Коммерческие расчеты за количество потребленного газа ведутся по объему, приведенному к стандартным условиям: давлению 101,325 кПа и температуре 20° С. Пересчет рабочего объема в стандартный объем осуществляется по данным с датчика давления, температуры и первичного преобразователя расхода счетчика газа. поэтому задача объективного определения стандартного объема является многоплановой и зависит от точности счетчика газа, каналов измерений давления, температуры и точности вычисления стандартного объема. Точность учета количества газа пропорционально зависит от точности первичного преобразователя расхода газа. Кроме того, что первичные преобразователи расхода должны отвечать требованиям по точности измерений, каждый из них имеет свои особенности применения, которые должныбыть учтены при их выборе. Выбор первичного преобразователя зависит от множества факторов, например, таких, как диапазоны рабочих температур, давлений, величины межповерочного интервала, стоимости монтажных и эксплутационных работ и целого ряда других.

изучим особенности конкретных первичных преобразователей расхода.
Мембранные счетчики газа

Патент на мембранные счетчики был выдан в Англии в 1844 году. Но и на данный момент в области учета потребленного газа низкого давления в коммунальном хозяйстве мембранным счетчикам практически нет альтернативы.

Принцип работы мембранных счетчиков основан на перемещении подвижных перегородок, разделяющих измерительные камеры, при поступлении газа в счетчик. Движение диафрагм передается через кулисный механизм на клапаны, управляющие ц. попеременного заполнения рабочих камер газом.

По диапазонам расходов и назначению мембранные счетчики газа подразделяются на:

- бытовые счетчики: G1,6; G2,5; G4 с диапазоном расходов от 0,016 до 6 м3/ч;

- коммунальные счетчики: G6; G10; G16; G25 с диапазоном расходов от 0,006 до 40 м3/ч;

- промышленные счетчики: G40, G65, G100 с диапазоном расходов от 0,4 до 160 м3/ч.

Погрешность измерений этих счетчиков составляет 3% в диапазоне от Qmin до 0,1Qnom и 1,5% в диапазоне от 0,1Qnom до Qmax.

Весь ряд бытовых и некоторые промышленные и коммерческие счетчики газа производятся на предприятии ООО „ЭЛЬСТЕР РУс Газ Прибор“ (г. Арзамас).
Турбинные счетчики газа

Наибольшее распространие в области коммерческого учета газа в диапазоне расходов от 100 до 25000 м3/ч получили турбинные счетчики газа. Они реализуют косвенный метод измерений. v вращения измерительного турбинного колеса в таких счетчиках пропорциональна расходу газа. Диапазон измерений этих счетчиков 1: 10, 1:20.

Достоинствами турбинных счетчиков газа является их высокая точность, надежность и простота эксплуатации. В целях избежания дополниетльной погрешности следует обеспечивать их работу приемущественно в непрерывном режиме.

Турбинные счетчики газа выпускаются приборостроительными предприятиями в г. Арзамасе и фирмой ELSTER в Германии.
Ротационные счетчики газа

В отличие от турбинных ротационные счетчики газа реализуют не косвенный, а прямой метод измерений объема газа, прошедшего через счетчик газа. Прямой метод измерений объема заключается в периодическом заполнении измерительной камеры, образованной корпусом счетчика, и вращающимися роторами, выполненными в виде восьмерки, газом, поступающим на вход счетчика и вытеснении этого объема на выход счетчика.

Применение ротационных счетчиков серии RVG позволяет решить задачу обеспечения динамической точности при работе в импульсном режиме. Это достигается путем высокоточного конструктивного исполнения, обеспечивающего весьма малые зазоры м. корпусом и роторами. При прекращении потребления газа роторы останавливаются разрежением по входу счетчика, т.е. этот счетчик пригоден для прерывистого режима работы.

Следует отметить, что метрологические характеристики ротационных счетчиков газа не зависят от характера газового потока (его прямолинейности и однородности). Поэтому при их установке не требуется прямолинейных согласующих участков до счетчика и после счетчика, что упрощает и делает компактнее их монтаж.

Предприятием ООО 2Газэлектроника» (г. Арзамас) по лицензии фирмы ELSTER (Германия) выпускаются ротационные счетчики RVG следующих типоразмеров: G16; G25; G40; G65; G100; G160; G25 Диапазон расходов до 1:10 Погрешность измерений не превышает 1% в диапазоне расходов от 0,1Qmax до Qmax и 2% в диапазоне расходов от Qmin до 0,1Qmax.
Квантометры

В области промышленных измерений расхода газа при различных технологических циклах широкое применение нашли квантометры.

Квантометры по своему принципиальному устройству идентичны турбинным счетчикам газа. Число оборотов турбинного измерительного колеса пропорционально объемному расходу прошедшего через прибор газа.

Квантометры имеют б льшую погрешность измерений, чем турбинные счетчики газа. Допускаемые пределы погрешности квантометров составляют порядка ±3% в нижнем (от Qmin до 0,2Qmax) и ±1,5% в верхнем (0,2Qmax до Qmax) диапазонах измерений. При этой причине квантометры не допущены правилами Госстандарта для коммерческого учета газа. Квантометры применяют преимущественно для промышленных измерений расхода природного газа, сжатого воздуха, азота, водорода и кислорода, т.е. в технологических целях.

В настоящее время фирма ELSTER производит квантометры серий Q, QА и Qае в стальном или алюминиевом корпусе и с электронной счетной головкой соответственно.
Методы измерений больших расходов газа

Для измерений больших расходов газа (свыше 2500 м3/ч) в настоящее время в отечественной практике наибольшее применение имеют измерители на сужающих устройствах.

Тем не менее, метод определения расхода газа с помощью сужающих устройств имеет ряд недостатков. Точность этого способа измерений в большей степени зависит от точности и надежности работы датчиков перепада давления, которые имеют один известный существенный недостаток, заключающийся в крайне узком диапазоне измерений (соотношение Qmin/Qmax не превышает 1/ , обусловленным наличием зоны нечувствительности в области малых расходов. Помимо малого диапазона измеряемых расходов существенными недостатками данного метода является сильная зависимость точности измерений от степени загрязненности сужающего устройства (шайбы) и стабильности его геометрии, и малый межповерочный интервал (1 год) и необходимость прямолинейных участков трубопровода весьма большой длины до и после сужающего устройства (от 7 до 62 Ду).

Совокупность этих недостатков расходомеров на основе сужающих устройств обуславливает целесообразность применения турбинных счетчиков газа больших типоразмеров (Ду = 250 … 600 мм), которые позволяют измерять расходы газа вплоть до 25000 м3/ч при рабочем давлении до 10 МПа.
Турбинные счетчики газа серии TRZ

Значительный объем в общем производстве продукции фирмы ELSTER занимают турбинные счетчики газа, предназначенные для измерений больших расходов газа.

Корпуса счетчиков газа турбинного типа серии TRZ, производимые фирмой ELSTER, выполнены из стали методом литья. Корпуса счетчиков газа с большими номинальными диаметрами (Ду = 250 … 600 мм) имеют сварную конструкцию. Для измерений расхода агрессивных технических газовых сред применяют стали, отвечающие специальным норма.

Каждый прибор проходит поверку (калибровку) на поверочном стенде низкого давления и получает доступ к эксплуатации. По желанию заказчика может быть проведена поверка при высоком (рабочем) давлении на природном газе.

Турбинные счетчики газа серии TRZ имеют ряд конструктивных особенностей, которые делают их более удобными в эксплуатации. Одной из главных особенностей является наличие измерительного патрона, т.е. разбиение проточной части счетчика на прочный фланцевый корпус и заменяемый измерительный патрон.

На погрешность измерений турбинного счетчика газа влияет конструкция и точность изготовления только измерительного патрона. Корпус счетчика не является составной частью внутреннего проточного канала. Поэтому не имеет влияния на величину его погрешности.

Измерительный патрон выполнен в виде конструктивно законченного узла и может быть откалиброван в так называемых мастер-корпусах на испытательных стендах. Таим образом, за короткое время, прямо на месте эксплуатации может быть проведена замена старого загрязненного либо вышедшего из строя измерительного патрона, на новый, предварительно откалиброванный измерительный патрон. Кроме того, при помощи специального адаптера во фланцевом корпусе определенного типоразмера возможна установка измерительного патрона с меньшим номинальным внутренним диаметром для более точных измерений ограниченного количества газа. Это целесообразно при ограниченном во времени (временном) режиме измерений расхода газа, (например, если крупный потребитель так же не подключен к газовой сети, либо в случае летнего режима потребления газа).

В настоящий момент фирма «ГАЗЭЛЕКТРОНИКА» начинает освоение производства турбинных счетчиков газа серии TRZ типоразмеров G2500 (Qmax = 4000 м3/ч и G4000 (Qmax = 6500 м3/ч), рассчитанных на рабочее давление 1,6 Мпа и 6,3 Мпа. Конструкция этих счетчиков аналогична конструкции турбинных счетчиков газа, выпускаемых фирмой ELSTER. Измерительные патроны, устанавливаемые в эти счетчики газа, производятся и тарируются фирмой ELSTER, благодаря чему счетчики производства фирмы «ГАЗЭЛЕКТРОНИКА» полностью аналогичны по своим техническим характеристикам счетчикам, производимым фирмой ELSTER.

Узлы коммерческого учета

Комплексно решить задачу расчета стандартного объема при коммерческих расчетах за газ позволяют измерительные комплексы. Состоящие из первичного прибора учета (рабочий объем газа) и электронного корректора объема газа (расчет нормированного объема газа при стандартных условиях), с помощью которых обеспечивается полноценный коммерческий учет газа. Пересчет рабочего объема и расхода к стандартному проводится посредством автоматической коррекции показаний счетчика газа по температуре, давлению и коэффициенту сжимаемости, с учетом вводимых значений относительной плотности газа, удельной теплоты сгорания газа в соответствии с ГОСТ 30319-96 и ПР 50.2.019.

Измерительный комплекс СГ-ЭК включает в себя турбинный (вариант СГ-ЭК-Т) или ротационный счетчик газа (вариант СГ-ЭК-Р) и электронный корректор ЕК-88 со встроенным в корпус датчиком абсолютного давления; датчик температуры, установленный в корпус счетчика газа. Диапазон расходов газа комплекса соответствует диапазону расходов счетчика газа, диапазон давлений от 1 до 70 бар абс.

Комплекс СГ-ЭК представляет собой готовый узел коммерческого учета газа, что обеспечивает простоту монтажа, аттестации и проверки функционирования. Комплекс имеет автономное электропитание (сроком службы 5 лет при обычной эксплуатации), межповерочный интервал 5 лет, сертификат Госстандарта России, свидетельство о взрывозащищенности, разрешение Госгортехнадзора на применение.

Погрешность комплексов СГ-ЭК при измерениях объема газа не превышает 1,5% на базе турбинных счетчиков в диапазоне 1:5, на базе ротационных счетчиков в диапазоне 1:10.

Корректор ЕК-88 имеет принцип. возможность ввода с клавиатуры данных по сертификату газа, влияющих на его плотность. Следует отметить, что реальный состав газа в рабочих условиях может отличаться от введенного с сертификата. Первичные преобразователи расхода турбинных или ротационных счетчиков в разной степени чувствительны к изменению реальной плотности. Поэтому с точки зрения обеспечения максимальной точности измерений в диапазонах расходов, где можно использовать комплекс СГ-ЭК и на основе турбинного и на основе ротационного счетчика, ротационный предпочтительно использовать на низком, а турбинный счетчик на среднем и высоком рабочем давлении.

Корректор ЕК-88 содержит интерфейс RS-232, позволяющий проводить дистанционную передачу данных измерений с помощью дополнительной аппаратуры в центры сбора и обработки информации. Корректор Е-88 обеспечивает так же:

- хранение среднечасовых значений рабочего и стандартного объема за предыдущие 6 месяцев, хранение среднечасовых значений давления и температуры, вычисление коэффициента сжимаемости по GERG-91 и NX-19 в зависимости от удельной теплоты сгорания газа;

- наблюдение за давлением и температурой (фиксацию основных параметров);

- индикацию на 8-ми разрядном дисплее измеряемых и вычисленных параметров по запросу с клавиатуры.

Важным достоинством комплекса СГ-ЭК является то. Что он поступает к потребителю в полной заводской готовности. Не требуется дополнителных затрат на приобретение комплектующих, не требуется услуг монтажных организаций для установки датчиков давления и температуры. Отсутствуют затраты на поверку отдельных составляющих узла коммерческого учета газа.

Таким образом, измерительный комплекс СГ-ЭК удовлетворяет всем основным требованиям, предъявляемым поставщиками и потребителями газа, и является простым и удобным в эксплуатации узлом коммерческого учета газа, позволяющим интегрировать его в действующие системы учета газа, и обладает функциональными возможностями построения АСУ и контроля потребления газа.

В одном из следующих номеров журнала планируется продолжение публикации на тему учета расхода газа и более подробное освещение общих и конкретных решений в этой области.