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本帖最后由 red 于 2023-11-13 09:57 编辑
Rosemount 470XA 天然气气相色谱仪 (GC) 属于艾默生气相色谱仪 XA 系列, 经设计具有极高的易用性, 对 C6+ BTU/CV 分析的测量性能也有所提高.
Rosemount 的独特之处在于 Maintainable Module, 此模块基于罗斯蒙特 XA 烘箱系列, 可在现场轻松更换和检修, 大幅缩短了停机时间, 降低了整体运营成本.
Rosemount 470XA 沿用与旧气相色谱仪相似的操作方法, 可以选择使用氢气或氦气作为载气, 选择氦气、 氮气或仪表空气为驱动气。本地操作界面 (LOI) 作为 Rosemount470XA 的标准功能, 是一种全彩色的 VGA 显示屏, 带有数字字母键区, 便于您执行常见任务而不必连接到计算机。 即使对于毫无经验的操作员, LOI 的内置教程也可通过相关的分步说明引导其安全地操作和维护GC, 从而减少对专业技术人员的需要。
专为天然气的交接计量而设计
■ 四分钟 C6+ 标准分析
■ 在受控环境中的热值重复性为 ±0.0125 % (±0.125 BTU/1000 BTU)
■ 长期处于 -4 °F 至 +140 °F( -20 至 60 °C) 的温度范围内时的热值重复性为 ±0.025 % (±0.25 BTU/1000 BTU)
■ 最新的天然气加工者协会( GPA) 2145、 GPA 2127、 美国天然气协会( AGA) 8 和国际标准化组织( ISO) 6976 计算方法
■ 分析结果存储高于最新的美国石油协会( API) 21.1 要求
功能简化, 易于使用
全彩色本地操作员界面 (LOI) 带有内置的软件助手, 可引导操作员完成常见任务, 例如:
■ 更换模块
■ 更换标定气体
■ 自动阀定时
■ 设备启动
安装成本降低
■ 24 Vdc 电源, 启动功率小于 55 瓦以及(稳定运行状态) 额定功率小于 25 瓦
■ 立柱安装和墙壁安装选项
■ 大多数环境下无需使用防护罩; 可以选择适用于极端环境的外壳
运营成本降低
■ 载气用量少
■ 自动校验例程减少了标定气体用量
■ Maintainable Module 更换或检修快速简便
■ 可选公用气体: H2、 He 和 N2
470XA 设计用于对天然气进行连续在线分析。 该分析使用包含三个六通阀门和四个分离柱的配置来测量天然气中发现的常见组分。
表1:测量组分范围
组分 | 测量范围 | 甲烷 | 60 ~ 100 % | 乙烷 | 0 ~20 % | 丙烷 | 0 ~ 10% | 正丁烷 | 0 ~ 5% | 异丁烷 | 0 ~ 5% | 正戊烷 | 0~ 1% | 异戊烷 | 0 ~ 1% | 新戊烷 | 0 ~ 1% | 氮气 | 0 ~ 20% | 二氧化碳 | 0 ~ 20% | C6+ | 0 ~ 0.7 % | 注意:样品中硫化氢和水的含量限值为 0.02 摩尔百分比。
470XA 的一项关键优势是外形紧凑的 Maintainable Module(简易维护模块)。 该项技术在单个外壳中包含了气柱、 热导检测器(TCD)、 分析阀和电磁阀等全部组件。 它使得技术人员可以在单个外壳内轻松地检修上述关键组件, 相比其他不含任何可维修组件的气相色谱仪( GC) 而言, 提供了一种高成本效益的组件服务或维修方法。
470XA 简易维护模块采用与稳固且经过行业认证的 Rosemount 700XA 及 770XA 气相色谱仪一样的阀门和气柱设置。如果简易维护模块需要维修, 技术人员可在现场快速方便地进行更换, 不会造成重大中断或延迟。 正确安装更换组件并恢复联机后, 该 GC 将会自行验证和标定, 然后自动切换到分析模式。
本地操作界面 (LOI)
业界当前面临的一项重大难题是: 现场操作员体验的日益下降, 以及缺少时间执行例行维护服务呼叫。 Rosemount470XA 配备专为简化气相色谱仪( GC) 现场操作而设计的全彩色 LOI。 该 LOI 使用组合了 19 键触点式键盘的全 VGA LCD 显示界面, 并被评定为适用于 1 级 1 区危险区域。
您可以直接通过 LOI 执行 GC 大部分例行维护功能。 多数情况下, 您无需使用计算机即可在线安装、 配置和投运 GC。
例行维护功能
■ 更换标定气体: 在更换标准标定气体时, 可使用本地操作界面 (LOI) 内置的软件助手指导您完成以下基本步骤:
— 根据每种组分的热导率验证现有标定。
— 更换标定瓶。
— 输入新值。
— 吹扫标定气体。
— 分析标定气体, 以验证新的浓度值。
— 根据新标准进行标定。
— 恢复至流路自动分析。
■ 自动阀定时: 随着时间的推移, 气相色谱仪(GC) 恒温炉的分析气流路径内可能会累积各种限制条件。 自动阀门定时可通过调节分析阀门定时和积分事件来优化分析, 使其对这些变化做出解释。 这就减少了现场应用中对于接受过全面培训的 GC 专家的需求, 并且确保分析仪能够保持较小的公差, 从而减少测量误差。
■ 更换模块: 在现场更换模块时, 将会启动 LOI 来完成吹扫、 验证和标定序列。 可通过 LOI 来监视组件启动序列的状态和进
度, 并在分析仪恢复在线状态时予以确认。
此外, 许多过去使用计算机执行的功能现在可以使用 LOI 来完成, 包括:
■ 查看、 接受和清除警报。
■ 停止和启动分析周期。
■ 查看色谱图
■ 查看标定和验证报告。
■ 查看存档数据和趋势。
■ 查看和配置通讯设置。
含输入和输出 (I/O) 的灵活通讯
您可以使用两个 RS-232/485 串行端口或两个以太网端口将 Rosemount 470XA 连接到监控系统, 例如流量计算机、 遥测终端( RTU) 或监控与数据采集( SCADA) 系统。
每个串行端口或以太网端口均可组态唯一的 Modbus映射, 以提供单独的读写访问控制。 您可以使用工业标准 SIM_2251 Modbus 映射, 或者使用基于 Enron(每个浮点数值对应一个寄存器) 或 Modicon(每个浮点数值对应两个寄存器) 数据格式的完全自定义映射。
此外, 气相色谱仪( GC) 还提供了两个模拟量输出、 一个模拟量输入、 一个数字量输入以及一个数字量输出)。其中一个以太网端口具有一个 RJ-45 连接器, 您可以用来连接到本地计算机以进行维护和诊断访问。 该以太网端口具有可切换的DHCP 服务器, 为连接的计算机分配互联网协议( IP) 地址。
数据存档和报告
每项分析都包含时间和日期戳记并进行存档, 由 Rosemount MON2020 软件(需要PC联机)进行检索。 此软件内部可显示、 打印和或存储预配置报告。 也可直接对结果进行趋势分析, 或者轻松导出为多种通用格式, 例如 ASCII 文本、 HTML 或 Microsoft Excel。
可用数据存储类型
存档 假设分析时间为四分钟, GC 可按时间和日期自动归档长达 85 天的分析记录和长达 370 天的标定记录(每天一次标定)。
色谱图 GC 永久存储超过四天的分析色谱图、 370 张最终标定色谱图(取决于分析时间), 以及用户选定的受保护色谱图。
图纸和文档 GC 存储多种文件格式的用户手册和图纸; 可使用 Rosemount MON2020 进行检索。 这就消除了丢失手册和图纸的风险。 您还可以将用户生成的文档(如维护检查表或安装图纸) 上传到 GC 以供日后检索。
标准日志和报告
审计日志 用于计量审计目的并且完全符合 API 报告 21.1 标准的数据和事件日志, 以及主系统(流量计算机、 SCADA、DCS) 备份
事件日志 所有操作员更改的连续记录(包含时间、 日期) 以及用户标识的记录
维护日志 跟踪气相色谱仪上执行的维护或测试
平均值报告
■ 每小时
■ 24 小时
■ 每周
■ 每月
■ 变量
分析报告 物理特性计算, 用于组分和分组分析与报警
原始数据报告 用于分析的保留时间、 峰面积、 检测器编号、 方法、 积分开始/停止和峰宽度
标定报告 原始组分数据、 新响应因子、 保留时间以及与上次标定值之间的偏差
最终标定报告 来自标定响应因子和保留时间调整的结果
Rosemount MON2020
艾默生设计的 Rosemount470XA 气相色谱仪 (GC) 可在无人值守的情况下运行。 如果需要调整, 可通过艾默生专有桌面软件Rosemount MON 2020 以本地或远程方式完全控制 GC。
该软件功能有:
■ 启动或停止分析、 标定或验证周期。
■ 生成并保存当前和历史分析和标定报告。
■ 检查和修改分析设置。
■ 上传和显示多个色谱图进行比较。
■ 上传测量结果, 以趋势图形式显示。
■ 将数据导出为文本、 HTML 或 Microsoft Excel 格式以用于第三方应用程序。
■ 比对原始标定和最近标定。
■ 同时执行 GC 操作检查和修改。
■ 上传和查看气相色谱仪中存储的手册和图纸。
Rosemount MON2020 是一种基于 Microsoft Windows 的软件, 使分析仪配置、 维护和数据采集更加简便。 采用直观的下拉菜单和填空表格, 即使是新用户, 也可以快速掌握该软件。
A. 简单的下拉菜单
B. 单击鼠标即可连接至任何 GC
C. 全功能色谱仪显示单元
D. 响应因子曲线拟合图
E. 非常详细的定时事件表
F. 自动列出测量的组件
G. 快速添加色谱图以覆盖GC 归档
H. 将色谱图保存到硬盘驱动器
Rosemount MON2020 能够与您企业的网络通讯, 也能输出很多文件类型。 这是一款功能强大的工具, 可以确保操作员、 工程师、 维护人员和管理人员访问重要数据, 例如当前的和存档的色谱图、 报警历史记录、 事件日志以及维护日志。利用软件的谱图浏览器, 可以同步查看和比较实时与存档的色谱图。 尽管色谱图文件很小, 但它包括分析和计算结果、 积分和阀门时间设置、 保留时间设置和原始峰值数据。
通过趋势查看器, 可以在单张图表上方便地显示多个变量的趋势。 为了帮助诊断过程或分析问题, 您可以在趋势查看器上选择单个或多个点; 与这些点关联的色谱图将在色谱图查看器中打开。 您可将趋势文件保存或导出为文本、 CSV 或 Excel 文件。
Rosemount MON2020 可直接通过以太网连接到 Rosemount GC, 也可通过局域网或广域网连接。 该软件配有多级用户名和密码安全设置, 用于限制和控制对 GC 的访问, 并提供从只读访问到完全控制 GC 及其数据的多级访问权限。
应用
天然气贸易交接
罗斯蒙特气相色谱仪( GC) 作为天然气贸易交接的代名词, 以提高气体测量分析准确性和减少气体的去向不明损失量 (LAUF) 而闻名。
Rosemount470XA 可以执行国际标准组织( ISO)、 天然气加工者协会( GPA) 或美国天然气协会( AGA) 的物理特性计算方法, 并在非易失性存储器中存储长达 85 天的分析结果。 操作员可以使用 Rosemount MON2020™ 软件或通过 Modbus® 通讯轻松检索存储的数据。 GC 使用行业标准 SIM_2251 Modbus 映射作为默认串行通信协议。 您可以根据需要定制 GC 以适应其他需求。
GC 旨在取代网络中当前安装的老化的 C6+ 气相色谱仪, 此 GC 不需要对监控与数据采集( SCADA) 系统或流量计算机进行配置更改。
生产气体测量
对集气管网中的生产气体进行分析的传统方法是通过手动或自动取样器完成。 但是, 由于收集和分析这些样气的持续成本以及采样到收到分析结果中间的时间延迟, 促使许多生产商开始考虑在更靠近井口的位置安装在线气相色谱仪( GC)。
传统 GC 的安装和持续维护所需的基础设施和现场知识, 在生产和集输管网环境中往往并不存在。 Rosemount 470XA 通过降低安装和运营过程中的基础设施和公用设施需求, 以及使用本地操作界面 (LOI) 指导操作员完成最常见的维护功能, 化解了上述问题。
GC 可以使用带遮阳罩的 4-in.(102 mm) 直径支架安装在户外。 对于其他冰雪或恶劣气候更为盛行的地区, 可选用小型机箱外壳, 消除了使用全尺寸防护罩造成的高昂成本。 此外, 较低的电源要求使得在脱离电网的位置使用太阳能或天然气发电装置成为可能的选择。
发电及锅炉气控制
更严格的排放法规和最大限度提高锅炉燃烧器效率的需求要求基于输入气体的能量含量和质量来优化空气/燃料比。 天然气的组分和能量含量会发生很大变化, 而气体供应商对此很少或根本注意不到。
沃泊指数值超出锅炉燃烧器设计参数范围的原料气可能对锅炉燃烧器喷尖造成损害, 或由于燃烧不充分造成熄火。 通过监测原料气可以对天然气供应提供检验, 并且有助于避免损坏锅炉燃烧器或造成意外的熄火。
Rosemount470XA 可以测量输入气体的质量并计算其沃泊指数, 以便提供燃料/空气比前馈控制。 相比提供反馈控制的烟气测量
方法, 这种方法大幅提高了锅炉燃烧器的效率, 并且减少了排放物。 利用该气相色谱仪( GC) 提供的沃泊指数值, 可以在烟气
流中的氧、 氮或二氧化碳含量增加之前, 根据气体质量的变化对锅炉燃烧器管理系统进行调整。
技术规格
表2:电源要求
规格 | 描述 | 电源 | 24 Vdc(标准), 针对仪器
21-30 Vdc(工作范围), 针对仪器
根据 CEC、 C22.1 以及 NEC、 美国消防协会( NFPA) 规定, 属于 2 类和 SELV |
| 72 °F (22 °C) 条件下的功耗 | 50 瓦(启动)
20 W(稳定运行状态) | 注意:需要为470XA提供一个 5 安倍的断路保护器。
表 3: 结构技术规格
规格 | 描述 | 环境温度 | -4 至 +140 °F( -20 至 60 °C) | 外壳防护等级 | IP65 和 4X 型 | 尺寸
(不含采样系统或安装附件) | 18 in. (高) x 15.6 in. (宽) x 11 in. (深)
460 mm (高) x 396 mm (宽) x 280 mm (深) | 安装选项 | 管装、 墙装、 台装 | 重量(不含采样系统或安装件) | 50 lb. (23 kg) | 表 4: 性能规格
规格 | 描述 | 应用 | 4 分钟 C6+ 标准分析(1) | 可重复性 | 受控环境
■ ±0.0125% 热值
■ ±0.125 BTU/scf 每 1,000 BTU/scf
非受控环境: -4 至 +140 °F( -20 至 60 °C)
■ ±0.025% 热值
■ ± 0.25 BTU/scf 每 1,000 BTU/scf | 计算 | 国际标准化阻止 (ISO) 6976, 美国天然气协会 (AGA) 8, 天然气加工者协会 (GPA) 2172(使用
GPA 2145 物理特性表) | 建议的载气
■ 纯度
■ 水含量
■ 烃含量
■ 进样压力
■ 载气流量 | 90 psig (6.2 barg) 条件下的零级氦气或 30 psig (2.1 barg) 条件下的氢气
■ 99.995%(零级)
■ 低于 10 ppm
■ 低于 0.5 ppm
■ 氦气 90 psig (6.2 barg); 氢气 60 psig (4.1 barg)
■ 氦气 20 cc/min, 氢气 10 cc/min | 建议的驱动气
■ 水含量
■ 颗粒物
■ 进样压力 | 90 psig (6.2 barg) 条件下的氦气、 氮气或洁净干燥的空气
■ 低于 10 ppm
■ 小于 2 微米
■ 90 psig (6.2 barg) | 建议样气(校准气) 入口压力范围 | 20 psig (1.4 barg) | 阀门 | 三个 6 路隔膜分析阀 | 恒温炉 | 非空气浴炉, 等温 | 探测器 | 热导检测器 (TCD) | 流路 | 最多 3 个采样流路和 1 个标定流路 | 振动 | 符合 ASTM-4169 技术规格 | (1) 可根据要求提供定制特殊处理应用。
表 5: 标准通讯
规格 | 描述 | 以太网 | 两个可用连接: 一个 RJ-45 端口插头和一个 4 线制终端。 两者均为 10/100 Mbps。 | 模拟输入 | 一个用户可换算和分配的标准 4-20 mA 输入, 采用瞬态保护过滤。 |
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| 模拟输出 | 两个隔离的 4-20 mA 输出。 | 数字输入 | 一个可分配的输入, 光隔离, 额定值为 30 VDC @ 0.5 A。 | 数字输出 | 一个用户可分配的输出, C 型和电子机械式隔离, 24 Vdc。 | 串行端口 | 两个端子板, 可配置为 RS-232 或 RS-485。 | 表 6: 存档数据存储容量
类型(1) | 记录最大数量 | 备注 | 分析结果 | 86464 | 以 4 分钟周期时间, 则为 240 天 | 最终标定结果 | 370 | 1 年的最终标定结果 | 标定结果 | 100 | 最终验证结果 | 370 | 1 年的最终验证结果 | 验证结果 | 100 | 分析色谱图 | 3406 | 假设周期为 4 分钟, 则大约为 9.4 天 | 最终标定色谱图 | 370 | 1 年的最终标定色谱图(2) | 最终验证色谱图 | 370 | 1 年的最终验证色谱图(2) | 受保护的色谱图 | 100 | 可由用户选择 | 每小时平均值(最多 250 个变量) (3) | 250 | 10.4 天 | 每日平均值(多达 250 个变量) (3) | 365 | 1 年 | 每周平均值(多达 250 个变量) (3) | 58 | 1 年 | 每月平均值(多达 250 个变量) (3) | 12 | 1 年 | 变量平均值(多达 250 个变量) (3) | 250 | 每次运行(多达 250 个变量) (3) | 250 | 报警日志 | 1000 | 事件日志 | 1000 | (1) 基于四分钟 BTU 和每日标定应用。
(2) 如果每天运行不超过一次标定或验证, 并且周期时间少于 15 分钟, 气相色谱仪(GC) 可以存储最终标定或最终验证色谱图长达一
年。 如果周期时间超过 15 分钟, 将删除最旧的最终标定或验证色谱图, 以便为新的色谱图腾出存储空间。
(3) 您最多可以拥有 250 个各种类型的平均值, 包括每小时、 每日、 每周、 每月、 可变和每次运行的平均值。
表 7: 最大认证的气体压力
气流 | 最大认证压力 | 采样/标定 | 30 psig (2.1 barg) | 载气 | 90 psig (6.2 barg) | 驱动气 | 110 psig (7.6 barg) |
排放口技术规格
排放口的流量为:
■ 采样排放口: 在 4 分钟的分析周期, 采样流速 10-50 cc/min, 约 3.5 分钟。
■ 测量排放口: 连续的低于 20 cc/min 的载气流量和每个分析周期 20 cc 的样气流量。
■ 采样旁路: 连续的 150-200 cc/min 的样气流量。
外观尺寸
尺寸单位均为毫米, 括号内为对应英寸。
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