CC BY
51
© К.И. Волошнновскнн, 2012
УДК 622.81
К.И. Волошиновский
ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ КОМПЛЕКСЫ УЧЕТА ОБЪЕМНОГО РАСХОДА И РАБОЧИХ ПАРАМЕТРОВ МЕТАНА И ПРИРОДНОГО ГАЗА
Приведен сравнительный анализ классификация и перечень эксплуатируемых в измерительных комплексов объемного расхода метана, входящих в государственный реестр средств измерений. Рассмотрены отечественный и импортный перечни измерительных комплексов учета метана, природного газа. Самыми распространенными узами учета газа на территории России являются диа-фрагменные узлы. Среди наиболее распространенных узлов учета следует выделить узлы с ротационными и турбинными счетчиками. Среди измерительных систем с измерением расхода на основе перепадометрических измерений следует выделить измерительный комплекс с корректором СПГ-761. Среди выделяемых достойных внимания измерительных комплексов следует назвать измерительные комплексы Sevc-D, CORUS (производства Франция-Германия) и измерительные комплексы ПРИЗ отечественного производства. На базе анализа импортных измерительных комплексов и измерительных комплексов ПРИЗ, автором предлагается измерительный комплекс с электронным корректором WINSTAR, а разработка его как программно-аппаратного комплекса промышленного учета газа является темой одноименной диссертации. Всего объектов внедрений не менее 107.
Ключевые слова: измерительные комплексы объемною расхода метана, природный газ.
Измерительный комплекс ПРИЗ. Достоинством электронных корректоров ПРИЗ и измерительных комплексов ПРИЗ является их низкая стоимость простота эксплуатации и надежность по сравнению с другими измирительными комплексами, что позволяет сделать вывод о возможности дальнейшего развития и модернизации микропроцессорного вычислителя ПРИЗ. Кроме того наличие промежуточного цифрового преобразователя позволяет отнести электронный корректор на расстояние до 75 метров, что позволяет разместить электронный прибор учета газа непосредственно на рабочем месте ответственного за газовое хозяйство рядом с персональной ЭВМ.
Электронный корректор ПРИЗ позволяет накапливать информацию о суточных показаниях за 384 суток, о часовых показаниях за 2 мес., т.е. 1488 часов, предусмотрено накопление декадного архива за год и фиксация текущих показаний. Накопленная информация передается через последовательный порт девятипиновый разъем 485 и 232 или штекер, для контрольного подключения на объекте при условии, что разъем 232&485 уже использован. Подстановочные значения вводятся производителем прибора по заявке заказчика и указываются в паспорте прибора по дополнительному требованию с учетом того, что комплект промежуточного преобразователя комплектуется под конкретные условия на измеритель-
Рис. 1. Измерительные комплексы промышленного учета природного газа-метана
Рис. 2. Измерительный комплекс ПРИЗ, предназначенный для промышленного учета природного газа-метана
ном участке, журнал по которому предоставляется заказчиком. Особенностью прибора является кнопка разрешения ввода, размешенная под крышкой, которая может быть опломбирована представителем треста в целях зашиты настройки прибора от несанкционированных изменений. Искрозашита прибора обеспечивает-
ся посредством оптронной развязки электрических цепей. Программа компьютерного опроса ПРИЗ-Ш1Ы выполнена на базе файла т<<Ь и может быть легко интегрирована в среду МББОЬ сервер, что в ряде случаев является сушественным преимушеством.
Питание прибора учета от подзаряжаемого аккумулятора и/или от
Рис. 3. Измерительные комплексы Беис-Ю и СОКиБ, предназначенные для промышленного учета природного газа-метана
сети 220В. Приборы эксплуатируются как правило со счетчиками СГ16М производства АПЗ (Арзамасский приборостроительный завод, Россия), со счетчиками РГК и СГ производства Иванофранковского завода (Украина).
В текущем режиме осуществляется автоматический циклический вывод текущий показаний, даты и времени, а также некоторых настроечных параметров прибора, что не требует нажатия кнопок прибора при необходимости контроля работы измерительного участка трубопровода. Корпус прибора пластмассовый и специальных требований по заземлению нет. Искрозащита обеспечивается схемотехнически.
Электронный корректор микропроцессорный вычислитель объемного расхода природного газа-метана ПРИЗ предусматривает одновременной питание от встроенных аккумуляторных батарей, размещенных в корпусе прибора и от промышленной или бытовой сети 220В с подзарядкой аккумулятора. Смена или принудительная подзарядка аккумуляторных батарей обычно требуется не чаще чем раз в три года.
Под пломбируемой крышкой размещается кнопка питания разрешения изменения настроечных параметров прибора, для изменения которых необ-
ходимо удерживать кнопку в процессе ввода устанавливаемых значений.
Измерительные комплексы 8вуе-91, Бвуе-О и Согив
Электронный корректор Беус-Э производства фирмы БсЫишЬегде является одним из самых практичных приборов, он надежен, имеет большой ресурс работы от батарей до пяти лет и более, емкость архивов не уступает электронному корректору ПРИЗ. Взрывозащита прибора обеспечивается в пластмассовом корпусе. Токовая искрозащита обеспечивается с помощью управляемых драйверов ключей во всяком случае по всем измерительным каналам, сигнальные цепи которых размещаются во взрывоопасной зоне, поэтому прибор является искробезопасным и взрывобе-зопасным практически для любых условий эксплуатации, на объектах ГРП, ГРУ или ГРС. Несмотря на неосторожное обращение, в том числе в условиях запыленности, эксплуатации в шкафах на улице, прибор практически не выходит из строя. Искрозащи-та по цепям питания не требуется, так как питание осуществляется от батарей, размещенных внутри корпуса прибора.
Электронный корректор СОНиБ близок к корректору ББУС-Э. Удобный полнофункциональный интерфейс с вводом параметров с ЖКИ-
индикатора прибора с возможностью вывода параметров газа в виде растровых графиков. Сушественным отличием является несколько иной учет подстановочных значений в процессе рассчета по нижнему пределу измерения расхода, который является проблематичным, если котлы или газоиспользуюшее оборудование эксплуатируются в импульсном режиме. Если потребление газостабильно учет не проблематичен как и в случае Беус-Э. Сушественным преимушеством СОНиБ является программа опроса Сошз-У1еш с базой данных в среде МББОЬ-Бегуег, что позволяет с помошью нескольких запросов интегрировать полученные данные в сеть промышленного предприятия.
Применяемые датчики давления и температуры РТ2 такие же как и для электронного корректора Беус-Э, т.е. универсальные на весь диапазон до 10 ата, поэтому искрозашита может применяться такая же или аналогичная Беус-Э.
Приборы Беус-Э и СОНиБ являются приборами, поставляемыми в комплекте со счетчиками газа Т2-Них1 с подпятниковым узлом с возможностью установки на вертикальных измерительных участках трубопроводов.
Срок эксплуатации батарей электронных корректоров Беус-Э, Беус-91 и СОНиБ составляет не менее 5 лет. Питание прибора осушествляется только от батарей, что позволяет проводить установку прибора в герметичном корпусе внутри взрывоопасной зоны.
К недостаткам электронных корректоров Беус-Э и СОНиБ следует отнести близкое расположение прибора по отношению к измерительному трубопроводу, невозможность отнесения прибора на удаленное рабочее место оператора, ответст-
венного за газовое хозяйство, что в ряде случаев вызывает ряд вопросов при установке электронного внутри искроопасной зоны.
В ряде случаев электронный корректор закрепляется непосредственно на корпусе турбинного или ротационного счетчика, удобного для быстрой фланцевой установки также как и в случае измерительных комплексов ЕК88 и ЕК260.
Измерительные комплексы ЕК88 и ЕК-260
Достоинством измерительных комплексов ЕК88 и ЕК260 является их исполнение в готовой сборке готовой к установке. Датчик давления МИДА размешен непосредственно в корпусе электронных корректоров ЕК88 и ЕК260.
Взрывозашита электронных корректоров ЕК260 и ЕК88 обеспечивается с помошью металлического корпуса прибора, цепи датчика давления, размешенного в корпусе прибора таким образом изолированы от внешней среды. Искрозашита по цепям датчика температуры (термопреобразователя сопротивления) предположительно обеспечивается с помошью то-коограничительной схемы, которая скрыта под пластмассовой непрозрачной крышкой внутри корпуса, поэтому при необходимости схему искрозашиты можно дополнить от-ключаюшим оптроном.
Электронные корректоры обычно поставляются и устанавливаются в комплекте со счетчиками СГ16Мб СГ16МТ (Арзамасского приборостроительного завода), а также с ротационными счетчиками НУв в составе измерительных комплексов ЕК-НУв.
В ряде случаев электронные кор-ректры ек260 требуют проведения сезонной пайки, что по всей видимости связано с разной природой зазем-
Рис. 4. Измерительные комплексы ЕК260 и ЕК88, предназначенные для промышленного учета природного газа-метана
ляющей шины объекта. По цепи питания - это приводит к тому, что прибор от блока питания через внутренние клеммы, размещенные внутри корпуса прибора в режиме длительно-непрерывно лучше не включать, или отключать внешний блок питания на продолжительные интервалы времени, когда обмен информацией с прибором не требуется, а внутренняя батарея исправна. В такой ситуации необходимо предпринять ряд мер, чтобы привести защитное заземление и катодную защиту измерительного участка трубопровода в такое состояние при котором сезонная пайка не требуется.
Измерительные комплексы с корректорами Е1сог и Е1сог-2
Электронные корректоры Е1сог также как ек88 и ек260 устанавливаются в
готовой сборке готовой к установке, что является их аналогичным преимуществом. Монтажный комплект датчика давления выполняется в виде крана с отдельной импульсной трубкой или штуцером для разового контроля качества и компонентного состава газа.
Также как и для корректоров ек260 при подключении желательно применять сезонную пайку, так как взрывозащита обеспечивается за счет металлического корпуса, крепление которого на корпусе счетчика является требуемым преимуществом, что в ряде случаев приводит к необходимости обеспечение катодной защиты и правильного подключения заземляющей шины на измерительном участке трубопровода.
Отличительной особенностью измерительных комплексов Е1сог явля-
Рис. 5. Измерительные комплексы Е1соги, Е1сог2, предназначенные для промышленного учета природного газа-метана
Рис. 6. Бытовые счетчики природного газа
ется программный комплекс ElcorWiz-ard, выполненный в MSVisualStudio на базе платформы .Net.
Бытовые измерительные комплексы
Бытовые счетчики Gallus производства фирмы Actatris-Schlumberger оснащаются встроенными сотовыми модемами с возможностью оснащения дополнительными датчиками и подключения к встроенному корректору.
Бытовые счетчики ВК могут быть оснащены температурными корректорами ТС210. На базе бытовых счетчиков могут быть выполненные узлы для технического учета. Преимуществами бытовых измерительных комплексов является их низкая стоимость по сравнению с более точными и более точными счетчиками, предназначенными для промышленного коммерческого учета газа.
В категорию бытовых счетчиков попадают устаревшие модели турбинных счетчиков, например турбинные
счетчики М7-Р1их1, которые, если не применяются в коммерческом учете, могут применяться в техническом учете, после прохождения поверки, в результате которой их погрешность уточняется.
Измерительные комплексы СПГ с корректорами СПГ741 и СПГ761
Достоинством электронных корректоров СПГ761 является возможность их эксплуатации на измерительных участках с диафрагменными узлами учета газа, оснащаемых перепа-домерами. Допускается до трех пере-падомеров на каждый из двух настраиваемых трубопроводов.
Электронные корректоры СПГ741 устанавливаются в основном в комплекте с ротационными счетчиками и струйными расходомерами РС-СПА. По стоимости электронный корректор СПГ741 является самым не дорогим электронным корректором учета газа.
Рис. 7. Измерительные комплексы СПГ761, в комплекте с перепадомерами САПФИР22М/МТ, и измерительные комплексы СПГ741, в комплекте с ротационными счетчиками
Ранее до 1995 года большинство узлов учета природного газа на промышленных преприятия, в ГРУ и ГРП
котельных, на территории Российской Федерации было оснащено диафрагмен-ными узлами учета с перепадомерами, поэтому измерительные комплексы СПГ761 оказываются вне конкуренции в своем классе приборов учета газа. Однако, необходимость частой поверки перепадо-меров, необходимость установки нескольких перепадомеров на одном измерительном участке, сложность монтажа часто приводит заказчиков и исполнителей к реконструкции ГРУ, ГРП, а также объектов газопотребеления в целом, поэтому таких объектов с диафрагменными узлами учета становится всё меньше.
Спрос на измерительные комплексы СПГ761 может быть простимулирован применением современных пе-репадомеров, низкая погрешность которых обеспечивается на весь изме-
рительный диапазон, без необходимости установки сезонных перепадо-меров, а также в виду расчетной необходимости, выявленной с применением программного обеспечения Флоуметрика или Расходомер-СТ.
Проблематичным является и вопрос о погрешности, возникающей в результате подключения блоков питания датчиков в измерительную метрологическую цепь, которая в результате оказывается ограниченной по длине, что приводит к невозможности отнесения корректора на рабочее место оператора, ответственного за газовое хозяйство.
Измерительный комплекс ИРГА
Электронные корректоры ИРГА используются обычно с турбинными или вихревыми расходомерами, а также поставляются в комплекте с вихревыми расходомерами ВРСГ. В комплекте со счетчиком СГ16М измерительный комплекс получит название ТРСГ.
Рис. 8. Бытовые счетчики природного газа
Рис. 9. Измерительный комплекс ВРСГ
Глубина архива электронного корректора составляет 60 суток. Обеспечена возможность подключения лазерного принтера в режиме постраничной печати, который современными лазерными принтерами уже не поддерживается, хотя в некоторых моделях постраничная печать всё ещё поддерживается, следует правда соблюдать определенную кодировку, которая может быть выявлена в процессе исследований протоколов драйверов лазерных принтеров для DOS. В случае если кодировка отличается канал печати может быть оснащен промежуточным преобразователем «декодер/кодер».
Гарантийное обслуживание прибора осуществляется в г. Белгород,
поэтому в г. Москве и близлежащих районах Московской области прибор применяется редко. Однако, в районах между г. Бегородом и г. Моско-вой: Коломенском, Серпуховском и других недорогой отечественный прибор находит спрос. В ряде случае измерительные комплексы ВРСГ и ТРСГ комплектуются датчиками абсолютного давления МИЛА и КОРУНД.
Измерительные комплексы на основе вихревых расходомеров
Вихревыми называются расходомеры, основанные на зависимости от расхода частоты колебаний давления, возникающих в потоке в процессе вихреобразования или колебания струи либо после препятствия определенной формы, установленного в трубопроводе, либо специального закручивания потока.
Лостоинством вихревых расходомеров является компактность и габариты, не больше чем у турбинных счетчиков, для того же типоразмера, что также как и турбинных и ротационных счетчиков предполагает определенный уровень простоты монтажа.
Измерительные комплексы СУПЕРФЛОУ и ГИПЕРФЛОУ
В 1995 году и ранее, одними из первых были представлены к внедре-
Рис. 10. Измерительные комплексы ГИПЕРФЛОУ и СУПЕРФЛОУ
ниям измерительные комплексы Ги-перфлоу и Суперфлоу, для измерения расхода на основе косвенных измерений, выполняемых с помощью перепадомеров. Узлы учета измерительных комплексов Гиперфлоу и Су-перфлоу выполняются в виде единой сборки, что придает им те же компактные преимущество, что и измерительных комплексов ЕК88 и ЕК260, связанных с комплектацией объектов. Датчик давления закрепляется на головке прибора, а подача газа к датчику абсолютного давления осуществляется с помощью импульсной трубки.
Головка перепадомера оснащена жидкокристаллическим индикатором и микропроцессорным вычислителем. При необходимости измерительный комплекс может быть оснащен внешним электронным корректором.
Сейчас появилась возможность установки универсальных диафрагм, расчет которых проводится с использованием программных продуктов Рахсодомер-СТ и Флоуметрика, ранее на диафрагменных узлах учета применялись сезонные: летние и зимние сужающие устройства, диафрагмы.
Следует учитывать, что измертель-ные комплксы Гиперфлоу, Суперфлоу и Гиперфлоу-ЗПм входили и входят в государственный реестр средств измерений, Взрывозащита прибора обеспечивается посредством применения металлического герметичного корпуса, имеется маркировка искрозащиты по стандарту Сепе1ес. Измерительно-вычислительный комплекс со стандартным сужающим устройством на базе датчиков комплексных с вычислителем расхода «Гиперфлоу-ЗПм» ОАО «Электроцентроналадка», который зарегистрирован в Государственном реестре средств измерений №3671708 и допущен к применению в Российской Федерации.
Измерительный комплекс «Супер-флоу-21В» является развитием измерительных комплексов серии «Супер-флоу», выпускаемых ЗАО «СовТИГаз» с 1991 года. При разработке комплекса был учтён весь опыт производства, испытаний и эксплуатации комплексов «Суперфлоу-2», полученный инженерами предприятия. Основным отличительным свойством комплекса является использование интеллектуальных циф-
Рис. 11. Лист «Общий вид изометрия» из проекта реконструкции узла учета газа в ГРУ котельной
ровых датчиков, которые позволили добиться максимально возможной точности измерений расхода природного газа, воды, водяного пара.
Измерительные комплексы на основе струйных расходомеров
Измерительные комплексы со струйными расходомерами РС-СПА обычно устанавливаются в комплекте с электронными корректорами СПГ-741. К преимуществам струйного расходомера с отбором давления в области сужающего устройства является равенство установочных размеров с присоединительными размерами трубопроводов для ротационных счетчиков, в замен которых обычно предполагается установка измерительных комплексов со струйным перепадомером. Кроме того, в документах производителем оговаривается возможность
применения прибора в качестве плотномера, тем не менее измерение измерение плотности проводится косвенно, что при таком подходе делает это достоинство также и недостатком.
Проект на установку ротационного счетчика или вихревого расходомера является типовым для измерительного участка трубопровода или ГРУ с уже установленным счетчиком РГК.
Измерение расхода на основе пе-репадометрических измерений делает струйный расходомер в большей степени перепадометрическим нежели струйным, тем не менее по габаритным струйный расходомер меньше ротационных счетчиков, но монтаж при этом требует установки двух переходов по сравнению с аналогичным типоразмером по расходу у ротационных счетчиков РГК.
Рис. 12. Измерительный комплекс учета газа ОКВГ
Измерительные комплесы РС-СПА и РС-СПА-М поставляются ТД «Автоматика», г. Смоленск, а также комплектуются фирмой Логика в г. Санкт-Петербург, в г. Москве фирмой Водоприбор-комплект, как правило, с электронными корректорами СПГ-741. Наличие импульсного выхода в отличие от токового выхода перепадомера, делает возможным применение струйных расходомеров с практически любыми электронными корректорами, предназначенным для эксплуатации с турбинными или ротационными счетчиками, в т.ч. с электронными корректорами ПРИЗ.
Измерительные комплексы РС-СПА, как правило устанавливаются в комплекте с датчиками абсолютного давления МИДА и термопреобразователями сопротивления ТС, так же как и в случае с оснащением электронным корректором узла учета с ротационным счетчиком РГК. Также как и измерительных комплексов ОКВГ-1, производства Украина, головка струйного-расходмера оснащена жидкокристаллическим индикатором с возможностью контроля измеряемого перепада и расхода. К предполагаемым модернизациям следует отнести вывод давления непосредст-
венно в составе струйного расходомера, без внешнего датчика давления.
Измерительные комплексы ОКВГ-1 Украина
Корректоры ОКВГ имеют маркировку взрывозащиты «ExibIIAT4 X», соответствуют ГОСТ Р 51330.0-99 и ГОСТ Р 51330.10-99. Вычисление объема газа приведенного к стандартным условиям проводится согласно ГОСТ 2939-63.
Обмен данными между корректором и внешними устройствами систем учета газа проводиться через последовательный интерфейс RS-485.
Корректоры снабжены тензопре-образователями абсолютного или избыточного давления и медными термопреобразователями сопротивления с номинальной градуировочной характеристикой 100М или платиновыми термопреобразователями сопротивления с номинальной градуиро-вочной характеристикой 100П.
Корректоры имеют резервный источник питания для сохранения информации в течение не менее 240 часов в случае отсутствия напряжения основного источника питания.
Заключение
Статистика внедрений измерительных комплексов показывает, что при должном качестве производства и исполнения отечественных приборов, можно обеспечить их лидерство. Особое внимание должно уделяться измерительным комплексам, повышенной точности и надежности с возможностью подключения большим количества датчиков, подключаемых к первичному преобразователю, предназначенным для технического учета газа и SCADA систем. Безусловным лидером рынка следует признать Арзамасский приборостроительный завод. Импортные измерительные системы составляют примерно четвертую часть
Рис. 13. Статистика внедрений измерительных комплексов
рынка. Применяется модернизированные новые счетчики Иванофран-ковского завода РГК и СГ. Современные перепадомеры в коммерческом учете газа практически не применяются. В техническом учете широко применяются и входят в комплект поставки котлов прибор производства фирмы Газэлектроника (г. Арза-
мас), совместно со счетчиками СГ16М/МТ.
Статистика внедрений соискателя по измерительным комплексам: СГ (Ива-нофранковск) - 1 %; TZ-Fluxi (Sevc-91) - 1 %; TZ-Fluxi (Uniflo) - 1 %; РС-СПА (СПГ-741) - 1 %; СГ-16М - 1%; РГК (ПРИЗ) - 2 %; СГ-16 - 2 %; RVG (Sevc-D) - 3 %; TZ-Fluxi (CORUS) - 3 %; РГК (СПГ-741) - 3 %; СГ-16М (ЕК-88) - 3 %; СГ-16М (СПГ-741) - 3 %; RVG (CORUS) - 4 %; СГ-16М (Elcor) - 4%; TZ-Fluxi (Sevc-D) - 11 %; САПФИР-22 (СПГ-761) - 11 %; СГ-16М (ЕК-260) - 18 %; СГ-16М (ПРИЗ) - 31 %; по счетчикам и первичным преобразователям СГ -1 %; RVG - 7 %; TZ-Fluxi - 15 %; РГК - 5 %; РС-СПА - 1 %; САПФИР-22М/МТ - 11%; СГ-16 - 2 %; СГ16М/МТ - 59 %; Delta - 1 %.
1. Хаммел Р.Л. Последовательная передача данных. Пер. с англ. - М.: Мир, 1996. -752 с.
2. Дмитриев В.И., Шахматов М.Б., Семенов В.Ф. Расходомеры-счетчики газа ПРИЗ. №7-8. Датчики и системы. Журнал, 1999.
3. Расходомер-счетчик газа с коррекцией по температуре и давлению ПРИЗ. Руководство по эксплуатации. СИКТ. 407221.014 РЭ ГНЦ НИИТЕПДОПРИБОР. М., 1998. 64 с.
4. Ремизевич Т.В. Микроконтроллеры для встраиваемых приложений: от общих подходов - к семействам HC05 и HC08 фирмы Motorola, под. ред. Кирюхина И.С., - М.: ДОДЭКА, 2000. - 272 с.
- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
5. Семенов Б.Ф., Салямов К.И., Сиротина Н.Ф., Шахматов М.Б. Пьезорезонансные датчики температуры и абсолютного давления для расходомеров-счетчиков газа. Датчики и системы. №7-8. Журнал, 1999.
6. Болошиновский К. И. Адаптация измерительного комплекса ПРИЗ для учета потребления газа, с помощью программно-аппаратных средств передачи и обработки информации. Объединенный научный журнал, №10, 2005. 70 с.
7. Болошиновский К.И. Модернизация электронного корректора объема газа SEVC-91 и исследование протокола обмена для подключения ПЭВМ. Вестник МГТУ №2 2009. - С. 77. КПЗ
КОРОТКО ОБ АВТОРЕ -
Болошиновский Кирилл Иванович - ассистент кафедры АТ, e-mail: [email protected] Московский государственный горный университет.
