Проблемы и требования коммерческого учёта газа
Коммерческий узел учёта газа (УУГ) – это комплекс измерительных приборов и устройств, обеспечивающих учет объёма потреблённого газа (приведённого к стандартным условиям), а также контроль параметров, архивирование данных и передачу информации на верхний уровень. Такой узел необходим на промышленных предприятиях для точного измерения расхода газа в целях взаиморасчётов между потребителем и поставщиком. Однако создание УУГ сопряжено с рядом сложностей: нужно соблюсти все правила и стандарты, подобрать совместимое оборудование и интегрировать систему в действующую инфраструктуру предприятия.
Ниже приведен пример промышленного узла учёта газа, выполненного в шкафном модуле.
Внутри металлического шкафа размещён участок трубопровода с измерительным оборудованием: газовый счетчик (преобразователь расхода), датчики давления и температуры. Эти приборы собирают данные о параметрах газового потока. Электронный вычислитель (корректор объёма) устанавливается в этом же шкафу (как в данном примере) или в другом безопасном месте и подключается к датчикам, чтобы рассчитывать объём газа, приведённый к стандартным условиям, и сохранять результаты. Подобные шкафные узлы обеспечивают защиту оборудования и позволяют компактно разместить весь комплекс на объекте.
В России требования к составу и точности УУГ регламентированы государственными стандартами, например, для УУГ с турбинными, ротационными и вихревыми счетчиками таким стандартом является ГОСТ Р 8.740-2023.
В состав узла коммерческого учёта должны входить как минимум следующие компоненты:
· Преобразователь расхода (счётчик газа) – прибор, измеряющий объёмный расход газа в рабочих условиях. Это может быть сужающее устройство или счетчик газа (турбинный, ротационный, вихревой, ультразвуковой и т.д.).
· Вычислитель (корректор объёма) – электронный блок, который по сигналам счётчика и датчиков рассчитывает объём газа, приведённый к стандартным условиям, и осуществляет хранение и передачу этих данных.
· Датчики давления – приборы измерения абсолютного/избыточного давления газа в трубопроводе, так и перепада давления (при использовании сужающих устройств для измерения расхода).
· Датчики температуры – приборы измерения температуры газа.
· Система сбора и передачи данных– средства для дистанционного сбора показаний УУГ (линии связи, адаптеры, межсетевые адаптеры, АСУТП).
· Дополнительное оборудование – фильтры, устройства подготовки потока, байпасные линии, измерительные трубопроводы, задвижки, регуляторы давления и т.д.
Все применяемые измерительные приборы должны иметь действующую поверку и включены в Федеральный информационный фонд по обеспечению единства средств измерений (система Аршин). Без этого измерения расхода на УУГ не будут признаны коммерческим учетом, то есть пригодными для проведения коммерческих расчетов между поставщиком и потребителем газа. Установка УУГ требуется как на новых объектах газопотребления, так и при модернизации старых систем, которые не получили положительного метрологического заключения на соответствие актуальным стандартам.
Помимо строгих требований к составу и сертификации, «боль» заказчика УУГ заключается в сложности реализации такого проекта. Необходимо пройти много этапов: от разработки проекта до ввода в эксплуатацию. Как правило, процесс включает в себя: получение технических условий от газоснабжающей организации, проведение расчетов и разработку проектной документации, экспертизу проекта на соответствие стандартам и требованиям промышленной безопасности, согласование проекта с поставщиком газа, закупку оборудования, монтаж узла на трубопроводе, пуско-наладочные работы и метрологическую аттестацию аккредитованной метрологической организацией. Лишь после этого узел учета газа может быть введён в эксплуатацию и передан на коммерческий учет. На всёэто может потребоваться несколько месяцев, учитывая время на проектирование, поставку компонентов и получение всех необходимых разрешений.
Для предприятий и проектировщиков, которые ищут решение «под ключ», критически важно минимизировать риски и затраты времени. Оптимальным выходом является привлечение специализированной организации или использование готового решения, которое покрывает весь путь от проекта до автоматизации. Ниже рассмотрено, как построить такой узел учета газа под ключ на базе современного вычислителя УВП-280 и почему именно это решение помогает снять основные боли заказчика.
Решение: узел учёта газа «под ключ» на базе УВП-280
Подход «под ключ» означает, что заказчик получает полностью готовый к эксплуатации узел учёта – начиная от разработки проекта и заканчивая сдачей в эксплуатацию. Компания-исполнитель, имеющая право на проведение таких работ, берёт на себя все этапы, что избавляет предприятие от необходимости координировать проектировщиков, монтажников, метрологов и айтишников отдельно. Такая специализированная организация выполняет весь комплекс работ по УУГ под ключ. В основе такого решения лежит правильный выбор оборудования для УУГ. Ключевым компонентом, объединяющим всю систему, является электронный вычислитель коммерческого учета. Рассмотрим реализацию по шагам.
Этап 1: Проектирование и подбор оборудования
На первом этапе выполняется проектирование узла учёта. Проектировщики получают исходные данные: диапазоны измерений расхода, давления и температуры газа в трубопроводе, состав газа, требования по точности учета, условия установки оборудования. На основе этих данных подбираются оптимальные первичные средства измерения (далее СИ). Очень важно, чтобы все первичные СИ были совместимы с вычислителем и сертифицированы как средства измерений.
Выбор преобразователя расхода газа. В зависимости от расхода и диаметра трубопровода, могут применяться разные типы расходомеров: сужающие устройства (например, стандартные диафрагмы по ГОСТ 8.563), осредняющие напорные трубки Annubar, счетчики различного типа (турбинные, ротационные, вихревые и т.д.). Выбор преобразователя расхода определяется требуемой точностью, диапазоном измерений и условиями эксплуатации. Преимуществом УВП-280 является то, что данный вычислитель поддерживает практически любые типы датчиков расхода с аналоговым токовым выходом, частотным, импульсным или цифровым (Modbus RTU/TCP и HART) выходным сигналом. Это означает, что на этапе проекта можно выбрать оптимальный расходомер, зная, что вычислитель сможет с ним работать корректно. Для подключения датчиков расхода УВП-280 стандартно поддерживает подключение не менее 6-ти датчиков с импульсным или частотным выходом с возможностью расширения до 24-х.
Выбор датчиков давления и температуры. Датчики давления газа и температуры газа должны иметь диапазоны измерения, охватывающие диапазон изменения параметров и обладать достаточной точностью. УВП-280 стандартно поддерживает подключение не менее 6-ти датчиков с токовым выходом (давление, дифдавление, температура и т.д.), 6-ти термосопортивлений с резистивным выходом с возможностью расширения до 24 входов каждого типа. Это позволяет одному вычислителю обслуживать полный комплект датчиков на нескольких линиях учета, если того требует проект.
Вычислитель (корректор) – “мозг” узла. Для коммерческого учёта необходим прибор-корректор, который будет рассчитывать объем газа при стандартных условиях, накапливать данные и обеспечивать коммуникацию с системами верхнего уровня. Вычислитель УВП-280 зарекомендовал себя как оптимальное решение для этих задач. Он предназначен, в частности, для измерения расхода и количества природного газа, имеющего различный компонентный состав. УВП-280 в реальном времени принимает сигналы от преобразователей расхода, давления и температуры вычисляет объем газа с приведением его к стандартным условиям, ведёт архивы измерений, обеспечивает связь с системами верхнего уровня. Важно, что данный прибор сертифицирован в РФ и полностью соответствует требованиям к вычислительным устройствам, входящим в состав измерительных комплексов природного газа, оговоренными в нормативных документах (например, ГОСТ Р 8.740-2023 и СТО Газпром 5.37-2020).
Вычислители серии УВП-280 выпускаются в разных исполнениях, что даёт гибкость при проектировании. Например, модификация УВП-280А.01 представляет собой моноблок: вычислительный блок и периферийный интерфейсный контроллер объединены в одном корпусе. Версия УВП-280Б.01 – модульная: блок вычислений и периферийный интерфейсный контроллер (ПИК3.01) разделены на отдельные блоки и могут устанавливаться на расстоянии до 1500 м друг от друга и связываться между собой двухпроводным кабелем. Такой вариант удобен, когда счётчик и датчики находятся на удалённом от операторной трубопроводе. В этом случае ПИК3.01 располагают рядом с ними, а основной вычислитель – в операторной или помещении КИПиА. Это решение уменьшает количество линий связи от датчиков, снижает помехи и позволяет нарастить число входов путем подключения нескольких модулей ПИК3.01. В целом один вычислитель УВП-280 способен обслуживать до 14-ти трубопроводов одновременно, что весьма выгодно для учета газа на объектах с несколькими линиями потребления (можно обойтись одним прибором вместо нескольких отдельных корректоров на каждый поток).
Когда проект узла учёта разработан и оборудование выбрано, производится метрологическая экспертиза проекта. Специалисты проверяют, соответствует ли рассчитанная схема требованиям стандартов (в части правильности монтажа трубопровода и первичных датчиков на нем, диапазонов измерений, значений погрешности измерений). После внесения правок и утверждения проекта можно переходить к практической реализации.
Этап 2: Монтаж и пусконаладка
На втором этапе осуществляется закупка оборудования и монтаж узла на объекте. Все компоненты (счётчик, датчики, вычислитель, коммуникационное оборудование) доставляются на площадку. Монтаж начинается с подготовки самого трубопровода: вырезается участок для установки измерительного блока (например, участок с диафрагмой или со счётчиком газа). Здесь важно соблюсти требования по прямым участкам трубы до и после счетчика, предусмотренные стандартами, чтобы обеспечить заявленную точность измерений. Закладываются места под монтаж термопреобразователя (в гильзу на трубе) и давления (врезка в трубопровод или импульсные линии для дифманометра). Как правило, монтаж первичных приборов осуществляется под контролем представителей поставщика газа.
Датчики монтируются и подключаются кабелями к вычислителю УВП-280. Как правило, вычислитель размещают либо в помещении (например, в шкафу КИП в операторной), либо в утеплённом шкафу на улице рядом с измерительным участком (если это полевое исполнение). При размещении вычислителя надо учитывать, что он имеет степень защиты IP54/IP66 в разных исполнениях и выдерживает температуру от –20 °C до +50 °C. При необходимости блоки вычислителя могут быть установлены на DIN-рейку или закреплены на стене – конструктивно это тоже учтено производителем.
После физического монтажа начинается этап наладки. УВП-280 конфигурируется под конкретный узел учета через специальное программное обеспечение с ПК. Благодаря продуманному меню и ПО локального пульта, пользователь задаёт карту параметров узла учёта – фактически «обучает» вычислитель, какая у него схема измерений. УВП-280 поддерживает практически стандартные алгоритмы расчёта физических свойств газа и измерения объёмного расхода. На этом этапе проверяется корректность вычислений: выполняется ввод в вычислитель тестовых параметров, имитирующих сигналы датчиков или сравниваются показания прибора с контрольными расчётами. Также выполняется привязка вычислителя ко времени и дате, настройка формата архивов. По завершении настройки проводится тестирование работоспособности узла учета в целом. При наличии возможности (по согласованию с поставщиком газа) газ пускается через измерительный участок, сверяются показания давления, температуры и расхода, проверяется, что вычислитель правильно вычисляет объём газа. В УВП-280 имеется режим контроля метрологических характеристик (КМХ), который упрощает процедуру: он может одновременно работать с измерительным и контрольным(эталонным) трубопроводами и автоматически рассчитывать погрешность.
Этап 3: Интеграция в АСУТП и дистанционный контроль
Завершающий этап – подключение узла учёта к системам автоматизации предприятия и организации удалённого сбора данных поставщиком газа.
Современный УВП-280 изначально спроектирован как элемент цифровой системы, поэтому интеграция в АСУТП не требует сложных доработок. Прибор имеет широкий набор портов связи: интерфейсы RS-232/485 и Ethernet, которые позволяют передавать данные на верхний уровень по открытым промышленным протоколам. На практике это означает, что вычислитель можно подключить к существующей сети предприятия и настроить обмен данными. Чаще всего используется протокол Modbus – УВП-280 поддерживает режим Modbus RTU по RS-485 или Modbus/TCP по Ethernet для выдачи текущих показаний и архивной информации диспетчерской системе. Таким образом, операторы в реальном времени могут контролировать расход газа, давление, температуру через интерфейс АСУТП, видеть суточные и месячные накопленные объёмы, не подходя к самому прибору.
Помимо проводных интерфейсов, возможна организация беспроводной передачи данных с вычислителя. Вычислитель допускает подключение внешнего GSM/GPRS-модема через порт RS-232. Более того, встроенное программное обеспечение УВП-280 умеет автоматически отправлять отчетные формы по электронной почте через интернет или GPRS-связь. Например, можно настроить, чтобы в конце каждого дня прибор сам формировал суточный отчёт и отправлял его на указанные e-mail адреса ответственных лиц, а раз в месяц – месячный отчёт. В приборе задаётся расписание и несколько адресатов, после чего рассылка идёт полностью в автоматическом режиме. Это чрезвычайно удобно для предприятий, у которых несколько удалённых точек учёта: данные поступают централизованно в офис без задержек и человеческого фактора.
Для оперативного контроля аварийных ситуаций УВП-280 также предоставляет возможности оповещения персонала по SMS. В конфигурации можно задать до 8 условий тревоги (например, превышение расхода сверх допустимого, падение давления ниже минимального и т.п.), при наступлении которых вычислитель автоматически отправит SMS-сообщения на телефоны ответственных инженеров. Содержание сообщения включает текущие параметры и описание проблемы. Таким образом, даже вне рабочего места специалисты узнают о нештатной ситуации и могут своевременно принять меры. Подобные функции дистанционного мониторинга и оповещения выводят коммерческий учёт газа на новый уровень, устраняя необходимость ручного снятия показаний и регулярных обходов.
Наконец, все данные, собранные узлом учета, могут автоматически передаваться поставщику газа, если того требуют условия договора. Например, многие газораспределительные организации требуют от крупных потребителей ежемесячные (а иногда и ежедневные)отчёты о расходе. В УУГ на базе УВП-280 эти отчёты формируются и отправляются без участия человека, что исключает ошибки и экономит время.
После окончания строительно-монтажных работ по установке УУГ необходимо выполнить наладку аппаратуры дистанционной передачи данных и получить подтверждение наличия связи с УУГ от поставщика газа.
Этап 4: Ввод в эксплуатацию
После завершения всех предыдущих этапов выполняется приемка УУГ в эксплуатацию. К сдаче подготавливается пакет документов, включающий в себя:
- рабочий проект, согласованный с поставщиком газа совместно с актом обследования проектной документации;
- расчет-обоснование планируемого максимального часового расхода газа;
- оригиналы паспортов, руководств по эксплуатации и технических описаний, действующих сведений о поверке на средства измерений входящих в состав УУГ;
- акт проверки состояния и применения средств измерений и соблюдения требований методики выполнения измерений, выполняемый аккредитованной метрологической организацией.
Для приемки УУГ приглашаются представители проектной, монтажной организации и представитель поставщика газа, который проверяет полноту представленной документации, правильность программирования вычислителя, соответствие выполненных монтажных работ проектной документации. Затем представитель поставщика газа пломбирует элементы УУГ, а именно: элементы крепления УУГ с измерительным газопроводом, обводную (байпасную) задвижку/кран (при наличии), всю запорную арматуру до УУГ, краны на средства измерений, ручки вентильного блока, и т.п.
К моменту приемки УУГ в коммерческую эксплуатацию вычислитель должен обеспечивать возможность распечатки архивной и итоговой информации на принтере непосредственно или через устройство приема/передачи информации (переносного устройства сбора информации, компьютера и т.п.) и передачу данных в систему сбора поставщика газа.
По окончанию приемки представителю владельца, в зависимости от результатов выдается акт приемки в эксплуатацию коммерческого УУГ с приложением или акт-предписание с указанием выявленных несоответствий и нарушений.
Заключение. Реализация коммерческого узла учёта газа на базе УВП-280 позволяет решить основные проблемы заказчика – обеспечить коммерческий учет газа при минимальных усилиях со стороны предприятия. Такой узел, спроектированный и внедрённый комплексно, полностью соответствует нормативам, быстро монтируется, настраивается и интегрируется в АСУТП, предоставляя удобный дистанционный контроль и отчётность. Для промышленных потребителей газа, проектных организаций и интеграторов АСУТП это оптимальное решение, объединяющее высокую техническую грамотность и практичность. Установив один раз современный узел учёта, можно быть уверенным в корректности коммерческих расчётов за газ и сконцентрироваться на профильной деятельности, доверив рутину учёта автоматизированной системе.