Современные технологии измерений

Автономные системы сбора данных с узлов учёта и редуцирования газа

В статьях [1] и [2] были сформулированы основные требования, предъявляемые к техническим характеристикам и качеству изготовления современных газорегуляторных пунктов (ГРП) в шкафном и блочном исполнении. Настоящая работа является их логическим продолжением и рассматривает вариант решения крайне актуальной на сегодня задачи — обеспечения безопасного и надежного функционирования указанных устройств без постоянного присутствия обслуживающего персонала, при одновременном постоянном мониторинге ГРП в целом и входящих в них устройств и дистанционном доступе к информации о параметрах газа и газопотребления. При этом основное внимание обращается на автономные, т.е. энергонезависимые, системы для решения указанной задачи, т.к. подавляющее большинство ГРП, по крайней мере, в шкафном исполнении расположено, в том числе и по причинам безопасности, в местах удаленных от линий электроснабжения.

В соответствии с требованиями целого ряда нормативных документов, в частности отраслевого стандарта СТО ГАЗПРОМРЕГИОНГАЗ 7.1-2010 [3], комплекс средств автоматизации газорегуляторных пунктов (ГРП) должен обеспечивать (п. 9.4):

  • возможность безопасного и надежного функционирования технических устройств без постоянного присутствия обслуживающего персонала;
  • мониторинг состояния технических устройств и пунктов в целом;
  • экологическую безопасность окружающей среды;
  • возможность включения в систему АСУ ТП.

При этом, для решения задач автоматизации в состав комплекса технических средств ГРП должны входить (п. 9.7):

  • первичные преобразователи, датчики, сигнализаторы, функционирующие в автоматическом режиме и имеющие стандартные интерфейсы связи (цифровые и аналоговые);
  • устройства для сбора и передачи данных;
  • каналообразующая аппаратура.

Кроме того, в составе узлов учета газа, как входящих в состав ГРП, так и установленных отдельно, рекомендуется предусматривать (п. 8.4.2) технические устройства и средства автоматизации для сбора, контроля и передачи информации, в том числе корректор газа в зависимости от фактических значений температуры и давления газа, а электронные устройства, входящие в состав узла учета (п. 8.4.3), должны обеспечивать возможность дистанционного доступа к информации о параметрах газа и состоянии средств измерений

Оснащение объектов газораспределительных сетей, таких как пункты учёта газа и пункты редуцирования давления газа, системами телеметрии позволяет не только оперативно получать достоверную информацию с большого количества территориально разбросанных объектов (а это одно уже обеспечивает значительную экономию людских и материальных ресурсов), но и значительно повысить безопасность и эксплуатационную надёжность системы газоснабжения, вследствие повышения оперативности управления и предупреждения аварийных ситуаций.

Одним из важных вопросов построения систем автоматического сбора данных является организация надёжной и недорогой в обслуживании и эксплуатации связи между измерительными приборами (источниками информации) и пунктом сбора и обработки данных. Проведенный анализ показал, что на сегодняшний день наименее затратным в реализации и наиболее выгодным в плане последующих эксплуатационных расходов является передача данных по каналам сотовой связи формата GPRS. Естественно, данное оборудование должно быть выполнено во взрывобезопасном исполнении и допускать установку и эксплуатацию во взрывоопасных зонах.

Рассмотрим возможность реализации указанной задачи на примере автономных систем телеметрии пунктов учёта и редуцирования газа на базе контроллера КПРГ-06 и коммуникационного модуля БПЭК-04Ех производства ООО «Техномер».

Система телеметрии газорегуляторных пунктов ШРП, ГРП/ГРПБ и пунктов учёта газа ПУГ, ШУГ на базе контроллера автономного КПРГ-06 (далее система телеметрии) предназначена для дистанционного контроля рабочих параметров газорегуляторных пунктов (рис. 1) и пунктов учёта газа (рис. 2) при отсутствии сети внешнего электропитания.

Рис. 1. Шкафной пункт редуцирования газа, оснащённый автономной системой телеметрии на базе контроллера КПРГ-06

Рис. 2. Шкафной пункт учёта газа, оснащённый автономной системой телеметрии на базе контроллера КПРГ-06

Все компоненты, входящие в систему телеметрии, включая контроллер автономный КПРГ-06 и датчики первичной информации, выполнены во взрывозащищённом исполнении, что позволяет размещать их непосредственно во взрывоопасной зоне, в помещениях категории B-Ia (внутри шкафа/блока).

Питание контроллера автономного КПРГ-06 и всех подключённых к нему датчиков первичной информации осуществляется от встроенного источника питания (комплекта литиевых батарей), расположенного внутри корпуса контроллера, что обеспечивает автономную работу системы телеметрии в течение не менее 4 лет при штатном режиме работы: передаче содержимого архива 1 раз в сутки, передаче информации о возникновении внештатной не чаще два раза в сутки.

Контроллер КПРГ-06 выполняет следующие функции:

  • с интервалом 10...600 сек. (выбирается программно) запрашивает по цифровому каналу данные с датчиков входного и выходного давления газа, перепада давления на фильтрах газа, температуры окружающего воздуха и сигнализатора загазованности;
  • непрерывно контролирует состояние дискретных входов в том числе: датчиков положения предохранительных запорных клапанов и датчика открытия двери шкафа (датчика контроля целостности периметра);
  • формирует в архиве информацию о сроках и необходимости проведения процедуры очередной поверки датчиков первичной информации, подключенных к контроллеру;
  • контролирует состояние автономного источника питания для обеспечения необходимого срока автономной работы Аппарата;
  • формирует архив данных о работе пункта редуцирования давления газа (глубина интервального архива — не менее 2 месяцев);
  • передаёт СМС сообщение на экран монитора диспетчера и заранее определённый телефонный номер в случае возникновения внештатных ситуаций (выход входного или выходного давлений, перепада давления на счетчике газа и фильтрах за предельные значения, срабатывание предохранительных запорных клапанов, датчиков охранной и пожарной сигнализаций, достижение предельно допустимой концентрации метана (CH4) и окиси углерода (СО) внутри помещения, разряд элементов питания контроллера ниже предельно допустимого уровня и др.);
  • передаёт содержимое архива по каналу GPRS связи на сервер сбора данных.

Рабочий диапазон температур окружающей среды у контроллера от —40 до +55 °С, степень защиты от воздействия окружающей среды IP66, взрывозащита — 1ExibIIBT5X. КПРГ-06 имеет 6 дискретных входов типа «сухой контакт», и необходимое количество информационных входов для подключения до: 4-х датчиков давления газа, 4-х датчиков перепада давления на фильтрах и счетчиках газа, 1-го от датчика температуры окружающей среды, 3-х датчиков температуры газа в трубопроводе, 2-х сигнализаторов загазованности (CH4) и окиси углерода (СО) и 2-х электронных корректоров объёма газа ЕК270 или ЕК260.

Необходимость контроля перепада давлений на газовых фильтрах и счетчиках газа определена ГОСТ Р 8.740-2011 [4,5]. В качестве датчиков перепада на счетчиках и фильтрах газа, соответственно, с выдачей релейного сигнала о достижении на контролируемом устройстве предустановленного значения перепада давлений целесообразно использовать дифманометры ДСП-80-РАСКО [6] и индикаторы ИРД-80-РАСКО [7] (рис. 3 и 4, соответственно), имеющие сигнализирующее устройство в виде встроенного геркона и подключаемые к дискретным входам типа «сухой контакт». Указанные устройства отличаются высокой перегрузочной способностью, низкой стоимостью и имеют энергонезависимый циферблат.

Рис. 3. Дифманометр ДСП-80В-РАСКО-М Рис. 4. Индикатор ИРД-80С-РАСКО-Ех

Типовое техническое решение построения системы телеметрии пункта учёта и редуцирования газа на базе контроллера автономного КПРГ-06 представлено на рис. 5.

Рис. 5. Система телеметрии пункта учёта и редуцирования газа на базе контроллера КПРГ-06.

Автономная система телеметрии пункта учёта газа на базе коммуникационного модуля БПЭК-04Ех

Задачу по построению системы телеметрии пунктов учёта газа с одной либо двумя измерительными линиями, оснащёнными измерительными комплексами серии СГ-ЭК при отсутствие внешнего электропитания (сети 220V) наиболее экономичным способом можно решить, применив автономный коммуникационный модуль БПЭК-04Ех (рис. 6).

Коммуникационный модуль БПЭК-04Ех предназначен для передачи данных с измерительных комплексов учёта расхода газа на базе электронных корректоров объёма газа ЕК270 и температурных корректоров ТС220, выполнен во взрывозащищённом исполнении, может быть установлен непосредственно во взрывоопасной зоне (внутри ГРП) и выполняет следующие функции:

  1. автоматически передаёт содержимое архивов корректоров объёма газа ЕК270 (ТС220) по каналу GPRS связи на сервер сбора данных (в штатном режиме передача содержимого архив происходит 1 раз в сутки в заданное время);
  2. по запросу оператора, находящегося в диспетчерском пункте, передаёт содержимое архивов корректоров объёма газа ЕК270 (ТС220) по каналу GSM связи на сервер сбора данных.
  3. непрерывно контролирует состояние дискретных входов типа «сухой контакт» (датчиков охранной и пожарной сигнализации) и передаёт сигнальные СМС сообщения на экран монитора диспетчера и на заранее определённый телефонный номер в случае открытия двери помещения (шкафа, блока) либо срабатывания пожарной сигнализации;
  4. контролирует состояние автономного источника питания.

Рис. 6. Шкафной пункт учёта газа, оснащённый автономной системой телеметрии на базе коммуникационного модуля БПЭК-04Ех

Модуль БПЭК-04Ех может эксплуатироваться при температуре окружающей среды от —40 до +55 °С. К нему можно подключить 2 корректора ЕК270 или ТС220. Дополнительно он имеет 3 дискретных входа типа «сухой контакт», один из которых, как уже отмечалось выше, может быть задействованн для контроля допустимого перепада давлений на газовом фильтре. Автономное питание обеспечивается 4-мя литиевыми батареями, обеспечивающими работу системы телеметрии в течении не менее 4-х лет.. Модель БПЭК-04Ех имеет маркировку взрывозащиты 1ExibIIBТ5Х и класс защиты от воздействия окружающей среды IP 65.

Типовое техническое решение построения системы телеметрии на базе модуля БПЭК-04Ех представлено на рис. 7.

Рис. 7. Система телеметрии пункта газа на базе коммуникационного модуля БПЭК-04Ех

Представленные технические решения могут быть взяты за основу при создании автоматизированных систем диспетчеризации и учета потребления энергоресурсов. Технико-экономический эффект от их внедрения на газифицируемых объектах теплоэнергетического комплекса и ЖКХ будет достигаться за счет:

  • повышения безопасности эксплуатации за счет своевременного диагностирования предаварийных ситуаций;
  • снижения потерь, вследствие эффективного математического и статистического анализа экономических показателей;
  • сокращения расхождения данных (небаланса) о поставленных и потреблённых энергоресурсами, позволяющего своевременно выявлять и устранять коммерческие потери от утечек и хищения;
  • значительное повышение производительности труда персонала за счёт высокой оперативности передачи данных и их достоверности.

Литература

  1. О ситуации на российском рынке газорегуляторного оборудования — ТПА Экспресс, № 04 (08), 2012
  2. Российский рынок газорегуляторного оборудования. Текущая ситуация и перспективы развития — Трубопроводная арматура и оборудование, № 1 (64), 2013
  3. Технические требования к материалам, оборудованию и технологическим схемам блочных газорегуляторных пунктов, шкафных пунктов редуцирования газа. СТО ГАЗПРОМРЕГИОНГАЗ 7.1-2010. — Санкт-Петербург, 2010
  4. ГОСТ Р 8.740-2011. Расход и количество газа. Методика измерений с помощью турбинных, ротационных и вихревых расходомеров и счетчиков — М., 2011
  5. Золотаревский С. А., Апарин Е. Л. Контроль перепада давлений на газовых фильтрах — необходимое условие надежной работы газораспределительных систем и газопотребляющего оборудования — Реформа ЖКХ, 2008, № 10.
  6. Золотаревский С. А., Апарин Е. Л. Дифманометры ДСП-80-РАСКО с устройством дистанционной передачи показаний — Реформа ЖКХ, 2009, № 3-4.
  7. Золотаревский С. А., Апарин Е. Л. О необходимости контроля перепада давлений на газовых фильтрах для надежной работы газового оборудования — Энергоанализ и Энергоэффективность, 2008, № 5-6.

Контактная информация:

ООО «Техномер», сайт: http://www.tehnomer.ru
ООО «НПФ «Раско», сайт: http://www.
packo.ru