ASTM D5454-11 Standardowa metoda badania zawartości pary wodnej w paliwach gazowych przy użyciu elektronicznych analizatorów wilgoci

Norma „ASTM D5454-11 Standardowa metoda badania zawartości pary wodnej w paliwach gazowych przy użyciu elektronicznych analizatorów wilgoci” opracowana przez Amerykańskie Towarzystwo Badań i Materiałów (ASTM) opisuje metodę badania służącą do określania zawartości pary wodnej w paliwach gazowych przy użyciu elektronicznych analizatorów wilgoci. Tego typu analizatory zazwyczaj wykorzystują ogniwa czujnikowe bazujące na pięciotlenku fosforu, tlenku glinu lub czujnikach krzemowych, ogniwach piezoelektrycznych i technologiach laserowych.

Na potrzeby niniejszego standardu mają zastosowanie następujące terminy i definicje:

• W ogniwach pojemnościowych częścią kondensatora jest aluminium pokryte tlenkiem glinu. Dielektryczna warstwa tlenku glinu zmienia pojemność kondensatora w zależności od obecności pary wodnej. W odróżnieniu od ogniw z tlenkiem fosforu, ten typ ogniw charakteryzuje się nieliniową reakcją. Jeżeli zamiast aluminium użyjemy krzemu, ogniwo krzemowe zapewni większą stabilność i bardzo szybką reakcję.
• Ogniwo elektrolityczne składa się z dwóch elektrod wykonanych z metali szlachetnych pokrytych pięciotlenkiem fosforu. Do elektrod przyłożone jest napięcie polaryzacji, a para wodna reaguje chemicznie, wytwarzając prąd między elektrodami, którego natężenie jest proporcjonalne do ilości obecnej pary wodnej.
• Ogniwo typu piezoelektrycznego, czujnik składa się z pary elektrod podtrzymujących przetwornik kwarcowy. Po przyłożeniu napięcia do czujnika powstają bardzo stabilne drgania. Powierzchnie czujnika pokryte są polimerem higroskopijnym. Gdy zmienia się ilość wilgoci zaadsorbowanej na polimerze, następuje proporcjonalna zmiana częstotliwości oscylacji.
• Cela laserowa składa się z celi z próbką, głowicą optyczną zamocowaną na jednym końcu i lustrem zamocowanym na drugim końcu. Głowica optyczna zawiera laser bliskiej podczerwieni, który emituje światło o długości fali, która jest pochłaniana przez cząsteczki wody. Obok lasera zamontowany jest detektor czuły na światło o długości fali bliskiej podczerwieni. Światło z lasera przechodzi przez dalszy koniec i powraca do detektora w głowicy optycznej. Część emitowanego światła ulega pochłonięciu, proporcjonalnie do ilości obecnych cząsteczek wody, gdy światło przechodzi przez celkę z próbką i powraca do detektora.
• Zawartość wody to zazwyczaj punkt rosy przy ciśnieniu atmosferycznym i jest mierzona w stopniach Fahrenheita lub Celsjusza. funt/milion standardowych stóp sześciennych, jest wyrażony w jednostkach . W tej metodzie badawczej stosuje się ten ostatni termin, ponieważ jest to powszechnie stosowana jednostka odczytu w analizatorach elektronicznych. Jeden funt na milion standardowych stóp sześciennych odpowiada 21,1 ppm lub 16,1 mgm/m3 pary wodnej według objętości. Analizatory muszą obejmować zakres od 0,1 do 50 funtów na milion standardowych stóp sześciennych.
• Punkt rosy to temperatura, w której z istniejącej pary wodnej zacznie się skraplać woda w stanie ciekłym (przy określonym ciśnieniu). Wykresy punktów rosy w zależności od ciśnienia i zawartości wody zawarto w normie „ASTM D1142-95 Standardowa metoda badania zawartości pary wodnej w paliwach gazowych poprzez pomiar temperatury punktu rosy”.

Zawartość wody w paliwie gazowym jest najważniejszym czynnikiem wpływającym na korozję wewnętrzną. Hydraty, czyli półstałe mieszaniny węglowodorów i wody, tworzą się w sprzyjających warunkach, powodując poważne problemy eksploatacyjne. Wartość opałowa paliwa maleje wraz ze wzrostem stężenia wody. Z tego powodu w instalacjach gazu ziemnego często mierzy się stężenie wody. Typowa specyfikacja rurociągu wynosi od 4 do 7 funtów na milion standardowych stóp sześciennych. Niniejsza metoda badawcza opisuje pomiar zawartości pary wodnej za pomocą elektronicznych przyrządów pomiarowych z bezpośrednim odczytem.

Analizator wilgoci jest urządzeniem określającym zawartość wilgoci metodą ubytku wilgoci podczas suszenia. Składa się z jednostki ważącej oraz halogenowego elementu grzejnego. Nadaje się do kontroli jakości i potrzeb produkcyjnych w przemyśle spożywczym, farmaceutycznym, chemicznym i innych.

Ogólnie rzecz biorąc, umowy regulujące przesył gazu ziemnego rurociągami zawierają specyfikacje ograniczające maksymalne dopuszczalne stężenie pary wodnej. Nadmierna ilość pary wodnej może powodować korozję, uszkadzając rurociągi i urządzenia. Może również ulegać kondensacji i zamarzaniu lub tworzyć hydraty metanu, powodując zatory. Zawartość pary wodnej wpływa również na wartość opałową gazu ziemnego, a tym samym na jego jakość. Metoda ta pozwala na określenie zawartości wody w gazie ziemnym.

Jeżeli dla badanego gazu dostępny jest akceptowalny wykres pokazujący zmiany zawartości pary wodnej w zależności od temperatury nasycenia lub punktu rosy wody w odpowiednim zakresie ciśnień, zawartość pary wodnej można obliczyć bezpośrednio, korzystając z obserwowanej temperatury punktu rosy wody i ciśnienia, przy którym dokonano oznaczenia.

Spośród licznych badań testowych, pomiarowych, analitycznych i ewaluacyjnych, jakie nasza organizacja świadczyła dla przedsiębiorstw z różnych sektorów, oferujemy również usługi testowe określone w normie „ASTM D5454-11 Standardowa metoda badania zawartości pary wodnej w paliwach gazowych z wykorzystaniem elektronicznych analizatorów wilgotności” przy pomocy wyszkolonego i doświadczonego personelu oraz zaawansowanego technologicznie sprzętu.