3.4.2. Состав и функции узла коммерческого учета газа

Для обеспечения учета потребления природного газа, используемого в котельных для производственных и бытовых нужд, на газораспределительных станциях магистральных трубопроводов, промышленных предприятий и объектах ЖКХ устанавливаются узлы коммерческого учета газа (УКУГ). Узлы коммерческого учета газа – это комплект оборудования, а также средств измерений и устройств, обеспечивающих учет количества газа, контроль и регистрацию его параметров [69, 70, 169, 172, 173].

На узле учета с помощью средств измерений должны определяться:

• время работы;

• расход и количество газа в рабочих и стандартных условиях на основе измерения с учетом коэффициента сжимаемости, относительной плотности, удельной теплоты сгорания газа;

• среднечасовые и среднесуточные значения температуры и давления газа.

К УКУГ предъявляются повышенные требования по надежности и точности, и это связано в первую очередь с суммарной стоимостью газа, который проходит через него. В случае поломки УКУГ потребление газа берется по максимальной мощности, а это, как правило, на 40-50% больше номинала.

На российском рынке присутствует широкий спектр различных вариантов одно-, двух– и многониточных (трубных) узлов коммерческого учета газа (УКУГ). На практике нашли применение две основные концепции. Первая предусматривает построение полностью функционально законченного и поверенного у изготовителя узла, а вторая – монтаж непосредственно у потребителя на месте эксплуатации. УКУГ в этом случае состоит из отдельных компонентов: первичного преобразователя расхода, вычислителя, датчика давления, датчика температуры и периферийных устройств. Вариант принципиальной схемы двухтрубного УКУГ приведен на рис. 3.13. Оборудование и датчики условно разбиты на группы: труба ТР1 и труба ТР2, в которые входят элементы, относящиеся соответственно к первому, второму трубопроводам, и ОБЩ (подводящие), содержащие общие для всей схемы элементы. Приведенная схема является базовой – состав и расположение их элементов могут быть в определенных пределах изменены.

Р и с. 3.13. Структурная схема варианта построения двухтрубного узла учета потребления газа: р – датчик давления; р₁-р₃ – датчики перепада давления; р_б – датчик барометрического давления; t₁, t₂ – датчики температуры; Ф – фильтр; РД1, РД2 – регуляторы давления; V – объемные расходомеры

Выбор способа отбора давления при потреблении газа осуществляется при описании параметров датчиков С_p1 и С_р2 в базе настроечных данных вычислителя расхода. При описании параметров возможно исключение из выбранной схемы потребления любых датчиков, входящих в состав групп ТР1 и ТР2. В этом случае независимо от того, установлены они фактически или нет, в расчетах используются константы параметров, соответствующих исключенным датчикам. Это относится к датчику барометрического давления из группы ОБЩ. Остальные датчики этой группы также могут быть исключены из выбранной схемы, однако соответствующие им параметры не имеют констант, поскольку не входят ни в какие расчетные формулы. Все датчики подсоединяются к корректору объема газа, который позволяет объединять узлы учета в информационную сеть.

Для осуществления процесса учета необходимо определять текущие параметры, значения которых меняются во времени, активные параметры, имеющие место на данный момент, и нештатные ситуации. Все параметры можно разбить на четыре группы: служебные (СЛ), по трубопроводам (ТР1 и ТР2) и общие (ОБЩ). Номенклатура параметров, содержащихся в трех последних группах, зависит от выбранной схемы потребления, числа нештатных ситуаций и задействованных датчиков. В том случае, когда датчик исключен из схемы, соответствующий ему параметр в списке отсутствует. Перечень служебных параметров всегда постоянен. На рис. 3.14 показан состав каждой группы текущих параметров для двухтрубного УКУГ.

Р и с. 3.14. Структура текущих параметров при учете расхода газа

К служебным относятся следующие параметры:

• Т, Д – текущие время и дата;

• ТС – время счета – нарастающая сумма всех интервалов времени между пусками и остановами подсчета стандартного объема газа;

• НС12 – код действующей на текущий момент нештатной ситуации (конкретный код приведен для примера).

Параметры по трубопроводам:

• С_pl, С_p2 – расход, который представляет собой результат измерения соответствующим расходомером;

• С_l, С₂ – стандартный расход, который вычисляется на основании измеренных значений рабочего расхода, температуры и давления;

• V_pl, V_p2 – рабочий объем, который представляет собой накапливаемый с нарастающим итогом результат преобразования выходного сигнала датчика объема в показания рабочего объема;

• V₁, V₂ – стандартный объем, который определяется с нарастающим итогом начиная с момента первого пуска счета на основании измеренных значений рабочего объема, температуры и давления;

• р₁, р₂ – давление, которое представляет собой сумму результата преобразования входного сигнала и поправки на высоту столба разделительной жидкости;

• р₁, р₂ – перепад давления;

• t₁, t₂ – температура газа.

Нештатные ситуации фиксируются помимо приборов учета приборами контроля качества газоснабжения.

Общими параметрами согласно схеме на рис. 3.14 являются:

• V – cтандартный объем – сумма стандартных объемов по трубопроводам;

• V_p – стандартный объем, потребленный сверх суточной нормы поставки.

• С – cтандартный расход – сумма стандартных расходов по трубопроводам;

• р_б – барометрическое давление

• р – общее давление в газопроводе;

• р_З – перепад давления;

• t –температура в общем газопроводе.

Приведение расхода и объема газа к нормальным условиям выполняется по формулам

; (3.24)

, (3.25)

где С – расход газа при нормальных условиях [м³/ч]; Ср – расход газа по показанию расходомера [м³/ч]; V_p – объем газа [м³]; V – объем газа при нормальных условиях [м³]; р_а – абсолютное давление газа, МПа; t – температура газа [°С]; К_сж – коэффициент сжимаемости газа; r_в – относительное влагосодержание в объемных долях.

В зависимости от типов датчиков давления и объема абсолютное давление ра определяется по-разному. Например, формула (3.24) соответствует случаю, когда используется датчик абсолютного давления и датчик объема с центральным отбором давления из зоны крыльчатки. Если применен датчик объема без центрального отбора, абсолютное давление вычисляется по формуле

, (3.26)

где Р_аv – давление, измеренное перед датчиком объема; р – перепад давления на нем.

При использовании датчиков избыточного давления

, (3.27)

где р_и – избыточное давление; р_б – барометрическое давление.