CC BY
43перспективы развития уральского регионального метрологического центра
УДК 006.91
и.А. прудников, ПАО «Газпром» (Санкт-Петербург, РФ), i.Prudnikov@adm.gazprom.ru
и.К. Манзин, ООО «Газпром трансгаз Екатеринбург» (Екатеринбург, РФ), I.Manzin@ekaterinburg-tr.gazprom.ru A.B. жданов, ООО «Газпром трансгаз Екатеринбург», A.Zhdanov@ekaterinburg-tr.gazprom.ru и.В. Мурзенко, АО «Гипрогазцентр» (Нижний Новгород, РФ), murzenko@ggc.nnov.ru С.н. Кадин, АО «Гипрогазцентр», kadin@ggc.nnov.ru
В статье представлены основные виды расходомеров, используемых для измерений расхода и количества природного газа в Единой системе газоснабжения пАО «Газпром». Отмечена необходимость выполнения работ по созданию единого Еврокубометра природного газа для российской Федерации и стран Европы. показана важность организации поверки, калибровки, испытаний современных средств измерений расхода/количества природного газа в широком диапазоне расходов и давлений. рассмотрен состав, основные функции и режимы работы трех очередей Уральского регионального метрологического центра пАО «Газпром». В заключение отмечена актуальность развития Уральского регионального метрологического центра как отраслевого научно-производственного центра для выполнения поверки, калибровки, испытаний современных средств измерений расхода/количества природного газа и как центра, располагающего эталоном кубического метра природного газа, что позволяет войти в европейскую систему контроля измерений расхода газа.
ключевые слова: единая система газоснабжения, еврокубометр, метрология, поверочная установка, измерение расхода газа, государственный первичный эталон расхода природного газа высокого давления.
Щ Метод переменного перепада давления - 86 %
Variable pressure drop method - 86 % Щ Метод измерения объема с турбинным преобразователем расхода - 13 % Volume measurement method using turbine flow transducer - 13 % Щ Метод измерения объема с ультразвуковым преобразователем расхода - 1 % Volume measurement method using ultrasonic flow transducer - 1 %
«Единая система газоснабжения ПАО «Газпром» (ЕСГ) объединяет более 172 тыс. км газопроводов высокого давления и имеет участки, работающие при избыточном давлении - 6,3; 8,0 и 10 МПа. Основной режим работы ЕСГ - транспорт-но-распределительный, при этом 60 % общего объема добываемого организациями ПАО «Газпром» и независимыми недропользователями и транспортируемого природного газа потребляется в России, до 40 % составляют экспортные поставки. Объем газа, поступающего в ЕСГ от независимых недропользователей, приближается к 28 % общего объема добываемого в РФ природного газа» [1].
Единая система газоснабжения ПАО «Газпром» функционально объединяет:
- установки и (или) заводы по подготовке природного газа
и межпромысловые коллекторы (объекты добычи);
- системы магистральных газопроводов (МГ) и межсистемных перемычек, компрессорных станций (КС);
- газопроводы-отводы и газораспределительные станции (ГРС).
Управление ЕСГ осуществляется диспетчерским центром ПАО «Газпром», который обеспечивает бесперебойное газоснабжение потребителей, используя информацию о давлении, температуре и расходе/количестве природного газа в газопроводах. Измерения расхода/количества природного газа проводятся на узлах измерений расхода газа (УИРГ) газоизмерительных станций (ГИС), пунктах замера расхода газа, ГРС. Схемы построения УИРГ предусматривают различные методы [2] измерений расхода/количества
Рис. 1. Методы измерения расхода газа в ЕСГ
Fig. 1 Gas flow metering methods in the UGSS
I.A. Prudnikov, Gazprom PJSC (Saint Petersburg, Russian Federation), I.Prudnikov@adm.gazprom.ru I.K. Manzin, Gazprom transgaz Ekaterinburg LLC (Ekaterinburg, Russian Federation),
I.Manzin@ekaterinburg-tr.gazprom.ru
A.V. Zhdanov, Gazprom transgaz Ekaterinburg LLC, A.Zhdanov@ekaterinburg-tr.gazprom.ru
I.V. Murzenko, Giprogazcentr JSC (Nizhniy Novgorod, Russian Federation), murzenko@ggc.nnov.ru
S.N. Kadin, Giprogazcentr JSC, kadin@ggc.nnov.ru
Prospects of Ural regional metrological center development
The paper presents the main types of flow meters used to measure natural gas flow rate and volume in Gazprom's Unified Gas Supply System. The paper outlines the need to develop a unified European cubic meter for the Russian Federation and Europe. It shows the importance of examination, calibration and tests for modern natural gas flow meters under the wide range of flow rates and pressures. The paper studies the content, main functions and operation modes of the three lines of Gazprom's Ural regional metrological centre.
The conclusion points to the relevance of the Ural regional metrological centre development as an industrial research and production centre designed for examination, calibration and testing of modern natural gas flow meters and as a centre with a reference natural gas cubic meter, which allows to join the European gas flow metering control system.
keywords: unified gas supply system, european cubic meter, metrology, calibration unit, gas flow measurement, state high pressure natural gas flow primary reference.
природного газа (рис. 1): метод переменного перепада давления (сужающие устройства различных конструкций); ультразвуковые расходомеры/счетчики; счетчики/ расходомеры турбинные.
Кроме задачи измерений расхода/количества природного газа, УИРГ в системе ЕСГ выполняют и другие дополнительные функции:
- контроль входных и выходных потоков транспортируемого природного газа;
- контроль входных и выходных потоков между газотранспортными организациями;
- потребление на технологические нужды для обеспечения транспорта природного газа(сжигание топливного газа при работе газоперекачивающих агрегатов (ГПА) КС);
- измерение коммерческих объемов (количества) газа при поставке потребителям;
- измерение коммерческих объемов (количества) газа при экспортных поставках;
- измерение объемов закачки природного газа в объекты хранения и выкачки из них (подземные хранилища).
С учетом измерительных задач и дополнительных функций
в СТО Газпром 5.37-2011 [3] установлены требования к погрешности измерений УИРГ в зависимости от их назначения и диапазона расхода газа.
В СТО Газпром 5.38-2011 [4] регламентирован статус УИРГ в ПАО «Газпром». Это позволяет унифицировать требования к составу УИРГ в зависимости от его статуса и назначения и устанавливать показатель неопределенности измерений (точность) и исключения избыточности требований.
Анализ мировой практики применения различных методов измерений расхода газа показал тенденцию отказа от использования метода переменного перепада для коммерческих и хозрасчетных измерений природного газа.Это связано с отсутствием возможности проводить калибровку первичных преобразователей расхода (быстросменные сужающие устройства -БСУ) в комплекте с измерительными системами в существующих метрологических центрах. Наиболее распространены на данный момент ультразвуковые и турбинные расходомеры/счетчики природного газа.
Как в зарубежных странах, так и в РФ работает система передачи эталонного кубического метра
к рабочим средствам измерений (СИ). Процесс калибровки ультразвуковых расходомеров описан документами [5, 6]. Между европейскими метрологическими центрами периодически проводятся круговые сличения принадлежащих им эталонов, что позволяет формировать единый Еврокубометр природного газа высокого давления. Принятие Еврокубометра природного газа минимизирует погрешность измерений расхода/количества газа, и его передача рабочим СИ приведет к единству измерений, снижению разбаланса газа в системах газопроводов и снижению количества взаимных претензий между поставщиками и потребителями газа, в том числе и при экспортно-импортных операциях. Таким образом, достоверное измерение расхода/количества газа - наиболее значимый фактор при расчете баланса газа. Кроме того, европейские страны ведут постоянную работу по снижению неопределенности измерений расхода и количества газа, приближают условия калибровки к реальным условиям эксплуатации расходомеров, создают для этого
; 38
—м-
Измерительный цех
УРМЦ-70000 Metering workshop URMC-70000
Регулятор расхода Flow controller
ГИС «Долгодеревенская» Dolgoderevenskaya GMS
Блок эталонов УРМЦ-70000 URMC-70000 reference block
ЧХ)-=ri
20
Газокомпрессорная станция Gas compressor station
Регулятор расхода Flow controller
t_
УРМЦ-10000
URMC-70000
1
Рис. 2. Блок-схема УРМЦ на базе ГИС «Долгодеревенская»
Fig. 2. Flow chart of the Ural regional metrological centre (URMC) based
on Dolgoderevenskaya gas metering station (GMS)
37
расходоизмерительные центры с возможностью выполнения калибровки в широких диапазонах расходов и давлений.
УРАЛЬСКИЙ РЕГИОНАЛЬНЫЙ МЕТРОЛОГИЧЕСКИЙ ЦЕНТР
Уральский региональный метрологический центр (УРМЦ) - первый в РФ [7] - расположен в Челябинской обл. и входит в производственную структуру ООО «Газпром трансгаз Екатеринбург». Технико-экономическое обоснование, технический и рабочий проекты первой очереди УРМЦ разрабатывались на основе Постановления ОАО «Газпром» от 24.11.1994 г. № 83 [8].
Строительство первой очереди УРМЦ началось весной 1999 г. В качестве генерального заказчика
выступило ООО «Газпром трансгаз Екатеринбург». Генеральной проектной организацией и генподрядчиком строительства стало Управление «Энергогазремонт» ООО «Уралтрансгаз». Строительство проводилось в зоне действующего МГ «Челябинск - Петровск» на базе ГИС «Долгодеревенская». Диапазон номинальных диаметров калибруемых/поверяемых расходомеров находился в пределах Ду 80-400.
В марте 2004 г. распоряжением Председателя Правления ОАО «Газпром» в составе Челябинского линейного производственного управления магистральных газопроводов (ЛПУМГ) ООО «Газпром трансгаз Екатеринбург» на базе ГИС «Долгодеревенская» введен в эксплуатацию первый пусковой комплекс (ПК) УРМЦ.
Второй ПК УРМЦ реализован в рамках «Программы создания метрологических центров в ОАО «Газпром», утвержденной Председателем Правления ПАО «Газпром» А.Б. Миллером от 19.02.2004 г.
Проектирование второго ПК УРМЦ завершено АО «Гипрогаз-центр» в 2009 г. Строительство выполнялось силами ООО «Газпром трансгаз Екатеринбург», и в декабре 2011 г. второй ПК УРМЦ был введен в эксплуатацию. Запуск второго ПК позволил выполнять калибровку и поверку расходомеров диаметрами Ду 500-1000 мм.
В настоящее время в УРМЦ внедрена и функционирует система менеджмента качества, соответствующая требованиям ГОСТ ИСО/МЭК 17025 и ГОСТ Р ИСО 9001 (ISO 9001).
Метрологическая служба ООО «Газпром трансгаз Екатеринбург» в УРМЦ имеет следующие аккредитации.
В национальной системе аккредитации в области обеспечения единства измерений на право выполнения следующих работ (оказания услуг):
- по поверке СИ расхода и количества газа в рабочих условиях; аттестат аккредитации в области обеспечения единства измерений № 1465 (дата внесения сведений в реестр аккредитованных 05.10.2015 г.);
- по испытаниям СИ расхода и количества газа в целях утверждения типа в рабочих условиях; аттестат аккредитации в области обеспечения единства измерений № 30134-2014 (дата внесения сведений в реестр аккредитованных 05.10.2015 г.).
В системе калибровки СИ ПАО «Газпром» (Аттестат аккредитации № 090007 от 12.11.2018):
- расхода и количества газа в рабочих условиях;
- температуры;
- давления;
- электротехнических измерений;
- радиотехнических и радиоэлектронных измерений.
Fig. 3. URMC-70000 calibration unit diagram
СТРУКТУРА УРМЦ
«Уральский региональный метрологический центр создан на базе действующей ГИС «Долгодеревен-ская» ООО «Газпром трансгаз Екатеринбург» и позволяет проводить поверку (калибровку), испытания оборудования,научные исследования в течение всего года» [7].
Центр включен в линейную часть МГ «Челябинск - Петровск». Природный газ под давлением от 5,4 до 7,4 МПа транспортируется по магистральному трубопроводу Ду1400 с месторождений Западной Сибири в сторону Республики Башкортостан. Максимальный проектный расход газа через УРМЦ составляет 70 тыс. м3/ч при рабочих условиях.
В состав УРМЦ (рис. 2) входят две поверочные установки, аттестованные и внесенные в Федеральный информационный фонд по обеспечению единства измерений:
- эталон единицы объемного расхода газа первого разряда в диапазоне значений от 32 до 10 000 м3/ч. Установка поверочная для счетчиков газа УРМЦ-10000. Регистрационный номер эталона - 3.2. ВМЧ. 0001.2017;
- эталон единицы объема расхода газа первого разряда в диапазоне значений от 500 до 70 000 м3/ч. Установка поверочная для счет-
чиков газа УРМЦ-70000. Регистрационный номер эталона -3.2. ВМЧ. 0002.2014.
Каждая установка работает с собственным регулятором расхода газа, позволяющим поддерживать стабильность расхода в пределах ±3 %.
«Технологическая схема первой очереди УРМЦ предусматривает подачу части газа с выхода КС «Долгодеревенская» на вход УРМЦ, далее - через измерительный трубопровод на вход КС» [7].
Поверочная установка УРМЦ-10000
Область применения поверочной установки УРМЦ-10000 (1 ПК) - поверка/калибровка и испытания СИ расхода/количества природного газа в рабочих условиях МГ.
Технические характеристики установки поверочной УРМЦ-10000:
- диапазон измерения расхода: от 32 до 10 000 м3/ч;
- рабочая среда: природный газ из МГ;
- давление рабочей среды: от 5,0 до 7,5 МПа;
- температура рабочей среды: 5...50 °С;
- основной эталонный блок состоит из набора четырех турбинных счетчиков типа SM-RI-X-L G400, G1000, G2500, G6500 компании Instromet International;
- предел допускаемой относительной погрешности установки УРМЦ-10000: ±0,3 %;
- диаметры измерительных трубопроводов: Ду80, 100, 150, 200, 300, 400 мм;
- типы используемых фланцев для испытуемых СИ: ГОСТ, ANSI, ASME;
- предел допускаемой относительной погрешности поверяемых/ калибруемых СИ: ±0,5 %.
Схема поверочной установки УРМЦ-10000 представлена на рис. 3.
Установка имеет общие входной и выходной коллекторы, между которыми размещены четыре измерительных трубопровода: Ду150, 200, 300, 400 мм. Кроме этого, предусмотрена возможность установки в измерительный трубопровод Ду150 мм после эталонного счетчика измерительных трубопроводов Ду80, 100, 150 мм для проведения поверки, калибровки и испытаний СИ соответствующих типоразмеров с фланцами исполнения ANSI, ГОСТ. Все измерительные трубопроводы оснащены компенсаторами длины производства Instromet International, что позволяет устанавливать в измерительные трубопроводы СИ различной длины. Поверка/калибровка или испытания СИ расхода/количества газа заключается в сличении показаний эталонного и испытуемого СИ.
Рис. 4. Схема поверочной установки УРМЦ-70000 [3] Fig. 4. URMC-70000 calibration unit diagram
Дополнительный кран-
регулятор Mokveld Mokveld additional control valve
Места установки поверяемых счетчиков Locations of calibrated meters
DN700
DN1000
DN500
1-4 - краны 1-4 - valves
5 - краны-регуляторы Mokveld 5 - Mokveld control valves
МГ «Челябинск - Петровск» (DN1400, PN7.4) Chalyabinsk - Petrovsk trunk gas pipeline (DN1400, PN7.4)
Поток газа от ГИС «Долгодеревенская» Gas flow from Dolgoderevenskaya GMS
Семь эталонных блоков DN400 с установленными турбинными расходомерами SM-RI-X-L (по одному турбинному счетчику на каждый эталонный блок) Seven DN400 reference blocks with installed SM-RI-X-L turbine flow meters (one turbine flow meter per reference block)
Для этого их монтируют на измерительный трубопровод последовательно, друг за другом, соблюдая требуемые значения длин прямых участков до и после расходомеров,
после чего подают необходимые расходы газа с точностью не менее ±3 %.
Выбор схемы подачи газа на установку УРМЦ-10000 и кон-
фигурация измерительного трубопровода (последовательность установки катушек, длины прямых участков и т. д.) определяются в каждом конкретном случае
Рис. 5. Типовая схема испытательного участка СИ расхода (количества) газа на установке УРМЦ-10000 Fig. 5. Standard diagram of the testing site for gas flow (volume) meters at URMC-10000
Примечание. Схема поверки ультразвукового преобразователя расхода газа FLOWSIC 600 на поверочной установке УРМЦ-10000 в центре испытаний СИ «Уральский региональный метрологический центр» ООО «Газпром трансгаз Екатеринбург». Измерительный трубопровод Ду 400 (16"-ASМЕ 600#). Эталон - турбинный счетчик мастер-класса SM-RI-X-L G6500. Q . = 500 м3/ч, Q . = 10 000 м3/ч
Note. Diagram of FLOWSIC 600 ultrasonic gas flow transducer calibration at URMC-10000 calibration unit in the Ural regional metrological centre of Gazprom transgaz Ekaterinburg LLC - the testing centre for measurement tools. DN400 measurement pipeline (16"^МЕ 600#). Reference - SM-RI-X-L G6500 turbine master-class meter. Q . = 500 m3/h, Q . = 10 000 m3/h.
4 ' xmin ' xmin
методикой поверки/калибровки или программой испытаний, спецификой метода измерений испытываемого расходомера, диапазоном измерений.
Поверочная установка УРМЦ-70000
Областью применения поверочной установки УРМЦ-70000 (2 ПК) является поверка/калибровка и испытания СИ расхода/количества природного газа в рабочих условиях МГ.
Технические характеристики установки поверочной УРМЦ-70000:
- диапазон измерений расхода: от 500 до 70 000 м3/ч;
- рабочая среда: природный газ из МГ;
- давление рабочей среды: от 5,5 до 7,5 МПа;
- температура рабочей среды: 5...50 °С;
- основной эталонный элемент: блок эталонов, состоящий из семи эталонных турбинных счетчиков типа SM-RI-X-L G6500 компании Elster-Instromet;
- предел допускаемой относительной погрешности установки УРМЦ-70000: ±0,3 %;
- диаметры измерительных трубопроводов: Ду500, 600, 700, 1000 мм;
- типы используемых фланцев для испытуемых СИ: ГОСТ, ANSI, ASME;
- предел допускаемой относительной погрешности поверяемых СИ: ±0,5 %.
Схема поверочной установки УРМЦ-70000 представлена на рис. 4.
Каждый эталонный счетчик имеет индивидуальную градуи-ровочную характеристику Национального института метрологии Нидерландов (NMI) по воздуху (при атмосферном давлении) и на природном газе (при высоком давлении). Значения градуиро-вочной характеристики вносятся в управляющий компьютер и учитываются при определении погрешности испытуемого СИ.
Установка имеет общие входной и выходной коллекторы, между которыми размещены три измерительных трубопровода: Ду500, 700, 1000. Кроме этого, предусмотрена возможность установки в измерительный трубопровод Ду700 измерительного трубопровода Ду600 для проведения поверки, калибровки и испытаний СИ соответствующего типоразмера. На испытуемых СИ могут применяться фланцы ASME, ГОСТ. Все измерительные трубопроводы оснащены компенсаторами длины производства Instromet International, что позволяет устанавливать в измерительные трубопроводы СИ различной длины.
Поверка/калибровка или испытания СИ расхода/количества газа заключаются в сличении показаний эталонных счетчиков поверочной установки (блока эталонов) и испытуемого СИ. Для этого испытуемое СИ монтируют на измерительном трубопроводе требуемого диаметра последовательно, после блока эталонов с соблюдением заданной длины прямых участков до и после расходомера, далее подают необходимые расходы газа с точностью ±3 %.
Выбор схемы подачи газа на установку УРМЦ-70000 и конфигурация измерительного трубопровода (последовательность установки катушек, длины прямых участков и т. д.) в каждом конкретном случае определяются методикой поверки/калибровки или программой испытаний, спецификой метода измерений испытываемого расходомера, диапазоном измерений.
Архитектура управляющей компьютерной системы
Управляющая компьютерная система SVC (программно-технический комплекс) обеспечивает сбор данных от измерительных преобразователей и их обработку, формирование и распечатку калибровочного сертификата для испытуемого СИ с указанием погрешности измерений в различных точках диапазона
Направление
Датчик абс. давления Ра
Датчик диф. давления
ы
фланец 6" ANSI B16.5
Рабочий эталон - счетчик SM-RI-X-L G400 Elster-Instromet
g -ДУ™
фланец 6" ANSI B16.5
Струевыпрямитель 2580
фланец 6"
ANSI B16.5 фланец № 3
Ду150
Переходная катушка 4400
Место установки испытываемого расходомера
А
фланец 6" ANSI B16.5
HJ ДУ150
фланец 6" ANSI B16.5
Набор калиброванных катушек Ду80...150 5750
Компенсатор длины
1660 мм (1560-2010 мм)
1160
Рис. 6. Схема испытательного участка УРМЦ-10000 Fig. 6. URMC-10000 testing site diagram
Pn = 50-75 Bar
Примечание. Установка поверочная УРМЦ-10000. Измерительный цех № 1. Измерительный трубопровод Ду150 мм (6"). Рабочий эталон - турбинный счетчик SM-RI-X-L G400 Elster-Instromet. Диапазон измерения: Q = 32-650 м3/ч Note. URMC-10000 calibration unit. Measurement workshop No. 1. DN150 mm (6") measurement pipeline. Working reference -SM-RI-X-L G400 Elster-Instromet turbine meter. Measurement range: Q = 32-650 m3/h
расхода. Принцип работы системы основан на сравнении показаний измеренного значения количества природного газа, прошедшего через испытуемое СИ, с показаниями эталонного счетчика (блока эталонов), скорректированными с учетом разницы по давлению и температуре в местах установки испытуемого СИ и эталона. Управляющие компьютерные системы установок УРМЦ-10000, УРМЦ-70000 идентичны.
МЕТОДОЛОГИЯ КАЛИБРОВКИ
Во время калибровки показания поверяемого СИ (MUT)сравниваются с показаниями эталонного СИ (REF) (рис. 5). Сравнивая их показания расхода газа и учитывая разницу давления и температуры между ними, можно определить отклонение показаний MUT от REF.
«Показания поверяемого СИ фиксируются на автоматизированном рабочем месте (АРМ) оператора УРМЦ. Для турбинных расходомеров поверка проводится посредством прямого сличения показаний первичных преобразователей расхода эталона и поверяемого СИ (импульсов турбины). Отчет о калибровке и калибровочная кривая счетчика выдаются управляющим компьютером.
Испытания прочих СИ, не определяющих расход газа в рабочих условиях прямым способом,
проводят путем сравнения полного объема газа, прошедшего за некий промежуток времени и приведенного к стандартным условиям, с показанием эталонного счетчика и испытуемого СИ. В случае испытаний комплексов расхода с вычислителями (корректорами) объема газа цифровой выход вычислителя подключается к АРМ расходомера на базе ПЭВМ с модулями расширения по вводу дискретных сигналов» [7].
Опыт работы доказывает, что очень важно проводить испытания при стабильных показаниях давления и температуры. Другим определяющим фактором является погрешность (неопределенность) используемых датчиков и оборудования.
Последовательность событий
Тестирование начинается с большого расхода (высокой скорости потока), чтобы ускорить стабилизацию показаний датчиков температуры газа. В конце процедуры калибровки, как правило, проводится повторение первого значения расхода газа.
Теория калибровки
Теория калибровки основана на принципе непрерывности потока среды. Это означает, что количество вещества в определенном пространстве есть разница между тем, что вошло в это пространство, и тем, что вышло из него.
Под «пространством» здесь подразумевается объем, заключенный между одним или более эталонов, с одной стороны, и испытуемым СИ, с другой стороны.
Количество газа, поступающего в пространство, измеряется с помощью эталонов REFi. При этом в идеале испытуемое СИ должно измерять такое же количество вещества, как и эталон, - т. к. количество вещества в пространстве постоянно. Необходимо отметить, что никаких других точек «входа», «выхода» вещества не должно быть, т. е. нет никаких утечек или других частей установки, куда (или откуда) природный газ мог бы поступать.
MUT не обязательно указывает значение qx, но будет показывать в целом расход газа qx.:
qxl = qx (i + E), (D
где Е - отклонение или ошибка MUT на этом расходе:
E=(qxl / qx) - i. (2)
Скорость потока (расход)
Эталонный расходомер имеет следующую конфигурацию: это набор из семи параллельно расположенных турбинных расходомеров типа SM-RI-X-L G6500 16", имеющих общий входной и выходной коллектор, с суммарным расхо-
Рис. 7. Схема испытательного участка УРМЦ-70000 Fig. 7. URMC-70000 testing site diagram
Примечание. Установка поверочная УРМЦ-70000. Измерительный трубопровод Ду500 (20"), труба 508 мм (europipe) Note. URMC-70000 calibration unit. DN500 (20") measurement pipeline, 508 mm pipe (europipe)
Р = 7,4 МПа
Я
гЧхЗ-
УРМЦ-2 Пусковой комплекс Р = 5,4-7,4 МПа, Q = 500-70 000 м3/час
Критическое сопло
<—х ,г—I И>п
Установка очистки газа Модульная
fi= КС U
УИРГ
i i. Регулятор расхода 500-70 000 м3/час
Измерительные трубопроводы Ду500, Ду600, Ду700,
Ду1000 Q = 500-70 000 м3/час & = ±0,3%
Q
i
ГКС
Блок рабочих эталонов
УРМЦ-70000 Q = 500-70 000 м3/час & = ±0,3%
Челябинское ЛПУМГ
«Бухара - Урал» Ду1000, Р = 5,4 МПа
-dO-l3
Система газопроводов
«Комсомольское - Челябинск» - «Уренгой - Челябинск»
УРМЦ-3 Пусковой комплекс Р = 0,3-10 МПа, Q = 5-40 000 м3/час
-М-
Генератор потока
Теплообменник Т = 15-25 °С
Измерительные трубопроводы Ду50 - Ду400 Q = 5-20 000 м3/час & = ±0,15...±0,25%
Специальный вторичный эталон 3x|RPP Q = 5-6000 м3/час & = ±0,07%
Блок вторичных эталонов Q = 5-40 000 м3/час & = ±0,15%...±0,17%
Специальный эталон единицы объемного расхода газа GOPP Q = 5-120 м3/час & = ±0,06%
W
Рис. 8. Схема УРМЦ после окончания строительства 3 ПК Fig. 8. URMC diagram after completion of 3 start-up facility
дом от 500 до 70 ООО м3/ч. Каждый отдельный эталон перекрывает диапазон расходов от 500 до 10 000 м3/ч, скорость потока газа не превышает 25 м/с.
Алгоритм обработки импульсов турбинного (ультразвукового) расходомера
Для турбинных или ультразвуковых счетчиков, имеющих импульсные выходы, расчет неопределенности выполняется на основе подсчета импульсов поверяемого и эталонных счетчиков за фиксированное время с учетом корректировки показаний эталонных счетчиков на величину систематической погрешности, вычисленной из градуировочной характеристики NMi для данного эталона, и приведения показаний эталона к условиям измерения испытуемого счетчика на величину разности давления и температуры.
Проверка оборудования Поверочная установка проверятся перед началом каждой работы. Это означает, что все ключевые элементы системы проверяются на правильность работы и точность измерений (датчики температуры и давления). Сравниваются показания датчиков относительно друг друга в стабильных условиях. При необходимости датчики температуры и давления калибруются в лаборатории.
ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ТРУБОПРОВОДЫ
Измерительные трубопроводы установки УРМЦ-10000
На установке УРМЦ-10000 (рис. 6) имеются измерительные трубопроводы следующих типоразмеров: Ду80, 100, 150, 200, 300, 400.
Измерительные трубопроводы Ду80, 100, 150 монтируются на измерительный трубопровод Ду150.
Измерительный трубопровод Ду300 может быть уменьшен до типоразмера Ду250, а измерительный трубопровод Ду400 - до типоразмера Ду350 с применением переходных конических катушек. Измерительные трубопроводы оснащены фланцами ANSI B16.5 class 600 и фланцами исполнения ГОСТ 12821-80.
Измерительные трубопроводы установки УРМЦ-70000
На установке УРМЦ-70000 (рис. 7) имеются измерительные трубопроводы следующих типоразмеров: Ду500, 700, 1000.
Измерительные трубопроводы Ду500, 600, 700 оснащены фланцами ASME B16.47 class 600 и фланцами исполнения ГОСТ 28759.4-90. Измерительный трубопровод Ду700 может быть уменьшен до типоразмера Ду600 с применением переходных конических катушек. Измерительные
трубопроводы Ду1000 оснащены фланцами ASME 40" B16.47.
ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ УРМЦ
Благодаря непрерывному техническому развитию газовой отрасли растет номенклатура выпускаемых предприятиями счетчиков газа, появляются новые типы и методы измерений расхода и количества газа (однониточные ГИС), производители счетчиков неуклонно стремятся к уменьшению неопределенности измерений расхода газа. Страны -импортеры газа совершенствуют методы измерений расхода/количества газа, вводят новые требования в контракты на поставку газа. Все эти факторы требуют непрерывного совершенствования методов поверки, калибровки и испытаний СИ расхода/количества и параметров качества природного газа. Материальной базой для выполнения этих задач является УРМЦ, который должен развиваться одновременно с развитием газовой отрасли, а в некоторых направлениях опережать его.
В рамках дальнейшей модернизации УРМЦ в целях формирования многофункционального метрологического центра ПАО «Газпром» и признания результатов его деятельности на международном уровне необходимо создание специального эталона единицы кубического метра природного газа в УРМЦ с последующим круговым сличением результатов измерений с государственным первичным эталоном ФГУП «Всероссийский научно-исследовательский институт расходомет-рии» и зарубежными эталонами (Нидерланды, Германия, Китай). Это позволит получить международное признание измерительных
возможностей УРМЦ и вхождение центра в международную систему прослеживаемости измерений расхода газа.
Для обеспечения соответствия УРМЦ современным отечественным и международным метрологическим нормам и правилам запланированы мероприятия по развитию функциональных возможностей УРМЦ на основе следующих инновационных решений:
- совместное использование кольцевой и проточной схемы движения газа;
- оптимальное использование энергоресурсов - электроснабжения, газоснабжения;
- разработка набора переходных катушек для расширения номенклатуры поверяемых счетчиков с учетом фланцев ГОСТ, ANSI, ASME;
- использование уникальной системы охлаждения газа с аккумулятором холода;
- применение промышленных вентиляторов вместо ГПА.
При реализации проекта ожидаются: расширение диапазона давлений природного газа от 0,3 до 10 МПа, использование промышленных вентиляторов взамен ГПА. Эти изменения позволят выполнять калибровку расходомеров при низком давлении природного газа и повысить энергоэффективность и стабильность работы при создании потока газа по кольцевой схеме (рис. 8).
Наличие российского специального эталона единицы расхода газа при высоком давлении позволит России принимать участие в создании единого кубического метра природного газа высокого давления,что обеспечит выполнение Доктрины энергетической безопасности при экспортных поставках природного газа.
Географическое положение УРМЦ позволяет организовать логистические работы по доставке расходомеров газа с минимальными затратами времени и средств заказчиков как в Европейской части России, так и в Западной Сибири и на Дальнем Востоке с учетом перспективного развития газоснабжения восточных регионов России и планируемых поставок газа в Китай. Республика Казахстан также сможет использовать возможности УРМЦ как ближайшего метрологического центра, работающего на природном газе при рабочих давлениях.
Деятельность УРМЦ, признанная на международном уровне, обеспечит конкурентные преимущества ПАО «Газпром» перед иными предприятиями газовой отрасли, предоставит возможность для испытаний и поверки российских расходомеров при поставках газа на внешний рынок.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ПАО «Газпром» проводит эту работу в тесном сотрудничестве с Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии (Росстандартом). В 2018 г. заключено «Соглашение о сотрудничестве в области создания, хранения и эксплуатации эталонов единиц величин для воспроизведения и передачи единиц объемного и массового расхода природного газа и жидких углеводородных сред между ПАО «Газпром» и Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии» [9]. В рамках реализации соглашения Дорожная карта создания Государственного первичного эталона расхода природного газа высокого давления на базе УРМЦ подписана в 2019 г. ■
литература
1. Транспортировка. Единая система газоснабжения России [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.gazprom.ru/about/production/ transportation/ (дата обращения: 05.06.2019).
2. Золотаревский С.А., Гущин О.Г. Организация учета природного газа. Основные принципы, методы и средства обеспечения метрологической надежности узлов коммерческого учета газа // Комплексный подход к учету газа. Новое метрологическое, коммуникационное оборудование и системы. Арзамас, 2012. С. 32-44.
3. СТО Газпром 5.37-2011. Обеспечение единства измерений. Единые технические требования на оборудование узлов измерения расхода и количества природного газа, применяемых в ОАО «Газпром». М.: ОАО «Газпром», 2012. 51 с.
газовая промышленность стандартизация и управление качеством
Спецвыпуск № 2 | 786 | 2019
4. СТО Газпром 5.38-2011. Статус узлов измерений расхода и количества природного газа и жидких углеводородов. Основные положения и критерии. М.: Газпром экспо, 2012. IV. 16 с.
5. ISO 17089-1:2010. Measurement of fluid flow in closed conduits - Ultrasonic meters for gas - Part I: Meters for custody transfer and allocation measurement [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://www.iso.org/ru/standard/41235.html (дата обращения: 05.06.2019).
6. AGA Report No. 9. Measurement of Gas by Multipath Ultrasonic Meters. Washington: Gas Association, 2007. 110 p.
7. Князев О.В., Савченков С.В., Реунов A.B., Кадин С.Н. Уральский метрологический центр для поверки средств измерения расхода природного газа в рабочих условиях // Газовая промышленность. 2012. S (680). С. 74-78.
8. Постановление ОАО «Газпром» от 24.11.1994 № 83 «О мерах по созданию единой комплексной системы учета расхода газа и повышению точности измерений количества газа на предприятиях по добыче, переработке и транспортировке газа ОАО «Газпром» [Электронный ресурс]. Режим доступа: ограниченный.
9. «Соглашение о сотрудничестве в области создания, хранения и эксплуатации эталонов единиц величин для воспроизведения и передачи единиц объемного и массового расхода природного газа и жидких углеводородных сред между ПАО «Газпром» и Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии», 2018 г. [Электронный ресурс]. Режим доступа: ограниченный.
references
(1) Transmission. Russian Unified Gas Supply System. Available from: http://www.gazprom.ru/about/production/transportation/ [Accessed 5th June 2019]. (In Russian)
(2) Zolotarevsky SA, Guschin OG. Natural gas metering procedure. Main principles, methods and means of ensuring metrological reliability of commercial gas metering stations // Comprehensive approach to gas metering. New metrological and communication equipment and systems. Arzamas. 2012; 32-44. (In Russian)
(3) STO Gazprom 5.37-2011. Ensuring the measurement uniformity. Unified technical requirements for natural gas flow meters applied in Gazprom. Moscow: Gazprom PJSC; 2012. (In Russian)
(4) STO Gazprom 5.38-2011. Status of natural gas and liquid hydrocarbons flow metering stations. Main provisions and criteria. Moscow: Gazprom expo; 2012; IV. (In Russian)
(5) ISO 17089-1:2010. Measurement of fluid flow in closed conduits - Ultrasonic meters for gas - Part I: Meters for custody transfer and allocation measurement. Available from: https://www.iso.org/ru/standard/41235.html [Accessed 5th June 2019].
(6) AGA Report No. 9. Measurement of Gas by Multipath Ultrasonic Meters. Washington: Gas Association, 2007.
(7) Knyazev OV, Savchenkov SV, Reunov AV, Kadin SN. The Ural metrological centre for calibration of natural gas flow meters under operating conditions. Gas Industry (Gazovaya Promyshlennost). 2012; S (6 8 0): 74-78. (In Russian)
(8) Gazprom's Resolutions dd. November 24, 1994 No. 83 On measures for setting up a unified integrated gas flow metering system and improving gas volume measurement accuracy at Gazprom's gas production, processing and transmission facilities. Limited availability. (In Russian)
(9) Agreement on the cooperation in the area of development, storage and application of reference units for natural gas and liquid hydrocarbons volume and mass flow measurement and transfer between Gazprom PJSC and The Federal Agency for Technical Regulation and Metrology. 2018. Limited availability. (In Russian)
Продолжается подписка на 2019 год
Успейте оформить на специальных условиях!
Подробности у менеджеров: +7 (495) 240-54-57 gp@neftegas.info
ГАЗОВАЯ
ПРОМЫШЛЕННОСТЬ
ГАЗОВАЯ
ПРОМЫШЛЕННОСТЬ
^s. V . N
АСОГО
