SCADA, АСУ ТП, контроллеры – основная тематика журнала «ИСУП»
Журнал «Информатизация и Системы Управления в Промышленности» публикует тематические материалы посвященные SCADA, АСУ ТП, контроллерам, автоматизации в промышленности.

Вычислители УВП-280 – проверенные устройства с новыми решениями

В статье рассмотрены изменения, внесенные в вычислители УВП‑280, применяемые для вычисления расхода и количества воды, пара, тепловой энергии, различных газов и смесей газов, нефти и нефтепродуктов. Следуя требованиям государственных стандартов, утвержденных в последние годы, разработчики вычислителей из СКБ «Промавтоматика» реализовали ряд новых алгоритмов, улучшили метрологические характеристики преобразователей и внесли другие изменения, подробно описанные в статье.

СКБ «Промавтоматика», г. Москва, Зеленоград

PromAvtomatika.png

Предприятие СКБ «Промавтоматика» в 2017 году отметило 25‑летний юбилей. Все эти годы фирма занимается решением задач измерения расхода различных сред и энергоресурсов, в частности разработкой и изготовлением вычислителей расхода.

С 1999 года СКБ «Промавтоматика» выпускает вычислители серии УВП‑280, применяемые для вычисления расхода и количества воды, пара, тепловой энергии, различных газов и смесей газов, нефти и нефтепродуктов. Современные модификации вычислителей УВП‑280А.01 и УВП‑280Б.01 постоянно совершенствуются с учетом изменяющейся нормативной базы по свойствам измеряемых сред и методам измерения расхода этих сред. Дополнительный импульс к совершенствованию приборов дает развитие промышленных интерфейсов и протоколов связи при расширяющихся возможностях элементной базы (подробнее см. [1], [2], [3]).

В 2017 году были успешно проведены очередные испытания с целью внесения изменений в описание типа вычислителей УВП‑280А.01 и УВП‑280Б.01, зарегистрированных в Госреестре средств измерений (далее ГРСИ) под номером 53503-13. С апреля 2017 года предприятием СКБ «Промавтоматика» был начат выпуск вычислителей УВП‑280А.01 и УВП-280Б.01 (рис. 1), соответствующих измененному описанию типа.

Ris_1.jpg

Рис. 1. Вычислители УВП‑280А.01 и УВП‑280Б.01

Остановимся подробнее на внесенных изменениях, которые отличают вычислители, выпускаемые в настоящее время, от вычислителей, производившихся до апреля 2017 года.

1. Реализован ряд новых алгоритмов расчета физических свойств измеряемых сред:
- природного газа – по комплексу стандартов ГОСТ 30319.(1–3)–2015, введенных в действие с 01.01.2017 взамен ГОСТ 30319.(0–3)-96;
гелиевого концентрата – по ГСССД МР 232-2014;
- попутного нефтяного газа – по методике измерений ФР.1.29.2016.25113 (для измерения расхода попутного нефтяного газа давлением до 30 МПа);
- сырой нефти – по методике измерений ФР.1.29.2016.24564 (для использования в передвижном комплексе для исследования и освоения скважин).

Из этих изменений наиболее актуальным является связанное с реализацией в выпускаемых вычислителях алгоритмов ГОСТ 30319–2015. Обусловлено это следующим. На многих узлах учета природного газа используются алгоритмы вычисления коэффициента сжимаемости GERG‑91 и NX19 из отмененного ГОСТ 30319-96. В соответствии с письмом Росстандарта на вновь вводимых в эксплуатацию, реконструируемых или подвергаемых техническому перевооружению узлах учета должны использоваться вычислители, реализующие требования ГОСТ 30319–2015. Кроме того, в действующих узлах учета природного газа по истечении срока службы/годности СИ, участвующих в непосредственном измерении расхода и количества природного газа, вычислители также должны быть заменены на вычислители, реализующие требования ГОСТ 30319–2015.

2. Раньше вычислители УВП‑280 позволяли подключать по четырехпроводной схеме платиновые и медные термопреобразователи по ГОСТ 6651-2009 с номинальным сопротивлением R0 из ряда: 50, 100, 500 Ом. После внесенных в описание типа изменений этот ряд дополнен значением R0, равным 1000 Ом. Применение термопреобразователей с R0, равным 1000 Ом, снижает требования к сопротивлению линии подключения датчика, а также повышает достоверность и точность канала измерения температуры, так как такие термопреобразователи имеют более высокую чувствительность (ΔR / Δt) по сравнению с термопреобразователями, имеющими меньшее значение R0.

3. Для некоторых узлов учета газа предъявляются повышенные требования к метрологическим характеристикам вычислителей. Например, в стандарте СТО Газпром 5.37-2011 «Единые технические требования на оборудование узлов учета измерения расхода и количества природного газа, применяемых в ОАО “Газпром”» для узлов учета с расходом свыше 100 000 м³/ч пределы относительной погрешности вычислений (по заданным параметрам) объемного расхода газа, приведенного к стандартным условиям, должны быть в пределах ±0,01 %.

В результате внесения изменений в ОТСИ УВП‑280 пределы относительной погрешности вычислений при измерении расхода газа уменьшены до значения ±0,01 %, что расширило сферу применимости вычислителей.

4. Вычислители имеют достаточно широкие возможности по считыванию архивов накопленной информации за задаваемый период:
- вывод на печать – передача данных на принтер, подключаемый непосредственно к вычислителю;
- запись в виде файла на компьютер, подключаемый к вычислителю через USB-порт или порт Ethernet;
- вывод на индикатор вычислителя.

После внесенных в описание типа изменений стал возможен также перенос архивных данных вычислителя на внешний USB-флеш-накопитель, подключаемый через разъем, расположенный на передней панели вычислителя.

5. Ранее пределы относительной погрешности преобразования частотных сигналов от первичных преобразователей (ПП) расхода и плотности составляли ±0,05 % в диапазоне 0…5 кГц и ±0,1 % в диапазоне 5…10 кГц. В новой редакции ОТСИ эти пределы обозначены равными ±0,05 % во всем диапазоне частот от 0 до 10 кГц. Теперь на практике эта погрешность фактически не влияет на погрешность канала измерения частоты при подключении к вычислителю преобразователей с частотным выходом.

В ближайшее время в связи с выходом документа ГСССД МР 273-2018 «Методика расчетного определения плотности, фактора сжимаемости, скорости звука, показателя адиабаты, коэффициента динамической вязкости влажных газовых смесей в диапазоне температур от 263 К до 500 К при давлениях до 30 МПа» СКБ «Промавтоматика» планирует реализовать в вычислителе алгоритмы расчета свойств газовых смесей и по этому документу с внесением соответствующих изменений в описание типа. Реализация указанного алгоритма расширит область применения вычислителей, в частности, их можно будет применять для измерения расхода попутного нефтяного газа, используемого для закачки под высоким давлением в нефтяные скважины при добыче нефти.

Кроме вычислителей СКБ «Пром­автоматика» выпускает ряд устройств, позволяющих расширить возможности применения вычислителей, например, контроллеры для преобразования протокола HART в Mod­bus и радиомодемы. Эти устройства реализуют преобразование и передачу данных в цифровом виде с нулевой погрешностью (то есть не являются средствами измерений) и поэтому могут использоваться совместно с вычислителями в системах коммерческого учета без необходимости внесения их в ГРСИ.

Вычислитель имеет цифровые интерфейсы RS‑232 (2 канала) и RS‑485, которые могут быть использованы для подключения ПП по протоколу Modbus RTU (на практике это в большей степени относится к преобразователям расхода). При таком подключении уменьшается погрешность измерения соответствующего канала измерения, связанная с преобразованием выходного сигнала ПП из цифрового значения в токовый/частотный и обратно сначала в ПП, а затем в вычислителе. Если ПП имеет поддержку HART, то подключение таких ПП к вычислителю возможно и по HART-протоколу с использованием выпускаемого СКБ «Промавтоматика» контроллера КР-HART.М2 (рис. 2). При этом в режиме моноканала HART (с отключенной параметризацией по токовой петле) возможно подключение к вычислителю всех входящих в состав узла учета ПП с поддержкой HART. Контроллер КР-HART.М2 поддерживает последние изменения стандарта HART, что позволяет подключать к вычислителю любые ПП, поддерживающие HART.

Ris_2.jpg

Рис. 2. Контроллер КР-HART.М2

При подключении вычислителя к компьютеру удаленного доступа иногда возникают проблемы с прокладкой проводного канала связи. В этом случае для обеспечения связи между компьютером и вычислителем возможно использование радиомодемов, работающих на разрешенных частотах. СКБ «Промавтоматика» выпускает радиомодемы РМ‑433 и РМ‑868, работающие соответственно на частотах 433 МГц и 868 МГц. Дальность связи этих радиомодемов – до 5 км (в зависимости от условий применения), скорость передачи данных – до 38400 бод.

При использовании вычислителей в составе узлов учета (в измерительных комплексах) с ПП расхода, давления и температуры зачастую возникает вопрос о необходимости разработки методики измерений для конкретного узла учета. Этот вопрос достаточно спорный.

Закон № 102 «Об обеспечении единства средств измерений» требует при проведении измерений для коммерческого учета выполнять прямые измерения или разрабатывать и вносить в Федеральный информационный фонд по обеспечению единства измерений (ФИФ ОЕИ) методику измерений в случае косвенных измерений.

Дальше начинаются вопросы. Например, достаточно ли для узла учета газа использовать в качестве методики измерений ГОСТ Р 8.740-2011 и получить акт проверки состояния и применения средств измерений и соблюдения требований ГОСТ Р 8.740-2011? Или необходимо разрабатывать и вносить в ФИФ ОЕИ методику измерений для этого узла учета?

Для измерительных комплексов с использованием сужающих устройств все ясно: с 1 октября 2016 го­да действует ГОСТ 8.899-2015, устанавливающий необходимость своей методики измерений для каждого такого измерительного комплекса.

При учете тепловой энергии для реализации требований Закона об обеспечении единства средств измерений многие фирмы-изготовители вносят в ГРСИ теплосчетчики с большими списками ПП и тепловычислителей из ГРСИ. В случае применения этих теплосчетчиков считается, что значение количества тепловой энергии определяется методом прямых измерений с известным значением погрешности. Если же теплосчетчик является составным, то есть состоит из СИ утвержденных типов (тепловычислитель, ПП расхода, температуры и давления), но сам тип теплосчетчика отсутствует в ГРСИ, то в данном случае измерения относятся к косвенным и к подобному комплексу необходимо разрабатывать методику измерений. При этом, по сути, такой составной теплосчетчик (с рассчитанной погрешностью, например, по рекомендации МИ 2553-99) не отличается от внесенного в ГРСИ теплосчетчика со списком вычислителей и ПП из ГРСИ и соответствует требованиям п. 112 «Методики осуществления коммерческого учета тепловой энергии, теплоносителя», а именно следующему: «Узел учета должен быть оборудован приборами учета, типы которых внесены в ФИФ ОЕИ. Иные документы аттестационного или рекомендательного характера не требуются».

Для того чтобы при применении вычислителей УВП‑280 в составе различных измерительных комплексов не возникало подобных коллизий, в ГРСИ под номером 62187-15 были внесены счетчики УВП‑281, предназначенные для измерения количества тепловой энергии воды и пара в открытых и закрытых системах теплоснабжения, количества воды, пара и газов и построенные на основе вычислителей УВП‑280. В состав счетчика кроме вычислителя УВП‑280 могут входить ПП температуры, абсолютного/избыточного давления, разности давлений, расхода (количества), внесенные в ГРСИ. В качестве ПП могут применяться средства измерений со следующими выходными сигналами:
- ПП расхода (количества) с частотным или числоимпульсным выходным сигналом с частотой следования импульсов до 10 кГц, с унифицированным токовым выходом по ГОСТ 26.011-80, с протоколом HART (при использовании в составе счетчика контроллера КР-HART), с цифровыми интерфейсами по протоколу Modbus;
- ПП температуры с унифицированным токовым выходом по ГОСТ 26.011-80, с протоколом HART (при использовании контроллера КР-HART), с цифровыми интерфейсами по протоколу Modbus или термопреобразователи сопротивления класса АА, А или В по ГОСТ 6651-2009;
- ПП давления, разности давлений с унифицированным токовым выходом по ГОСТ 26.011-80, с протоколом HART (при использовании в составе счетчика контроллера КР‑HART), с цифровыми интерфейсами по протоколу Modbus.

В качестве ПП расхода могут использоваться объемные и массовые ПП, стандартные сужающие устройства, диафрагмы серий Rosemount 405 и Rosemount 1595, осредняющие напорные трубки.

Существенное отличие счетчика УВП‑281 от многих других внесенных в ГРСИ счетчиков (теплосчетчиков) состоит в том, что состав применяемых в нем ПП не ограничен конкретным списком ПП из описания типа этого счетчика. В УВП‑281 ограничения на применение ПП заключаются только в условии внесения этого ПП в ГРСИ. В соответствии с методикой поверки при прохождении первичной поверки счетчика УВП‑281 с конкретным составом ПП для конкретных условий измерений выполняется расчет погрешности этого счетчика при измерении количества теплоносителя и тепловой энергии (при применении в качестве теплосчетчика) или газа (при применении в качестве счетчика газа). При периодической поверке счетчика УВП‑281 выполняется только проверка документов о поверке СИ, входящих в счетчик.

При использовании в качестве теплосчетчика УВП‑281 соответствует всем требованиям «Правил коммерческого учета тепловой энергии, теплоносителя», утвержденных Постановлением Правительства РФ № 1034 от 18.11.2013 и «Методики осуществления коммерческого учета тепловой энергии, теплоносителя», утвержденной Приказом Минстроя от 17.03.2014 № 99/пр.


Литература

1. Универсальные вычислители расхода УВП‑280А.01 и УВП‑280Б.01 // ИСУП. 2011. № 6.
2. Сафронов С. А. Новые возможности вычислителей УВП‑280А.01, УВП‑280Б.01 // ИСУП. 2014. № 5.
3. Работа вычислителей УВП‑280А.01 (Б.01) в составе систем измерения количества нефти // ИСУП. 2016. № 1.


Статья опубликована в журнале "ИСУП" № 2(74)_2018

В. П. Горский, директор,
СКБ «Промавтоматика», г. Москва, Зеленоград,
тел.: +7 (495) 221-9165,
e‑mail: root@skbpa.ru,
сайт: www.skbpa.ru