СМТ–Комплекс. Интеллектуальный учет газа при низких затратах

Измерение объема природного газа, коррекция по температуре и давлению, телеметрия – три блока в одном приборе.

Вновь разработанный интеллектуальный счетчик газа СМТ-Комплекс полностью соответствует указанным требованиям. Для их выполнения пришлось организовать проведение регистрации дополнительных нештатных ситуаций, увеличить объем архивов, обеспечить передачу данных на пульт управления 1 раз в сутки, а также расширить диапазон измеряемых расходов. Комплексы СМТ производится следующих типоразмеров G4, G6, G10, G16, G25.

Единые корпоративные технические требования ООО «Газпром межрегионгаз» предъявляют главный критерий к счетчику газа в п. 5.1.1.: «Счетчик газа должен автоматически приводить измеренный объем прошедшего через него газа к стандартным условиям - 20⁰ C и 101,325 кПа». Реализация данного требования заложена в конструкции СМТ-Комплекса. Микротермальный метод измерения массового расхода газа позволяет в качестве выходной величины измерений иметь объем газа, приведенный к стандартным условиям.Причины, которые привели к созданию такого требования понятны. Отсутствие учета влияния температуры и абсолютного давления измеряемого газа приводит к возникновению дополнительных погрешностей, величина которой может достигать до 20%. При этом основная погрешность счетчика регламентируется до 3%. Эти выводы относятся к сетям низкого давления предназначенным для снабжения природным газом населения и коммунально-бытовых потребителей.

Применение у классических счетчиков газа, которые измеряют рабочий объем, коррекции по температуре позволяет снизить величину дополнительной погрешности на 15%. Это хорошая цель, но применением счетчиков с температурной компенсацией у населения сдерживается их более высокой стоимостью. Другой важнейший параметр, который влияет на точность измерений является величина абсолютного давления газа. Изменение абсолютного давления в газовой сети в результате климатических явлений и изменений выходного давления регулятора давления газа приводят к формированию дополнительной погрешности до _± 6_% .Диапазон изменения атмосферного давления в регионах РФ, где используется природный газ, в соответствии с ГОСТ 8.395-80 составляет величину от 84 кПа до 106.7 кПа.

Реализация в конструкции счетчика канала измерения давления и осуществления коррекции объема является еще более дорогостоящей задачей для классических счетчиков. В этих случаях компромиссным решением является применение условно постоянных величин давления и температуры газа используемых при вычислении стандартного объема. Конечно, стоимость таких технических решений ниже, но всё-таки существенного снижения дополнительных погрешностей достичь не удается. Так например, используя процедуру применения условно постоянных величин абсолютного давления, можно снизить величину дополнительной погрешности от изменения величины текущего атмосферного давления до 2.3%,но только в узком диапазоне атмосферных давлений. Расчеты показывают, что для достижения величины относительной расширенной неопределенности измерений объема не более 4% при величине избыточного давления в газопроводе 2 кПа, диафрагменные счетчики можно эксплуатировать в диапазоне атмосферных давлений от 100, 25 до 105,4 кПа, т.е. отклонение максимального и минимального значения атмосферного давления от средней величины должно составлять не более 2.6 кПа или 18 мм.рт.ст.

Вновь разработанные счетчики газа типа СМТ позволяют существенно снизить величину дополнительной погрешности и достичь величины относительной расширенной неопределенности менее 3,4% для температурного диапазона от -25⁰С до 55⁰С и абсолютном давлении от 85 кПа до 121 кПа (требования ГОСТ Р 8.741-2019 – менее 4%).

Снижение дополнительных погрешностей достигается путем применения микротермальных датчиков, в которых реализован прямой метод измерения объема газа, приведенного к стандартным условиям.

Прямой метод измерения стандартного объема позволяет объединить функции измерения объема при рабочих условиях, температуры и давления в единую конструкцию СМТ-Комплекса. Совмещение функций позволяет сократить затраты в связи с отсутствием дополнительных каналов измерения температуры и давления, а также отказаться от их калибровки и поверки.

В «Типовых технических требованиях» (раздел 6) описаны основные функции телеметрии, которыми должен обладать счетчик. В СМТ-Комплексе эти функции реализованы путем применения GPRS-Модема и автономного источника питания на базе литиевых батарей. Все составные части телеметрии включая антенну находятся в едином корпусе.

Рис.1. Три функции в одном приборе

Телеметрия СМТ-Комплекса обеспечивает передачу данных о параметрах газопотребления: накопленного объема; расхода газа; температуры газа; результатов самодиагностики; нештатных ситуациях; архивы данных.

Пульт управления, в качестве которого выступает программный комплекс «Газсеть», обеспечивает сбор значений параметров от контролируемых объектов, их анализ, хранение и передачу данных в учетную систему ИУС-Газ.

СМТ-Комплекс (рисунок 2) состоит из двух основных частей - измерительного модуля (1) и электронного отсчетного устройства (2). В состав измерительного модуля входит герметичный алюминиевый корпус, в котором расположен микротермальный модуль. Внутри корпуса расположены ряд защитных деталей, которые предотвращают проникновение посторонних предметов, пыли и влаги внутрь корпуса через входное и выходное отверстия.

Электронное отсчетное устройство содержит измерительный блок и блок телеметрии. Каждый из блоков питается электрическим током от отдельных батарей. Батарею блока телеметрии (3) можно менять, при необходимости,на месте эксплуатации без прерывания процесса измерения микротермальным модулем. Батарея измерительного блока (4) является несъемной и рассчитана на весь срок эксплуатации СМТ-Комплекса – 12 лет. Интерфейс пользователя состоит из 2-х строчного дисплея, клавиши управления и оптического порта, служащего для считывания данных и записи технологической информации. При этом метрологическую значимую часть программного обеспечения изменить невозможно, что соответствует ГОСТ Р 8.883-2015.

Рис.2. СМТ-Комплекс

Параметры газопотребления, нештатные ситуации и результаты самодиагностики хранятся в архивах комплекса – интервальном, событий, изменений и телеметрии. В определенное время по ранее установленному заданию, пакеты данных передаются по каналам телеметрии в систему верхнего уровня программного комплекса «Газсеть». Периодичность подобной связи – 1 раз в сутки. Кроме того, по заданию диспетчера, ежедневно может быть установлена двусторонняя связь в течении 2-х часов. В этом режиме информация не только может передаваться комплексом, но и может быть им принята, например, с целью изменения заданий времени связи.

При такой компоновке функциональных блоков и устройств в едином конструкционном исполнении СМТ-Комплекс вполне сравним с устройствами, в состав которых входит один из счетчиков газа диафрагменный или ротационный, или турбинный, электронный корректор по температуре и давлению, а также коммуникационный блок телеметрии. При тех же самых технических характеристиках, СМТ-Комплекс имеет компактную конструкцию и содержит меньшее количество составных частей, определяющих стоимость узла учета в целом.

Описанные выше преимущества комплекса можно наглядно представить на диаграмме затрат, зависящих от состава узла учета, величины услуг по метрологической аттестации и объемах монтажных работ. Для сравнения взяты классический набор приборов, состоящий из счетчика, корректора, блока телеметрии и комплекс СМТ.

Рис.3. Анализ затрат на применение счетчиков газа

Объединение трех функций измерения объема газа при рабочих условиях, температуры и давления в одну функцию измерения объема при стандартных условиях у СМТ-Комплекса оказывает непосредственное влияние на его стоимость по сравнению с классическими техническими решениями. Если СМТ-Комплекс сравнивать со счетчиками без коррекции по температуре и давлению, то в этом случае стоимость комплекса выше. Но тогда погрешность измерения объема газа при стандартных условиях (Vст) у счетчиков без коррекции гораздо выше и может достигать 20%.С целью снижения погрешности измерений, классический счетчик дополнительно комплектуют каналами измерения температуры и давления. С каждым этапом дооснащения величина затрат возрастает и в итоге стоимость классической компоновки счетчика становится выше стоимости СМТ-Комплекса.

Важным фактором при выполнении монтажных работ является компактность конструкции, наличие прямолинейных участков, степень свободной ориентации счетчика по отношению потоку газа в трубопроводе.При монтаже СМТ-Комплекса не требуются прямолинейные участки до и после счетчика. Габаритные и весовые характеристики оптимальные. СМТ-Комплекс может располагаться как в горизонтальных, так и в вертикальных участках трубопровода газовой сети. Указанные технические решения позволяют сократить затраты и сроки выполнения монтажных работ.

В процессе приемки узла учета газа при использовании его для коммерческих целей, необходима процедура метрологической аттестации. Она применяется в соответствии с требованиями Федерального закона №102 «Об обеспечении единства средств измерений», если измеряемая величина Vст является величиной, зависящей от других прямых измерений, например температуры и давления. В этом случае метод измерения искомой величины Vст признается косвенным и требуется аттестованная методика выполнения измерений на узел учета. Поэтому всякий раз, когда проектируется узел учета, у которого измеряемая величина Vст определяется косвенным методом, требуется проводить метрологическую аттестацию на предмет соответствия требованиям точности измерений в реальных условиях эксплуатации. В связи с тем, что в документации на СМТ-Комплекс приводится величины основной и дополнительной относительной погрешности, а также полной относительной погрешности и относительной расширенной неопределенности измерения, при метрологической аттестации проекта установки не требуется подтверждения указанных параметров с помощью программного комплекса «Расходомер ИСО», что сокращает затраты на метрологическую аттестацию.

СМТ-Комплекс является счетчиком, осуществляющим прямое измерение, т.к. искомая измеряемая величина – объем газа, приведенный к стандартным условиям, получается непосредственно от данного средства измерения, без привлечения результатов других прямых измерений, в связи с чем для данного счетчика не требуется разработка и аттестация Методики измерения. Это нашло отражение в письмах:

• Начальника Управления метрологии Росстандарта (исх. №22831-ДГ/04 от 06.12.2019 г.) Д.В. Гоголевав адрес ООО «Газпром межрегионгаз Оренбург»
• Заместителя директора по научной работе ФГУП ВНИИР (исх. №1889/02 от 06.06.2018 г.) В.А. Фафурина на имя начальника Управления метрологии ООО «Газпром межрегионгаз» Д.Ю. Кутового.

Согласно описанию типа, счетчики газа микротермальные СМТ (регистрационный номер в Федеральном информационном фонде 75138-19) предназначены для прямых измерений объема природного газа по ГОСТ 5542-2014, в единицах объема приведенного к стандартным условиям (температура +20⁰ С, абсолютное давление 101,3 кПа).

Применение нового СМТ-Комплекса, который соответствует требованиям предъявляемым ООО «Газпром межрегионгаз» к интеллектуальным счетчикам газа, оправдывает инвестиции на его использование в узлах коммерческого учета газа, а также сокращает затраты на его приобретение, проектирование и монтаж. Обращайтесь к нам и наши специалисты будут рады объяснить различные возможности применения СМТ-Комплекса, это поможет Вам в выборе наиболее подходящего решения для Ваших индивидуальных условий.

Технические данные