Измерительный комплекс однониточной газоизмерительной станции
MEASURING COMPLEX OF A SINGLE-LINE GAS MEASURING STATION

Область техники
Изобретение относится к средствам измерения расхода и физико-химических параметров газа, транспортируемого по газопроводам, и может быть применено при создании газоизмерительной станции (ГИС) магистрального газопровода.
Известны многониточные комплексы для измерения расхода и характеристик газа (электронный ресурс http://neftegaz.ru/tech_library/view/4437). Недостаток многониточных комплексов состоит в том, что для них требуется много трубопроводного оборудования и большая производственная площадь.
Указанного недостатка лишен выбранный в качестве прототипа комплекс, который содержит расходометр, встроенный в подземный газопровод соосно с подводящим и отводящим прямыми участками, и систему измерения качества газа [«Территория нефтегаз», №9 сентябрь 2016, А.М. Деревягин, Г.А. Деревягин, В.В. Козлов, Разработка и эксплуатационные испытания однониточной ГИС].
В прототипе система измерения качества газа размещена в наземном блок-боксе, снабженном средствами обогрева и кондиционирования. Внутреннее пространство блок-бокса необходимо обогревать зимой и охлаждать летом, чтобы обеспечить требуемый диапазон температур работы системы. Обогреватель и кондиционер являются мощными потребителями электроэнергии. В результате для энергоснабжения комплекса-прототипа требуется мощная электрическая сеть, как правило, от линии электропередачи.
Сущность изобретения
Технический результат изобретения - снижение энергопотребления и повышение надежности работы комплекса при сохранении точности измерений, независимость от линий электроснабжения, возможность свободного размещения на трассе газопровода вдали от объектов электросетевого хозяйства.
Предметом изобретения является измерительный комплекс, содержащий расходомер, встроенный в подземный газопровод соосно с подводящим и отводящим прямыми участками, и систему измерения качества газа, отличающийся тем, что система измерения качества вместе с расходометром заключена в кессон, с возможностью электропитания от автономного источника энергоснабжения.
Это обеспечивает достижение вышеуказанного технического результата.
Изобретение имеет развития.
Согласно одному из них электропитание расходометра и системы измерения качества газа выполнено с использованием аккумуляторной батареи, подзаряженной от автономного источника электроснабжения.
Другие развития состоят в том, что автономный источник электроснабжения выполнен с использованием энергии газа, сбрасываемого системой измерения качества газа, или с использованием солнечных панелей, или ветрогенератора. При этом автономный источник электроснабжения, использующий энергию газа, сбрасываемого системой измерения качества газа, может быть выполнен в виде газопоршневого генератора [https://e-d-c.ru/info/articles/dizelnye-generatory/gazoporshnevaya-elektrostantsiya-nadezhnost-vygoda-bezopasnost/] или на основе электрохимического генератора (топливного элемента) [https://www.abok.ru/for_spec/articles.php?nid=2340].
Осуществление изобретения с учетом его развитий
Изобретение поясняется чертежом.
В колодце 1 (глубиной 2-4 м) размещен расходомер 2. Пунктиром показана поверхность земли и очерчены контуры колодца 1. Расходомер 2 соосно встроен в подземный газопровод 3 между его прямыми участками: подводящим участком 4 и отводящим участком 5. Длины прямых участков 4 и 5 составляют не менее 15D и 2D соответственно, где D - номинальный внутренний диаметр магистрального газопровода 3.
Система 6 измерения качества газа вместе с расходометром 2 заключена в кессон 7. Система 6 размещена на нулевом уровне над поверхностью земли и сообщена с газопроводом 3 с возможностью отбора проб газа для определения его параметров.
Электропитание системы 6 и расходометра 2 осуществляется от аккумуляторной батареи 8 (кабели электропитания не показаны на чертеже). Батарея подзаряжается от маломощного источника 9 электроснабжения, который может быть выполнен с использованием энергии газа, сбрасываемого системой 6, или с использованием солнечных панелей, или с помощью маломощного ветрогенератора.
В случае использования энергии газа источник 9 может быть выполнен на основе газопоршневого генератора или на основе электрохимического генератора, а комплекс дополнительно снабжается баллоном 10, предназначенным для накопления газа, сбрасываемого системой 6. Газ, накопленный в баллоне 10, периодически или непрерывно используется источником 9 для выработки электроэнергии и подзарядки аккумуляторной батареи 8. Подзарядка батареи 8 может осуществляться через соответствующий преобразователь напряжения в составе источника 9.
Выполнение и работа расходометра 2, а также системы 6 описаны в прототипе, при этом совокупность существенных признаков расходометра оформлена полезной моделью по патенту №165613 от 31.03.2016.
В состав системы 6 могут входить анализаторы точки росы по воде и углеводородом, газовый хроматограф, анализатор кислорода и другое газоаналитическое оборудование. Структура соответствующей системы приведена на рис.8 в прототипе.
Система 6 и электронный блок 11 расходомера 2 связаны информационными кабелями со средствами обработки данных (на фигуре не показано).
Размещение системы 6 в кессоне 7 вместе с участком подземного газопровода 3, в который встроен расходометр 2, обеспечивает стабилизацию температуры среды, окружающей систему 6, за счет тепловой энергии газа, транспортируемого по газопроводу. При этом герметичный кессон 7 защищает размещенные в нем систему 6 и расходометр 2 от атмосферных осадков, талых и поземных вод и, таким образом, обеспечивает повышение надежности работы комплекса при сохранении точности измерений.
Термостабилизация системы 6 позволяет отказаться от основных потребителей электроэнергии, необходимых для работы прототипа - электрического обогревателя и кондиционера, тем самым значительно сократив энергопотребление. Пониженное энергопотребление (менее 3 кВт) дает возможность электропитания от автономного источника 9, что обеспечивает независимость от линий электроснабжения и возможность свободного размещения измерительного комплекса на трассе газопровода вдали от объектов электросетевого хозяйства. Малая требуемая мощность источника 9 позволяет выполнить его с использованием солнечных панелей или маломощного ветрогенератора, или (как показано на чертеже) с использованием энергии газа, сбрасываемого системой 6.
Электропитание от аккумуляторной батареи 8 дополнительно ограничивает требование к энергоемкости источника 9 необходимостью периодической подзарядки батареи 8.
В варианте выполнения источника 9 с использованием энергии газа, сбрасываемого системой 6, устраняется или существенно уменьшается выброс газа (метана) в атмосферу и, таким образом, достигается соответствующий экологический положительный эффект (дополнительный технический результат).