AUTOMATED NATURAL GAS VOLUME MEASUREMENT SYSTEM

ISSN (p) 0321-2211, ISSN (e) 2663-3450 Автоматизація та інтелектуалізація приладобудування УДК 621.121 АВТОМАТИЗОВАНИЙ КОМПЛЕКС ВИМІРЮВАННЯ ОБ’ЄМУ ПРИРОДНОГО ГАЗУ Писарець А. В., Горжий І. В. Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Київ, Україна E-mail: , Одною з основних проблем у галузі газопостачання досі лишається недостатня точність визначення об’ємів спожитого газу. З одного боку це пов’язано з тим, що у складі вузлів обліку застосовуються технічно несправні або застарілі засоби вимірювальної техніки, з іншого боку – умови експлуатації вузлів обліку не завжди відповідають вимогам технічної документації. Зокрема, відсутність автоматизованих систем збору та обробки інформації від вузлів обліку, що ускладнює, а іноді унеможливлює контроль за реальним споживанням природного газу. Тому актуальним лишається питання створення автоматизованих комплексів вимірювання об’єму газу. Метою роботи є обґрунтування структурного складу та елементів такого комплексу. У статті наведено узагальнену структуру вузла обліку газу на базі автоматизованого вимірювального комплексу. Одним з основних елементів комплексу, що забезпечує якість та точність вимірювань, є перетворювач витрати газу за робочих умов. Авторами здійснено аналіз методів вимірювання витрати газу, що набули найбільшого розповсюдження у вимірювальній практиці, та можливостей застосування приладів на їх основі з огляду на особливості експлуатаційного використання комплексу. У свою чергу, умови експлуатації окреслюються внутрішніми технологічними, зовнішніми механічними та конструктивними факторами. Окремим питанням при створенні автоматизованого комплексу постає застосування інтерфейсів для можливості обміну інформацією з іншими системами та віддаленої передачі даних. В роботі сформульовано вимоги до функціоналу електронного обчислювального блоку та його програмного забезпечення, які, окрім опитування, реєстрації, індикації та обчислень, передбачають можливість самодіагностики. Застосування таких комплексів дозволить суттєво вдосконалити якість обліку природного газу та сприятиме підвищенню ефективності використання ресурсу, прогнозуванню витрат газу, зменшенню втрат, попередженню можливих аварійних ситуацій тощо на підґрунті збору, обробки та аналізу вимірюваних даних. Ключові слова: газ; перетворювач витрати; витратомір; лічильник газу; автоматизація вимірювань. Вступ. Постановка проблеми Важливою складовою енергетичного забезпечення України та багатьох інших країн є газопостачання, оскільки природній газ є одним з найбільш ефективних видів палива, а також джерелом електричної та теплової енергії, що є основою життєздатності як промисловості, так і побуту. Газопостачання включає процес транспортування та розподілу газу між споживачами. На етапі розподілу виникає завдання вимірювання об’ємів та витрат газу, завдяки чому забезпечується належний комерційний облік, контроль за раціональним та ефективним використанням газу, аналіз та оптимальне керування режимами постачання й транспортування газу [1]. Проте, у процесі обліку природного газу часто виникають проблеми різного характеру. Одною з основних проблем у такому разі постає недостатня точність визначення об’ємів спожитого газу, що є наслідком застосування технічно несправних або застарілих засобів вимірювальної техніки, невідповідності умов експлуатації техніч- ній документації, відсутності в необхідній кількості автоматизованих систем збору та обробки вимірюваної інформації від вузлів обліку, що ускладнює, а іноді унеможливлює контроль реального споживання природного газу [1, 2]. Одним із можливих шляхів розв’язання цієї проблеми є розробка та впровадження автоматизованих комплексів вимірювання об’єму газу. Метою роботи є обґрунтування складу та елементів автоматизованого комплексу вимірювання об’єму газу. Структура автоматизованого комплексу вимірювання об’єму газу Як відомо, «Вузол обліку природного газу (ВОГ) – сукупність засобів вимірювальної техніки, зокрема лічильник газу або звужувальний пристрій, та допоміжних засобів, призначених для вимірювання, реєстрації результатів вимірювання та розрахунків об’єму природного газу, зведених до стандартних умов…», визначених законодавством [3]. Вісник КПІ. Серія ПРИЛАДОБУДУВАННЯ, Вип. 65(1), 2023. 117 ISSN (p) 0321-2211, ISSN (e) 2663-3450 Автоматизація та інтелектуалізація приладобудування Зважаючи на вимоги до складу комерційного ВОГ, наведені у [3], узагальнена структура вузла обліку газу на базі автоматизованого вимірювального комплексу окреслюється наступними складовими [4, 5]: − вимірювальний комплекс, що поєднує в собі: 1) перетворювач витрати (ПВ) газу за робочих умов; 2) перетворювач абсолютного тиску газу; 3) перетворювач температури газу; 4)обчислювальний електронний блок для обробки результатів вимірювань та його програмне забезпечення; 5) автоматизовані пристрої передачі даних; 6) лінії зв’язку між складовими комплексу та допоміжні засоби; − вимірювальний трубопровід (ВТ) з прямими ділянками (за необхідності) та місцевими опорами, розташованими безпосередньо до та після перетворювача витрати; − фільтруючий елемент; − пристрій підготовки потоку (за необхідності); − запірна арматура на вході та на виході з ВОГ. При цьому основними вимогами до автоматизованого вимірювального комплексу є висока точність вимірювання, надійність роботи за різних кліматичних умов та різних режимів експлуатації, можливість збереження та дистанційної передачі вимірюваної інформації, здатність до самодіагностики та простота сервісного обслуговування. Умови експлуатації вузла обліку газу окреслюються сукупністю факторів, що впливають на якість вимірювань. Найвідповідальнішим елементом комплексу постає перетворювач витрати газу за робочих умов. Перетворювач витрати. Для вимірювання витрати газу застосовуються різні методи [6 – 9]: 1) що ґрунтуються на гідродинамічних методах: − змінного перепаду тиску (витратоміри змінного перепаду тиску зі звужувальними пристроями); − обтікання (ротаметри, поплавкові, поршневі, поплавково-пружинні); − вихрові; 2) з чутливим елементом, що неперервно рухається − тахометричні (турбінні, камерні, барабанні, ротаційні, мембранні та інші); − силові (коріолісові вимірювачі маси газу, в роботі яких використовується ефект Коріоліса); 3) що ґрунтуються на різних фізичних явищах: − теплові (калориметричні, із зовнішнім нагріванням, термоанемометричні); − акустичні (ультразвукові); − електромагнітні; − оптичні (лазерно-доплерівські анемометри); 4) що ґрунтуються на особливих методах: − міткові; 118 − концентраційні. Найбільшого розповсюдження у вимірювальній практиці набули прилади, що ґрунтуються на тахометричних методах (діафрагмові, ротаційні, турбінні), акустичні (ультразвукові), вихрові та витратоміри змінного перепаду тиску [7 – 9]. Кожен метод має переваги та недоліки, які визначають можливість застосування приладів, що його реалізують, за певних умов експлуатації та відповідно до яких знаходить своє застосування в промисловості. Вибір м (...truncated)