ГОСТ 31370-2008 (ИСО 10715:1997) Газ природный. Руководство по отбору проб

     6 Технические аспекты процесса отбора проб

6.1 Характеристики потока

Поток в газопроводе может быть ламинарным или турбулентным. Однако в системе отбора проб следует избегать образования ламинарного потока. Поток может быть однофазным или многофазным. Как правило, используют турбулентный однофазный поток газа. В газовых линиях также можно обнаружить двухфазные турбулентные потоки, когда текучая среда находится вблизи условий насыщения.

Например, если поток из сепаратора газа/жидкости будет находиться вблизи точки росы газа, то понижение температуры в линии будет приводить к конденсации и, следовательно, к образованию двухфазного потока.

Может случиться, что после узла смешения объединенные газовые потоки не полностью перемешались в газопроводе.

Если состав газа не полностью однороден, применение статического смесителя сможет улучшить однородность.

Примечание - Статический смеситель представляет собой камеру (полость), предназначенную для усреднения компонентного состава природного газа после узла смешения газовых потоков.

6.1.1 Ламинарный поток

Обычно в газопроводе ламинарный поток не образуется, поскольку вязкость газа мала, а скорости потока достаточно высоки для его образования. Однако конструкция системы отбора проб должна исключать возникновение ламинарного потока.

6.1.2 Турбулентный поток

Как правило, турбулентный поток является предпочтительным для системы отбора проб и в газовой линии, поскольку турбулентность обеспечивает хорошо перемешанную текучую среду.

6.1.3 Двухфазный поток

Отбор проб двухфазных (газ/жидкость) смесей не рассматривается в настоящем стандарте и, по возможности, его следует избегать.

Современная технология отбора проб природного газа недостаточно развита для того, чтобы выполнять такой отбор с удовлетворительной точностью.

6.2 Конденсация и повторное испарение

Конденсация природного газа является довольно сложным процессом. На рисунке 2 приведен пример фазовой диаграммы состояния давление/температура для природного газа. Вид кривой зависит от состава газа.

- кривая точки росы;

- охлаждение от 35 °С;

- охлаждение от 25 °С;

- критическая точка;

- изотерма

Рисунок 2 - Пример диаграммы давление/температура для природного газа

Как показано на рисунке 2, фазовая граница является сложной зависимостью между критической точкой и нормальными рабочими условиями. Ретроградная конденсация может произойти во время регулировки давления или температуры газа, в результате чего возможно непредвиденное возникновение второй фазы. Перед началом анализа пробу следует нагреть не менее чем на 10 °С выше температуры источника (газового потока, из которого отобрана проба). Если температура источника неизвестна, то пробу следует нагреть не менее чем до 100 °С. Для того чтобы гарантировать повторное испарение, нагревание следует продолжать в течение 2 ч, а при необходимости дольше.

6.2.1 Пример проблемы, возникающей при конденсации

Пример того, как может возникнуть такая проблема, показан на рисунке 2. В газопроводе содержится газ при давлении . Если начальная температура равна минус 10 °С и газ расширяется (т.е. давление падает) в изотермическом режиме, изменение его состояния будет происходить в соответствии с вертикальной линией на рисунке 2 по мере ее приближения к давлению , при котором можно анализировать газ. При давлении газ находится в устойчивом однофазном состоянии и продолжает оставаться в таком состоянии, пока давление не достигнет , которое соответствует границе двухфазной области.

Между давлением и более низким давлением присутствуют как газ, так и конденсированная жидкость. Относительные количества газовой и жидкой фаз и их составы постоянно меняются во всем этом диапазоне. Однофазный газ еще раз появляется при давлении меньше вплоть до давления , при котором он анализируется.