Рынок учета газа: Тенденции развития

Одним из ключевых направлений цифровых трансформаций являются цифровые технологии интернет вещей IoT (Internet of Things). Постепенно все больше объектов физического мира подключаются к интернету, что позволяет обеспечить сбор информации, а также осуществить удаленное управление этими объектами. Можно привести такое сравнение: если ранее различные приборы подключались к электрическим сетям, то сейчас к интернету. Одним из приоритетных направлений развития является проникновение цифровых технологий в процесс измерения поставляемых энергоресурсов, таких как: электричество, газ, тепло, вода.

Для потребителя энергоресурсов существуют очевидные преимущества использования цифровых технологий, это оперативность и достоверность предоставления информации. В этом случае снимается множество проблем и спорных вопросов во взаимоотношениях между поставщиками и потребителями. Далее поставщик и потребитель могут дистанционного и оптимальным образом управлять энергопотреблением с целью снижения энергозатрат, диагностировать работоспособность оборудования, что позволяет своевременно проводить ремонт и обслуживание, выявлять нарушения, несанкционированные вмешательства.

Для отрасли газоснабжения тенденции проникновения цифровых технологий в область измерения объема газа являются актуальными и востребованными. В связи с этим выдвигается ряд новых требований к приборам учета и к системе в целом. Ведь только с использованием цифровых технологий возможно организовать интеллектуальную систему учета газа. Под интеллектуальной системой учета газа понимается комплекс оборудования измерения объема газа, средств связи и обмена информацией, программных и логико-математических средств для реализации основной задачи – достоверного учета газа в режиме прозрачных и доверительных отношений между поставщиком и потребителями газа.

Основным элементом интеллектуальной системы учета газа являются измерительные устройства, выполненные с применением цифровых технологий и удовлетворяющие требованиям предъявляемым системой.

Для понимания картины современных требований к узлам учета газа рассмотрим краткую историю их развития. Сразу скажу, что речь идет об учете в газовых сетях низкого давления для коммунально-бытового назначения. С одной стороны, потребление газа для индивидуальной точки потребления, казалось бы, не большое, но за счет огромного количества потребителей объем общего потребления сравним с промышленностью. А с учетом огромного количества населения, подключенного к газовым сетям, эта задача имеет важную социальную составляющую.

В прошлом, на начальном этапе становления системы учета газопотребления, требовались счетчики, которые измеряли объем газа без учета реальных условий эксплуатации, а именно без учета температуры давления, т.е. измерялся объем потребленного газа в рабочих условиях. Измеренный объем считывался из отсчетного устройства самого счетчика и передавался поставщику каким-либо образом, например, почтовой квитанцией. Для выполнения этих задач измерения рабочего объема применялись счетчики в основном диафрагменного типа. Они отличным образом справляются с поставленными требованиями. Они точны, надежны в работе и не требуют технического обслуживания. До определенного момента измерение рабочего объема удовлетворяли поставщика. Погрешности учета, вызванные изменением температуры, не влияли существенным образом на баланс потребления газа. С увеличением абонентов в газовой сети, такое состояние дел начало беспокоить поставщика газа. Стали очевидным образом выявляться объемы газа, потерянного поставщиком, вызванные изменением температуры. Расчет оказался простым – на каждые 30С погрешность счетчика увеличивалась на 1%. В масштабах страны с континентальным климатом, это существенные потери. Поэтому закономерными требованиями являются наличие у счетчиков термокомпенсации с целью устранения дополнительной температурной погрешности. Эти требования производителями счетчиков были реализованы путем внедрения механических и электронных устройств, позволяющих учитывать изменения температуры при измерениях объема. Эти мероприятия позволили сократить потери от неучтенных объемов газа.

Следующим пожеланием к совершенствованию системы учета газа являлось требование к дистанционной передаче измеренных данных. Такое требование возникло у поставщиков газа при реализации программы АСКУГ (автоматизированная система контроля и учета расхода газа). И это программа была реализована и функционирует в настоящее время. Но она охватывает только промышленные объекты с большим объемом газопотребления. Коммунально-бытовой сектор не входил в этот проект и соответственно спроса на бытовые счетчики газа со встроенной телеметрией не было. Производители счетчиков представляли опытные единичные образцы для эксплуатации в реальных условиях. В основном это были диафрагменные счетчики, оснащенные дополнительными устройствами температурной коррекции и блоком телеметрии. Технические решения с термокомпенсацией и встроенной телеметрией использовались в качестве пилотных проектов в южных регионах. Достаточно длительный опыт эксплуатации показал, что недостаточно иметь систему телеметрии для передачи измеренных данных, важно иметь информацию об условиях эксплуатации, выполнять диагностику работы, предупреждать о нештатных событиях, защищать от несанкционированных воздействий. Таких счетчиков с указанным набором функций на тот момент времени не существовало. Попытались решить поставленную задачу при помощи широко известных диафрагменных счетчиков. Но такие попытки оказалось имеют ограниченное применение из-за наличия дополнительных электромеханических устройств, которые входят в состав основного прибора. Из-за этого увеличились габариты, усложнилась эксплуатация, увеличилась стоимость. Но самое главное такие счетчики не могли в полной мере реализовать диагностику собственной работы и защитить прибор от внешнего несанкционированного воздействия.

Итак, на рынке узлов учета для коммунально-бытового сектора возникла потребность в новых узлах учета и в целом системе измерений, которую можно охарактеризовать как интеллектуальную систему. Потребность в интеллектуальных системах учета находится в начальной стадии, ее тщательно изучают специалисты, чтобы принять верное решение. Ведь система работать не будет если применять устаревшие счетчики с ограниченным набором функций. Создание интеллектуальной системы учета газа – задача комплексная и должна решаться на основании глубокой проработки всех аспектов поставленной задачи.

В настоящее время можно сформулировать основные требования к счетчикам газа, которые будут входить в интеллектуальную систему учета. Этот набор требований не является выпиской какого-то нормативного документа. Это плод рассуждений и размышлений со специалистами газовых хозяйств, которые участвуют в работе отрасли и видят пути оптимизации и улучшения учета газа. Также учтены результаты длительного процесса эксплуатации систем учета и ценные замечания специалистов региональных газовых компаний.

Современные требования к счетчику газа:

а) Измерение стандартного объема.

Мало того, что счетчик измеряет объем с учетом изменения температуры, он должен измерять объем не зависящий от давления. Таком образом, должен измеряться объем приведенный к стандартным условиям (t = 200С; Р = 101 кПа). Подстановочные значения температуры и давления – не приемлемы, они ведут к манипуляции данных.

б) Самодиагностика счетчика.

В процессе длительной работы счетчика могут возникать условия, обусловленные внешними и внутренними факторами, приводящие к дополнительным погрешностям в измерениях и нарушать достоверный учет газа. Своевременное обнаружение таких инцидентов позволяет избежать дополнительных потерь, порой существенных, в учете природного газа. Своевременное проведение регламентных и ремонтных работ позволит повысить достоверность учета.

в) Защита от внешних несанкционированных воздействий.

Достаточно широко известны факты вмешательства в конструкцию счетчиков с целью искажения результатов измерений в сторону существенного их уменьшения. Отсутствие информации о таких нарушениях в конструкции счетчика, приводит к потерям в учете газа. И тем длительнее такой процесс, тем больше у газопоставляющей организации. Своевременная регистрация таких воздействий и передача соответствующей информации позволит избежать дополнительных потерь в учете газа.

г) Дистанционная передача измеренных данных.

Измеренные данные, события, произошедшие во время эксплуатации, изменения в алгоритме работы счетчика, результаты диагностики работы, информация о внешних несанкционированных воздействиях должна своевременно в полном объеме поступать на диспетчерский пункт поставщика газа. А часть информации, касающаяся в основном объемов потребления и диагностики работы счетчика должна передаваться в личный кабинет потребителя газа. Кроме этого, счетчик должен иметь возможность работы в режиме двухстороннего обмена данными, т.е. передавать и получать информацию. Получение команд и заданий от диспетчера является важным свойством счетчика. Например, в этом случае имеется возможность менять режим опроса счетчика, т.е. время, полноту данных и т.д. Это позволяет оптимизировать работу счетчика и снизить энергопотребление.

Дистанционная передача данных должна дублироваться путем применения различных технологий связи. В зависимости от региона применения, технических предпочтений региональных газовых компаний, счетчики должны иметь модемы GPRS/GSM связи , каналы оптической и радиосвязи, например, LPWAN.

Наличие всех видов связи в моделях счетчика или в виде опций дает реальные удобства в организации интеллектуальной системы учета газа.

д) Управление режимами газоснабжения.

При эксплуатации сетей газоснабжения, порой возникают аварийные ситуации, когда необходимо прекратить подачу газа абоненту. Таких ситуаций множество и специалисты газовых хозяйств хорошо знают об этом. Организовать управление этих процессов возможно путем применения запорного клапана, встроенного непосредственно в конструкцию счетчика. Требования к запорному клапану должны быть особыми. Он безусловно должен обеспечивать абсолютно надежную и безопасную работу счетчика. Счетчик со встроенным клапаном должен иметь двухстороннюю связь с диспетчером газового хозяйства, надежно выполнять его команды по согласованным условиям договора поставки газа.

Пять современных требований к счетчикам газа, которые мы описали выше, вполне обоснованы. Ведь только применяя счетчики газа с полным набором функций можно организовать полноценную интеллектуальную систему учета газа, основанную на цифровых технологиях.

Конечно же технические требования, которые предъявлялись ранее к счетчикам газа никуда не исчезли и продолжают действовать. Новые свойства должны быть главным дополнением, с помощью которого можно создать интеллектуальную систему учета, ориентированную на поставщика и потребителя газа.

В настоящем сборнике статей, представлены материалы исследовательских работ и разработки технических решений, которые позволяют создать полноценную интеллектуальную систему учета газа.