Анализатор теплотворной способности и индекса Воббе WIM-Compas F

Внесён в Государственный реестр средств измерений РФ под № 77345-20

Анализатор предназначен для определение индекса Воббе, теплотворной способности и CARI (количества кислорода необходимого для процесса горения).

Описание

Принцип действия анализаторов основан на расчете стехиометрического соотношения газ/воздух, при котором осуществляется полное сгорание исследуемой газовой смеси. В основе метода лежит измерение концентрации (объемной доли) воздуха в продуктах сгорания газовой смеси.

При подаче необходимого количества воздуха происходит полное сгорание газа. При сгорании газа с избыточным количеством воздуха в продуктах сгорания будет содержаться остаточный кислород из воздуха, не участвовавший в горении. Содержание кислорода в воздухе принимается за константу. При изменении числа Воббе и объемной теплоты сгорания исследуемого газа одновременно изменится и необходимое стехиометрическое соотношение количества исходного и остаточного воздуха в продуктах сгорания.

Работа анализатора основана на измерении электродвижущей силы (ЭДС) гальванического элемента (датчика кислорода), представляющего собой ячейку, изготовленную из оксида циркония. Внутренняя поверхность ячейки граничит со смесью сжигаемого газа с воздухом, а наружная - с газовой смесью, образовавшейся после каталитического окисления горючих компонентов. ЭДС датчика кислорода в соответствии с уравнением Нернста связана с соотношением начальной объемной концентрации кислорода в смеси сжигаемого газа с воздухом и конечной объемной концентрации кислорода в газовой смеси, образовавшейся после каталитического сгорания горючих компонентов.

Относительная плотность газа измеряется независимо интегрированным устройством непрерывных измерений колебательного типа.

Результаты измерений по цифровым индикаторам (объемная теплота сгорания — в МДж/м , число Воббе — в МДж/м , относительной плотности — безразмерная величина и индекса CARI — безразмерная величина) и по токовым выходам (в мА) выводятся на встроенный экран с клавиатурой. При использовании интерфейсов связи с внешними устройствами сбора/обработки данных результаты измерений также отображаются на этих устройствах.

Токовый выход — компонент калориметра со встроенным многоразрядным модулем цифро-аналогового преобразования, реализующий унифицированный аналоговый выходной сигнал постоянного тока, предназначенный для использования в цепях управления или регулирования технологических процессов предприятий. При этом измеряемая величина ОТС описывается выходным сигналом постоянного тока в диапазоне 4...20 мА. Погрешность калориметра при измерении ОТС по токовому выходу нормирована с учетом показателей точности преобразования.

Конструктивно анализатор выполнен в виде закрытого металлического шкафа (напольного, либо настенного исполнения), в котором расположены следующие блоки:

отделение печи
отделение электроники
пробоотборная система.

Блоки анализатора располагаются в отдельных секциях шкафа и снабжены запирающимися на ключ дверцами для предотвращения несанкционированного вмешательства в его работу.

Анализаторы WIM Compas изготовлены во взрывозащищенном исполнении со встроенной продувочной системой избыточного давления, исключающей возможность попадания горючих газов во внутренний объем корпуса.

Программное обеспечение

Измерительная система анализаторов функционирует на основе встроенного персонального компьютера (ПК) промышленного исполнения, на котором установлено управляющее программное обеспечение (ПО), работающее под управлением операционной системы семейства Linux.

ПО является неотъемлемой частью анализаторов, обеспечивающей их работоспособность, и выполняет следующие операции:

управление работой анализаторов путём взаимодействия с элементами измерительной системы (датчиком содержания кислорода, датчиком температуры анализаторной ячейки, ячейкой плотности газа и т.д.), исполнительными механизмами (регулятором внутренней температуры корпуса и т.д.)
управление процессом измерений числа Воббе, объемной теплоты сгорания и относительной плотности газов, управление процессом калибровки анализаторов
непрерывный контроль параметров, вывод информационных и аварийных сигналов
сбор, обработка и представление анализаторной информации. Для представления результатов измерений и других данных ПО анализатор предоставляет пользователю дружественный интерфейс и возможность графической формы отображения данных
передача измерительной информации по интерфейсам RS 485, Modbus, Ethernet на другие ПК
архивация и хранение измерительной информации во внутренней памяти и на внешних электронных носителях (интерфейс USB).

Управление анализаторами, контроль их работы и редактирование параметров осуществляется посредством дисплея и клавиатуры встроенного персонального компьютера, расположенного в отделении электроники.

Применение

природный газ,
топливный газ,
факельный газ,
биогаз,
СПГ,
BFG
и другие.

Технические характеристики

Измеряемый параметр		Индекс Воббе (Wobbe), CARI, теплотворная способность
Принцип действия		измерение остаточного кислорода
Диапазон измерения индекса Воббе		0...100 МДж/норм.м³; 0...2500 BTU/scf
Точность		±0,4 % полной шкалы
Повторяемость		< ±0,05 % полной шкалы или ±30 кДж/норм.м³ (что выше)
Дрейф		±0,05 % полной шкалы или ±30 кДж/день (что выше)
Время отклика		T90 < 5 с для природного газа
Диапазон измерения CARI		0...25
Диапазон измерения теплотворной способности		0...120 МДж/норм.м³; 0...3000 BTU/scf
Время отклика по теплотворной способности		T90 < 5 с (обычно для природного газа)
Дисплей		цветной экран 8,4" c сенсорной клавиатурой
Аналоговые выходы		2 изолированных 0/4...20 мА (опционально до 4-х)
Цифровые выходы		2 изолированных реле (опционально до 8 реле)
Цифровой вход		8 входов (запуск калибровки, запуск проверки и т.д.)
Возможности коммуникаций		удаленное управление TCP/IP через Ethernet или оптоволокно; Modbus RTU или RS-485
Материалы деталей, подверженных воздействию влаги		нержавеющая сталь 316, инконель, платина
Питание		~115/230 В переменного тока
Потребление электроэнергии		в зависимости от конфигурации (обычно 1 кВт)
Расход пробы		±1 норм.л/мин
Давление пробы		зависит от конфигурации (обычно 1,5...5 бар)
Пылевлагозащита		IP65
Взрывозащита		Ex px [ib] IIC T3/T4 Gb
Условия эксплуатации	диапазон температуры окружающей среды	+5...+40 °С
	относительная влажность воздуха	не более 90 %
Габаритные размеры анализатора, мм, не более		1000×800×400
Масса анализатора, кг, не более		80

Поверка

Осуществляется по документу МП 2414-0073-2019 «ГСИ. Анализаторы числа Воббе WIM Compas. Методика поверки», утвержденному ФГУП «ВНИИМ им. Д.И. Менделеева» 15 августа 2019 г.

Основные средства поверки:

рабочие эталоны в соответствии с Государственной поверочной схемой для средств измерений энергии сгорания, удельной энергии сгорания и объемной энергии сгорания, утвержденной Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии № 2828 от 29 декабря 2018, доверительная граница относительной погрешности измерений объемной теплоты сгорания 0,14...0,3 %, содержание основного компонента (метана/пропана) не менее 99,95 %, доверительная граница относительной погрешности измерений молярной доли основного компонента (метана/пропана) не более 0,05 %
рабочие эталоны силы постоянного электрического тока 2-го разряда в соответствии с Государственной поверочной схемой для средств измерений силы постоянного электрического тока в диапазоне 1×10^-6...100 А», утвержденной приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 01.10.2018 г. № 2091.

Допускается применение аналогичных средств поверки, обеспечивающих определение метрологических характеристик поверяемых СИ с требуемой точностью.