+7 (495) 970-16-83
  Москва, ул. Митинская, д. 12
        Наш канал на YouTyube

К вопросу о выборе узлов коммерческого учета газа

Авторы:
Генеральный директор ООО "НПФ "РАСКО", к.т.н. Золотаревский С. А.,
ведущий специалист ООО "НПФ "РАСКО", к.э.н. Осипов А. С.

Переход страны к рыночной экономике заставил потребителей газа искать пути снижения необоснованных затрат на газопотребление. При этом наиболее дальновидные потребители, естественно, обратили внимание на то, как данная проблема решается в странах со сформированной рыночной экономикой. В результате, после соответствующей сертификации, на нашем рынке появились первые счетчики газа и электронные корректоры таких известных фирм как Elster, Actaris (бывшая Schlumberger), Instromet и др. [1].

 

Однако, опыт применения первых современных приборов учета газа в России показал, что:

1) условия эксплуатации приборов учета газа в России существенно тяжелее, чем в большинстве стран Европы, прежде всего из-за гораздо худшей очистки газа и более тяжелых климатических условий;
2) отсутствие в России сервисных служб иностранных изготовителей делало практически невозможным любой ремонт указанных изделий.

Для решения указанных вопросов, сдерживающих внедрение в России приборов учета газа мирового уровня, необходимо было, как минимум, создать в России полноценное представительство с собственным сервисным центром. По такому пути пошла, например, фирма Actaris. Однако кардинальное решение вопроса заключалось в производстве данной продукции непосредственно в России. Этим путем, который многими на Западе оценивался как рискованный, пошла фирма Elster, создавшая с российскими партнерами совместное предприятие "ЭЛЬСТЕР Газэлектроника" (ранее "Газэлектроника"), на котором по лицензии Elster, было освоено производство электронных корректоров объема газа и ротационных газовых счетчиков.
Перенос производства указанной продукции в Россию позволил не только существенно снизить цены и сократить сроки поставки. Одновременно были решены следующие вопросы, необходимые для полноценного присутствия на российском рынке:

1) сформирован коллектив специалистов, способных не только успешно внедрять указанную продукцию, но и создавать на ее базе новые законченные изделия: измерительные комплексы учета газа, пункты учета газа и т.д.
2) обеспечено, совместно с российскими предприятиями - участниками данного СП, формирование полноценной программы дальнейшего внедрения указанной продукции
3) создана развитая сеть не только сервисных, но и внедренческих научно-методических центров, проводящих единую техническую политику.
Это позволило предприятию "ЭЛЬСТЕР Газэлектроника" занять одну из лидирующих позиций нам рынке поставщиков приборов учета газа.
Перспективность данного пути подтверждается хотя бы тем, что в настоящее время начинается производство счетчиков газа, по лицензии фирмы Actaris в ЭПО "Сигнал", г. Энгельс Саратовской области. Однако насколько удачен выбор счетчика из номенклатуры Actaris и как отразится на объемах продаж тот факт, что новый счетчик комплектуется корректором объема газа производства указанного предприятия, не имеющего до настоящего времени серьезного опыта эксплуатации указанных устройств, покажет время.

 

 

В настоящее время узлы коммерческого учета газа на базе электронных корректоров объема газа устанавливаются во все больших количествах, а общее количество таких узлов находящихся в эксплуатации исчисляется десятками тысяч. И теперь перед потребителями стоит уже не вопрос о целесообразности установки такого узла, а о его правильном выборе.

 

Опыт, накопленный за последние годы, в течение которых в эксплуатацию были введены многие тысячи современных счетчиков газа, электронных корректоров и измерительных комплексов учета газа на их основе, позволил сформулировать следующие основные требования к указанным приборам:

1. Основные требования к счетчикам газа
1.1. Метрологические характеристики, соответствующие международным рекомендациям
1.2. Минимальная чувствительность к загрязнению газа, в т.ч. за счет установки фильтров с необходимой степенью очистки (запись соответствующих требований в эксплуатационную документацию, поставка фильтров в комплекте со счетчиками и т.д.)
1.3. Работоспособность в характерном для климатических условий России температурном диапазоне природного газа и окружающей среды
1.4. Минимальная чувствительность к искажениям эпюры скоростей на входе в счетчик (сокращение длин или отсутствие требований к прямым участкам на входе в счетчик)
1.5. Максимальный диапазон измерения расхода (не менее 1:20, при необходимости - до 1:30 и более)
1.6. Максимальный межповерочный интервал (не менее 3-4 лет, желательно - 5 и более лет)
1.7. Работоспособность без вспомогательных источников питания
1.8. Возможность работы во взрывоопасных зонах
1.9. Минимальная чувствительность к пневмоударам, пульсациям давления и расхода
1.10. Наличие весовых (низкочастотных) и ненормированных (высокочастотных) выходных сигналов для подключения электронного корректора объема газа и поверки счетчика газа, соответственно.

2. Основные требования к корректорам объема газа
2.1. Поставка в комплекте с датчиками давления и температуры
2.2. Суммарная погрешность вычисления (с учетом погрешности измерения давления и температуры) не более 0,5 %
2.3. Наличие автономного питания для работы в течение межповерочного интервала
2.4. Наличие энергонезависимых архивов по всем основным каналам получения информации, а также параметрам вычисления и нештатным ситуациям
2.5. Возможность передачи всей необходимой информации на удаленный компьютер
2.6. Возможность выдачи всей необходимой информации на принтер
2.7. Возможность работы во взрывоопасных зонах, в том числе - передачи информации из взрывоопасной зоны на удаленный компьютер

3. Основные требования к измерительным комплексам
3.1. Укомплектованность счетчиками газа и корректорами объема, удовлетворяющими п.п. 1 и 2.
3.2. Полная заводская готовность, т.е. измерительные комплексы должны поставляться полностью собранными, в виде моноблока (за исключением вариантов с вынесенными корректорами (по специальным требованиям заказчиков), а также в случаях установки датчиков температуры и отбора давления из подводящих трубопроводов (как правило, только для типоразмеров счетчиков газа не более G100).
3.3. Получение измерительных комплексов, а также дополнительных блоков и узлов (блоков питания, устройств, обеспечивающих вывод информации на компьютер и/или принтер, а также удаленного доступа к информации) от одного изготовителя (поставщика).
3.4. Обеспечение качественного сервисного обслуживания всех функциональных блоков и комплекса в целом в гарантийный и последующий период в едином сервисном центре.

Проведенный анализ показывает, что сформулированным требованиям в наибольшей степени удовлетворяют ротационные счетчики газа RVG (ЭЛЬСТЕР Газэлектроника) и DELTA (Actaris), турбинные счетчики газа СГ16МТ (Арзамасский приборостроительный завод), TRZ (ЭЛЬСТЕР Газэлектроника) и TZ Fluxi (Actaris). По заявленным характеристикам несомненный интерес представляют счетчики СТГ (ЭПО Сигнал по лицензии Actaris), однако окончательный вывод по возможности их применения в составе узлов коммерческого учета газа можно будет сделать только после накопления необходимого опыта их применения в реальных условиях эксплуатации.

Сводная таблица технических характеристик и ориентировочная стоимость указанных изделий приведены в таблице 1.

 

Технические характеристики счетчиков газа (Таблица 1)

Наименование

RVG

DELTA

СГ

TRZ

TZ Fluxi

СТГ

Максимальный рабочий расход, м3

25—650

16—1000

100—2500

100—6500

100—10000

100—1600

Диапазон расходов

1:20; 1:50; 1:100

1:20; 1:30; 1:50; 1:100; 1:160; 1:200

1:10; 1:20

1:10; 1:20; 1:30

1:10; 1:20; 1:30

1:10; 1:20

Условный проход, мм

 

50—150

40—150

50—200

50—300

50—500

50—150

Рабочее давление, МПа

 

1,6

1,2; 1,6; 10,2

1,6; 7,5

1,6; 6,3

1,6; 10,0

1,2

Температура измеряемой среды, °С

–20…+70

–20…+60

(–30…+60)

–20…+60

–20…+60

–20…+60

(–40…+60)

–30…+60

Температура окружающей среды, °С

–30…+70

–20…+60

(–30…+60)

–40…+50

–20…+70

–20…+60

(–40…+60)

–30…+60

Межповерочный интервал, лет

4

5

3

10

8

6

Пределы погрешности , %:

от Qmin до 0,2 Qmax

от 0,2 Qmax до Qmax

 

±2

±1

 

±2

±1

 

±2

±1

 

±2

±1

 

±2

±1

 

±2

±1

 

Из электронных корректоров объема газа наиболее полно отвечают указанным требованиям корректоры ЕК-260 (ЭЛЬСТЕР Газэлектроника), SEVC-D (CORUS) (Actaris), а также относительно новые на российском рынке µ-Elcor (Elgas). Технические характеристики корректоров приведены в таблице 2.

Корректор

ЕК260

µ- Elcor

SEVC-D ( CORUS )

СПГ 741

ВКГ-2

СТД

Тип первичного преобразователя

С импульсным выходом

С импульсным выходом

С импульсным выходом

С импульсным выходом, сужающие устройства

С импульсным выходом, сужающие устройства

С импульсным выходом, сужающие устройства

Поверка

В комплекте с датчиками

В комплекте с датчиками

В комплекте с датчиками

Имитационным методом

Имитационным методом

Имитационным методом

Погрешность вычисления V ст

Паспортизована,

не более 0,5 %

Паспортизована,

не более 0,5 %

Паспортизована

Не более 0,5 %

Зависит от применяемых датчиков давления и температуры

Зависит от применяемых датчиков давления и температуры

Зависит от применяемых датчиков давления и температуры

Вычисление Ксж

S- Gerg 88,

AGA NX19 mod

S-GERG88,

AGA NX19,

AGA NX19 mod

S-GERG88, AGA8, AGA NX19,

AGA NX19 mod

По ГОСТ 30319.2—96

По ГОСТ 30319.2—96

По ГОСТ 30319.2—96

Диапазон температур измеряемой среды

–20 °С … +60° С

–25 °С … +60° С

или –40 °С … +60 ° С

–40 °С …+70 ° С

–40 °С … +70 °С

–33 °С … +85 °С

–50 °С … +100 °С

Оптический порт

Да

Да

Да

Да

Нет

Нет

Интерфейс

RS 232, RS 485

RS 232, RS 485

RS 232

RS 232

RS 232

RS 232 , RS 485

Архив

Измерительный интервал

5 мин. — 1 час

10, 15, 20, 30 с

1—30 c

1 час

Часовой архив

9 месяцев

7—10½ месяцев

2 месяца

45 суток

Есть

Есть

Суточный архив

9 месяцев

23 месяца

4 месяца

0,5 года

Есть

Есть

Журнал событий

250 записей

500 записей

800 записей

Есть

Журнал изменений

200 записей

более 100

200 записей

Есть

Есть

Есть

Автономное питание

Да

(не менее 5 лет)

Да

(от 6 лет)

Да

Да

Нет

Нет

Внешнее питание

Да

Нет

Да

Да

Да

Да

Установка на счётчик

Да

Да

Да

Нет

Нет

Нет

Диапазон температур окружающей среды

–20 °С … +60 °С

–25 °С … +60 ° С

или –40 °С … +60 °С

–25 °С …+55 ° С

–10 °С …+50 °С

+5°С … +50 °С

+5°С … +50 °С

Класс защиты

IP 65

IP 65

IP65

IP54

IP55

IP 54

Установка во взрывоопасной зоне

1Ех ib II В T 4

0 Ex ia IIC T4/T3

II 1G Ex ia IIC T4X

Нет

Нет

Нет

Межповерочный интервал

5 лет

5 лет

5 лет

4 года

4 года

4 года

Что касается также представленных в данной таблице корректоров СПГ-741 (Логика), ВКГ-2 и ВКГ-3 (Теплоком) и СТД (Динфо), то они также обеспечивают корректное вычисление объема газа, приведенного к нормальным условиям.
Из измерительных комплексов необходимо прежде всего отметить комплексы СГ-ЭК (ЭЛЬСТЕР Газэлектроника) [2], выполняемые на базе счетчиков газа RVG, СГ16МТ и TRZ и внесенные в Госреестр средств измерения России и ряда стран СНГ в качестве самостоятельных изделий. Комплексы выпускаются с 1997 года и получили заслуженное признание. В настоящее время в эксплуатации находится более 10 000 комплексов. Накоплен огромный опыт их эксплуатации и сервисного обслуживания, а также создания на их основе информационно-измерительных систем.
Однако сформулированным требованиям принципиально удовлетворяют также измерительные комплексы, изготовленные в виде комбинации перечисленных выше счетчиков газа и корректоров объема. В целом ряде случаев сроки изготовления таких комплексов оказываются меньше, а стоимость не выше или даже ниже), чем у комплексов СГ-ЭК. Производством таких комплексов, заслуживших признание потребителей, занимается, например, фирма "Теплогаз-Центр" (Москва). Следует отметить, что в этом случае у потребителей появляется реальное право выбора: применить наиболее подходящие для конкретных условий потребителя счетчики газа и корректоры.
Возможные комбинации счетчиков газа и корректоров объема газа в составе измерительных комплексов представлены в таблице 3.

Счетчики газа
Электронные корректоры
CORUS
SEVC-D
µ-ELCOR
СПГ741,
СПГ761
ВКГ-2,
ВКГ-3
EK-260
UNIFLO
TC-210

СГ

+
+
+
+
+
+
+
+

RVG

+
+
+
+
+
+
+
+

TRZ

+
+
+
+
+
+
+
+

TZ

+
+
+
+
+
+
+
+

DELTA

+
+
+
+
+
+
+
+

СТГ

+
+
+
+
+
+
+
+

ВК

-
-
-
-
-
-
+
+

SN

-
-
-
-
-
-
+
+

Metrix

-
-
-
-
-
-
+
+

Известны также измерительные комплексы учета газа, созданные на базе счетчиков газа других типов, прежде всего - вихревых и ультразвуковых, а также термоанемометрических и струйных автогенераторных.
Из измерительных комплексов на базе вихревых счетчиков газа следует выделить прежде всего изделия ВРСГ (производства НПП "Ирвис") и СВГ.М (производства ИПФ "Сибнефтеавтоматика"), из комплексов на базе ультразвуковых счетчиков газа ГОБОЙ-1 (производства рязанского завода "Теплоприбор") и УБСГ-1 и АГАТ (производства фирмы "Газдевайс"), из комплексов на базе термоанемотрических счетчиков газа - РГА-100 (300) (изготовитель - НПО "Турбулентность - Дон"), из комплексов на базе струйных автогенераторных расходомеров - РС-СПА-М (разработчик - фирма "Интер Инвест Прибор").
Производители данных типов приборов рекламируют их как изделия, не имеющие подвижных частей и, соответственно, менее чувствительные к загрязнению газа и пневмоударам, а также обладающие широким диапазоном измерения.
Нисколько не умаляя потенциальные достоинства данных приборов, считаем необходимым обратить внимание на ряд особенностей, присущих положенным в их основу методам измерения.
Это прежде всего:

1. Повышенная чувствительность к эпюре скоростей потока газа в точке измерения, зависящей от наличия, прежде всего - выше по потоку, различных гидравлических сопротивлений: запорной арматуры, поворотов (колен) трубопроводов и т.д. Это приводит к необходимости увеличивать длины прямых участков до 10 и более диаметров условного прохода. В противном случае неизбежно возникает систематическая погрешность измерения расхода и количества газа, достигающая, в ряде случаев, нескольких процентов (т.е. в разы превосходящая декларированную основную погрешность измерения). Реальная возможность снижения указанной чувствительности к распределению скоростей потока газа в измерительном сечении имеется, пожалуй, только у ультразвуковых счетчиков газа, использующих многолучевую схему измерения скорости, с последующей обработкой результатов измерения по достаточно сложному алгоритму. Однако такие приборы и стоят достаточно дорого, да и в настоящее время отечественными производителями не выпускаются.
2. Повышенная чувствительность к режимам течения газа. Это относится прежде всего к вихревым, струйным автогенераторным и термоанемометрическим приборам. Причем проявляется она несколько по разному.

- Коэффициент преобразования вихревых и струйных автогенераторных расходомеров зависит от гидродинамического критерия - числа Рейнольдса Re потока в трубопроводе и, соответственно, при неизменных скорости потока и диаметре трубопровода - от кинематической вязкости ? измеряемой среды. В тоже время значение кинематической вязкости ? не только различно для воздуха (на котором градуируются при поверке практически все счетчики газа), но и изменяется обратно пропорционально изменению давления газа в трубопроводе и с изменением температуры газа. Таким образом, упомянутый коэффициент преобразования нуждается в существенной корректировке, возможность и корректность проведения которой требуют дополнительного подтверждения.
Особенностью расходомера РС-СПА-М является также то, что он является по своей конструкции парциальным расходомером, т.е. через сам струйный автогенераторный расходомер (измерительный канал) проходит только небольшая часть потока (не более нескольких процентов), а основной поток газа идет через параллельно подключенное к нему сужающее устройство (стандартное, установленное ранее или входящее в состав расходомера). При этом значения чисел Рейнольдса Re в измерительном канале и сужающем устройстве отличаются на порядок и более. Следовательно, отличаются и режимы течения в указанных каналах. Соответственно, при изменении в широких пределах расхода, давления и температуры газа возможно изменение соотношения расходов через измерительный канал и сужающее устройство. А это, если не принять специальных мер, может привести к дополнительной погрешности измерения объема газа.
-Термоанемометрические расходомеры, относящиеся к классу тепловых, измеряют практически теплосъем с нагревательного элемента, который (при известной теплоемкости среды) однозначно связан с массовым расходом. Следовательно, счетчики РГА-100 (300) являются фактически счетчиками массового расхода газа. Соответственно, для перехода от массового расхода к расходу природного газа при нормальных условиях (который и должен оплачиваться потребителями) требуется указанный массовый расход разделить на плотность газа при нормальных условиях. Однако указанная плотность зависит от состава газа, а ее изменения в течение короткого времени могут достигать 10% и более. В то же время состав газа самим прибором не измеряется и может вноситься вручную не чаще, чем несколько раз в сутки. С учетом изложенного, приборы РГА-100 (300) вообще трудно отнести к приборам, пригодным для коммерческого учета газа.

3. Большие невозвратимые потери давления. Это относится прежде всего к вихревым счетчикам газа, которые представляют собой гидродинамический генератор колебаний, для работы которого (периодического образования и срыва вихрей с тела обтекания) требуется наличие на указанном теле значительного перепада давлений. Так потеря давления на счетчике СВГ.М при максимальном расходе составляет около 0,1 МПа, в то время как аналогичная потеря на турбинном или ротационном счетчике газа не превышает 1,2…1,5 кПа.

4. Энергозависимость. Одним из требований к промышленному узлу учета газа является энергонезависимость, под которой понимается возможность продолжения учета газа при отсутствии внешнего энергоснабжения в течение продолжительного времени. Данное требование, по нашему мнению, является необходимым, т.к. только в этом случае обеспечивается реальная метрологическая надежность измерений при возможных перебоях с подачами электричества. При этом не только должна сохраняться архивная база, но и именно продолжаться измерения. В приборах ВРСГ и РГА-100 (300) сделать это практически невозможно (или крайне затруднительно) из-за большого энергопотребления тепловыделяющих чувствительных элементов. В то же время у вихревых расходомеров с пъезоэлектрическими узлами съема сигнала (СВГ.М) и у ультразвуковых расходомеров данное требование может быть выполнено.
Таким образом, из перечисленных новых методов измерения действительно перспективными являются только ультразвуковые счетчики газа, в варианте многолучевого сканирования потока. К сожалению, такие приборы, как уже отмечалось отечественной промышленностьюне выпускаются, а упомянутые ГОБОЙ-1 и АГАТ выпускаются только на низкие давления (до 0,2 МПа) и на расходы не более 100 и 25 м3/ч соответственно.

Следует отметить, что массовая установка потребителями современных узлов учета газа и сопровождающееся этим уменьшение платежей потребителей газа, которые, как указывалось выше, теперь платят только за реально потребленный газ, привели к определенным трениям в их взаимоотношениях с газораспределительными организациями (ГРО), которые лишились возможности списывать на потребителей свои проблемы, связанные с несовершенством учета газа и его возможными потерями при транспортировке.
В настоящее время данная ситуация заставляет ГРО самым серьезным образом заниматься проблемами небаланса газа [3]. Это и совершенствование методов учета газа, получаемого от предприятий РАО "Газпром", и повышение надежности работы газопроводов, находящихся на балансе ГРО, и комплекс методических мероприятий, позволяющих более точно сводить баланс газа и совершенствовать систему оплаты за поставленный газ.
Одновременно разрабатываются комплексы мероприятий, позволяющие не только более четко сформулировать требования к узлам коммерческого учета газа и входящим в их состав функциональным блокам, но и к информационно-измерительным системам на их основе, контролирующим газопотребление и оплату за поставленный потребителям газ в режиме реального времени.
Подводя итог, можно с уверенностью констатировать, что будущее за узлами учета газа, отвечающими изложенным выше требованиям, интегрированным в региональные информационно-измерительные системы. Таким образом, поставщики узлов учета газа должны уже в настоящее время предлагать потребителям необходимые для создания указанных систем периферийное оборудование и программное обеспечение, отвечающие необходимым требованиям удобства работы и надежности и обеспечивающие возможность передачи в удаленный диспетчерский пункт коммерческой и необходимой дополнительной технической информации и ее защиты от несанкционированного изменения.

Основные выводы:
1. Установка измерительных комплексов с электронными корректорами объема газа не только обеспечивает потребителям значительную экономию при оплате за газ (они платят только за реально потребленный энергоноситель), но и позволяет контролировать соблюдение поставщиком газа договорных условий, прежде всего - поддержание давления газа на уровне договорных значений.
2. В настоящее время потребителям предлагается целая гамма современных счетчиков газа, электронных корректоров объема газа и измерительных комплексов на их основе.
3. При выборе измерительного комплекса потребителям следует обращать особое внимание не только на технические характеристики указанных изделий, но и на наличие опыта их эксплуатации в российских условиях и обеспеченность сервисным обслуживанием.
4. Измерительные комплексы должны иметь возможность интегрирования в региональные информационно-измерительные системы, обеспечивающие сбор и обработку коммерческой и технической информации от узлов учета газа, а также защиту передаваемой информации от несанкционированного воздействия.

Литература

1. Золотаревский С.А., Осипов А.С. "Современные промышленные узлы коммерческого учета газа. Краткая история и ближайшие перспективы".// Энергоанализ и энергоэффективность. 2005, № 4-5, с. 61-64.
2. Левандовский В.А., Гущин О.Г. Узлы замера газа на основе комплексов СГ-ЭК//Энергосбережение. 2005. № 1. с. 42-44.
3. Левандовский В.А., Гущин О.Г., Федоров А.В., Егоров Н.Л. "Совершенствование системы измерения и учета газа с целью снижения небаланса и внедрения энергосберегающих технологий в газовой промышленности" //Энергосбережение. 2004. № 6. с. 44-46.

ООО "НПФ РАСКО"
123458, Россия, г. Москва, а/я 11
Тел./факс: (095) 970-1683 - многоканальный
Факс: (095) 252-8054
E-mail: info@packo.ru
Сайт в Интернет: www.packo.ru