CC BY
9ОПТИМИЗАЦИЯ ИЗМЕРЕНИИ МОЛЯРНОЙ ДОЛИ ГЕЛИЯ И ВОДОРОДА ПРИ КОНТРОЛЕ КАЧЕСТВА В ТРАНСПОРТИРУЕМОМ ПРИРОДНОМ ГАЗЕ В ООО «ГАЗПРОМ ТРАНСГАЗ САРАТОВ»
УДК 543.272.9
Д.А. Цимбаленко, к.х.н., Инженерно-технический центр ООО «Газпром трансгаз Саратов»
(Саратов, РФ), Tsimbalenko-DA@utg.gazprom.ru
А.В. Юнкеров, Инженерно-технический центр ООО «Газпром трансгаз Саратов», Yunkerov-Av@utg.gazprom.ru Н.М. Аксиненко, Инженерно-технический центр ООО «Газпром трансгаз Саратов», Aksinenko-NM@utg.gazprom.ru
При транспортировке природного газа в ООО «Газпром трансгаз Саратов» химическими лабораториями филиалов Общества осуществляется постоянный контроль качества газа и физико-химических показателей.
Расчет теплоты сгорания для определения цены, плотности для учета объемов и числа Воббе проводится на основании значений молярной доли компонентов природного газа. Согласно требованиям ГОСТ 31369-2008 при контроле качества для расчета теплоты сгорания, плотности и числа Воббе необходимо учесть все компоненты природного газа, молярная доля которых превышает 0,005 %. Потоковые хроматографы, эксплуатируемые в Обществе, не имеют технической возможности для измерения молярной доли гелия и водорода, входящих в состав природного газа.
Предложено организовать измерения молярной доли гелия и водорода в Центральной испытательной лаборатории газа и нефтепродуктов Инженерно-технического центра на лабораторных хроматографах, входящих в состав Рабочего эталона 1-го разряда молярной доли компонентов природного газа ООО «Газпром трансгаз Саратов» РЭ 154-1-32-2008, и использовать полученные данные как условно-постоянные величины при определении компонентного состава транспортируемого газа в филиалах Общества.
Для корректного решения об установлении одного значения условно-постоянной величины для каждой группы точек отбора проведен однофакторный дисперсионный анализ. В результате всех проведенных статистических анализов доказана возможность вывода одного условно-постоянного значения молярной доли гелия для объединенных точек отбора с минимальной погрешностью.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: КАЧЕСТВО ГАЗА, ПРИРОДНЫЙ ГАЗ, ХРОМАТОГРАФИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ, УСЛОВНО-ПОСТОЯННЫЕ ВЕЛИЧИНЫ, ГЕЛИЙ, ВОДОРОД, ОДНОФАКТОРНЫЙ ДИСПЕРСИОННЫЙ АНАЛИЗ, КОНТРОЛЬНЫЕ КАРТЫ ШУХАРТА, КРИТЕРИЙ ШАПИРО - УИЛКА, МЕТОД ЛЕВЕНЭ, РАНГОВЫЙ АНАЛИЗ КРАСКЕЛА - УОЛЛИСА.
При транспортировке природного газа в ООО «Газпром трансгаз Саратов» химическими лабораториями филиалов общества осуществляется постоянный контроль качества газа в целях подтверждения соответствия транспортируемого газа требованиям государственных и отраслевых стандартов; учета объемов и цены транспортируемого газа.
Расчет теплоты сгорания для определения цены, плотности для учета объемов и числа Воббе
проводится на основании значений молярной доли компонентов природного газа.
Согласно требованиям ГОСТ 31369-2008 [1] для расчета теплоты сгорания, плотности и числа Воббе необходимо учесть все компоненты природного газа, молярная доля которых превышает 0,005 %.
Молярные доли компонентов при контроле качества газа и определении физико-химических показателей измеряют в соответ-
ствии со схемой газораспределения и перечнем мест отбора проб общества 25 потоковыми хроматографами. Измерения проводятся ежедневно (рис. 1). В точках, не оборудованных потоковыми хроматографами, измерения проводят на лабораторных хроматографах 1 раз в неделю.
Одними из компонентов природного газа являются гелий и во -дород. Но потоковые хроматографы, эксплуатируемые в Обществе, не имеют технической возможно-
. > щ I
РРС-г.Ртигиеао ГРСЖВД™. ^
Л ь
Волгоград
Рис. 1. Схема мест отбора проб
0,006 ^ 0,005 | 0,004
ее о
щ 0,003
0 ЕХ
| 0,002 О.
ОС
1 0,001
о
Молярная доля водорода <0,005 % за все время контроля
I «
_♦ ♦ • 1 ._
* ♦♦ | ф ф . ♦ 1 I Ф
ШI«1!: 1 ;? : !,♦<!.;
О 1 2 3 4 5 6 7 0 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 Точки отбора проб
Рис. 2. Статистический анализ данных по определению молярной доли водорода в природном газе, полученных за прошедший период
0,09
0,00
0,07
к ^ 0,06
1— К 0,05
О ч к 0,04
га X о_ 0,03
§ г 0,02
0,01
0
г * *
г
♦ $ * ♦ ♦ ♦
♦ ♦
♦ г . •'
♦ ♦ ♦ ♦ ♦ ; * * ♦ . •
1 м 1111 и : 1 »| И И !!;!!.
Молярная доля гелия >0,005 % за все время контроля
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 Точки отбора проб
Рис. 3. Статистический анализ данных по определению молярной доли гелия в природном газе, полученных за прошедший период
сти для измерения молярной доли гелия и водорода.
Модификация или замена хроматографов новыми экономически нецелесообразна вследствие необходимости ввода в их состав отдельного измерительного канала с хроматографи-ческой колонкой, детектором и дополнительным газом-носителем - аргоном,что увеличивает стоимость хроматографа и его эксплуатации.
Решение вышеуказанной проблемы при контроле качества газа с учетом требований методов измерения физико-химических показателей природного газа стало целью настоящей работы.
ВНЕДРЕНИЕ НОВОЙ МЕТОДИКИ
Нами было предложено организовать измерения молярной доли гелия и водорода в Центральной испытательной лаборатории газа и нефтепродуктов Инженерно-технического центра на лабораторных хроматографах, входящих в состав Рабочего эталона 1-го разряда молярной доли компонентов природного газа ООО «Газпром трансгаз Саратов» РЭ 154-1-32-2008, и использовать полученные данные как условно-постоянные величины при определении компонентного состава транспортируемого газа в филиалах Общества.
Составлен график отбора проб природного газа для определения гелия и водорода в 25 точках газопровода 1 раз в квартал. После проведения определений молярная доля гелия и водорода устанавливалась как условно-постоянная величина при выполнении расчетов компонентного состава пробы природного газа, что разрешено используемой нормативной документацией - методом определения компонентного состава ГОСТ 31371.7-2008 [2]. Данное предложение реализовано и работает в настоящее время.
Следующим этапом при контроле качества стал статистический анализ полученных данных по
содержанию гелия и водорода в природном газе за 2011-2016 гг. для оптимизации процесса измерений молярной доли гелия и водорода и увеличении достоверности условно-постоянных величин.
Статистический анализ данных, полученных за прошедший период, по определению молярной доли водорода в природном газе свидетельствует о том, что молярная доля водорода за все время контроля составила <0,005 % (рис. 2).
При анализе гелия видно, что при каждом измерении молярная доля составляет >0,005 % (рис. 3). Таким образом,этот компонент необходимо учитывать при контроле качества для расчета тепло -ты сгорания и плотности природного газа.
Для исключения вероятности появления дрейфа в сторону увеличения или уменьшения, а также контроля работы прибора
использованы контрольные карты Шухарта.
Для корректного решения об установлении одного значения условно-постоянной величины для каждой группы точек отбора проведен однофакторный дисперсионный анализ. Поскольку условие классического дисперсионного анализа о нормальном распределении случайной величины и однородности дисперсий в нашем случае не выполнялось (установлено с использованием критериев Шапиро - Уилка и ме-тодом Левенэ), использован его непараметрический аналог - ранговый анализ Краскела - Уоллиса.
ВЫВОДЫ
В результате всех проведенных статистических анализов доказана возможность вывода одного условно-постоянного значения молярной доли гелия для объединенных точек отбора с минимальной погрешностью.
Разработанная система измерений молярной доли гелия и водорода в транспортируемом природном газе в ООО «Газпром трансгаз Саратов» соответствует методу определения компонентного состава ГОСТ 31371.7-2008 [2], а также требованиям ГОСТ 313692008 [1] для расчета теплоты сго -рания, плотности и числа Воббе.
Оптимизация измерений позволяет без дополнительных финансовых затрат повысить достоверность данных, получаемых при контроле качества газа. ■
ЛИТЕРАТУРА
1. ГОСТ 31369-2008 (ИСО 6976:1995). Газ природный. Вычисление теплоты сгорания,плотности,относительной плотности и числа Воббе на основе компонентного состава.
М.: Стандартинформ, 2009. 54 с.
2. ГОСТ 31371.7-2008. Газ природный. Определение состава методом газовой хроматографии с оценкой неопределенности. Ч. 7. Методика выполнения измерений молярной доли компонентов. М.: Стандартинформ, 2009. 21 с.
Больше на сайте
пеПееазЛг^
Подписывайтесь на нас в
га
