Как не переплачивать за газ?

Где и что измеряем
Пункты (узлы) учета газа, или УУГ, можно разбить на три больших группы: узлы учета для магистральных трубопроводов высокого давления, узлы учета для распределительных сетей среднего и низкого давления и бытовые счетчики газа. Для промышленных предприятий, потребляющих природный газ, наибольший интерес представляют УУГ второй группы, которые обеспечивают не только коммерческий учет газа (на входе во внутреннюю сеть), но и технологический контроль его расходования (непосредственно в технологическом цикле – например, в печах или химических установках).
Газ измеряется согласно ГОСТ 5542 в единицах объема, приведенных к стандартным условиям (по ГОСТ 30319.0- 96 – 1 атм, 20ºС), путем автоматической коррекции по температуре, давлению и коэффициенту сжимаемости.
«Для коммерческого учета газа (дающего основания для расчетов между поставщиком, газотранспортной организацией, газораспределительной организацией и потребителем) требуются измерительные приборы, которые допущены Госреестром средств измерений для коммерческого применения, - говорит Александр Шохирев, главный специалист Уральского филиала ООО «Техноаналит». - Узлы учета со стороны поставщика обычно ставятся за газораспределительной станцией или пунктом (ГРС, ГРП). Со стороны потребителей они устанавливаются за границей раздела с поставщиком до или после пунктов подготовки газа (ППГ), в зависимости от чистоты газа и используемого метода измерения».
Стандартные узлы учета расхода газа, применяемые на предприятиях, измеряют избыточное давление и температуру газа, вычисляют его мгновенный расход в рабочих и стандартных условиях в режиме реального времени, ведут архив среднечасовых и среднесуточных параметров и объема продукта. В качестве опций УУГ может допускать ввод договорных и предельных условий газоснабжения и определять нештатную ситуацию в соответствии с заданными алгоритмами и договорными значениями расхода.

Пункт учета газа ПУГ-Ш-40 ВК (на базе счетчика ВК G25) «ЭЛЬСТЕР Газэлектроника»

Измерил – пересчитай
Узел учета – комплект средств измерений и устройств (обычно скомпонованный в собственном шкафе), обеспечивающий учет количества газа, контроль и регистрацию его параметров. Первыми на входе, в случае их использования, располагаются фильтр (в том числе высокой степени очистки) с приборами для измерения рабочего давления измеряемого газа и контроля перепада давления на фильтре. Фильтр не применяется, если у потребителя нет сомнений в чистоте поступающего продукта или она не важна.
Сократить рабочее пространство, занимаемое УУГ (если это необходимо), позволяет стабилизатор потока газа, благодаря которому сильно укорачиваются прямолинейные участки трубы до и после счетчика.
В состав узла также входят счетчик газа с входными и выходными участками, датчики температуры и давления, плотномеры рабочей и нормальной плотности, корректор и флоукомпьютер (вычислитель расхода газа), запорная арматура и устройство обводного газопровода (байпас) с установленным на нем отключающим устройством. Опционально в составе УУГ могут располагаться также хроматограф, калориметр, устройство архивирования данных, принтер и программное обеспечение (АРМ).
В условиях низких температур окружающей среды и, соответственно, поставляемого газа, погрешность измерения без учета температуры может быть очень значительной. Без компенсатора (корректора), который исключает влияние температуры, это привело бы к существенным потерям для поставщика газа. В жаркую погоду, соответственно, пришлось бы страдать потребителям, поскольку превышение температуры всего на один градус от нормальной отнимало бы у них 1/293 оплаченного объема газа.
«Поскольку газ легко сжимается, то его объем должен рассчитываться по объему, измеренному в рабочих условиях, - рассказывает Александр Шохирев. - Данную функцию выполняют корректоры - компьютеры, которые производят расчеты либо на основе полученных величин давления, температуры и коэффициента сжимаемости, либо исходя из значений плотности при рабочих и нормальных условиях. Чтобы скорректировать систематическую ошибку, при измерениях рабочей плотности часто также требуется измеритель скорости звука в газе.
Для приведения объема газа к стандартным условиям используется два метода расчета. Первый - это приведение по плотности, который использует отношение рабочей и стандартной плотности газа, измеренных соответствующими плотномерами. Данный метод на сегодняшний момент мало используется ввиду большой погрешности.
Для приведения по состоянию используется значение температуры и абсолютного давления газа для вычисления по уравнению состояния. Так же в этом методе используется коэффициент сжимаемости, который характеризует отклонение реального газа от идеального. Чтобы определить сжимаемость, необходимо измерить нормальную плотность, высшую теплопроводную способность (калорийность) и содержание СО2. Для этой цели подходит газовый хроматограф, но обычно коэффициент сжимаемости и состав газа, которые могут существенно повлиять на приведение, считают «условно постоянными» - высокая стоимость промышленного хроматографа и отсутствие требований в нормативных документах не способствуют его установке в узлы учета газа.
Калорийность, нужная также при определении внутренней энергии газа, измеряется в лаборатории два раза в месяц, при этом в паспорте газа она четко фиксируется поставщиком. Однако потребители, которые используют попутный газ, нередко имеют существенное изменение калорийности в течение нескольких часов, что без регулирования энергетического потока может привести к повреждению оборудования или нарушению техпроцесса. В данном случае использование калориметра просто необходимо».
Несмотря на важность каждого прибора в УУГ, самым главным надо признать счетчик (расходомер).

Пункт учета расхода газа ПУ-1600-ЭК (Газпроммаш)

Главный по шкафу
Все счетчики газа классифицируются по принципу измерения расхода (массовый или объемный), способу измерения, входному давлению и типоразмеру.
«На рынке УУГ для магистральных трубопроводов представлены решения на базе расходомеров перепада давления и ультразвуковых расходомеров, - говорит Антон Хузин, Коммерческий директор ЗАО "Эмис". - Несмотря на их высокую стоимость, наиболее точные ультразвуковые расходомеры все чаще используются в магистральных УУГ в целях снижения погрешности измерения расхода. Для учета газа в быту и на малых предприятиях в подавляющем большинстве случаев используются мембранные счетчики газа (в исключительных случаях - ультразвуковые)».
По мнению заместителя начальника цеха по обслуживанию и ремонту АГНКС ООО «Газпром Трансгаз Санкт-Петербург» Андрея Гольца, «массовые счетчики применяются на низком давлении, объемные - на больших трубах с диаметром до 1400 мм, где за сутки проходит до 90 млн м³ газа (здесь особо важна точность подсчета). Чем выше входное давление, тем прочнее корпус расходомера (от стали 20 до полунержавейки для давления 100 кг/см²) и тем он дороже. Например, расходомеры для труб большого диаметра выполняются в форме шайб, интегрированных непосредственно в газопровод. Счетчик (со своим аккумулятором) стоит на трубе, приезжает бригада и с расстояния 50 м считывает по радиоканалу информацию.
Физических принципов измерения объема или массы достаточно много, и счетчики постоянно совершенствуются. Например, некогда была популярна трубка Вентури, которая просто вставлялась в трубопровод, и по интегральной схеме высчитывалось количество газа - сейчас эти трубки выводятся из эксплуатации. Появились новые методы замера, в том числе ультразвуковой, лазерный...
Универсальных расходомеров нет, каждый учитывает давление и необходимую пропускную способность газовой магистрали – счетчик не может быть сдерживающим фактором на трубе при перекачке газа. Кроме того, не поставите же вы чугунный счетчик на газовую плиту, где давление всего 180 г/см²».
Существует несколько типов газовых счетчиков: сужающие устройства (сопла, шайбы), в которых расход вычисляется по перепаду давления, ротационные расходомеры, турбинные, вихревые. Но какой бы счетчик газа ни стоял на трубе, он должен проходить первичную проверку при производстве или вводе в эксплуатацию, а затем и метрологическую поверку (через определенный изготовителем межповерочный интервал).
«В основе большинства узлов учета для распределительных сетей среднего и низкого давления, представленных на рынке России, находятся ротационные и турбинные счетчики газа, - подытоживает Антон Хузин. - Эти механические счетчики получили широкое распространение благодаря стабильной работе в режимах малого потребления газа. В тех случаях, когда потребление газа достаточно большое, в основе УУГ используются вихревые расходомеры. Данный факт обусловлен более высоким стандартным диапазоном расхода вихревых расходомеров и дополнительной экономией на их обслуживании из-за отсутствия движущихся частей».
«Эксплуатируем счетчики Арзамасского завода газового оборудования, датчики температуры от «Элемера» и «Метрана», датчики давления «Мега» от ФГУП СПО «Аналитприбор», - делится Константин Козловский, начальник участка КИП цеха по обслуживанию и ремонту АГНКС ООО «Газпром Трансгаз Санкт-Петербург». - Если уж обновлять узел учета, то надо менять весь комплекс, переходить на другой принцип измерения газа – не турбинный, а напорную трубку Анубар. Это объемный метод, в котором два стержня с калиброванными отверстиями помещается в трубопровод. Принцип схож с диафрагменным, то есть измеряется разность давлений до и после счетчика. Это самый современный способ измерения, но в России такие расходомеры пока не выпускаются».

Пункт учета газа ПУГ-ШУЭО-650-65 (2х ниточный зима-лето) «ЭЛЬСТЕР Газэлектроника»

Компоновка и обогрев
Когда узел учета газа располагается в компрессорном цехе или другом закрытом помещении, обогрев ему обычно не требуется. Для крупных узлов учета газа (диаметр трубопровода 150 мм и более) также используется открытая установка датчиков (морозостойкого исполнения). Во всех остальных случаях УУГ защищаются от внешних условий с помощью металлических шкафов.
«Шкафной УУГ представляет собой рамную сварную конструкцию с расположенными на ней трубопроводом и газовым оборудованием, помещенными либо в утепленный неотапливаемый шкаф (исполнение Ш), либо в шкаф с теплоизоляцией и обогревом (исполнения ШУЭО и ШУГО), - утверждает Егор Булыгин, ведущий инженер ООО «Техноаналит» (Москва). - В конструкции ШУЭО предусмотрен электрообогрев во взрывобезопасном исполнении со степенью взрывозащиты, допускающей его применение во взрывоопасных зонах классов В-1а и В-1г, где в аварийных ситуациях возможно образование взрывоопасных смесей температурных групп Т1-Т6 согласно «Правилам устройств электроустановок (ПУЭ)». Обогреватель устанавливается снаружи под днищем шкафа, взрывозащищенный электрообогреватель устанавливается внутри, а блок управления выносится в автономный отсек на боковой стенке шкафа.
В конструкции пункта исполнения ШУГО предусмотрено газовое обогревательное оборудование».
«Все шкафные узлы учета газа отличаются по компоновке, - продолжает Александр Шохирев. - Аббревиатуры являются сокращением от названий - шкафные узлы учета расхода газа (ШУУРГ), пункт учета расхода газа (ПУРГ), пункт учета газа (ПУГ)... Все эти названия не «гостированы» и могут использоваться как для создания торговой марки, так и для обозначения способа исполнения и места применения узла учета».
Габариты и масса узла в основном определяются номинальным диаметром трубопровода и типом используемого счетчика газа, поскольку от этого прямо зависят длины входного и выходного участка. Промышленный УУГ, как правило – достаточно массивное оборудование (весом до нескольких тонн), поэтому такие пункты учета снабжаются строповочными устройствами, рассчитанными на подъем и погрузку.

Вихревой расходомер ЭМИС-ВИХРЬ 200

Узел учета и рынок
На рынке узлов учета газа и счетчиков в России широко представлены как крупные зарубежные производители, так и российские: Pietro Fiorentini S.p.A., SICK Maihak GmbH, RMG Regel&Messtechnik GmbH, Emerson, ELSTER, Aсtaris, Metrix, «Газдевайс» и множество региональных производителей.
Какой узел учета или счетчик выбрать, потребитель нередко решает исходя из стоимости продукции, между тем гораздо важнее экономичность эксплуатации, надежность и точность измерения расхода газа в любых условиях.
«Стоимость узла зависит от типоразмера и точности учета газа, - полагает Александр Шохирев. - Самая дорогая часть УУГ, позволяющая добиться максимальной точности при вычислении нормального объема и калорийности газа - on-line хроматограф. Существенную часть в стоимости крупных узлов занимают и счетчики газа. При этом современные узлы учета обеспечивают суммарную погрешность всего узла 0,2% - только за счет повышения точности измерения можно окупить затраты для крупных потребителей газа в течение нескольких месяцев. Калориметр стоит вдвое меньше хроматографа, но при этом также вдвое возрастает погрешность приведения к нормальным условиям.
В настоящее время в России большая часть промышленных УУГ использует для определения расхода сужающие устройства. При относительной дешевизне данного метода измерения он не обеспечивает широкого диапазона измерения и высокой точности. Применение других типов счетчиков сдерживается их высокой стоимостью и отсутствием поверочных стендов в России для счетчиков с типоразмером больше G6500. Перспективны с данной точки зрения ультразвуковые счетчики, которые позволяют проводить поверку по месту «на ходу» без отключения расходомера.
К сожалению, у нас распространены сети низкого давления, из которых потребители получают газ давлением 12-16 атм и менее. Это ведет к использованию счетчиков больших диаметров, стоимость которых существенна. Также газоснабжение низким давлением в энергетике требует для газовых турбин использования газодожимных компрессоров, при этом на ГРС поставщиков газ редуцируется».
Поскольку энергии УУГ не потребляет (если не учитывать обогрев шкафа), экономичность узла определяется тем, насколько часто нужно поверять составляющие его приборы, а также ремонтировать и обслуживать их. «Зачастую основная затратная статья для счетчика газа - его поверка, - убежден Александр Шохирев. - Таким образом, экономичность эксплуатации напрямую зависит от продолжительности межповерочного интервала, который для немеханических счетчиков (вихревых и ультразвуковых) составляет восемь лет». Дополнительную экономию на обслуживании также дает возможность проведения поверки беспроливным методом.
«Несмотря на очевидную экономию от использования современных УУГ, рынок пунктов учета газа сократился на 15-30% относительно 2008 года, - констатирует Антон Хузин. - Такое положение дел обусловлено сокращением объемов потребления газа, а значит и измерения его расхода.
В целях экономии многие морально устаревшие узлы учета на базе стандартных сужающих устройств модернизируются и вновь вводятся в эксплуатацию. Модернизация, как правило, подразумевает доработку узла под новые требования 8.586.2-2005 «Измерение расхода и количества жидкостей и газов с помощью стандартных сужающих устройств». Эта тенденция обусловила рост на комплектующие к традиционным узлам, такие как струевыпрямители, вентильные блоки, датчики разности давлений и прочее.
В связи с падением курса рубля ускорилась разработка отечественных ультразвуковых расходомеров, поскольку в настоящий момент используются импортные сенсоры для этих приборов.
Вне зависимости от кризиса, развивается направление по созданию единой многоуровневой системы учета газа от магистральных трубопроводов до конечного потребителя, в связи с чем активно внедряются системы телеметрии. Не менее активно идут разработки автономных УУГ, работающих от внутренних источников питания или от солнечных батарей с функцией беспроводной передачи данных».

Олег Никитин, EnergyLand.info
На первой фото: вихревой расходомер ЭМИС-ВИХРЬ 200 диаметром 300 мм в одном из узлов учета природного газа

Ссылки по теме:
Введение в газоизмерительную технику от RMG Messtechnik GmbH (на рус. языке)
Давление – в норме 
Выбор и эксплуатация оборудования: кризис диктует свои условия