Современные тенденции развития вычислительных комплексов для коммерческого учета газа

Вычислительный комплекс коммерческого учета газа в общем можно охарактеризовать как «черный ящик», на входе которого три физические измеряемые величины (если не рассматривать поточные хроматографы или плотномеры): дифференциальное давление, абсолютное давление, температура газа. Этот «ящик» имеет двунаправленный канал связи для ввода статических параметров (диаметр диафрагмы, материал и т.д.), условно постоянных величин (плотность газа, азот – N2, углекислый газ – CO2).

Внутри «черного ящика» имеется вычислитель и память, где хранятся результаты расчетов и внештатных, - возможно, аварийных – ситуаций, внешних вмешательств. Архивы в вычислительном комплексе позволяют производить сравнение считанной и переданной с компьютера информации от потребителя к поставщику газа или наоборот. Они, в отличие от компьютерных архивов, не допускают никаких корректировок.

Измерительный многопараметрический преобразователь-вычислитель ПМ-3В

Первым отечественным вычислительным комплексом (с применением импортных деталей) был аппарат «Суперфлоу-IIE».

Почему его можно назвать комплексом? Потому, что этот аппарат имел нормированную относительную погрешность измерения объема газа, хотя измерение дифференциального давления и избыточного (абсолютного) давления производилось датчиками с нормированной приведенной погрешностью, а температура измерялась с нормированной абсолютной погрешностью.

В нем, конечно, не учитывались погрешности измерения плотности, N2, CO2, их нестабильность в течении 7-9 дней.

Отметим, что вычислительный комплекс нельзя путать с вычислителем, в котором нормируется только погрешность вычисления расхода относительно эталонной программы.

Если задать вопрос о различиях современных вычислителей с точки зрения точности вычисления относительно эталонной программы, то можно сказать, что все вычислители практически одинаковы. Различия имеются только с точки зрения технологии изготовления конструкции. В вычислителях импортного производства могут быть заложены алгоритмы расчетов, которые часто не соответствуют отечественной нормативной базе.

Иногда сервисные функции вычислителей необоснованно усложняются либо самими разработчиками и производителями, либо некомпетентными дополнительными требованиями чиновников, которыми те пытаются приблизить его к компьютеру. При этом забывают, что основное назначение вычислителей – иметь некорректируемый архив. Чем проще вычислитель – тем надежней его программное обеспечение, тем меньше ошибок, сбоев, отказов.

Но вернемся к анализу вычислительных комплексов. Эти комплексы можно разделить на три градации. Комплексы типа «Суперфлоу» предлагается отнести к первому поколению. В них используются датчики с непрерывными аналоговыми (токовыми или потенциальными) выходными сигналами, а вычислители содержат коммутаторы и аналого-цифровые преобразователи. То есть, по факту эти комплексы содержат измерительные каналы. Сочетание аналоговых сигналов с относительно низкой разрешающей способностью аналого-цифровых преобразователей вычислителей привело к увеличению числа датчиков дифференциального давления в составе комплексов. Применение параллельно датчиков разных диапазонов позволило фактически расширить измерительный диапазон к 1:100 для двух датчиков. Так, в частности, для «Суперфлоу-IIE» использовались параллельно датчики с диапазонами 62, 2 кПа и 6, 2 кПа.

К сожалению, такая конструкция комплексов первого поколения, будучи типовой, не учитывает, что ее применение недопустимо в узлах учета, где расход газа в течение суток изменяется в соотношении 1:10. В этом случае при работе в диапазоне 62, 2 кПа не разрушается, но оказывается «передавленным» и, как результат, - его погрешность в течение 14-20 часов превышает нормированную.

К вычислительным комплексам второго поколения следует отнести те, в которых применяются датчики с цифровыми выходными сигналами: так называемые датчики с HART-протоколом. В этих комплексах измерительные каналы конструктивно расположены в самых датчиках, а между вычислителем и датчиками существует только канал связи. К такому типу относятся вычислительные комплексы «Суперфлоу-21», «ФЛОУТЕК», «ФЛОУТЕК-ТМ», УТГ, «Флоинек» и т. д.

В отличие от комплексов первого поколения, в измерительных каналах которых информация искажается помехами, в комплексах второго поколения информация с наложенной помехой, искажающей результат измерения, будет «отсеяна» и не принята.

Сами же датчики с цифровым выходным сигналом, как правило, имеют диапазон измерения 1:100 и достаточную разрешающую способность. Правда, допускаемая перестройка их верхнего диапазона приводит к увеличению приведенной погрешности измерения.

Вычислительный комплекс третьего поколения – это совмещенная конструкция вычислителя с сенсорами датчика или, что более точно, размещение вычислителя внутри корпуса комбинированного сенсора. Такие вычислительные комплексы-датчики выпускаются американскими фирмами «Эмерсон» (датчик 3095FT) и «Флоавтомейшен» (Autopilot). Среди отечественных комплексов к третьему поколению относится комплекс-датчик ПМ-3В, производства ООО «Укргазтех» (г. Киев).

На сегодняшний день этот комплекс по характеристикам может заменить указанные выше импортные комплексы третьего поколения, причем реальные точностные характеристики комплекса-датчика ПМ-3В, его стабильность по отношению к температурному воздействию окружающей среды, реальный диапазон измерения 1:1000 даже превосходит эти комплексы.

К примеру, наиболее передовой датчик 3051S последней разработки фирмы «Эмерсон» имеет приведенную погрешность 0, 04%.

Датчик-вычислитель ПМ-3В в диапазоне 1:100 по дифференциальному и абсолютному давлению имеет относительную погрешность порядка 0, 05%.

Что касается простоты вычислителя и надежности программного обеспечения, то датчик-вычислитель ПМ-3В эксплуатируется более двух лет. Он не имеет клавиатуры, а информация на дисплее «листается» последовательно. Этого для эксплуатации оказалось вполне достаточно. Кроме того, при случайном сбое аппаратно-программные средства автоматически восстанавливают конфигурацию комплекса. Отметим, что при эксплуатации датчика-вычислителя ПМ-3В сбоев работы комплекса не наблюдалось.

Выводы

Вычислительный комплекс ПМ-3В – комплекс третьего поколения, который превосходит на сегодняшний день все отечественные и зарубежные аналоги. Впервые в практике комплексов такого класса с декабря 2003 г. производитель берет на себя односторонние обязательства по измерению дифференциального и абсолютного давлений с относительной погрешностью не более 0, 05% в диапазоне 1:100.

Комплекс на базе ПМ-3В рекомендован Российским метрологическим центром ООО «ОМЦ Газметрология» к применению на объектах ОАО «Газпром».

На текущий момент в ДК «Укртрансгаз» внедрено пока лишь пять комплексов более ранних разработок. Около 40 комплексов ведут точный и бесперебойный учет газа на различных предприятиях Украины.

Новые технологии и оборудование для создания полностью автоматизированных ГРС
индикацию значений измеряемых давлений и заданных уставок защиты, а также причин срабатывания предупредительной и аварийной сигнализации на жидкокристаллическом алфавитно-цифровом индикаторе пульта комплекса;