В аналізаторі "Аврора" компанії GE для швидкого і точного вимірювання вмісту вологи в природному газі використовується метод абсорбційної спектроскопії з налаштованим діодним лазером (tunable diode laser absorption spectroscopy - TDLAS). Цей аналізатор придатний для установки в небезпечних зонах і працює в широкому діапазоні умов навколишнього середовища. Швидка реакція аналізатора "Аврора" дозволяє негайно попереджати про небезпеку і документувати дані, коли концентрації вологи виходить за рамки допустимої величини. Як тільки збої процесу усуваються і газ осушується, швидка відгук приладу дає дозвіл на надходження природного газу в енергосистему.
Досвід компанії GE в області вимірювання вологості охоплює датчики з оксиду алюмінію, полімерні ємнісні датчики і датчики з охолоджуваним дзеркалом. В історію компанії GE входить також розробка першого інжекційного діодного лазера доктором Робертом Холом в р. Schenectady, штат Нью-Йорк, 1962 року. Компактний і недорогий діодний лазер зробив можливими виробництво компактних дисків, лазерних принтерів та телекомунікації на основі волоконної оптики. Новий гігрометр "Аврора", в якому використовується технологія TDLAS, дозволяє устаткування по обробці і транспортуванні газу контролювати вміст вологи в режимі реального часу з високою точністю та достовірністю.
Працює на основі технології TDLAS гігрометр "Аврора" для природного газу є системою, призначеної для безперервного контролю вмісту вологи в природному газі. В принципі, він вимірює парціальний тиск водяної пари (води в газоподібному стані). При одночасному вимірюванні тиску і температури гігрометр "Аврора" дає всі загальновживані одиниці вологості, включаючи:
При певних специфічних частотах молекула води буде поглинати світлову енергію, в той час як при інших частотах газ є практично прозорим. При заданій частоті поглинання по мірі збільшення концентрації водяної пари поглинання також збільшується. У гигрометре "Аврора" використовується діодний лазер, частота якого східчасто гойдається у вузькому діапазоні частот в ближній інфрачервоній області спектра. Лазер також модулюється на високій частоті. Вимірюючи інтенсивність світла лазера фотодетектором, гігрометр "Аврора" здатний виконувати безпосереднє вимірювання парціального тиску води шляхом співвіднесення втрати світла лазера з падаючим світлом. Втрата світла, або сигнал поглинання, зменшується шляхом розгляду сигналу другої гармоніки, відомого як сигнал 2F. Величина сигналу 2F співвідноситься з парціальним тиском води. Парціальний тиск, поділена на повне тиск і помножене на 106, дає ppmv (мільйонні частки на одиницю об'єму).
Світло від лазера проходить через оптичне вікно, виконане з патентованого матеріалу, і відбивається від позолоченого дзеркала, а потім повертається через вікно, де він вимірюється фотодетектором. Оскільки з технологічним газом контактує тільки світло, а всі намокає компоненти зроблені з інертних матеріалів, ця технологія не виявляє відхилення, характерного для гігрометрів на базі датчиків.
Джерело живлення лазера, контролер та схеми формування цифрового сигналу зібрані у вибухозахищеному/ пожарозащищенном корпусі. Рідкокристалічний дисплей з підсвічуванням для трьох параметрів забезпечує пряме зчитування програмованих користувачем параметрів, а також індикацію статусу системи. Лазерний діод міститься в герметичному корпусі. У гигрометре "Аврора" використовуються магнітно-індукційні клавіші; тому користувачі можуть програмувати його за допомогою магнітного стилуса, що виключає необхідність в допуску в гарячу зону.
Вся система сертифікована для використання в небезпечних зонах. Гігрометр "Аврора" забезпечує дуже швидку реакцію. Після продувки кювети для проби, система реагує за кілька секунд. Гігрометр "Аврора" забезпечений трьома програмованими аналоговими виходами (0/4-20 мА) і двома цифровими портами (RS485/232) з протоколом MODBUS RTU. Пристрій також обладнано допоміжним вхідним каналом на 4-20 мА для підключення до датчика технологічного тиску. Пристрій ідеально підходить для підключення до систем збору даних або систем SCADA для довгострокового моніторингу якості природного газу.
Гігрометр "Аврора" забезпечений двокаскадної готовою системою відбору проб. Необов'язковий перший каскад складається з мембранного фільтра/регулятора, встановленого безпосередньо в трубопроводі. Він запобігає потраплянню в пробоотборную лінію будь-якої рідини (вуглеводню, гліколю або води в рідкому стані). Тиск трубопроводу знижується за допомогою регулятора. Коли газ потрапляє в другий каскад, він проходить через коалесцирующий фільтр, регулятор тиску додатково знижує тиск. Витрата регулюється голчастим клапаном. В абсорбційну кювету потрапляє тільки чистий газ низького тиску. Для застосування в холодних кліматичних умовах в корпусі можна встановити додатковий обігрівач. Обігрівач також служить для збереження проби в газоподібному стані.
Система вимірювань на базі лазера забезпечує дуже швидку реакцію. Час оптичної реакції <2 секунд. Ця система має можливість миттєво виявляти збої технологічного процесу по вологості в системах осушення природного газу. Після виконання коригувальної дії гігрометр "Аврора" забезпечує найшвидший відгук для підтвердження, що природний газ відповідає контрактним і тарифним вимогам.
З пробою природного контактує тільки світло малопотужного лазера. Тут немає змочуваних чутливих поверхонь, як при інших технологіях вимірювання вологості. Всі змочувані компоненти системи відбору проб і абсорбційна кювету зроблені з високоякісних некорродирующих матеріалів. Система призначена для багаторічної безперервної роботи з незмінною надійністю. Заводське обслуговування або калібрування рекомендується виконувати з інтервалом у п'ять років.
Кожне пристрій "Аврора" калібрується по повіреному NIST (Національний інститут стандартів і технологій) (або іншим державним метеорологічним установою) генератору вологості або еталонному гігрометри. Надається свідоцтво про калібрування з даними функціонального тесту. Кожне пристрій калібрується з використанням азоту в якості фонового газу, потім перевіряється з використанням метану як фонового газу. Це нововведення дозволяє користувачам перевіряти гігрометр "Аврора" з допомогою азоту з відомою концентрацією води.
Система поставляється з програмним забезпеченням AuroraView, засобом, який дозволяє цій системі взаємодіяти з віддаленими персональним комп'ютером. Додаток AuroraView дозволяє виконувати зчитування вибраних користувачем параметрів, побудова графіків трендів і фіксацію спектрального скана. Дані трендів і спектральні скани можна зберігати текстові файли у форматі ASCII, чо дає можливість експортувати дані в інші прикладні програми, наприклад, в ExcelTM.
Аналізатор
100-240 В змінного струму, 50-60 Гц, 10 Вт 18-32 В постійного струму (номінал 24 В постійного струму), 10 Вт
Додатковий електричний обігрівач
Діапазон Мільйонних часток на одиницю об'єму
від 5 до 5000 ppmv
Точка роси/замерзання 1
від -65,5° до -2,6°C точка замерзання
Точка роси/замерзання1
від -85,9° до -2,61°C точка замерзання
Точка роси/замерзання технологічного процесу1
Точка роси/точка замерзання технологічного процесу або еквівалентна за розрахунком з сигналом тиску технологічного процесу (4-20 мА) або константою
Абсолютная влажность
от 3,8 до 3 803 мг/м3 Абсолютная влажность от 0,24 до 237 фунтов на миллион стандартных куб. футов
1 Показания ниже 0°C (32°F) находятся в температуре "точки замерзания", а выше 0°C (32°F) находятся в температуре "точки росы".
ТочностьМиллионных долей на единицу объёма
±2% от показания или 4 ppmv (Точность остальных параметров выводится из ppmv.)
Время реакцииОптическая реакция
<2 секунд
Реакция системы
Реакция системы зависит от длины трубопровода отбора проб, компонентов системы отбора проб, расхода и давления, а также от изменения концентрации влаги.
Рабочее давление кюветы для образца
от 69 до 172 кПа (от 10 до 25 фунтов на кв. дюйм)
Максимальное давление
1380 кПа (200 фунтов на кв. дюйм)
Технологическое давление
10 342 кПа (1500 фунтов на кв. дюйм манометрич.) максимум2
2 Более высокое давление допустимо при применении дополнительных компонентов системы отбора проб.
Рабочая
от -20 до 65°C (от -4 до 149°F)
Хранения
от -20 до 70°C (от -4 до 158°F)
Контрольная точка дополнительного обогревателя/термостата
25°C ( 77°F)
Расход кюветы для образца
от 10 до 60 SLH (от 0,4 до 2 SCFH); номинал 30 SLH (1 SCFH)
Быстрый контур в обход коагулятора
від 5 до 10X від витрати через кювету для зразка
Рідкокристалічний дисплей з підсвічуванням. Три програмованих одночасних параметра. Буквено - цифровий дисплей статусу та діагностики. Світлодіоди для харчування, стабільності температури лазера і блокування клавіатури.
Аналогові виходи
Три програмованих виходу на 0/4-20 мА; макс. навантаження 500 Ом
Аналоговий вхід
Живиться від замкнутого контуру вхід на 4-20 мА для віддаленого датчика тиску. Гігрометр "Аврора" подає 24 В постійного струму.
Цифровий інтерфейс
Два програмованих цифрових порту обміну даними Інтерфейс RS232, RS485 з можливістю багатоточкового з'єднання і призначуваним адресою, протокол MODBUS RTU
Захист від несанкціонованого доступу
IP-66