Analizziamo assieme il Gas Cromatografo Elster® EnCal 3000

Applicazioni

  • Misura fiscale dell’energia
  • Misurazione quantitativa dei componenti del gas naturale
  • Misura di controllo della qualità del gas

Breve presentazione tecnica

Informazioni generali
Honeywell Elster® EnCal 3000 è un gascromatografo appositamente progettato per le misurazioni dell’energia del gas naturale. Questo analizzatore all’avanguardia utilizza componenti cromatografici basati sui più recenti sistemi microelettromeccanici (MEMS) e sulla tecnica della colonna capillare,  fornendo così risultati di analisi altamente ripetibili e accurati. Il design compatto e antideflagrazione include l’hardware analitico, la selezione del flusso e tutta l’elettronica necessaria per il funzionamento autonomo.

La tecnologia della colonna capillare utilizzata in EnCal 3000 offre prestazioni superiori rispetto alla tecnica della colonna impaccata tradizionalmente impiegata.

La separazione ottimale dei picchi, combinata con un detector TCD lineare molto sensibile e lineare, genera un sistema caratterizzato da un’elevata accuratezza su una vasta gamma di gas. Poiché la pressione del gas vettore viene controllata elettronicamente, le variazioni della temperatura ambiente non influiscono sui tempi di mantenimento del picco. EnCal 3000 è stato progettato in modo tale da poter essere posizionato all’aperto, vicino al punto di campionamento e non necessita quindi di un costoso ambiente a temperatura controllata. La comunicazione con EnCal 3000 può essere stabilita tramite la connessione TCP/IP e due porte Modbus.

La configurazione di EnCal 3000 viene eseguita con l’ausilio del pacchetto software RGC 3000  che può essere usato per configurare l’elenco Modbus (programmabile liberamente), il metodo dell’analizzatore, le impostazioni degli allarmi e tutti gli altri parametri disponibili nell’analizzatore. L’RGC 3000 è l’unica interfaccia utente di EnCal 3000, pertanto non è necessaria un’unità di controllo separata per far funzionare lo strumento o modificare i parametri di configurazione. La connessione TCP/IP offre molte possibilità di comunicazione, come le funzionalità di connessione in rete. Utilizzando il Modbus tramite TCP/IP è possibile collegare a EnCal 3000 molteplici strumenti, come i calcolatori di portata. Oltre al pacchetto software RGC 3000, l’unità può essere dotata di un potente strumento software diagnostico, che può essere utilizzato per analizzare i dati archiviati internamente. Nella memoria a stato solido di EnCal vengono archiviati dati relativi a un periodo di 35 giorni, secondo la norma API 21.1. Con l’aiuto del software “History logger” (Registro cronologia), questi dati possono essere recuperati, presentati e trasferiti su report HTML. Grazie alla sua struttura modulare, EnCal 3000 può essere sottoposto a manutenzione anche da parte di personale non specializzato, riducendo così i tempi di inattività dello strumento. L’uso di componenti MEMS garantisce un consumo decisamente inferiore di utenze come il gas vettore di elio.

CARATTERISTICHE E VANTAGGI

Caratteristiche principali

  • C6+ entro 3 minuti*
  • C9+ entro 5 minuti*
  • Ripetibilità su BTU < 0,005 %
  • Doppio blocco e sfiato
  • Selezione tra 5 flussi
  • Comunicazione TCP/IP
  • Archiviazione dati conforme alla norma
    API 21.1
  • Alloggiamento IP 66 adatto per esterni
  • Calcoli conformi a

ISO 6976, GPA 2172 o GOST 22667
** Analisi dettagliata fino a n-C8 (C6+) rispettivamente n-C9 (C9+), compresi tutti gli isomeri e altri idrocarburi, nessun backflush

Software di configurazione
Le funzioni principali del software di configurazione RGC 3000 sono:

  • Configurazione dell’applicazione e del metodo dell’analizzatore
  • Impostazione di allarmi + limiti
  • Stampa dei cromatografi,
  • Configurazione e analisi dei risultati
  • Esecuzione delle calibrazioni attivate manualmente

Una caratteristica particolare del software RGC è l’opzione di “ricalcolo” che consente all’utente di modificare un parametro di integrazione e verificare l’effetto di questa modifica senza dover eseguire una nuova analisi. EnCal 3000 ricalcola semplicemente i risultati dell’analisi sulla base dei dati grezzi di un’analisi eseguita in precedenza. Si tratta di un’opzione che consente di risparmiare molto tempo, utile ogni volta che l’operatore deve ottimizzare l’analisi. Il software RGC 3000 può anche essere utilizzato per aggiornare il software integrato al gascromatografo, nel casi in cui siano disponibili nuove versioni. Tale aggiornamento può essere fatto localmente o in remoto, a condizione che EnCal 3000 sia collegato a una rete accessibile da remoto. Tutti i parametri dell’analizzatore sono disponibili elettronicamente, di conseguenza le funzionalità di controllo remoto sono molto più utili di quelle dei gascromatografi tradizionali. La pressione di testa della colonna e le temperature dei componenti analitici, per esempio, possono essere modificate o controllate da remoto. La configurazione Modbus di EnCal 3000 è programmabile liberamente. Può essere adattata in modo personalizzato all’applicazione e all’apparecchiatura che comunica con l’analizzatore. Sia il Modbus seriale sia quello tramite TC/PIP possono essere testati con il software WINDCS.

EnCal 3000
Modbus tramite TCP/IP
Calcolatore di portata
Ethernet 10 base T
Interruttore
Protocollo RGC 3000
Sistema di supervisione Elster-Instromet
RGC 3000 locale

Canale 1: CP-4900 Column Module, 40 cm HAS Heated I
Mv
Nitrogen
COQ
Ethane

Comunicazione dati
La comunicazione con EnCal 3000 può essere stabilita tramite la connessione TCP/IP e due porte Modbus configurabili (RS 232/485). Se un PC è collegato e fa girare il pacchetto software RGC 3000, utilizzerà sempre la connessione TCP/IP.

Questo PC con il software RGC 3000 costituisce l’unica interfaccia utente con il gascromatografo. Di conseguenza non è necessaria un’unità di controllo separata per far funzionare lo strumento o per modificare i parametri di configurazione dello stesso. La connessione TCP/IP offre molte possibilità di comunicazione, come le funzionalità di connessione in rete. Utilizzando il Modbus tramite TCP/IP è possibile collegare a EnCal 3000 molteplici strumenti, come i calcolatori di portata.

Archiviazione dati API
Oggi, nel mercato del gas naturale, è sempre più importante poter disporre di dati affidabili sulla misurazione dell’energia del gas trasportato attraverso la linea di distribuzione. Per proteggere i dati analizzati, EnCal 3000 dispone di una funzione di archiviazione interna che conserva i dati per 35 giorni. Tutte le analisi e le calibrazioni eseguite durante questo periodo possono quindi essere recuperate, anche nei casi in cui non sia stato possibile instaurare per un certo periodo di tempo la comunicazione tra lo strumento e i dispositivi esterni come i calcolatori di portata. Questi dati vengono archiviati conformemente alle disposizioni della norma API 21.1 e possono essere recuperati con uno strumento software chiamato “History logger” (Registro cronologia), grazie al quale  i dati archiviati internamente possono essere recuperati, visualizzati, memorizzati su un PC e stampati in report configurabili.

Campionamento
Il prelievo del campione e il relativo trasporto costituiscono una parte importante dell’intero sistema di misurazione. Il gas che viene prelevato dalla conduttura deve essere un campione rappresentativo, privo di condensa, a una pressione che, nella maggior parte dei casi, deve essere ridotta fino a 30 – 60 psig perché è a livelli elevati. A seconda dei regolamenti aziendali o nazionali, è possibile usare diversi sistemi. Quello più economico consiste in una sonda di campionamento (retraibile) con riduzione di pressione integrata.

Il vantaggio principale di queste sonde è rappresentato dal fatto che la riduzione di pressione viene eseguita all’interno della conduttura e la capacità termica del gas presente in quest’ultima ne impedisce la condensazione. La sonda di campionamento contiene una membrana integrata, che separa eventuali liquidi liberi presenti nella conduttura dal gas prima che possano entrare nel tubo collegato all’analizzatore EnCal 3000. Per evitare che il gas condensi durante lo spostamento verso EnCal 3000, si consiglia di fornire la tracciabilità termica delle tubature di trasporto. La necessità di tracciare il calore e le capacità richieste dipendono in gran parte dal punto di rugiada del gas e dalle temperature ambiente.

Gas vettore e di calibrazione
EnCal 3000 impiega l’elio come gas vettore. Per assicurare un’alimentazione ininterrotta di elio, si consiglia l’uso di un sistema di commutazione di questo gas. Si tratta in realtà di un regolatore di pressione al quale possono essere collegate due bombole del gas. La pressione di entrambe le bombole viene ridotta al valore richiesto con una piccola differenza tra le due. La bombola con la pressione più alta viene svuotata per prima e una volta che la pressione di questa è inferiore a quella della seconda, l’alimentazione viene ripresa da quest’ultima consentendo all’utilizzatore di sostituire la prima. Per proteggere l’analizzatore da eventuali guasti del regolatore di pressione, si consiglia di inserire sulla sua uscita una valvola di sicurezza.

Il gas di calibrazione costituisce un fattore molto importante e determina l’accuratezza complessiva dell’intero sistema di misurazione! Del resto, EnCal 3000 non potrà mai essere più preciso del gas di calibrazione con cui è calibrato. L’accuratezza del certificato è ovviamente importante, ma oltre a questo ci sono molte altre questioni da considerare, ad esempio la composizione ottimale, le temperature ambiente della bombola del gas e l’eventuale condensazione degli idrocarburi superiori nel gas di calibrazione.

Elster-Instromet è in grado di prestare consigli su ciascuno di questi argomenti, fornendo tutti gli accessori necessari, come regolatori di pressione, scalda-bombole e persino armadi completi o porta-bombole per installazioni all’aperto.

Campionamento multiflusso
Nella soluzione ideale, EnCal 3000 dovrebbe essere posizionato il più vicino possibile al punto di campionamento. Tuttavia, nella maggior parte dei casi, specialmente quando devono essere campionati due o più gas in diverse operazioni del contatore, ci sarà una certa distanza dai punti di campionamento. Per assicurarsi che il tempo di intervallo tra i vari punti di campionamento e l’analizzatore sia accettabile, è necessaria la presenza di un sistema a circuito rapido. EnCal 3000 ha un sistema a circuito rapido incorporato.

Elio
Elio
Gas di calibrazione
SFIATI
EnCal 3000
Conduttura
Conduttura
DATI
Energia

Ciò significa che se l’analizzatore analizza più flussi in sequenza, il flusso successivo nell’ordine di analisi verrà immesso automaticamente con una velocità di erogazione di circa 0,7 – 1,1 SCF/ora,  che è sufficiente a distribuirlo lungo una tubazione di campionamento lunga circa 100 m (330 piedi), con diametro nominale di 1/8″.

Installando due misuratori di portata dietro a EnCal 3000, l’utilizzatore può vedere sia la normale portata del campione di gas sia quella di bypass. In EnCal 3000 il circuito rapido aggira il filtro dell’umidità, perciò non influisce negativamente sulla durata di quest’ultimo. Il sistema a circuito rapido interno di EnCal 3000 consente quindi di risparmiare costi notevoli rispetto ai singoli circuiti rapidi per il flusso del gas campione.

EnCal 3000 Dati tecnici

DATI TECNICI
HARDWARE ANALITICO 2 moduli GC isotermici paralleli con tecnologia a colonna capillare di piccolo diametro combinati con componenti analitici MEMS
DATI DELL’ANALISI Composizione completa di gas naturale fino a C6+  o C9+ (opzione)* Valore calorifico, densità, indice di Wobbe
INTERVALLI DI COMPOSIZIONE DEL GAS N2: 0 –  22%
CH4: 5 – 100%
CO2: 0 – 20%
C2H: 0 – 14%
C3: 0 – 10 %
C4: 0 – 10 %
neo-C5: 0 – 0,25 %
C5: 0 – 0,25 %
C6: 0 – 0,20 %
C7: 0 – 0,10 %
C8: 0 – 0,05 %
C9+: 0 – 0,05 %
PRESTAZIONI Ripetibilità < 0,005 % per tutte le proprietà calcolate
Limite di rilevamento per C5: 5 ppm
Tempo di analisi: 3 min. per analisi C6+, 5 min. per analisi C9+
CONDIZIONI AMBIENTE Temperatura: da -5 °F a +130 °F (da -20°C a +55°C)
DIMENSIONI Base Ø 37 cm x altezza 37 cm (Ø 14” x altezza 14”)
PESO < 66 lb (< 30 kg)
APPROVAZIONI ATEX II2G E Ex d IIB T4, KEMA 05ATEX2191
FM Classe I, Div.  1 Gruppo B, C e D (in corso)
IP 66, Test di vibrazioni e sollecitazioni meccaniche conf. a IEC 60068-2-31 e 64
EMC conformemente a EN 61000-6-2 e EN 61000-6-4
Riferimento certificato metrologico PTB n. PTB-3.31-4016861
ALIMENTAZIONE ELETTRICA 24 VDC, 18 W nominale (picco all’avvio 50 W) per versione non riscaldata
24 VDC, 120 W nominale (picco all’avvio 170 W) per versione riscaldata
(temperatura ambiente < 32 °F (< 0°C))
INTERFACCE Ethernet UTP 10 Base-T per ModBus TCP/IP e collegamento PC (distanza max. 330 piedi (100 m) 2 porte RS 232/485 per ModBus RTU o ASCII (collegamento a 3 cavi per RS232 e 485)
ANALIZZATORE Funzionamento autonomo completo, inclusi tutti i calcoli e la generazione di formati per report, senza l’intervento dell’operatore.
Calcoli conf. a ISO 6976, GPA 2172, GOST 22667 o ASTM D3588
REQUISITI PC Windows 2000 o Windows XP Professional (Service Pack 1 o superiore)
processore da 1000 MHz, 512 MB di RAM, lettore CD-rom, porta Ethernet libera.
REGISTRAZIONE DEI DATI History Log (Registro cronologia): archiviazione locale di tutti i dati analitici degli ultimi 35 giorni (analisi, eventi, allarmi, medie, ultimo cromatogramma, dati di calibrazione) in conformità con il Rapporto API 21.1 Tutti i dati possono essere resi disponibili in formato XML.
INGRESSI GAS CAMPIONE Intervallo di pressione in ingresso 30 – 60 psig, il gas campione deve essere privo di particelle e liquidi, temperatura <130 ° F (< 55°C). Doppio blocco e sfiato, selezione di max 5 flussi e 1 gas di calibrazione. Sistema integrato a circuito rapido con portata di bypass di 0,7-1,1 scf/ora (software selezionabile)
ELIO Qualità N5,0, pressione di alimentazione 80 ± 7 psig, , consumo ± 1,0 scf/hr
Il regolatore di pressione deve contenere un gruppo di sfiato di sicurezza impostato a 95 psig
GAS DI CALIBRAZIONE Pressione di alimentazione 30-60 psig. Consumo ± 1,2 scf/giorno (a pressione atmosferica)

 

 

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