Тенденции развития российского рынка промышленных узлов учета газа

В статье рассмотрена ситуация на рынке систем учета газа, в частности, новые требования СТО ГАЗПРОМ ГАЗОРАСПРЕДЕЛЕНИЕ 2.4-13-1-2025 к показателям точности. Анализируются разные типы приборов учета газа и критерии их выбора для различных условий применения. Рассказано о преимуществах и недостатках счетчиков разного типа.

ООО «НПФ «РАСКО», г. Москва,
ООО «РАСКО Газэлектроника», г. Арзамас, Нижегородская обл.

скачать pdf >>

Газовая отрасль считается достаточно консервативной. Это обусловлено тем, что новые технические решения, как правило, находят широкое применение только после довольно длительной проверки в реальных условиях эксплуатации. Это в полной ме­ре относится и к узлам измерения расхода га­за (УИРГ), прежде всего промышленным, так как, учитывая объемы природного га­за, потребляемого промышленными предприятиями, це­на ошибки здесь особенно велика. К сожалению, это практически незыблемое ранее правило бы­ло существенно нарушено в последние го­ды. И на то бы­ли вполне объективные причины.

В 2022 году, после начала СВО, большинство западных компаний, продукция которых, как производимая в России, так и закупаемая по импорту, составляла значительную часть парка промышленных УИРГ, практически единовременно ушли из России. При этом также разорвались логистические цепочки поставки комплектующих, бы­ли остановлены российские предприятия, принадлежащие западным компаниям. В результате в стране возник острый дефицит современных приборов учета га­за, а образовавшийся вакуум стал быстро заполняться российскими предприятиями, продукция которых или бы­ла до то­го времени недостаточно известна, или фактически представляла собой перекупленные по системе ОЕМ счетчики га­за малоизвестных производителей, в первую очередь из Китая, и далеко не всегда соответствовала по качеству и надежности работы приборам ушедших с российского рынка компаний. Не говоря уже о том, что в основной своей массе данные приборы не только не бы­ли адаптированы к российским условиям эксплуатации, но и не всегда в полной ме­ре соответствовали российским нормативам: например, в части расположения мест отбора давления га­за, расположения датчиков температуры, обеспечения контроля за перепадом давления на счетчиках га­за, где это необходимо, и т. д. Одновременно существенно ухудшился уровень сервиса, технической поддержки и ремонта узлов учета.

При этом возникла и другая проблема: технически неоправданное применение (во многих случаях вынужденное) некоторых типов счетчиков газа в условиях, когда их корректная работа как минимум затруднена, если вообще возможна. В первую очередь это касается применения узлов учета на ба­зе ультразвуковых счетчиков га­за при малых давлениях га­за, в условиях наличия существенных вибраций, акустических шумов или электромагнитных помех, а также счетчиков га­за парциального ти­па для работы на загрязненном и влажном га­зе. Другими словами, устанавливали не то, что нужно и технически оправданно, а то, что удалось достать.

В условиях восстановления предложения и расширения ассортимента оборудования на рынке приборов учета газа актуализируется задача обоснованного выбора как типа средств измерений, так и их производителя с учетом технических и экономических факторов. Стоимость узла учета газа, как правило, составляет незначительную долю от стоимости объема природного газа, проходящего через него за межповерочный интервал, который обычно составляет 4–5 лет. При соблюдении требований эксплуатации такие узлы учета могут использоваться в течение нескольких межповерочных интервалов.

В то же время выход узла учета из строя и последующий ремонт, сопровождающийся расчетами за газ по установленной мощности оборудования, может приводить к существенному увеличению затрат на энергоресурс даже при относительно коротких сроках восстановления работоспособности.В связи с этим при выборе приборов учета газа учитываются не только их технические характеристики, но и наличие у производителя системы технической поддержки, сервисной инфраструктуры, аккредитованных центров обслуживания, а также доступность запасных частей и специализированного оборудования.

Однако для того, чтобы УИРГ безотказно работал в течение установленного срока службы, а его показания бы­ли неизменно корректны, только этого недостаточно. Необходимо также выбрать оптимальный тип узла учета, обладающего в каждом конкретном случае наивысшей метрологической и эксплуатационной надежностью. Для этого воспользуемся общепризнанными критериями их оценки.

Критерием 1 является полнопоточное исполнение счетчика га­за, когда весь измеряемый объем га­за проходит через измерительное сечение прибора. Анализ конструкции приборов показывает, что все основные ти­пы счетчиков га­за – диафрагменные, ротационные, турбинные, ультразвуковые и вихревые – соответствуют данному критерию. Исключение – струйные автогенераторные и микротермальные счетчики га­за, что потенциально существенно снижает их метрологическую надежность [2].

Критерий 2 – это прямой метод измерения соответствующего параметра, в данном случае – объема га­за при рабочих условиях. В приборах, реализующих данный метод, например, в диафрагменных и ротационных счетчиках га­за, обеспечивается перенос строго определенных объемов га­за со входа на выход при каждом цикле работы счетчика.

К сожалению, далеко не все методы измерения расхода и объема га­за являются прямыми. В то же время созданные на их основе счетчики га­за, реализующие косвенные методы измерения, часто превосходят приборы, использующие прямые методы измерения, по массогабаритным характеристикам, стоимости, надежности работы в тяжелых условиях эксплуатации и т. д. Поэтому они то­же широко применяются, особенно если обеспечены надежные методы контроля их работоспособности. Из таких методов наивысшей метрологической надежностью обладают счетчики га­за, в которых вычисление объема га­за производится умножением «естественного» сигнала счетчика (например, прямо пропорциональной скорости потока га­за в измерительном канале частоты вращения турбинки или частоты вихреобразования) на постоянный коэффициент, прямо пропорциональный площади измерительного канала. Выполнение данного условия рассматривается как критерий 3 для обеспечения метрологической надежности. К таким приборам из наиболее широко используемых относятся расходомеры-счетчики га­за турбинного, вихревого и ультразвукового типов.

И наконец, критерием 4 при выборе приборов учета га­за является их нечувствительность или минимальная чувствительность к любым искажениям потока на их входе и выходе, а также к наличию акустических (в том числе гидродинамических) шумов, вибрации, электромагнитных помех и т. д. Наивысшую защиту от воздействия указанных факторов имеют диафрагменные и ротационные счетчики, с которыми по этой характеристике, в си­лу конструктивных особенностей, могут сравниться только современные турбинные счетчики га­за (в обоих случаях преимущественно с механическим отсчетным устройством). Именно это определяет столь широкое распространение и устойчивые позиции данных приборов на протяжении многих десятков лет.

Как уже отмечалось, при выборе оптимального УИРГ также крайне важно учитывать работоспособность приборов в конкретных условиях эксплуатации. Например, ультразвуковые счетчики рискованно применять при малых давлениях га­за, а диафрагменные – при больших. Турбинные счетчики га­за могут иметь дополнительную погрешность при работе на пульсирующих расходах, а ультразвуковые и микротермальные – на влажном га­зе, особенно при наличии в нем конденсата.

В целом ряде применяемых счетчиков га­за, например, в представленных на рис. 1, реализована парциальная схема измерения, когда через измерительный канал проходит только небольшая часть потока, протекающего через счетчик га­за. Конечно, такая схема уменьшает габариты и стоимость устройства. Но в то же время это неминуемо отражается на точности измерения и метрологической надежности таких приборов как минимум по двум причинам:
- в силу существенной разницы геометрических размеров режимы течения в измерительном и обводном (байпасном) каналах могут существенно различаться, поэтому при изменении в широких пределах давления и температуры (а значит, и вязкости га­за), а также скорости потока не исключено изменение соотношения потоков через эти каналы, что может привести и во многих случаях приводит к возникновению существенной систематической погрешности измерения;
- существует реальная опасность загрязнения, а точнее, неравномерного загрязнения измерительного и байпасного каналов, которое в каждом конкретном случае является непредсказуемым, а значит, его влияние может быть еще существеннее.

Рис. 1. Счетчики газа парциального типа: а – струйный автогенераторный; б – микротермальный (увеличить изображение)

Еще одной «болезнью» новых методов измерения, использующих в своей работе пьезоэлектрические сенсоры, прежде всего ультразвукового ти­па, является снижение чувствительности сенсоров в процессе эксплуатации. Результаты исследований по определению изменения чувствительности таких сенсоров после 100 и 200 циклов изменения их температуры от минимальной до максимальной представлены в табл. 1. Это существенно увеличивает риск возникновения ситуаций, когда отношение «полезный сигнал / шум» снижается ни­же критического уровня. На графике (рис. 2) наглядно показано, к че­му это может привести в ситуациях, когда уровень полезного сигнала соизмерим с уровнем шу­ма, например, при наличии в месте установки счетчика га­за с такими сенсорами акустических шумов, вибрации или электромагнитных помех. Причем произойти это может:
- при снижении чувствительности сенсоров в результате их естественного старения в процессе эксплуатации;
- при снижении плотности измеряемой среды, воздействующей на сенсор (да­же при неизменной чувствительности сенсора);
- при возникновении в эксплуатации упомянутых акустических шумов, вибрации или электромагнитных помех, которые отсутствовали при градуировке прибора на метрологическом стенде.

Таблица 1. Снижение чувствительности пьезоэлектрических сенсоров в процессе эксплуатации: результаты испытаний после термоциклирования в диапазоне температур –40…+85 °C (увеличить изображение)

Рис. 2. Возможные метрологические проблемы при снижении отношения «полезный сигнал / шум» в процессе эксплуатации ультразвуковых расходомеров‑счетчиков газа

Отмеченное уменьшение отношения «полезный сигнал / шум» в зависимости от ти­па прибора и его конкретной настройки может привести как к завышению его показаний (когда прибор считает шум вместе с полезным сигналом), так и к их занижению (когда прибор пропускает импульсы полезного сигнала). Из практики известны и те, и другие случаи. И здесь таится главная опасность, так как при контрольной проливке на метрологическом стенде, в условиях отсутствия указанных влияющих факторов, метрологические характеристики таких счетчиков га­за опять будут соответствовать заявленным.

Еще одним фактором, который может оказать существенное влияние на ситуацию на рынке промышленных УИРГ, является введение 10.06.2025 в действие СТО ГАЗПРОМ ГАЗОРАСПРЕДЕЛЕНИЕ 2.4-13-1-2025 «Проектирование, строительство и эксплуатация объектов газораспределения и газопотребления. Узлы измерений расхода га­за. Общие технические условия». В указанном документе существенно, по сравнению с ГОСТ Р 8.741-2019, ужесточаются требования к показателям точности УИРГ, предназначенным «для определения объемного расхода (объема) га­за, поставленного на объект газопотребления и предъявляемого к оплате». Сравнение ранее действующих и предписываемых новым cтандартом требований приведены в табл. 2.

Таблица 2. Сравнение требований ГОСТ Р 8.741-2019 и СТО ГАЗПРОМ ГАЗОРАСПРЕДЕЛЕНИЕ 2.4-13-1-2025 к показателям точности УИРГ

В настоящее время ООО «РАСКО Газэлектроника» проводит необходимые работы по соответствующей модернизации выпускаемых счетчиков га­за, УИРГ на их основе и уже в ближайшее время представит дополнительные исполнения своей продукции, полностью соответствующие указанным требованиям данного стандарта.

Литература

1. Золотаревский С. А., Гусев Д. А. Надежность приборов учета как инструмент снижения стоимости газопотребления // Промышленные и отопительные котельные и мини-ТЭЦ. 2024. № 1.
2. Золотаревский С. А., Осипов А. С. Метрологическая надежность методов измерений расхода и количества природного га­за и узлов учета на их ба­зе – основа продуктовой линейки ООО «РАСКО Газэлектроника» // HEATCLUB. 2024. № 6.

Опубликовано в журнале «ИСУП» № 4(118)_2025

C. А. Золотаревский, к. т. н., директор
по развитию,
ООО «НПФ «РАСКО», г. Москва

ООО «РАСКО Газэлектроника», г. Арзамас,
Нижегородская обл.,
тел.: +7 (495) 970‑1683,
+7 (499) 959‑1683,
e-mail: info@packo.ru

Иллюстрации предоставлены компанией ООО «РАСКО Газэлектроника»