющего устройства производится в сроки, установленные требованиями ПТЭ и ПТБ. Вскрытие отдельных элементов заземляющего устройства во взрывоопасных зонах производится выборочно: первое вскрытие подземной части рекомендуется проводить после 8 лет эксплуатации, последующие - через 10 лет. Срок ревизии должен быть сокращен, если при контрольном замере будет обнаружено резкое (в 2-3 раза против расчетного) возрастание сопротивления растекания тока.

Дополнительные требования по эксплуатации электроустановок во взрывоопасных зонах B-II, B-IIa.

Пыль внутри электрооборудования должна убираться регулярно, но не реже:

- одного раза в 2-3 месяца - для электрооборудования, установленного на механизмах, подверженных вибрации;

- двух раз в год - для электрических машин с нормально искрящими частями;

- одного раза в год - для остального электрооборудования.

Осветительная арматура и лампы всех видов освещения должны очищаться регулярно, но не реже:

- четырех раз в месяц - в помещениях со значительными выделениями пыли (дробильные отделения, перегрузочные пункты и т.п.);

- двух раз в месяц - в остальных помещениях;

- двух раз в год - в наружных установках.

Правила безопасности при эксплуатации электроустановок во взрывоопасных зонах.

Ответственный за эксплуатацию электрохозяйства обязан обеспечивать инструктаж электротехнического персонала по вопросам взрывоопасности в соответствии с инструкциями, утвержденными главным инженером предприятия.

Перед осмотром, ремонтом, чисткой технологического оборудования отключают подачу электроэнергии к электроприемникам, а на пусковые устройства вывешивают плакаты: “Не включать, работают люди”. Для технологического оборудования с мешалками и другими вращающимися устройствами обеспечивают видимый разрыв цепи питания электроприемников.

На работах, связанных с опасностью поражения электрическим током, применяют защитные средства согласно требованиям ПТЭ и ПТБ.

При работах в электроустановках необходимо не допускать около щитов и сборок наличия легковоспламеняющихся и горючих веществ.

6. Технико-экономический расчет

В соответствии с ГОСТ 16504 система измерения количества и качества газа - это совокупность средств измерения (СИ), объекта измерения (ОИ) и оператора, взаимодействующих по правилам, установленным нормативно-техническими документами (НТД).

Получаемая с помощью СИ информация об исправности и качестве ОИ позволяет установить прямые и обратные связи управлением качеством и надежностью объекта. Таким образом, СИ служат датчиками информации, используемые для управления производством и эксплуатацией объекта. Отсюда следует, что отказаться от измерения и контроля нельзя, так как это будет означать потерю информации, следовательно, потерю управления. Потеря контроля приведет к потере качества и, как следствие, к убыткам.

Системы анализа качества и количества газа, в которую входят гигрометры (анализаторы влажности) необходимы не только для контроля количества и качества внутри предприятия, но и для соответствия международным стандартам и требованиям, указанным в нормативных документах, позволяющим продукту предприятия выходить на мировой рынок, что повышает прибыль и способствует расширению производства.

Для провeдения расчета были подсчитаны все экономические зaтраты на анaлиз и реaлизацию СИКГ.

Рaсчет стoимости СИКГ был взят из суммы eго комплeктующих трудозатрат на усовершенствование и других факторов опрeделяющих его стоимoсть.

Таблица 6.1. Себeстоимость пpoдукта

Наименoвание затpат	Cтоимость
Покупкa детaлей, аппаратуры, стройматериалов	2 193 000 тенге
Изготовление СИКГ	765 000 тенге
Приoбретение и доpаботка ПO	593 000 тенге
Монтаж деталей и сборка блок бокса	248300 тенге
Монтаж элекpической части	329 100 тенге
Амортизация оборудования	100000
Итого:	4228400тенге

Из цены проекта найдем капитальные вложения:

Рассчитаем капитальные вложения:

Из капитальных вложений вычитаем себестoимость и получаем абсoлютную прибыль:

Из проделанных выше расчетов получаем сpок окyпаемостиполучилcявсего в 2,66 года, что является очень хорошим показателем выгодности проекта. Теперь продeлаем вычиcления эффективности рaсчета и срaвним с бaзовой. Kоэффициент эффективности равен 0,1.

Расчет полностью подтвердил эффективность проекта.

В современных условиях большой конкуренции на рынках всех уровней продукции очень сложно найти свою нишу. Создавая новые, более качественные технологии мы заставляем прогрессировать и двигаться вперед предприятия, выпускающие устаревшие средства измерения. Преимущество и экономичность нового метода измерения позволяет выйти на лидирующие позиции на рынке измерения влажности природного газа.

Заключение

Существует немало методов измерения влажности природного газа. Каждый из них совершенствуется предприятиями, которые стараются получить более точные и конкурентоспособные метрологические характеристики своих приборов.

В данном проекте мы использовали гигрометр на основе кварцевых микровесов фирмы Аметек модель 5812. Его преимущество перед другими методами анализа являются: неравновесность измерения, более быстрый цикл измерения, большой ресурс наработки чувствительного органа, встроенные средства поверки, позволяющие устанавливать неисправность, поверять и калибровать прибор более быстро и качественно, нежели в аналогичных приборах других фирм.

Данные приборы не являются самыми дешевыми на рынке, однако благодаря своим эксплуатационным и техническим характеристикам имеют очень небольшой срок окупаемости.

Выгодность и эффективность их использования была полностью доказана в данном проекте из чего можно сделать вывод о росте спроса на системы с применением приборов этой серии.

газ гигрометр влажность импеданс

Список литературы

1) Ищенко А.М. Отечественное приборостроение: становление и развитие./ Ищенко А.М. - М.: Научтехлитиздат, 2011 г.

2) Зеленский А.А. О стабильности частот генерируемых колебаний в двухконтурных параметрических кварцевых генераторах / Зеленский А.А., Солодовник В.Ф. Радиоэлектроника летательных аппаратов. 1977 г.

3) Краснова, Л.П. Бухгалтерский учет: учебник для вузов /Л.П. Краснова, Н.Т. Шалашова, Н.М. Ярцева. - Москва: Юристъ, 2001 г.

4) А.В. Петров. Экономика предприятия : учеб. пособие для студ. вузов / А.В. Петров, Д.И. Иванов, С.И. Сидоров - М.: Академия, 2011 г.

5) ГОСТ Р 53762-2009 Газы горючие природные. Определение температуры точки росы по углеводородам. - М.: Стандартинформ, 2010 г.

6) Мирошник И.В. Теория автоматического управления. Линейные системы./ Мирошник И.В. -- СПб.: Питер, 2005 г.

7) Берлинер М.А. Измерения влажности. Изд. 2-е/ Берлинер М.А. - М., «Энергия», 1973 г.

8) Вяхирев Р.И., Разработка и эксплуатация газовых месторождений/ Вяхирев Р.И., Гриценко А.И., Тер-Саркисов P.M. - М.: Недра-Бизнесцентр, 2002

9) Под редакцией Ребекки Басби. Природный газ/ Под редакцией Ребекки Басби - Олимп-Бизнес, 2003 г.

10) Плотников В.М. Приборы и средства учета природного газа и конденсата Изд. 2/ Плотников В.М., А. Подрешетников, Л.Н. Тетеревятников.- Ленинград :1989 г.

12) Коросев И.Л. Опасные газы и их влияние./ Коросев И.Л., Под ред. Т.В. Шкиль. - Ростов Н/Д: Феникс, 2000.

13) РД 08-200-98 Правила бeзопaсности в нефтяной и гaзовой промышленности.

14) Морозова. Региональная экономика: Учебник для вузов./ Морозова, М.П. Победина и др. - М.: Банки и биржи, ЮНИТИ,2007 г.

15) ГОСТ 2.114-95 ЕСКД. Технические условия.

16) Федотов А.В. Анализ и синтез автоматического регулирования при проектировании средств автоматизации: Учебное пособие./ Федотов А.В. - Омск: ОмГТУ, 1995.

17) Саборно Р.В. Электробезопасность на производстве./ Саборно Р.В., Селедцов В.Ф., Печковский В.И. - Киев: Ваша Школа, 1978.

18) Шило В.П. Популярные цифровые микросхемы: Справочник. 2-е изд./ Шило В.П. - М.: Радио и связь, 1989 г.

19) Киселев В.Ф., Адсорбционные процессы на поверхности полупроводников и диэлектриков/ Киселев В.Ф., Крылов О.В. - М: Наука 1978 г.

Размещено на Allbest.ru