Применение OPTISONIC 7300 на влажном сероводороде при нефтепереработке

Со стороны отдела КИПиА одного из нефтеперерабатывающих заводов РФ в КРОНЕ Инжиниринг поступил запрос о возможности решения существующей проблемы с измерениями на позиции измерения расхода сероводорода (H2S). Газ грязный, с высоким содержанием влаги и примесями аммиака. На данной позиции был установлен ультразвуковой расходомер одного из конкурентов.  Конструкция сенсоров расходомера позволяла извлекать их без остановки потока и производить очистку, но это давало кратковременный эффект, через некоторое время прибор переставал работать. Необходимость частого проведения таких работ не устраивала заказчика, т.к. H2S очень ядовит и взрывоопасен.  Проанализировав описанные службой КИПиА проблемы при эксплуатации расходомера на данной позиции и зная особенности конструкции ультразвуковых расходомеров конкурента (утопленные сенсоры, длинный патрубок для монтажа сенсоров и небольшие зазоры между сенсором и корпусом), со стороны КРОНЕ Инжиниринг был сделан вывод, что в данном случае происходит накопление загрязнений и отложения в патрубках для монтажа сенсоров. Данные отложения способствуют ослаблению полезного сигнала и образованию «мостиков», между корпусом и сенсором, по которому через корпус распространяется паразитный сигнал (перекрестные шумы). И это является причиной нестабильной работы расходомера конкурента на данной позиции. Наши выводы полностью подтвердились при демонтаже расходомера, внутренняя часть патрубка для монтажа сенсоров была полностью заполнена отложениями.

Отложения внутри расходомера

Ультразвуковые расходомеры OPTISONIC 7300 в данных условиях обладают рядом преимуществ. Среди них можно выделить конструкцию корпуса, сенсоров и диагностика процесса измерения. Корпус прибора, монтаж и позиционирование датчиков производится на заводе KROHNE. Это позволяет добиться высокой геометрической точности проточной части и минимальных отклонений ультразвуковых сенсоров при их монтаже. При разработке прибора были учтены особенности эксплуатации в сложных условиях. Особенностью корпуса является конструкция увеличенного «кармана», в который устанавливается сенсор. Такая конструкция позволяет самодренироваться сенсору, т.е., попавшая в «карман» жидкость вытекает из него под действием потока газа и силы тяжести. Сенсор свободно обдувается потоком, что способствует его очищению от капель и отложений. Большие зазоры между сенсором и стенками «кармана» снижают вероятность образования перемычки из жидкости или отложений между корпусом и сенсором. Образование таких «мостиков» приводит к увеличению уровня перекрестных помех. Образуются эти помехи из-за того, что значительная часть ультразвукового сигнала начинает идти не через газ, а по корпусу прибора. Для снижения чувствительности сенсоров к образованию таких «мостиков» сенсоры OPTISONIC 7300 оснащены специальными акустическими демпферами.

Приборы OPTISONIC 7300 для типоразмеров Ду100 и более имеют двухлучевое исполнение. Применение дублирующих датчиков в одной ячейке улучшает точность измерения расхода, сокращает требования по прямолинейным участкам, и одновременно повышает надежность измерения (дублирование), в случае отказа одного из каналов, включается функция динамического замещения неисправного канала, таким образом, измерение расхода продолжится с помощью дублирующего канала. Кроме этого, в приборе реализована функция автоматического усиления уровня принимаемого сигнала. Она позволяет в случаях ухудшения амплитуды (например, вследствие увеличения отложений на сенсоре) или увеличения уровня шумов повысить уровень принимаемого сигнала.

Особенности ультразвуковых расходомеров OPTISONIC 7300

Расширенные Функции диагностики расходомера OPTISONIC 7300 позволяют контролировать и передавать такие критические параметры как усиление, соотношение сигнал-шум и скорость звука в измеряемой среде. Анализ этих ключевых параметров позволяет делать вывод о качестве акустического сигнала по каждому измерительному каналу, что позволяет реализовать контроль (сигнализацию), например при ухудшении качества акустического сигнала из-за накапливающихся отложений на сенсорах.

Кроме диагностических функций математические алгоритмы, заложенные в прибор, позволяют, в зависимости от скорости звука в среде, производить расчет молярной массы измеряемого газа. Это позволяет, например, отслеживать изменение компонентного состава газа, а также вычислять и корректировать массовый расход газа. В случае необходимости данное значение, а также диагностические параметры могут быть переданы в РСУ как по дополнительным аналоговым выходам, так и по цифровым протоколам для дальнейшего анализа и диагностики.

При производстве расходомеров OPTISONIC 7300 применяются материалы с высокой коррозионной стойкостью, в том числе устойчивые к H2S и имеющие сертификаты NACE.

Все вышеперечисленные преимущества позволили нам рекомендовать на данной позиции применение ультразвукового расходомера OPTISONIC 7300, специально разработанного для сложных условий эксплуатации -  его конструктивные особенности и встроенные функции автоматизации позволят значительно повысить надежность измерений. А использование диагностических функций прибора позволит заранее предупредить, например, о накоплении отложений на сенсорах.

Для монтажа на данную позицию заводом КРОНЕ-Автоматика был изготовлен расходомер специального исполнения с монтажной длиной и фланцевыми соединениями, аналогичными ранее установленному расходомеру конкурента. Прибор был изготовлен в сжатые сроки, т.к. его необходимо было установить в период ремонта установки, и установлен на позицию. В течение года расходомер эксплуатировался без нареканий, необходимости в очистке или обслуживании сенсоров не возникло. Прибор OPTISONIC 7300 в процессе эксплуатации подтвердил заявленные характеристики и заложенные разработчиками возможности для сложных условий эксплуатации. Поэтому заказчиком было принято решение о поэтапной замене всех расходомеров для измерения сероводорода на расходомеры OPTISONIC 7300 производства КРОНЕ.