В. А. Левандовский, О. Г. Гущин

Данная статья затрагивает проблемы совершенствования системы измерения природного газа с позиций выбора газоизмерительного оборудования для узлов замера газа (УЗГ) [1].

Критерии выбора УЗГ

УЗГ должен полностью отвечать требованиям следующих нормативных документов [2, 3, 4]:

1. Закону об обеспечении единства измерений, в соответствии с которым узел коммерческого учета должен иметь Сертификат об утверждении типа средства измерения и о внесении его в Госреестр средств измерения.
2. Правилам применения технических устройств на опасных производственных объектах, утвержденным Постановлением Правительства РФ от 25.12.98 года № 1540.
3. Правилам поставки газа в Российской Федерации, утвержденным Постановлением Правительства РФ от 05.02.98 года № 162.
4. Правилам учета газа, зарегистрированным в Минюсте РФ 15.11.96 года № 1198.
5. Закону РФ "Об энергосбережении" от 03.04.96 года № 28-ФЗ.
6. ПР 50.2.019-96. Количество природного газа. Методика выполнения измерений при помощи турбинных и ротационных счетчиков.
7. ГОСТ 30319.0...3-96. Газ природный. Методы расчета физических свойств.
8. ГОСТ 5542-87. Газы горючие природные для промышленного и коммунально-бытового назначения.
9. ГОСТ 8.563.2-97. Измерение расхода и количества жидкостей и газов методом переменного перепада давления. Методика выполнения измерений с помощью сужающих устройств.

УЗГ, выполненные на основе измерительных комплексов СГ-ЭК-Т (Р) и коммунально-бытовых (серия ВК) счетчиков газа с применением электронных корректоров типа ЕК260, ТС210 (ТС-90) (ООО "ЭЛЬСТЕР Газэлектроника", г. Арзамас) полностью соответствуют требованиям указанных нормативных документов (пп. 1-8).

Дополнительно к этому они удовлетворяют трем важным критериям: точность, надежность, комплексность.

Точность узла замера в первую очередь определяется качеством изготовления счетчика газа. В настоящее время технически реализуемая погрешность турбинных и ротационных первичных преобразователей, используемых в измерительных комплексах СГ ЭК Т (Р), на номинальных расходах не превышает 1 %.

Тщательность проработки конструкции и точность изготовления деталей и узлов ротационного счетчика газа RVG обеспечивают высокую точность в большом диапазоне расходов (1—100) и высокую динамическую точность измерения в условиях импульсного режима работы. Он не чувствителен к характеру потока газа и не требует прямолинейных участков, что делает его установку на объекте более компактной, чем у турбинного счетчика. Величины расходов всего ряда типоразмеров ротационных счетчиков RVG лежат в пределах 0,8—400 м³/ч, а максимальное давление газа — 16 бар.

Турбинные счетчики хорошо зарекомендовали себя при измерении плавно меняющихся потоков газа. Диапазон измерения ограничивается величиной 1—30, расходы газа составляют до 25 000 м³/ч, а рабочее давление — 75 бар.

Основным преимуществом бытовых и коммунальных диафрагменных счетчиков газа серии ВК является временная стабильность метрологических характеристик, широкий диапазон измерения (1—160), надежность и большой межповерочный интервал, возможность применения электронных корректоров по температуре и дистанционной передачи информации по низкочастотным сигналам.

Надежность узла замера определяется работоспособностью систем устройств счетчика газа, датчиков давления и температуры, электронного вычислителя стандартного объема, модемов для передачи информации, считывающих механизмов программного обеспечения анализа информации. Критериями выбора в этих случаях должны быть межповерочный интервал, гарантии производителя, а также известность метода измерений и торговой марки производителя.

Надежность узла замера, выполненного на базе СГ ЭК Т (Р), закладывается на этапе проектирования при выборе метода измерений, подтверждается необходимыми испытаниями и обеспечивается производственными и технологическими процессами. Немаловажным элементом надежности прибора в целом является качество сервисного обслуживания при эксплуатации.

Комплексность узла замера предполагает ответственность конкретного юридического лица за узел учета. Схема ответственности предполагает достоверные измерения в пределах заявленных точностей, бесперебойную работу всех составных частей комплекса, надежные формы съема, передачи и анализа информации о процессе измерения объемов газа, автономную работу в реальных условиях эксплуатации.

УЗГ, выполненные на основе измерительных комплексов СГ ЭК Т (Р) и коммунально-бытовых (серия ВК) счетчиков газа с применением электронных корректоров типа ЕК260, ТС210 (ТС-90), прошли сертификационные испытания в рамках утверждения типа средства измерения как единый узел и поступают к потребителю в полной заводской готовности, не требуют дополнительных затрат на приобретение комплектующих, услуг монтажной организации для установки датчиков давления и температуры и поверку в органах ЦСМ его отдельных составляющих. Рабочие расходы составляют 0,8—25 000 м³/ч, а рабочее давление — 0,08—7 МПа.

На стадии приемо-сдаточных испытаний каждый узел у изготовителя подвергается поверке и паспортизуется его результирующая точность.

С учетом комплексного подхода [3] при выборе УЗГ широкое применение для решения задач, связанных с созданием современной системы измерения и учета газа на всех уровнях технологического процесса добычи, транспортирования и использования, могут найти выпускаемые в ООО "ЭЛЬСТЕР Газэлектроника" пункты учета и редуцирования газа серий ПУРДГ, ПУГ и ПРДГ.

Измерение и учет газа

Измерительные комплексы (ИК) СГ-ЭК-Т (Р) с турбинными (СГ) и ротационными (RVG) счетчиками газа (ООО "ЭЛЬСТЕР Газэлектроника", г. Арзамас), внесенные в Госреестр средств измерений и имеющие в своем составе электронные корректоры ЕК260, ТС-90, ТС210, являются точными автоматизированными средствами измерений количества газа и находят все более широкое применение.

Измерительные комплексы по своим техническим характеристикам относятся к измерительным системам (ИС), регламентируемым ГОСТ Р 8.596-02 "Метрологическое обеспечение измерительных систем. Основные положения". Согласно ГОСТ комплексы содержат сложный измерительный канал (измерение объема газа, приведенного к нормальным условиям), представляющий собой совокупность нескольких простых измерительных каналов (измерение объема, давления, температуры газа в рабочих условиях), а также так называемый комплексный компонент в виде корректора, осуществляющего измерительные преобразования и вычисления.

В СГ-ЭК-Т (Р) методика выполнения измерений как технологический процесс представляет собой совокупность следующих операций:

- измерение рабочего объема газа V_сч;
- измерение рабочего абсолютного давления Р;
- измерение рабочей температуры Т;
-вычисление коэффициента сжимаемости К_сж по заданным значениям плотности в стандартных условиях r_ст и составляющих компонентного состава: молярных долей азота ха и двуокиси углерода х_у;
- вычисление стандартного объема газа V_ст.

Все эти операции производятся автоматически с использованием "зашитой" программы, аттестованной в процессе испытаний с целью утверждения типа. Комплексы имеют сертификат утверждения типа, внесены в Госреестр и предназначены для применения без использования дополнительных методик выполнения измерений (МВИ).

Пределы относительной допускаемой погрешности счетчика в основном диапазоне расхода и корректора соответственно равны d_сч= ±1,0 % и d_корр= ±0,5 %.

Погрешность счетчика контролируется на поверочной расходомерной установке, а погрешность корректора контролируется по каналам температуры, давления и в целом.

Относительная погрешность измерения объема газа d_v, приведенного к нормальным условиям V_ст, для узлов замера газа, выполненных на основе измерительных комплексов типа СГ ЭК Т (Р) согласно разработанной и утвержденной ФГУП "ВНИИМС" и нижегородским ЦСМ методики поверки, составляет не более ±1,5 % на номинальных режимах и определяется:

, где
d_сч - паспортизованная относительная погрешность счетчика газа;
d_р = ±0,4 %, d_т = ±0,1 % - относительные погрешности измерения абсолютного давления и температуры;
dk_сж - погрешность определения коэффициента сжимаемости и вычисления стандартного объема (формулы 85 или 86 ГОСТ 30319.2-96);
dk_корр - относительная погрешность корректора;
1,1 - коэффициент запаса.

Погрешности исходных данных (r_ст, х_а, х_у) обусловлены погрешностями методов и средств измерений. Эти измерения производятся поставщиком газа и, естественно, не могут входить в погрешность измерительных комплексов.

Учетное количество [2, 4] газа может отличаться от измеренного, если имеются факторы, не связанные с измерением, но влияющие на конечный результат. К таким факторам может быть отнесено то обстоятельство, что в текущий отчетный период при измерениях используются значения плотности, молярных долей азота и двуокиси углерода, предоставляемые поставщиком за предыдущий отчетный период.

В случае постоянного мониторинга за составом газа и его текущими параметрами учетное количество газа совпадает с измеренным.

В условиях существующих правил поставки газа в России наблюдается сдвиг по времени между измерением объема газа с использованием предполагаемых физико-химических параметров газа и информацией о фактических их значениях. При этом основную роль играют значения абсолютного давления и плотности газа.

Формула преобразования для вычисления учетного объема газа представлена в [4].

Выводы

Измерительные комплексы СГ ЭК Т (Р) относятся к измерительным системам по ГОСТ 8.596-02 и в автоматическом режиме реализуют методику выполнения измерений объема газа, приведенного к стандартным условиям. Аттестация методики выполнения измерений проведена в процессе испытаний с целью утверждения типа. Разработка отдельного документа на МВИ и его аттестация не требуется.

Литература

1. Федоров А. В., Егоров Н. Л. Экспертиза нормативных документов по метрологическому обеспечению учета природного газа в Московской области. Отчет по НИР - М., 2004.
2. Гущин О. Г. Узлы коммерческого учета газа. Назначение. Критерии выбора // Газ России. 2004. №4. С. 15-17.
3. Левандовский В. А., Гущин О. Г. Выбор газоизмерительного оборудования на базе комплексов СГ-ЭК // Ресурсоэффективность в Республике Татарстан. 2004. №3. С. 48-51.
4. Левандовский В. А., Гущин О. Г, Федоров А. В. Совершенствование системы измерения и учета газа с целью снижения небаланса и внедрения энергосберегающих технологий в газовой промышленности // Энергосбережение. 2004. № 6. С. 44-46.