АВТОМАТИЗАЦИЯ ГАЗОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ СТАНЦИЙ НА ОСНОВЕ ПРОГРАММНО-ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ СТН-3000

Статья посвящена описанию решений АО «АтлантикТрансгазСистема» по автоматизации газораспеделительных станций (ГРС) на основе программно-технических средств СТН-3000, включая:

• решения по вычислению расхода газа с помощью вычислителя Teleflow ;
• решения по реализации КП ГРС;
• решения по полной автоматизации ГРС и созданию САУ ГРС.

КП ГРС и САУ ГРС выполняются на базе однотипного контроллера СТН-3000 ControlWave , различаются объемом автоматизации и функциональностью.
КП ГРС и САУ ГРС может поставляться как с вычислителем расхода газа Teleflow , так и стыковаться с вычислителями/корректорами расхода газа других поставщиков.

Вычислитель расхода газа TeleFlow

Вычислитель расхода газа ТеleFlow предназначен для измерения расхода газа методом переменного перепада давления с помощью стандартных сужающих устройств.

Вычислитель расхода газа TeleFlow снабжен встроенным комбинированным датчиком перепада давления/избыточного давления, что обеспечивает простую установку прибора на измерительном преобразователе. Для измерения температуры газа TeleFlow снабжен погружным термометром сопротивления типа Pt100, подключенным с помощью бронированного кабеля. TeleFlow снабжен счетным входом и может использоваться в качестве корректора при измерении расхода газа с помощью турбинных и ротационных счетчиков.

1. TeleFlow обеспечивает измерение следующих параметров газа:
• перепад давления газа на сужающем устройстве – 1 раз в секунду;
• избыточное давление газа (в действительности, абсолютное давление за вычетом стандартного барометрического давления) – 1 раз в секунду;
• темпераратура газа – 1 раз в секунду.
  Вычисление расхода осуществляется в соответствии с ГОСТ 8.563-97 (сужающее устройство) или ПР 50.2.019-96 (турбинный и ротационный счетчик). Расчет физических свойств газа осуществляется по NX-19mod, GERG-91, AGA-8(92) в соответствии с ГОСТ 30319-96.
2. TeleFlow обеспечивает хранение следующих архивов:
• архив аварийных сообщений (например, повышение давления) и событий (например, изменение диаметра диафрагмы); TeleFlow способен хранить 200 сообщений. Все сообщения снабжаются метками даты и времени;
3. Часовой архив на 3 месяца, хранится следующая информация:
• Время и дата;
• Перепад давления - среднее значение;
• Давление - среднее значение;
• Температура - среднее значение;
• Расход газа – среднее значение;
• Время потока;
• Часовой объем газа.
4. Ежесуточный архив на 1 год, хранится следующая информация:
• Время и дата;
• Перепад давления - среднее значение;
• Давление - среднее значение;
• Температура - среднее значение;
• Расход газа – среднее значение;
• Время потока;
• Суточный объем газа.
5. Архив трендов (мгновенных значений) на 7 суток при записи 1 раз в 15 минут, хранится следующая информация:
• Время и дата;
• Перепад давления;
• Давление;
• Температура.
6. Расчет увеличения оъема газа производится 1 раз в секунду.

Перечень архивов может быть легко изменен или дополнен по желанию пользователя.

Благодаря применению стандартных протоколов обмена (BSAP или MODBUS) TeleFlow легко интегрируется в любую вышестоящую систему (например, систему телемеханики).

Вычислитель расхода газа TeleFlow 3530-10 прошел полную сертификацию на территории Российской Федерации.

По отношению к распространенным в настоящее время вычислителям расхода газа TeleFlow имеет следующие преимущества:

Простота изменения методик расчета расхода газа и отсутствие проблемы замены программного обеспечения

TeleFlow , как и большинство современных вычислителей расхода газа, представляет собой микропроцессорное устройство для выполнения расчета расхода газа на базе сужающих устройств и коррекции объема газа счетчиков природного газа того, или иного типа. Тем не менее TeleFlow имеет более гибкое программное обеспечение (ПО) с точки зрения обновления расчетных процедур при смене стандартов расчета расхода газа. Если для изменения ПО в большинстве вычислителей расчета расхода газа необходимо выполнить замену ПЗУ с расчетными процедурами, то в TeleFlow данная операция выполняется посредством загрузки файла с новой версией ПО во FLASH -память вычислителя с использованием штатного программного обеспечения. Таким образом, обновление ПО в большинстве вычислителей требует присутствия представителя фирмы поставщика вычислителя, тогда как загрузка нового ПО TeleFlow может быть проведена персоналом эксплуатирующей организации, что упрощает и сокращает как затраты так и сроки обновления ПО.

Интеграция вычислителей расхода газа (ВРГ) с уровнями АСУТП и АСУПХД предприятий

Передача информации об объеме природного газа ГРС, ГИС, ГРП одна из главнейших задач службы диспетчеризации предприятий. Несомненно, вопрос интеграции ВРГ с АСУТП предприятия обеспечит сокращение времени обработки данных по поставкам газа. Применение в TeleFlow двух стандартных протоколов передачи данных (BSAP и MODBUS) позволяет обеспечить интеграцию TeleFlow с существующим оборудованием АСУТП (практически все производители контроллеров АСУТП поддерживают протокол Modbus ) предприятий. В этом случае можно использовать существующие связные каналы АСУТП и ТМ. Как правило, применение распространенных на территории Российской Федерации вычислителей расхода газа, имеющих закрытый протокол, требует выделения отдельных каналов связи с узлов учета расхода газа на диспетчерский пункт (ДП), что не всегда представляется возможным.

Датчики вычислителя расхода газа и эффективность их использования

TeleFlow имеет встроенный датчик каналов давления, разности давлений и температуры и, таким образом, рассчитан на вычисление расхода газа по одному измерительному трубопроводу (ИТ). Большинство известных вычислителей расхода газа имеют выносные датчики давления, разности давлений, температуры и обеспечивают расчет расхода от одного до трех ИТ, в зависимости от версии вычислителя. При этом с увеличением числа используемых ИТ уменьшается глубина ретроспективы данных по расходу газа. Как правило, для повышения точности расчета расхода в известных вычислоителях расхода газа для режимов «Зима/Лето» используются два датчика разности давлений. При этом следует учесть, что датчики работают попеременно. Два TeleFlow на ИТ «Зима/Лето» по стоимости сравнимы с предлагаемыми на рынке вычислителями расхода газа на два канала за счет относительно низкой стоимости TeleFlow в целом. Кроме того, наличие счетного входа позволяет применить для режима «Лето» ротационный или турбинный счетчики.

Поверка вычислителей расхода газа

Так как TeleFlow имеет встроенный комбинированный датчик каналов давления, разности давлений и температуры, то поверку вычислителя проводят отдельно по каналам с последующим расчетом погрешности всего комплекса учета расхода газа. Данный вариант процедуры поверки представляется наиболее правильным, так как можно рассчитать погрешность всего комплекса с учетом влияния геометрии сужающего устройства (СУ) и ИТ, а также ограничений методологического характера. В распространенных вычислителях расхода газа проводится сквозная поверка вычислителя, где в качестве регламентируемой задается погрешность расчета расхода газа. При этом оценка поведения каждого канала измерений невозможна. Кроме того, не представляется возможным проверить точность расчетных процедур и их соответствие требованиям ГОСТа. Следует отметить, что одновременная подача эталонного давления, разности давлений и их удержание в заданной области не позволяет оценить систематическую погрешность.

Использование в известных вычислителях расхода газа датчиков и измерительных каналов с выходом/входом по напряжению требует сокращения линий связи между датчиками и расчетным блоком вычислителя, для уменьшения влияния шумов и наводок электромагнитных полей. Применение в TeleFlow встроенного датчика давления, разности давлений обеспечивает повышение точности измерения.

Контролируемый пункт ГРС

Контролируемый пункт ГРС обеспечивает следующий объем автоматизации (конкретный состав параметров определяется проектом):

1. Телеизмерение:
• давление газа на входе ГРС;
• температура газа на входе ГРС;
• уровень защитного потенциала трубы на входе ГРС;
• температура газа после подогревателя;
• температура воздуха в помещении редуцирования (температура воды в системе отопления);
• давление газа на выходе ГРС;
• температура газа на выходе ГРС.
2. Телесигнализация:
• положение телеуправляемых кранов;
• давление на входе ГРС выше нормы;
• давление на выходе ГРС выше/ниже нормы;
• авария подогревателя;
• проникновение на территорию ГРС и/или помещение ГРС.
3. Телеуправление:
• управление телеуправляемыми кранами;
• управление клапаном подачи одоранта.
4. Телерегулирование:
• регулирование тока СКЗ.

Также КП ГРС обеспечивает сбор информации с вычислителей расхода газа (FlowBoss, TeleFlow, SuperFlow, Гиперфлоу, СПГ-761 и др.) и передачу ее на пункт управления. При применении вычислителя расхода газа TeleFlow на ПУ передаются архивы непосредственно из вычислителя расхода.

КП ГРС обеспечивает передачу информации на ПУ по выделенной линии связи с помощью модема Telenetics DSP9612-LV (в рамках канала связи системы телемеханики).

КП ГРС имеет источник бесперебойного питания, обеспечивающего питание КП и датчиков в течение 72 часов.

Система автоматического управления ГРС

Система автоматического управления ГРС (САУ ГРС) обеспечивает выполнение функций учета расхода газа, функций телемеханики, а также выполнение функции управления технологическим оборудованием ГРС в автоматическом режиме.

САУ ГРС обеспечивает следующий объем автоматизации (конкретный состав параметров определяется проектом):

1. Телеизмерение:
• температура газа на входе ГРС;
• температура газа на выходе ГРС;
• температуры газа после подогревателя;
• температура газа рабочая;
• напряжение СКЗ;
• ток СКЗ;
• уровень защитного потенциала;давление газа на входе ГРС;
• давление газа на выходе ГРС.
2. Телесигнализация:
• положение кранов;
• давление газа на входе ГРС выше нормы;
• давление газа на входе ГРС ниже нормы;
• пожар в помещениях ГРС.
3. Телеуправление, в том числе автоматическое управление по заданным алгоритмам.
4. Телерегулирование тока СКЗ.

Для представления информации в САУ ГРС предусмотрена панель оператора.

Данные по замерному узлу включают следующее:

• температура и давление газа на замерном узле;
• вычисленный объем газа на данный час, на текущие сутки;
• вычисленный объем газа за прошедший час, за прошедшие сутки;
• нескорректированный объем газа на данный час;
• нескорректированный объем газа за прошедший час, за прошедшие сутки;
• среднее давление и средняя температура газа за прошедший час;
• среднее давление и средняя температура газа за прошедшие сутки.

САУ ГРС обеспечивает передачу информации на ПУ по выделенной линии связи с помощью модема Telenetics DSP9612-LV (в рамках канала связи системы телемеханики).
САУ ГРС имеет источник бесперебойного питания, обеспечивающего питание КП и датчиков в течение 72 часов.

Реализованные ГРС

В настоящее время работают или находятся в пусконаладке 14 ГРС, автоматизация которых основана на рассмотренных выше решениях:

ООО "Пермтрансгаз":
ГРС "Алнаши", ГРС "Верещагино", ГРС №3, г.Ижевск, ГРС "Карагай", ГРС "Уинская", ГРС "Очер", ГРС "Очистные" ( г.Ижевск)
ООО "Лентрансгаз":
ГРС "Волхов", ГРС "Морозово", ГРС "Синявино", ГРС "Петрокрепость", ГРС "Мыслино", ГРС "Дальняя поляна", ГРС "Кондопога"

Программное обеспечение системы автоматизации объекта
Если после выдержки времени 30 секунд, давление в обводной линии не появляется, включается аварийная сигнализация, и закрывается задвижка КШ 3