通过连续的压力测量对配气网监测

通过连续的压力测量对配气网监测

在监测SWK Netze GmbH名下的配气网的监测关键点,AIRVALVE公司的自动过程记录器使用来自STS的压力传感器。在此应用的原因是在其实现方面以相对较低的费用提供规划可靠性。

SWK Netze GmbH对其配气网进行广泛的测量,以校准其管道程序。为此,作为其“气体分配网络的电网监测”项目的一部分,在十五个关键点进行连续的压力测量。除了对最精确的测量值的预期外,对于该项目的推进也是至关重要的,测量仪器在较长的时间间隔内可靠地执行并且同时具有足够的信号强度,以便即使在安装在地下时也定期发送测量数据。为了将地下和管道安装工作减少到最低限度,在已经存在的通风配件处测量压力。为此,测量设备应安装在3号街帽上。

为了完成这项任务,选择了AIRVALVE生产的LS-42型过程记录器。在广泛的测试期间,先期表现是,这种过程记录器系列的产品是唯一可用于集成高性能天线,这可以提供甚至在井下井道工作中的不受干扰的信号传输。

长期稳定性和用户使用方便性是关键因素

此外,该测量仪器由于其高性能、可互换的电池,在10年及更长的时间内没有电气和电话连接。 这种易于安装的过程记录器也可远程配置,确保了由于可自由选择的SIM卡或具有专用VPN隧道的多网络(参见关于过程记录器的设计的图1)的测量读数的安全传输。 因此,它非常适合于远程或难以接近的设施,这些设施必须在较长的时间内进行监视,而没有严格的维护要求。

Figure 1: Datalogger construction (Source: AIRVALVE)

当然,在耐久性和操作性能方面的这些要求也用于压力测量的传感器。 AIRVALVE在这里选择STS的 ATM.ECO/N压力传感器。这些100 mbar传感器由过程记录器的可互换电池提供电源,具有弹性不锈钢外壳,可提供精确的结果,在-5至50°C的温度范围内精度为±0.70%。 在长期稳定性方面,ATM.ECO/N寄存器<0.5%。

气体配电网上的测量系统的装配

用于监测气体分配网的整个测量系统被容纳在街道盖中(参见图2)。 通过使用已经存在的通风配件,可以在没有大的费用的情况下进行必要的工作。 为了实现压力测量,通风立管插头用减速器配件(1)代替。 使用不锈钢球阀,可以切断测量连接(2)。 通过最小耦合(3)促进压力传感器的校准。 压力传感器(4)通过压力平衡接线盒(5)连接到AIRVALVE过程记录器(6)。 然后通过棘爪紧固件将其固定到地锚(7)。

Figure 2: 测量系统概述(来源:AIRVALVE)

每5分钟进行一次测量。 该测量间隔基本上可在一至六十分钟之间选择。 测量值每天多次传输到控制中心。 读数的传输可以通过VPN保护的多网卡或基本协议SIM卡进行。 可以使用互联网控制中心或SCADA系统进行通信。 在本示例应用程序中,SWK Netze GmbH选择了“Web-LS”互联网控制中心,通过高度安全的服务器管理获得的数据。

气体流量计里的密度测量

气体流量计里的密度测量

耗气量是通过测量气体流量的气体流量计来计算的。由于气体的密度,也就是它的体积,与压力和温度有关系,测定量可能由于普遍的压力或温度而有所偏移。气体体积取决于压力和温度,可以用公式描述为:p · V/T = 恒量 (p: 压力, V: 体积, T: 温度)。

虽然通过管道输送气体的压力相对容易控制和监测,但温度却不是这样。由此产生的密度差异对测量的流量也有影响。由于相对较小的使用率对普通消费者来说仍然可以忽略不计,但对于主要消费者来说是一个重要的成本因素。

通过计量器具指令(MID), 欧盟范围内的测量仪器的指导方针为所有欧盟国家和部分其他国家建立了统一计量器具产品法制的新方法标准。该指令的进一步目标包括对测量仪器的批准进行顶尖和统一的测试,以及对初始校准的统一和跨国监管。有了这些统一的,国际的标准,对产品的质量有了更好的保证。MID涵盖了十种计量器具。在附件MI-002中列出了对气量计和体积转换器的要求。

在计算准确的气体量时,必须考虑压力和温度。因此需要在气量计中安装合适的传感器。相对于体积,气体质量必须被标示出,因为这是根据波动密度的更精确的测量方法。为了可靠地确定这一点,有必要测量压力和温度,从而确定密度。

通过计算补偿的高精度

有两种类型的压力和温度传感器连接到气量计。第一种,压力传感器安装到气体输送管上,通过电缆连接到气量计。而第二种是传感器直接安装在设备中(下面将举例描述这点)。

用于气量计的压力范围一般在0.8 -3.5bar(绝压)和2.5-10bar (绝压)之间 。而对于精度的要求是很高的:要求在温度-20 °C -60 °C之间测量的精度为0.2%。然而,这一要求无法通过常规压力传感器实现。为了保持这种精度,必须采用计算补偿法。基于此,STS提供的压力和温度传感器不仅仅是功能测试,更提供参数化功能。

海底石油勘探

海底石油勘探

科学界对火星表面的研究要远远精确于对海底的探索。

基于很多原因,对海底的自然地貌及其陈列布局的精确了解也是十分必要的。例如:海上运输安全、调研(考古,海洋研究)和勘探。当然也包括对海底的石油资源的勘探。

研究海底地质规律对于鉴定海底石油储量是至关重要的。由于区域的深度和很难进入,海床轮廓通常由地震波反射的声波来勾绘。

石油勘探地震反射波法

地震反射波法,利用地震反射波进行人工地震勘探的方法。这些地震波在水下传播,类似于一束光,当地震波遇到岩层界面时,产生反射和折射波。这时候,地震波在岩层界面的反射比例取决于相邻岩层间的密度差异和地震波的速度。这些反射波最终返回到水面。波动的能量和时间最终被地震检波器记录。当这些数据被处理后,各个岩层深度便会一目了然。

地震波反射通常书面上被称为共同中心点(CMP道集)。目的在于多次在不同激发点、不同接收点的记录中选取具有相同中心点的道,经动、静校正后把对应的各通道叠加在一起。然而在此之前,延时的校正也是非常必要的,通常学术上称之为动校正。反射波按水平界面一次反射波作动校正后的反射时间与共中心点处的反射时间之间的差值。

共同中心点:精确的压力测量至关重要

在石油勘探的实践中,配备了专门的带有地震检波器的电缆称之为海洋地震漂浮电缆,整个电缆有几千米长。这些电缆配有许多地震检波器来记录反射波。为了得到精确的结果,检波器的安装位置(深度)是至关重要的。为此,每个单独的检波器都配备了一只压力测量芯体。

在海底石油勘探中,检波器配备的压力测量芯体是STS提供的。由于在这个复杂且计算密集的过程中对精度的要求是非常高的,测量技术必须满足严格的要求。由于电缆只运行在水面下几米的距离,测量芯体必须能够显示出0…15bar的压力。但由于离水面很近,实际的测量范围只能达到2bar(绝压)。在这个特定范围内所需精度相当于 总误差小于0.3。

根据客户需求,STS在这些测量芯体的开发中又做了一些独特的创新,首先,最小的尺寸可以做到12mm x 13.8mm。此外,当船停住时,检波器下沉。为了在一定水深下能够承压并保持其功能,测量芯体必须能够承载100bar 的超负荷压力。由于是在海水(高盐含量)腐蚀性环境下作业,为此STS采用钛合金材质用作测量芯体的标准壳体材质。

泄漏率映射出的安全问题:管道的压力测量

泄漏率映射出的安全问题:管道的压力测量

在我们的脚下是一个庞大的,分支的基础设施,没有它,商业和社会将停止运作。 数百万公里的管道将天然气、沼气和自来水或废水从生产者运输到消费者。 特别是对于那些更危险的材料,如气体,安全至关重要。 资源损失和环境污染同样可能是由于管道泄漏。UNION Instruments开发了一个压力测试套件,可以在未来多次简化泄漏测试。 该套间中也使用了由STS制造的压力测量单元。

PMS3000是来自UNION Instruments GmbH的压力测试工具包,被开发用于通过使用单个测试系统的匹配组件,实施管道泄漏测试中的所有基本过程。

应用领域多种多样:

  • 气体供应根据 DVGW G469-(A) A2, B2, B3, C3 and D2
  • 饮用水供应根据DVGW W400-2,第16部分
  • 技术,工业,工艺技术
  • 区域供暖管道
  • 地热传感器
  • 电缆管道
  • 下水道

Figure 1: 压力测试套件PMS3000(来源:UNION Instruments)

在这一点上,我们将通过所谓的收缩过程(也称为“收缩压力测试”)集中于饮用水管道的泄漏测试。 在这种情况下,测试介质将是水。

饮用水供应的收缩过程

饮用水通常用塑料管道进行。 如果施加高的测试压力,这将导致体积增加。 这种膨胀又导致压力下降,这使得泄漏测试更困难。 此外,必须确保待测试的管道是足够且无空气的。 专家收缩程序确保在此可以给出正确的渗漏评估。 其规范在DVGW工作表W400-2,第16部分中列出。

为了根据W400-2第16部分执行收缩过程,除了PMS3000压力测试套件之外,还需要DAK2000压力释放套件,以便可以集中记录要排放的水量,而与输出量无关,然后中继 到PMS3000。 通过这种直接链接,可以减少手动施加并避免传输错误。 为了增加压力,泵是必不可少的。 在这方面,UNION仪器有各种与PMS3000相匹配的解决方案。

Figure 2: 根据W400-2第16部分的收缩过程(来源:UNION Instruments)

收缩过程(参见图2)相对复杂并且发生在几个阶段。 泄漏测试本身延伸3至4小时。 使用PMS3000,该过程分为七个阶段。 在第一阶段,测量松弛阶段,静态水压力和管道温度。 接下来开始压力建立阶段。 这里达到测试压力,其比操作压力高大约4巴。 这个阶段在十分钟内完成。 压力升高的速率可以用PMS3000观察到,因此允许空气不存在的初始评估。

一旦达到测试压力,则开始压力维持阶段。 这里通过连续再泵送实现保压。 在下面的休止阶段中,观察到压力的下降,并且因此观察到作为试验压力的百分比的压力降低:这里的压力可能不会下降超过20%。

接下来是用于测试空气不存在的压力降低。 水在这里被释放,其流量被测量并传递到PMS3000。 这种排水量应伴有一定的压降。 如果不是这样,则在所测试的管道中存在太多的空气。

一旦这个阶段结束,30分钟的主要测试可以开始。 在这一点上,再次向管施加压力。 如果在这里发生压力下降,则主试验将延长至90分钟。 在此时间段内,管道中的压力可能不会下降超过0.25巴,否则管道将被视为泄漏。

整个测试过程存储在压力测试套件的SD卡上,并且可作为PDF报告提供,无需用户提供进一步的评估软件。

对于其压力测量,PMS3000配备了来自STS的压阻式压力传感器。由于该压力测试套件用于各种应用中,对这些测量单元的需求非常高。它们必须能够显示从几毫巴到1000巴(例如泄漏测试液压系统)的压力范围,并且仍然高度精确地执行。 UNION仪器为STS制定的要求是,在20至25巴的测试压力下,15kelvin的环境空气温度变化的稳定性为5毫巴。有关压阻测量单元集成到现有应用中的更多信息,请参阅这里。

PMS3000系统的特点:

  • 坚固,防水和现场就绪压力测试套件
  • 集成报告打印机
  • 彩色图形触摸显示器
  • 32 GB SD存储卡,通过USB移动可读
  • 各种外部连接器
  • DVGW指南的测试程序G469(A):2010和W400-2:2004存储在设备中
  • 完整的连接部件和测试泵阵列
  • 用于压力建立来自STS的集成压阻式传感器,压力范围为100 mbar至1,000 bar(精度:≤±0.50 / 0.25%FS)
通过相对和绝对压力方法进行的泄漏测试

通过相对和绝对压力方法进行的泄漏测试

泄漏可能有致命的后果。 为了有效地设计生产过程,防止高成本和由于图像失真造成召回,组件需要在制造过程中早期进行测试。为此, 泄漏测试在质量管理中发挥重要作用。

密封完整性检验和泄漏检测是各部门质量保证的一个组成部分。 此外,在制造过程中早期识别故障部件可以避免不必要的成本支出。 应用领域包括单个组件的测试,以及在批量生产或在实验室环境中的完整系统测试。 所涉及的部门范围从汽车工业(气缸盖,变速器,阀门等)和医疗工程,到塑料生产、包装和化妆品行业。

德国公司 ZELTWANGER Dichtheits- und Funktionsprüfsysteme GmbH 是最卓越的高性能泄漏测试仪制造商之一。 根据具体应用,提供一系列泄漏测试程序供选择,包括相对和绝对压力测试方法。

通过相对和绝对压力方法进行的泄漏测试

相对或绝对压力过程具有以下决定性优点:

  • 装配紧凑,体积较小
  • 安全性能高
  • 测量范围广
  • 自动化选择

在这些过程中,测试物品经受额定压力。 要在规定时间内进行测量和分析是否由泄漏而产生了压力差。 在相对压力方法中,外部环境压力的关系重大。 当试验压力高于外部环境压力时,则是进行超压试验。 当测试压力记录低于环境压力时,则进行的是负压或真空测试。 通过绝对压力法,测定压力是相对于绝对真空来决定的。

当通过相对或绝对程序进行泄漏测试时,ZELTWANGER 还采用STS制造压力测量芯体对所应用的技术的要求是严格的,必须要:

  • 拥有优良的信息处理技术
  • 拥有灵活的测量范围
  • 拥有多样化的测量方法
  • 值得信赖

STS ATM 压力传感器 满足这些要求的规格,其压力范围跨度可达到100毫巴至1,000 巴,精度≤±0.10%FS。 但除了这些数字,它的故障安全能力和优秀的信号处理技术也是其显著特征。 STS传感器的模块化建设甚至能使制造商直接将它们集成到自己内部应用。

STS 压力传感器, 以及来自ZELTWANGER的自主开发的传感器已经集成到ZED系列的设备中。 这些设备以其多功能和高精准度见长。ZEDbase +设备可靠测量例如相对压差和压差以及质量流量。 记录的测试压力,取决于测试方法,范围从真空到16巴。 利用相对压力,甚至可以检测到从0.5Pa到4Pa的最轻微的压力变化。除了这些技术要求,支持STS的进一步决定性论据是可靠的供应状态,加上灵活且不复杂的客户支持 – 更不用说合作的两家公司之间的共同基础。 我们的共同目标是始终为客户提供量身定制的解决方案,以完全满足其需求。