CC BY
215
Комплектование и обустройство
АГНКС
А.П.Черепанов,
главный инженер проекта ООО «Трест «Омгазторг-МПБ»,
Е.П. Мовчан,
начальник научно-технического отдела ЗАО «Метан Моторс»
В статье проведен анализ особенностей проектирования АГНКС, даны рекомендации по оптимальному выбору основного оборудования, позволяющие создавать экономичные станции с учетом местных условий. Указаны наиболее значимые факторы, определяющие выбор конкретного вида оборудования: например, отмечено, что при достаточном количестве выделенной мощности может быть выбран привод газового компрессора от электродвигателя, а при дефиците выделенной мощности - от газового двигателя.
Применение компримированного природного газа (КПГ) в качестве моторного топлива характеризуется целым рядом известных преимуществ по сравнению с традиционными нефтяными топливами [1], что стимулирует дальнейший рост парка газобаллонных автотранспортных средств, а также развитие сети автомобильных газонаполнительных компрессорных станций (АГНКС).
Несмотря на то, что газификация регионов России постепенно набирает обороты, темпы внедрения КПГ на автотранспорте до сих пор остаются на относительно низком уровне. Это объясняется многими причинами и, прежде всего, тем, что при выборе и строительстве АГНКС в различных регионах страны приходится сталкиваться с целым рядом проблем [2]. И все же строительство АГНКС продолжается - только по Целевой комплексной программе (ЦКП) ОАО «Газпром» до 2015 г. предусматривается запуск в эксплуатацию 200 новых АГНКС [3].
Однако при комплектовании и обустройстве АГНКС часто возникают вопросы, которые необходимо решать для того, чтобы строящиеся АГНКС не только соответствовали своему техническому назначению, но экономически были бы более эффективны, отличались достаточно высокой надежностью в работе и органично вписывались в общую концепцию
развития сети использования КПГ в конкретном регионе. Поэтому заказчикам проекта, которые чаще всего не знают достаточно хорошо оборудование для КПГ, необходимо более тщательно формулировать основные требования к АГНКС для разработчиков и поставщиков.
В связи с тем, что имеющаяся в литературе информация о комплектовании и обустройстве АГНКС, как правило, посвящена лишь отдельным ее аспектам и достаточно разрозненна, заказчики проектов, особенно час-
тный бизнес, испытывают большие затруднения в формулировании таких требований. Содержание данной статьи призвано восполнить имеющийся пробел и помочь заказчикам в формировании технических заданий на АГНКС.
Основные требования при выборе АГНКС
Назначение АГНКС: сжатие природного газа (метана) до давления 250 кгс/см2, его осушка, очистка от механических частиц и последующая заправка в баллоны транспортного средства (ТС) и ПАГЗов.
Исходя из этого типовая конструктивная схема (рис. 1) всех АГНКС должна включать следующие основные элементы:
■ комплектную трансформаторную электрическую подстанцию 1;
■ узел учета газа 2 (из газопровода);
■ технологический блок 3, содержащий систему подготовки газа (блок осушки ПГ) 4 и компрессор 5 с двигателем для привода компрессора;
■ аккумулятор-накопитель (АН) газа 6 для быстрой и экономичной заправки;
■ панель приоритетов 7 (блок управления колонками);
■ раздаточные колонки (РК) 8 с устройствами для непосредственной заправки баллонов;
Рис. 1. Типовая конструктивная схема АГНКС: 1 - комплектная трансформаторная электрическая подстанция; 2 - узел учета газа; 3 - технологический блок, содержащий систему подготовки газа; 4 - блок осушки ПГ; 5 - компрессор с двигателем для привода компрессора; 6 - аккумулятор-накопитель газа; 7 - панель приоритетов (блок управления колонками); 8 - раздаточные колонки; 9 - операторная
■ операторную 9 с приборами контроля и дистанционного управления технологическим блоком и колонками.
Давление природного газа (ПГ), подаваемого из трубопровода на всасывание в компрессор, обычно составляет от 0,3 до 1,2 МПа (3-12 кгс/см2). Природный газ перед подачей в компрессор должен обязательно пройти узел учета и систему подготовки газа (очистку/осушку).
Заправка баллонов ТС производится от газовой раздаточной колонки, на которую газ подается из аккумулятора-накопителя, выполненного в виде единого блока из баллонов соответствующей емкости, автоматически наполняемого компрессором по мере опорожнения баллонов до определенной величины.
В зависимости от требований раздаточные колонки, а, следовательно, аккумуляторы-накопители могут быть выполнены в виде одного из трех видов организации заправки (одно-, двух- или трехлинейная заправка), характеризующихся соответствующим количеством линий заправки, связывающих аккумулятор-накопитель и РК. Сравнительный анализ работы АГНКС, работающих по одно-, двух- и трехлинейной схемам заправки, показывает, что выигрыш по энергетике второго варианта (двух давлений) по сравнению с первым может составлять около 20%, а третьего (трех давлений) - более 40% [2].
Для реализации схемы работы АГНКС с учетом обеспечения необходимых параметров заправки (давления и расхода) от двух- или трехлинейной колонки в технологическую схему между газовым компрессором и АН дополнительно включается панель приоритетов, обеспечивающая автоматическую подачу газа из компрессора в секции аккумулятора-накопителя (для заполнения их до соответствующих давлений) и далее - в колонки.
Для надежной и безопасной работы технологического оборудования на АГНКС должны быть предусмотрены:
■ автоматическая система измерения расхода газа (на входе АГНКС и при заправке ТС);
■ устройства для контроля давления газа (на входе и выходе);
■ система контроля загазованности в помещениях, а также необходимая система безопасности (вентиляция, пожарная сигнализация, автоматическое пожаротушение и т.д.).
О выборе оборудования для АГНКС
Выбор газового компрессора. Газовый компрессор можно назвать «сердцем» АГНКС, так как он обеспечивает необходимую производительность и давление заправки баллонов ТС. От правильного выбора типа газового компрессора во многом зависит не только надежность работы АГНКС, но также ее общее схемное решение и эффективность.
При выборе компрессора, помимо показателя цена/качество, в первую очередь следует обращать внимание на тип компрессора (смазка, охлаждение, давление, производительность),
а также на тип его привода (электро-или газовый).
В последнее время все большей популярностью начинают пользоваться газовые компрессоры, работающие без смазки. Так, например, ближайшей целью основных компаний-производителей АГНКС в Германии является переход только на «сухие», не смазываемые компрессоры, которые конструктивно проще и гарантируют на выходе более высокую чистоту газа.
Тип охлаждения газового компрессора может быть как водяной, так и воздушный (рис. 2).
Водяное охлаждение эффективнее воздушного, однако, отличается и большей сложностью, так как требует специального охлаждающего циркуляционного контура. Циркуляционный контур может быть выполнен как замкнутым/кольцевым - с возвратом охлаждающей жидкости (рис. 2б), так и разомкнутым - с отводом охлажда-
Газ из блока осушки
Газовый компрессор
Вентилятор
Сжатый > газ
Ф Ф Ф I
Воздух
а)
Газовый компрессор
Газовый компрессор
Газ из блока осушки
Охлаждающая (техническая) вода от внешнего источникате
Сжатый газ
в)
Рис. 2. Схемы охлаждения сжатого газа в компрессоре: а - газовый компрессор с воздушным охлаждением; б - газовый компрессор с замкнутым (циркуляционным) контуром охлаждения; в - газовый компрессор с жидкостным охлаждением от внешнего источника
<SSl
Транспорт на КПГ
ющей жидкости (рис. 2в). В качестве рабочего тела в циркуляционном контуре, кроме воды, может использоваться и специальная охлаждающая жидкость, например, антифриз.
Максимальное рабочее давление газового компрессора выбирается с учетом требований при заправке до необходимого конечного давления (как правило, это 250-300 кг/см2), а производительность - с учетом объема/количества заправляемых ТС и ПАГЗ, а также количества предусматриваемых модулей, которые должны войти в состав АГНКС. Чаще всего - это 300-600 нм3/ч.
В настоящее время на газомоторном рынке представлены газовые компрессоры с довольно широким диапазоном давлений и производительности, поэтому в этих условиях несложно подобрать компрессор по требуемым параметрам: например, швейцарская фирма «^геег^еИ» предлагает для создания АГНКС самые разные типы газовых компрессоров с производительностью от 170 до 1600 нм3/ч и давлением вплоть до 500 кгс/см2. Однако при выборе компрессора нужно иметь в виду, что, несмотря на имеющиеся предложения компрессоров с предельно высоким давлением (500 кгс/см2), большинство производителей АГНКС все же создают свои станции на базе компрессорных установок (КУ) с рабочим давлением 250 кгс/см2. Последнее связано с тем, что газобаллонное оборудование ТС обычно рассчитано на рабочее давление 200220 кгс/см2, поэтому для выполнения заправки этих ТС нецелесообразно выбирать (да и нет необходимости в этом) компрессор с избыточной функцией по давлению (с давлением нагнетания более 250-300 кгс/см2), который к тому же и более дорогой. Нагнетание 250-300 кгс/см2 позволяет заправлять (до необходимых давлений) не только баллоны ТС, но также ПАГЗы, активно внедряемые в практику развития сети КПГ [4]. В связи с этим в настоящее время нет смысла говорить о компрессорном оборудовании с давлением нагнетания более 250-300 кгс/см2. Вопрос целесообразности повышения давления до значений более 250-300 кгс/см2 требу-
ет отдельного обсуждения и анализа и выходит за рамки данной статьи.
Для повышения надежности и экономичности работы АГНКС рекомендуется выбирать два или три одинаковых газовых компрессора с суммарной производительностью, равной максимальной производительности, на которую проектируется станция. Это позволяет использовать любой из модулей (компрессоров) как в случае неполной загрузки АГНКС, так и при сервисном обслуживании или временном выходе из строя одного из модулей. Благодаря этому не только существенно повышаются эксплуатационные характеристики АГНКС (обеспечивается ее бесперебойная работа, экономичность и надежность), но и повышается срок службы компрессорного оборудования за счет снижения количества пусков компрессора, что особенно важно при малом объеме аккумулятора-накопителя. Кроме того, модульное исполнение позволяет по мере необходимости поэтапно наращивать производительность АГНКС, обеспечивая тем самым ее оптимальную загрузку и снижение общего срока окупаемости.
При выборе типа привода газового компрессора необходимо, прежде всего, учитывать количество выделенной электрической мощности: при достаточном количестве выделенной мощности можно выбрать более простой электрический привод (от электродвигателя), при дефиците выделенной мощности предпочтение отдается приводу от газового двигателя. Последнее позволяет, благодаря относительно низкой стоимости ПГ, не только покрыть дефицит электрической мощности, но и сэкономить на оплате за потребляемую электроэнергию в процессе эксплуатации АГНКС. Однако экономическая эффективность привода от газового двигателя пока не превышает простоту и надежность электродвигателя, поэтому преимущественное распространение на сегодня получил электрический привод.
Выбор осушителя. По принципу действия все применяемые осушители практически одинаковы: очистка
ПГ в них ведется на адсорбентах - высокомолекулярных ситах. Основным отличием осушителей друг от друга является степень автоматизации их работы.
Наиболее простыми являются одноколонные устройства осушки природного газа малой производительности (рис. 3а), которые обычно поставляются как базовые модули (например, канадской фирмой «Xebec Inc.»). Все модели устройств данной серии требуют внешней регенерации адсорбента или его замены после достижения определенной наработки, которая зависит от содержания воды в газе, часов работы и интервалов между регенерацией.
Имеются также одноколонные устройства осушки ПГ с циклом регенерации адсорбента, использующие замкнутый цикл с подогревом, запускаемым оператором вручную (по сигналу от датчика точки росы), а также устройства осушки с дополнительной адсорбционной колонной, благодаря которой подача сухого природного газа в компрессор происходит непрерывно, даже во время регенерации адсорбента в одной из колонн.
Устройства осушки ПГ с полностью автоматизированной системой осушки из двух попеременно включаемых колонн (рис. 3б) разработаны для непрерывного цикла при большом потоке газа и обеспечивают наилучшие показатели точки росы, энергетической эффективности и регенерации адсорбента. Как правило, такие устройства оснащены жидкокристаллическим экраном, на котором непрерывно отображается полная информация о состоянии оборудования и выводятся предупреждающие сигналы.
При выборе конкретного осушителя природного газа необходимо учитывать не только значение показателя «цена/качество» устройства, удобство его обслуживания, но также требования к степени автоматизации АГНКС: как правило, чем проще и дешевле осушитель, тем он более трудоемок в обслуживании и менее приспособлен для автоматизации. Поэтому при строительстве АГНКС предпочтение чаще всего отдается системам осушки, позволяющим
работать в непрерывном цикле, что сокращает вынужденный (технологический) простой станции и одновременно с этим гарантирует заправку ТС компримированным природным газом требуемых кондиций.
Выбор раздаточных колонок. Выбор типа и количества раздаточных колонок зависит от количества заправок ТС, максимального давления заправки, требований к степени автоматизации, а также от реализуемой в АГНКС схемы заправки (количества линий заправки).
В настоящее время производителями выпускается множество самых различных раздаточных колонок, однако все их объединяет следующее: раздаточные колонки обычно бывают одно- и двухпостовыми; могут быть выполнены с возможностью реализации одного из трех видов заправки - одно-, двух- или трехлинейная заправка, характеризующихся соответствующим количеством линий заправки; как правило, все РК снабжены системой аварийной защиты (отключение при полной заправке, отключение при прорыве шланга, ручное аварийное отключение), а некоторые из них имеют систему «мягкого» пуска.
Используемые типы расходомеров в колонках позволяют производить измерение либо в «кг», либо в «нм3». Точность (погрешность) измерения расхода выдаваемого газа зависит от типа используемого расходомера (измерителя расхода газа) и, как правило, для большинства РК она составляет ± 1,0%. Однако при выборе раздаточных колонок российских производителей следует иметь в виду, что применяемые в них измерители расхода газа отечественной разработки не всегда надежны в работе: так, например, количество «отказов» измерителя расхода газа ИКГ-«Игла» в раздаточных колонках производства НГТ «Холдинг» в течение года достигает 15-20% [6]. Поэтому в качестве альтернативы этому измерителю расхода газа производителем РК предлагается более надежный, но дорогой измеритель «Кроне» (английского производства), который приводит к существенному удорожанию колонки (на 25-30%).
Максимальное рабочее давление РК определяется максимальным рабочим давлением заправляемых баллонов и для большинства российских АГНКС составляет 200 кгс/см2 (обеспе-
чивают заправку ТС на фактическое рабочее давление 200-220 кгс/см2).
Производительность заправочной колонки обычно выбирается в соответствии с условиями комфортного обслуживания потребителей (например, временем заправки баллонов, которое для одного ТС обычно составляет 3-8 мин). Для этого используются два типоразмера заправочных устройств: с меньшим проходным сечением для легковых автомобилей и с большим проходным сечением для автобусов, грузовых и специальных автомобилей. Для ТС с большим объемом заправляемых баллонов существуют специально разработанные для этого раздаточные колонки повышенной производительности, например, AS-120 D-AC (производительность - до 28 нм3/мин) аргентинской компании «CNG Galileo S.A.».
В заправочную линию обязательно устанавливается разрывное устройство (разрывная муфта), так как нередки случаи стартования автомобиля с места с присоединенным заправочным устройством.
Что касается конструктивных особенностей заправочных устройств (пистолетов), то наиболее распространены две их модификации. Пер-
0т газопровода
а)
_ Нагрев
для регенерации
Газ от газопровода на осушку
Работа
б)
На свечу
Регенерируемый газ
В компрессор
Условные обозначения:
X И
клапан открыт клапан закрыт
Регенерация
Перепускной клапан
Осушенный газ в компрессор
Горячий газ на регеанерацию
Рис. 3. Осушители:
а - с одним адсорбером (с остановкой его работы для регенерации или заменой на отрегенерированный); б - с двумя адсорберами
вая модификация позволяет полностью сбрасывать газ из заправочной иглы и шланга на дренаж (на свечу), вторая - снабжена специальным устройством, позволяющим автоматически (без участия водителя) выполнять заправку и сброс газа из шланга в коллектор низкого давления.
Управление процессом заправки автомобилей КПГ (включающим в себя учет газа, вывод информации о количестве заправленного газа и его стоимости для каждого заправочного поста в процессе заправки, ведение журналов за отчетный период времени) обычно осуществляется с пульта оператора в диалоговом режиме. При этом подача газа в заправочное устройство регулируется специальными клапанами (по сигналам с кнопок аварийного останова), а учет отпущенного газа производится с помощью измерителей количества газа (ИКГ). Привод клапанов в системе управления используется пневматический (обычно воздушный) или электрический.
Следует отметить, что воздух из-за наличия в нем кислорода является агрессивной средой, поэтому коррозия в элементах пневматической системы происходит слишком быстро, что существенно увеличивает затраты на ее ремонт и обслуживание. В связи с этим электрический привод наиболее предпочтителен. Кроме того, электрический привод не требует дополнительного источника сжатого газа и позволяет исключить из технологической схемы станции воздушную систему (воздушный компрессор или баллоны со сжатым воздухом). При замене пневматических исполнительных элементов на электромагнитные возможно существенное сокращение затрат на диагностику и капитальный ремонт. Также необходимо отметить более высокую надежность и компактность электромагнитной системы управления.
В автоматизированном исполнении функции управления заправочными колонками и расчета (учета) отпущенного количества газа выполняет система автоматического управления АГНКС (САУ АГНКС). Как правило, одновременно с этим САУ АГНКС осуществляет общий контроль и управление АГНКС, автоматическое управление
осушителями газа (при наличии автоматизированной системы очистки), контроль технологических параметров и выполнения действий, обеспечивающих безопасность эксплуатации АГНКС, а также ведение журнала по заправкам (с возможностью печати отчетов).
Заправочные колонки зарубежных компаний, в отличие от колонок отечественных производителей, имеют улучшенный дизайн и большое разнообразие опций: например, для колонок AS-120D и AS-120D-AC аргентинской компании «ASPRO» дистанционное управление дается как дополнительная опция. Однако следует знать, что многие из колонок зарубежных компаний, например, колонки наиболее широко представленной на российском рынке аргентинской компании «CNG Galileo S.A.», не предназначены для работы в суровых климатических условиях (рассчитаны для работы при температуре окружающей среды не ниже -35°С).
Стоимость предлагаемых на рынке РК зависит не только от производителя и типа колонок, но и от их технических характеристик и комплектации, поэтому разброс цен на РК порой достигает 100% и более. В этих условиях заказчику следует более тщательно подходить к выбору РК, обращая внимание как на показатель «цена/качество», так и на их комплектацию. При этом необходимо также учесть, чтобы один из заправочных постов имел (в обязательном порядке!) рабочее давление выше, чем на остальных постах, чтобы обеспечить возможность заправки ПАГЗов (обычно это 250 кгс/см2).
Выбор аккумулятора-накопителя. Вследствие того, что аккумулятор-накопитель газа (АН), прежде всего, служит для быстрой и экономичной заправки ТС, его конструктивная схема и объем должны быть согласованы с общей концепцией выбора АГНКС -ее производительностью (производительностью газовых компрессоров), линейностью заправки, количеством и типом РК и т.д.
Для заправки баллонов ТС от газовой раздаточной колонки газ подается из аккумулятора-накопителя, поэтому как и раздаточные колонки аккумуля-
торы-накопители могут быть выполнены в виде одного из трех видов организации заправки - одно-, двух- или трехлинейная заправка, - характеризующихся соответствующим количеством линий заправки (связывающих аккумулятор-накопитель и раздаточные колонки), секций и давлением в них. Например, для трехлинейной заправки аккумуляторы газа состоят из трех секций (кассет) с различным рабочим давлением, автоматически поддерживаемым компрессором (по мере падения давления в аккумуляторах ниже заданного порога). Каждая из кассет АН состоит из набора баллонов с определенной вместимостью и давлением, рассчитанным на максимальное рабочее давление.
При выборе типа баллонов для кассет АН прежде всего необходимо учитывать их рабочий диапазон температур, срок службы, а также требования к периодичности их переосвидетельствования. Так как АН обычно располагается на открытой площадке (под специальным навесом), то диапазон рабочих температур баллонов должен соответствовать климатическим условиям региона, в котором работает АГНКС.
Баллоны АН могут быть стальными и металлокомпозитными. Стальные баллоны имеют массогабаритные характеристики хуже, чем металло-композитные, однако, они дешевле и отличаются более высоким сроком службы (15-20 лет). Кроме того, правила переосвидетельствования стальных баллонов менее жесткие, чем металлокомпозитных. Поэтому при создании АН, массогабаритные характеристики которых не ограничены, предпочтение следует отдавать стальным баллонам.
При выборе баллонов для аккумулятора-накопителя газов заказчик может провести экспресс-анализ качества баллонов по удельным показателям и выбрать наилучший. Предлагаем в качестве обобщенного удельного показателя качества принять произведение удельной массы баллона (кг/л) на удельную стоимость баллона (руб./л) - чем она меньше, тем лучше. Пример такого анализа для металлопластиковых баллонов приведен ниже в таблице.
Таблица
Сравнительные технические характеристики баллонов на давление Р=20,0 МПа
№ п/п Характеристики «Реал-Шторм», г. Ижевск Орский машиностроительный завод КОКБ «Союз», г. Казань
1 Средняя удельная масса, кг/л 0, 59 0,68 0,75
2 Средняя удельная цена, руб./л 215 230 241
3 Отношение масс баллонов 1 1,15 1,31
4 Отношение цен баллонов 1 1,07 1,12
5 Обобщенный удельный показатель качества, руб. кг/л 126,8 156,4 186,8
6 Отношение удельных показателей качества 1 1,23 1,47
Как видно из таблицы, наилучшим обобщенным удельным показателем качества обладают баллоны фирмы «Реал-Шторм».
Выбор узла учета расхода газа. Узлы учета расхода газа относятся к измерительным комплексам и представляют собой комплект средств измерений и устройств, обеспечивающий коммерческий учет количества газа, а также контроль и регистрацию его параметров.
Если учесть, что разница в показаниях измерения входящего и отпускаемого газа на АГНКС иногда достигает 7% [5], то становится очевидным, насколько важно подобрать такой узел учета расхода газа, который бы позволил предельно минимизировать эту разницу.
В зависимости от применяемого метода измерения, в настоящее время преимущественное распространение нашли узлы учета расхода газа (с рабочим давлением до 16 кгс/см2), выполненные в следующих модификациях:
■ с турбинными счетчиками (с расходом от 10 до 16000 нм3/ч);
■ с ротационными счетчиками (с расходом от 0,1 до 1000 нм3/ч);
■ с вихревыми расходомерами-счетчиками (с расходом от 0,016 до 10 000 нм3/ч).
Измерение расхода газа в турбинных счетчиках осуществляется путем преобразования скорости вращения турбинки в объемные значения количества прошедшего газа в этих счетчиках (за счет передачи вращения турбинки через магнитную муфту на счетный механизм). Особенностью работы этих счетчиков является то,
что динамические нагрузки для них являются нежелательными - при работе в импульсном режиме (во время пуска и снижения расхода газа) за счет инерционности турбинки возрастает погрешность измерения.
Принцип действия ротационного счетчика заключается в обкатывании двух роторов специально спрофилированной формы (напоминающей цифру «восемь») друг по другу под действием потока газа. Основными преимуществами этих типов счетчиков в сравнении с турбинными являются - малая погрешность при измерении переменных потоков (незаменимы для измерения расхода газа при работе в импульсном режиме), а также возможность использования любого направления газа через счетчик.
Принцип действия вихревого расходомера-счетчика основан на эффекте возникновения периодических вихрей при обтекании потоком газа тела обтекания. По диапазону измерения расхода эти счетчики занимают промежуточное значение между турбинными и ротационными. В связи с тем, что в данном типе счетчиков отсутствуют подвижные элементы, они более надежны и просты в работе - нет необходимости в системе смазки, требуемой для турбинных и ротационных счетчиков. Кроме того, в отличие от турбинных и ротационных счетчиков газа, у вихревых расходомеров-счетчиков нет дополнительных требований к измеряемой среде (по отсутствию водяного пара, механических и агрессивных примесей), а также требований к нежелательным перегрузкам по расходу (по превышению расхода). Также верхний предел измерения расхода для данного типа прибора выше, чем у
турбинных при одинаковых диаметрах входных патрубков.
Для обеспечения необходимой точности измерения расхода газа с помощью таких счетчиков требуется приведение измеряемого объема к нормальным условиям (20°С и 756 мм рт. ст.). Для этого в составе узлов учета расхода газа применяются электронные корректоры объема газа. В оснащении объектов этими устройствами существуют два подхода.
Первый подход состоит в том, что на объект, оснащаемый узлом учета газа, поставляются отдельно следующие элементы:
■ счетчик газа, имеющий электрический выход (во взрывозащищен-ном исполнении);
■ датчик давления с унифицированным токовым выходом;
■ датчик температуры (термометр сопротивления) и корректор.
После установки на трубопровод все эти устройства подключаются между собой, и таким образом создается измерительный комплекс для измерения объема газа и приведения его к нормальным условиям.
Преимуществом такого подхода является меньшая конечная стоимость измерительного комплекса. К недостаткам можно отнести то, что для принятия такого набора приборов, как единого средства измерения, требуется его соответствующая аттестация со стороны Госстандарта, а, кроме того, появляется необходимость неоправданно частых поверок такого измерительного комплекса или его отдельных частей - счетчика газа, датчиков температуры и давления, а также корректора.
Второй подход состоит в том, что все элементы измерительного комплекса (корректор, вычислители с соответствующими датчиками давления и температуры, самопишущие приборы) поставляются в комплекте. При этом оборудование узлов учета может быть выполнено с системами охранной и пожарной сигнализации, а также с телемеханизацией (последнее, как правило, поставляется по отдельному заказу). Несмотря на более высокую стоимость готового измерительного комплекса, он все же более предпочтителен, так как выполнен в заводских условиях и не требует никакой дополнительной аттестации.
Наиболее известными российскими производителями узлов учета расхода газа являются фирма «ГАЗОВИК» и ООО ПТО «Волга-Газ» (г. Саратов). Предлагаемые ими измерительные комплексы изготавливаются во взрывобезопасном исполнении и предназначены для эксплуатации в районах с умеренным и холодным климатом в условиях, нормированных для исполнения УХЛ (для работы при температуре окружающего воздуха от -40°С до +50°С и относительной влажности 98% при температуре +35°С), с максимальным измеряемым давлением 1,7 МПа. Узлы учета расхода газа выпускаются в следующих исполнениях: на раме (УУРГ), в шкафу (ШУУРГ), в блоке (БУУРГ). Все эти узлы учета расхода газа имеют идентичные технические характеристики (технологические схемы и параметры) и отличаются лишь конструктивным оформлением кожуха (с кожухом, без кожуха), а также температурным диапазоном эксплуатации изделия.
Следует отметить, что из-за достаточно большого количества факторов, влияющих на оптимальный выбор узла учета расхода газа - им-пульсность работы АГНКС, параметры измеряемого газа (давление, температура) и т.д., - не представляется возможным заранее рекомендовать какой-то конкретный узел учета расхода газа с наиболее подходящими характеристиками. Поэтому при выборе узла учета газа для конкретной АГНКС рекомендуется
прибегать к помощи специалистов, а с поставщиками согласовывать не только цену, сроки и условия поставки изделия, но также все технические требования, предъявляемые к нему при измерении расхода ПГ в составе этой АГНКС. (Для выбора изделия с наиболее оптимальными характеристиками поставщики обычно используют специально разработанные анкеты, позволяющие согласовать его основные параметры).
Заказчикам проектов АГНКС необходимо также владеть основной информацией, касающейся взрывопо-жаробезопасности создаваемых ими станций.
АГНКС по свойствам газа, поступающего на компримирование, относятся к категории взрыво- и пожароопасных объектов, поэтому для целей пожаротушения на них предусматриваются:
■ первичные средства пожаротушения;
■ стационарные установки пожаротушения (в том числе автоматические);
■ наружный противопожарный водопровод или водоем.
Дополнительно к этому для обеспечения пожаробезопасности на АГНКС устанавливаются молниеза-щита и защита взрывоопасных установок от статического электричества (путем присоединения их к заземляющему устройству). Компрессорный отсек отделяется от других объектов противопожарной бетонной стеной.
Первичные средства пожаротушения включают в себя огнетушители, ящики с песком и пожарные щиты (в комплекте). Тип, необходимое количество и размещение первичных средств пожаротушения на АГНКС выбираются в соответствии с требованиями ППБ 01-93.
Согласно требованиям «Автозаправочные станции. Требования пожарной безопасности НПБ 111-98*» все помещения многотопливных АЗС, АГЗС или АГНКС, в которых размещается оборудование со сжатым природным газом, должны быть оборудованы автоматическими установками пожаротушения. При этом в качестве автоматических установок пожаротушения допускается приме-
нять модули пожаротушения в режиме самосрабатывания.
Наружное пожаротушение АГНКС должно выполняться не менее чем от двух пожарных гидрантов или от противопожарного водоема (водоемов). Общая вместимость противопожарных водоемов АГНКС, которые должны быть расположены на расстоянии не более 200 м от станции, должна составлять не менее 100 м3. Оборудование для наружного пожаротушения АГНКС выбирается из расчета обеспечения суммарного расхода воды, включающего в себя максимальное из значений расхода воды на пожаротушение зданий и общий расход воды на охлаждение надземных резервуаров (сосудов). При этом общий расход воды на охлаждение надземных резервуаров (сосудов) принимается не менее 15 л/с.
Наружное противопожарное водоснабжение на АГНКС, размещенных вне населенных пунктов, допускается не предусматривать, если на АГНКС отсутствуют помещения сервисного обслуживания. Однако в этом случае необходимо предусматривать дополнительные стационарные или передвижные огнетушители, тип и количество которых определяются по согласованию с территориальными подразделениями ГПС.
В компрессорном блоке предусматривается автоматический контроль взрывоопасной концентрации газа с помощью датчиков газоаппаратуры, а при возникновении аварийных ситуаций предусматривается отключение подачи газа на пункт с одновременной продувкой газа на свечу электроприводной задвижкой. При загазованности должна автоматически включаться аварийная сигнализация. Для оповещения местных пожарных служб о возникновении пожара устанавливается система автоматической пожарной сигнализации (по телефонной паре на центральный пункт).
Исполнение силового электрооборудования и электроосвещения АГНКС по взрывопожаробезопас-ности должно соответствовать классу помещений и среде. В качестве дежурного освещения (на случай отключения электроэнергии или
возникновения нештатных ситуаций) должны быть предусмотрены переносные аккумуляторные лампы в безыскровом исполнении.
Выбор системы автоматики. Степень автоматизации АГНКС необходимо выбирать на основании технико-экономического обоснования проекта с учетом доли затрат на оплату труда обслуживающего персонала и собственно автоматизацию. Общая тенденция при автоматизации АГНКС - чем меньше производительность станции, тем выше степень ее автоматизации. Как правило, система автоматики включает в себя автоматизированную систему отпуска топлива (на базе ККМ или компьютерной системы с фискальным регистратором), а также систему противоава-рийной защиты (ПАЗ) с набором функций по предотвращению аварийных ситуаций и аварийному отключению АГНКС.
При выборе автоматизированной системы отпуска топлива на базе контрольно-кассовой машины необходимо учитывать, что управление заправкой в этой системе производится непосредственно с клавиатуры ККМ. Заправка автоматически блокируется в случае отсутствия регистрации на ККМ. Системы такого типа отличаются компактностью, относительной простотой и низкой стоимостью. Однако их информационно-вычислительные ресурсы рассчитаны, в первую очередь, на выполнение обязательных нормативных требований, что не позволяет эффективно решать дополнительные задачи, связанные с накоплением и обработкой больших объемов информации, реализацией улучшенных алгоритмов управления. Поэтому использовать такие системы целесообразно лишь на станциях с полнофункциональными электронными газозаправочными колонками, а также на передвижных станциях, где эксплуатация компьютеров затруднена.
При использовании автоматизированной системы отпуска топлива на базе персонального компьютера с фискальным регистратором колонки управляются с клавиатуры компьютера, технологическая и учетная ин-
формация отображается на мониторе и может быть распечатана на принтере. Такая система дает возможность вести базу данных всех заправляемых автомобилей с отслеживанием количества и пригодности установленных баллонов. Данным системам свойственны гибкость, расширяемость, большие вычислительные ресурсы, но они менее защищены от несанкционированного доступа и сравнительно дороги.
Система ПАЗ одновременно должна удовлетворять не только экономической эффективности работы АГНКС, связанной с обеспечением разумной длительности аварийных остановок оборудования, но и действующим государственным нормам и правилам. Это связано с тем, что прямое соблюдение требований нормативных документов в сфере контроля и безопасности неизбежно приводит к учащению ложных остановок процесса заправки автотранспорта. А это означает существенное снижение экономических показателей работы АГНКС вследствие потерь от простоя, повторного пуска и вывода на прежний режим. И в этом случае необходимы системы контроля с более высоким «интеллектом» (с усложненным алгоритмом работы системы ПАЗ), позволяющим реализовать режимы не полной, а частичной остановки процесса выдачи, а также другие безопасные режимы работы АГНКС.
В настоящее время отсутствуют какие-либо нормативные документы, в которых были бы детально сформулированы все технические требования к системам контроля и безопасности для АГНКС. Однако основные требования к программно-техническим комплексам систем безопасности этих объектов можно свести к следующему.
Во-первых - это надежность. При создании систем контроля используются только апробированные, сертифицированные технические средства заводской сборки. Используемые в автоматизированной системе управления программные продукты (программное обеспечение) также должны быть оригинальны и сертифицированы.
Во-вторых - это гарантии. Поставщик всегда должен предоставлять гарантию на системы, разработанные на базе поставляемых им программных и технических средств. (Один из важных факторов при выборе поставщика - это предлагаемое им эффективное техническое сопровождение систем).
И, наконец, - как можно более полная интеграция технических решений задач по автоматизации системы контроля и безопасности АГНКС. Последнее особенно важно, так как современный технический контроль и безопасность на АГНКС - это сложная многоуровневая и многофункциональная система, которая позволяет отслеживать не только текущую информацию о техническом состоянии оборудования, но также финансовую и менеджерскую информацию. Только на основе именно такой системы могут быть приняты эффективные управленческие решения. Утрата постоянного контроля состояния АГНКС грозит не только остановкой самого процесса заправки ТС, но и другими неприятными последствиями экологического и коммерческого характера.
При разработке системы автоматики необходимо обращать особое внимание на то, чтобы, по возможности, все комплектующие были от одного производителя-поставщика, положительно зарекомендовавшего себя на рынке. Это объясняется тем, что при комплектовании от разных производителей-поставщиков существенно усложняется создание единой автоматизированной системы управления (из-за трудности согласования управляющих сигналов от всех входящих в систему исполнительных элементов - раздаточных колонок, компрессоров, узла учета расхода газа, блока осушки ПГ и др.). При этом также усложняется гармонизация всего оборудования АГНКС, и возрастает стоимость самого проекта. Последнее объясняется тем, что при покупке оборудования у разных поставщиков-производителей многие функции по автоматике (например, аварийного пуска/останова) отдельных элементов АГНКС или дублируются, или отсутствуют вообще,
<SSl
Транспорт на КПГ
поэтому приходится переплачивать за избыточные функции либо создавать недостающие функции заново (существенно дорабатывать проект).
Заключение
В условиях постоянного роста стоимости добычи нефти (как источника сырья для жидких моторных топлив) и истощения ее мировых запасов перевод транспорта на КПГ является не только перспективным, но и неизбежным.
Дальнейшее расширение масштабов использования КПГ в России сильно сдерживается из-за недостаточно развитой сети заправок. Кроме того, при реализации КПГ-проектов приходится сталкиваться с целым рядом проблем, в том числе связанных с комплектованием и обустройством АГНКС.
Однако, несмотря на это, можно утверждать, что при системном (концептуальном) подходе к строительству АГНКС и созданию благоприятных условий по переводу транспорта на природный газ эти проблемы бу-
дут успешно решены. Намерения же руководства страны сделать природный газ доступным для всех российских потребителей вселяют дополнительную уверенность в этом.
И последнее. Бизнес-структурам, которые планируют занимать-
ся внедрением КПГ, авторы рекомендуют в качестве первичного источника информации использовать «Каталог» [6], который дает достаточно полное представление об оборудовании и его производителях.
Литература
1. Мовчан Е., Рогальский Е., Черепанов А. Перспективы внедрения газомоторного топлива на автотранспорте в России. - Технические газы. 2007, № 4.
- С. 41-46.
2. Черепанов А.П., Мовчан Е.П. О некоторых особенностях выбора АГНКС.
- Транспорт на альтернативном топливе. 2008, № 1. - С. 51-55.
3. ОАО «Газпром», Целевая комплексная программа развития газозаправочной сети и парка техники, работающей на природном газе. - АГЗК+АТ. 2007, №6.
- С. 44-56.
4. Мовчан Е.П., Леонов В.Н., Семенищев С.П. О новой концепции создания многотопливных АЗС с пунктами заправки транспортных средств КПГ. - Транспорт на альтернативном топливе. 2008, № 3.
5. Строганов А., Гайдт Э., Воробьев А. VIII Международный симпозиум «Природный газ как топливо. Практическая защита окружающей среды». - Информационный бюллетень НГА. 2007, № 3. - С. 20-22.
6. Каталог газоиспользующего и газозаправочного оборудования. - Москва, 2007 г., Национальная газомоторная ассоциация.
40004, Украина, г.Сумы, ул.Леваневского, ЮЛ Тел/факс:+38 (0542) 619-418 Тел.:+38 (0542) 619-417 E-mail:inf o@metanmash.com www.metanmash.com
КАЛУГАГАЗМАШ
249096, Россия, Калужская обл.. г.Малоярославец, ул.Кирова,1 Тел/факс:+7 (48431) 2-62-58 Тел/факс:+7 (48431) 2-64-74 E-mail:metan@mopaz.ru www.kalugagazmash.ru
Наше предприятие является первым серийным производителем Автомобильных газонаполнительных компрессорных станций АГНКС на территории Российской Федерации
Мы осуществляем полный комплекс работ включая индивидуальное проектирование оборудования АГНКС, производство и продажу полнокомплектных АГНКС и отдельных технологических блоков; монтажные и пуско-наладочные работы оборудования собственного производства и других производителей, сервисное гарантийное и постгарантийное обслуживание, модернизацию действующих АГНКС, поставку и монтаж баллонов высокого давления производства компании Worthington Cylinders GmbH, Австрия и ГБО ведущих мировых производителей.
Сегодня мы предлагаем:
- Полнокомплектные станции АГНКС-100 /150 / 200 I 300 на базе газовых компрессоров типа АГШ производства Уральского компрессорного завода;
- Полнокомплектные станции АГНКС - 100 1 150 I 200 I 250 У 300 1400 на базе компрессоров типа 680DE и 750DE производства компании Sicom s.r.l., Италия;
- Установку осушки газа УОГМ-ЮОО/1-6 пятого поколения ( возможна привязка к АГНКС любых производителей );
• Компенсаторы давления газа блочного исполнения объемом 2,4 / 3,6 14,8 мЗ;
• Баллоны высокого давления ( автомобильные ) и ГБО, для переоборудования автотранспорта на газомоторное топливо.
Г л <л
чЛлГ* I »
иШ
гШ
