Узел учёта природного газа — это комплексная система, определяющая количество газа, проходящего по трубопроводу. В неё входят счётчик или расходомер, средства измерения давления и температуры, корректор объёма газа или вычислитель расхода, а также трубопроводы и арматура, на которых всё это смонтировано. Задача узла не ограничивается измерением расхода: он приводит объём, измеренный при рабочих условиях, к стандартным условиям, заданным договором или проектной документацией, архивирует результаты и при необходимости передаёт их в удалённую систему управления.
На этой странице рассмотрены архитектура измерительных линий, основные компоненты и исходные данные для проектирования узла учёта. Узлы, совмещённые с редуцированием, требования коммерческого учёта и отдельные технологии измерения описаны подробнее на других страницах.
Где устанавливают узлы учёта газа
Узлы учёта размещают там, где газ переходит от одной организации к другой или где необходимо контролировать потребление. Типичные применения:
· Вводы промышленных предприятий: определение объёма газа, потреблённого заводом, промышленной зоной или крупным потребителем.
· Энергетика: контроль расхода топлива и эффективности на объектах с газовыми турбинами, газопоршневыми установками и котлами.
· Точки приёма и сдачи в газотранспортных и газораспределительных сетях: точки входа и выхода, где газ передаётся между сетями.
· Объекты добычи, подготовки и хранения: контроль распределения газа и баланса между поступлением и отпуском.
Одно и то же семейство оборудования проектируется с разной степенью строгости в зависимости от назначения. Разница между внутренним технологическим учётом и учётом для взаиморасчётов проявляется не столько в самом приборе, сколько в системе в целом, в способе поверки и в порядке ведения архивов.
Архитектура измерительных линий
Основу узла составляет измерительная линия: счётчик вместе с прямыми участками трубопровода до и после него. Длины прямых участков рассчитываются так, чтобы возмущения потока от отводов, арматуры и других элементов успели затухнуть; при необходимости устанавливается струевыпрямитель. Изготовители измерительных линий также подчёркивают, что точность системы определяется совместно размерной точностью счётчика и трубопровода измерительной линии.
Число и схема линий зависят от того, насколько допустим перерыв в учёте и насколько широк диапазон расходов:
· Одна линия: если один счётчик перекрывает диапазон расходов, а кратковременная остановка на обслуживание допустима.
· Одна линия с байпасом: если подача газа должна продолжаться во время обслуживания; порядок учёта газа, прошедшего по байпасу, должен быть определён договором или эксплуатационной инструкцией.
· Рабочая и резервная линии: там, где важен непрерывный учёт; резервная линия включается на время замены или поверки счётчика.
· Несколько параллельных линий: если диапазон расходов превышает возможности одного счётчика; линии включаются и отключаются последовательно по мере изменения расхода.
Основные компоненты
Разделение стандартного состава узла учёта и опций, зависящих от проекта, упрощает сравнение коммерческих предложений.
Группа компонентов | Назначение | Стандарт или опция |
Входная и выходная запорная арматура | Отключение линии для обслуживания и в аварийных ситуациях | Стандартно |
Фильтр | Защищает счётчик от механических примесей и капельной жидкости | В зависимости от качества газа; подробнее на странице о блоках фильтрации |
Счётчик или расходомер | Измерение объёма, массы или скорости потока при рабочих условиях | Стандартно; технология выбирается под применение |
Измерение давления и температуры | Параметры газа в точке измерения для приведения объёма | Стандартно |
Корректор объёма газа или вычислитель расхода | Приводит рабочий объём к стандартным условиям, архивирует и передаёт данные | Стандартно; методика расчёта определяется проектом |
Струевыпрямитель | Выравнивает профиль потока и может сократить требуемые прямые участки | В зависимости от типа счётчика и компоновки |
Контроль качества газа | Состав, теплота сгорания, точка росы | Опция для проектов с учётом по энергии |
Шкаф управления и связи | Местная индикация, сигнализация, дистанционная передача данных | По проекту |
От рабочего объёма к стандартным условиям
Газ сжимаем, поэтому одна и та же масса газа при разных давлении и температуре занимает разный объём. Большинство счётчиков измеряют газ при условиях в точке измерения. Чтобы получить количество, пригодное для взаиморасчётов и сравнения, этот объём приводят к заданным стандартным условиям с учётом давления, температуры и коэффициента сжимаемости. Устройства приведения объёма классифицируют по тому, что они учитывают: только температуру (T), давление и температуру (PT) или давление, температуру и сжимаемость (PTZ).
Значения стандартных условий могут различаться в разных странах и договорах. Поэтому на раннем этапе проектирования нужно определить, какие температура и давление приведения применяются, какой метод расчёта сжимаемости используется и вводится ли состав газа как условно-постоянная величина или берётся из потокового анализа. Если расчёты ведутся по энергии, к этому же решению добавляется способ определения теплоты сгорания.
Выбор технологии измерения
Универсального типа счётчика для всех применений не существует. Ультразвуковые расходомеры выделяются на линиях с большим расходом широким динамическим диапазоном и развитой диагностикой. Системы с сужающими устройствами, например диафрагмами, применяются давно: методики расчёта для них закреплены в стандартах, а конструкцию можно проверить на месте. Турбинные и ротационные счётчики распространены в газораспределении и промышленности. При выборе совместно учитывают диапазон расхода, давление, диаметр трубопровода, допустимые потери давления, чистоту газа и подход к обслуживанию.
Критерии проектирования
Параметр | Почему важен при проектировании | Влияние на выбор |
Минимальный, номинальный и максимальный расход | По этим значениям определяются диапазон счётчика и число линий | Одна или несколько линий, типоразмер и тип счётчика |
Диапазон рабочего давления и температуры | Основные исходные данные для приведения объёма и выбора материалов | Класс давления, исполнение фланцев, диапазоны датчиков |
Состав и качество газа | Влияют на сжимаемость, теплоту сгорания и загрязнённость | Потребность в фильтрации, методика расчёта, контроль качества |
Назначение учёта | Технологический и коммерческий учёт предъявляют разные требования | Способ поверки, резервирование, архивирование и пломбирование |
Допустимые потери давления | Сохраняют давление подачи для потребителей | Тип счётчика и фильтра, диаметр линии |
Компоновка и возможные прямые участки | Возмущения потока могут вызывать погрешность | Необходимость струевыпрямителя и габариты блока |
Классификация взрывоопасной зоны | Определяет вид взрывозащиты электрооборудования | Выбор датчиков, шкафов и кабельной продукции |
Связь и система управления | Определяет, куда и с какой периодичностью передаются данные | Вычислитель, протокол обмена, конструкция шкафа |
Данные, архивы и дистанционный контроль
Корректор объёма или вычислитель расхода регистрирует мгновенный расход, накопленное количество, значения давления и температуры, а также аварийные состояния. Эти данные можно выводить на шкаф узла и передавать в ПЛК, РСУ (DCS) или SCADA предприятия. Какие данные и по какому каналу связи передаются, следует решать после того, как сторона системы управления определит требования к интерфейсу. Для коммерческого учёта особое значение имеет прослеживаемая регистрация изменений параметров и событий.
Подход к безопасности и соответствию требованиям
Узел учёта проектируется с учётом применимых стандартов на измерительные системы газа, требований к оборудованию под давлением и к взрывоопасным зонам, а также технического задания проекта. Важно, что утверждение типа отдельного прибора само по себе не подтверждает соответствие всего узла: счётчик, устройство приведения и измерительная линия оцениваются вместе. Какие требования законодательной метрологии применяются к коммерческому учёту, зависит от национального законодательства и договора.
Роль TLY Enerji в таких проектах
TLY Enerji оказывает инженерную поддержку в проектах узлов учёта газа, начиная с анализа технологических данных и выбора подходящей технологии измерения. В зависимости от объёма проекта в работы могут входить поставка счётчиков, датчиков и оборудования для расчёта расхода, системная интеграция, монтаж на объекте, испытания и пусконаладка, а также техническая поддержка после ввода в эксплуатацию. Границы поставки и распределение ответственности согласуются для каждого проекта по техническому заданию.
Исходные данные для коммерческого предложения
· Назначение узла: контроль потребления, внутреннее распределение или коммерческий учёт
· Минимальный, номинальный и максимальный расход, а также ожидаемое увеличение производительности
· Диапазон входного давления и температуры
· Состав газа или паспорт качества, при наличии — данные о примесях и влажности
· Применяемые стандартные условия и необходимость учёта по энергии
· Требования к резервированию (одна линия, байпас, рабочая и резервная)
· Существующий диаметр трубопровода, стандарт присоединения и ограничения по размещению
· Классификация взрывоопасной зоны и требования к интерфейсу с системой управления
Связанные страницы
· Узлы коммерческого учёта природного газа: Неопределённость системы и подходы к поверке при учёте для взаиморасчётов.
· Ультразвуковые узлы учёта газа: Проектирование измерительных линий с многолучевыми ультразвуковыми расходомерами.
· Узлы учёта газа с диафрагмами: Измерительные линии на основе метода переменного перепада давления.
· Пункты редуцирования и учёта газа (RMS/PRMS): Применения, где учёт совмещён с регулированием давления.
· Системы измерения и анализа качества природного газа: Измерение состава и теплоты сгорания для учёта по энергии.
Часто задаваемые вопросы
Чем узел учёта отличается от пункта редуцирования и учёта газа (RMS)?
Узел учёта предназначен для определения количества газа; давление не меняется, поскольку уже соответствует потребностям стороны после узла. В пункте, называемом RMS или PRMS, давление газа снижается регуляторами, а учёт ведётся в том же пункте. Так как снижение давления охлаждает газ, на таких пунктах дополнительно оценивается необходимость подогрева.
Определяет ли точность узла только сам счётчик?
Нет. Характеристики счётчика важны, но общая неопределённость измерений на узле включает также измерение давления и температуры, методику расчёта при приведении объёма, данные о составе газа и компоновку измерительной линии. Стандарты и документы законодательной метрологии устанавливают отдельные пределы для счётчика и для измерительной системы в целом.
Как выбрать между корректором объёма и вычислителем расхода?
Выбор зависит от сложности методики расчёта, использования данных потокового анализа газа, числа измерительных линий и требований к обмену данными с системой управления. Корректоры объёма широко применяются в газораспределении и промышленности, а вычислители расхода предпочтительны на узлах с несколькими линиями, расчётом энергии и развитым архивированием.
Нужен ли байпас на узле учёта?
Если подачу газа нельзя прерывать на время обслуживания, может потребоваться байпас или резервная линия. Однако заранее нужно определить, как будет учитываться газ, прошедший по байпасу без измерения, и как будет контролироваться положение байпасного крана. В точках коммерческого учёта вместо байпаса без учёта, как правило, предпочитают резервную измерительную линию.
Нужен ли контроль качества газа на каждом узле?
Не обязательно. Если расчёты ведутся по объёму, а состав газа стабилен, может быть достаточно условно-постоянных данных о составе. Потоковое измерение состава и теплоты сгорания рассматривают при учёте по энергии, при переменных источниках газа или в точках передачи больших объёмов.