20.01.2006

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.
4. 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.

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).

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 10000 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.

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.

Таблица 1. Технические характеристики счетчиков газа

Наименование	RVG	DELTA	СГ	TRZ	TZ Fluxi	СТГ
Максимальный рабочий расход, м3/ч	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, оС	–20…+70	–20…+60   (–30…+60)	–20…+60	–20…+60	–20…+60   (–40…+60)	–30…+60
Температура окружающей среды, оС	–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

Таблица 2. Технические характеристики корректоров объема газа

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 Vст		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 оС … +60 оС	–25 оС … +60 оС   или –40 оС … +60 оС	–40 оС … +70 оС	–40 оС … +70 оС	–33 оС … +85 оС	–50 оС … +100 оС
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—10? 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 оС … +60 оС	–25 оС … +60 оС   или –40 оС … +60 оС	–25 оС … +55 оС	–10 оС … +50 оС	+5 оС … +50 оС	+5 оС … +50 оС
Класс защиты		IP65	IP65	IP65	IP54	IP55	IP54
Установка во взрывоопасной зоне		1Ех ib IIВ T4	0Ex 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