АСДУК-УОРГ – Программно-техническое решение для реализации функций дистанционного измерения и оперативного ограничения расхода газа

Москва, 17 янв - ИА Neftegaz.RU. Не секрет, что в настоящий момент главной «головной болью» газовиков являются т.н. «неплательщики» —
к сожалению, меры борьбы с ними ограничены больше организационно-законодательными вопросами, чем непосредственно технологическими проблемами контроля за потреблением газа.

Особо хочется выделить проблему так называемых «переборов» потребления газа — т. е. постоянное или периодическое превышение потребления газа свыше установленных в договоре поставки объемах. Федеральная антимонопольная служба еще в 2009 году сочла недопустимым включение поставщиками газа в договоры поставки штрафов за его перерасход, но с точки зрения технологического процесса газораспределения проблема переборов от этого меньше не стала: любое даже незначительное и периодическое отклонение от запланированных норм поставок ведет к изменению режима газоснабжения и, соответственно, к дополнительным затратам газоснабжающих и газораспределительных предприятий, связанных с настройкой режимов газоснабжения под текущую ситуацию. Проще говоря, если где-то взяли слишком много, то в другом месте может и не хватить.

Именно, для профилактики и противодействия случаям перебора газа предназначены автоматизированные системы управления с устройством ограничения расхода газа (УОРГ). Подобные системы применяются уже достаточно долгое время и в целом доказали свою функциональную эффективность, но вот в рамках экономической эффективности такого не скажешь. Системы УОРГ, назовем их «классического типа», имеют в своем составе регулирующее/ограничивающее устройство, узел измерения расхода газа и контрольно-управляющее оборудования – как правило, в виде программного-логического контроллера (ПЛК) или промышленного компьютера.

Принцип работы классического УОРГ вполне очевиден – получая данные от прибора учета расхода газа, контроллер управления УОРГ выдает команды на привод регулирующего/ограничивающего устройства и тем самым обеспечивается газопотребление в указанных пределах, т.е. в соответствии с заданными оператором уставками расхода газа в рабочих и/или приведенных к нормальным условиях с учетом рабочего диапазона давлений газопотребляющего оборудования. Реализация принципа в алгоритме управления запорным/ограничивающим устройством по сути сводится к написанию программы для контроллера, причем, чем больше действующих факторов будут учтены, тем точнее будет поддерживаться режим газоснабжения.

К классу автоматизированных систем типа УОРГ относится, и новая разработка «АКСИТЕХ» — система
АСДУК-УОРГ на базе автономного комплекса телеметрии «АКТЕЛ», представленная впервые на отраслевой выставке «РОС-ГАЗ-ЭКСПО-2019», которая проходила в рамках Петербургского Международного Газового Форума с 1 по 4 октября 2019 года.

В чем же отличается АСДУК-УОРГ от подобных систем?

Главным отличием является примененное решение по измерению расхода потребления газа - измерение происходит не за счет применения измерительного комплекса расхода газа, а используя устройство регулирования/ограничения расхода в качестве «динамического сужающего устройства» — т. е. используется метод вычисления расхода по перепаду давления.

Таким образом, по сравнению с классическим УОРГ из состава АСДУК-УОРГ исключается узел учета расхода газа, функцию которого выполняет устройство регулирования/ограничения расхода под управлением программируемого контроллера.

Выделим еще один момент - АСДУК-УОРГ может иметь автономное исполнение, т.е. электропитание привода и контрольно-измерительной аппаратуры осуществляется от встроенных аккумуляторных источников электроснабжения.

Таким образом, основное преимущество АСДУК-УОРГ перед подобными системами сводится к объективному снижению себестоимости издания, за счет исключения отдельного узла измерения расхода газа, и в тоже время, так как составных частей в системе меньше – это также положительно влияет и на надежность системы в целом.

Остановимся на принципе работы АСДУК-УОРГ. Как уже сказано, измерение расхода газа в системе реализовано на основе перепада давления газа на сужающем устройстве, в качестве которого применен регулирующий шаровой кран с изменяемой пропускной способностью. Характеристика пропускной способности регулирующего шарового крана от угла его поворота имеет строгую математическую зависимость, что позволяет построить динамическую математическую модель процесса и произвести вычисления величин расхода газа в зависимости от величины перепада давления газа на шаровом кране, величины избыточного давления газа перед шаровым краном и температуры газа после шарового крана. На базе полученной математической модели разрабатывается алгоритм управления, который и реализуется в программируемом контроллере системы. Введенные в состав программного обеспечения поправочные коэффициенты позволяют проводить настройку системы на этапе заводских испытаний, а в дальнейшем осуществлять калибровку системы в соответствии с конкретными условиями эксплуатации.

Данные о текущем расходе природного газа потребителем с узла учета по беспроводным каналам связи стандарта GSM/ GPRS поступают на диспетчерский пульт эксплуатирующей АСДУК-УОРГ организации.

По полученным данным о текущем расходе диспетчер может принять решение об ограничении подачи газа потребителю, дистанционно задав уставки параметров ограничения расхода и/или давления. Заданные значения уставок по беспроводному каналу связи передаются в систему АСДУК-УОРГ. Полученные значения сравниваются с текущими, вследствие чего, контроллер системы подает команды на электропривод регулирующего/ограничивающего устройства тем самым и производится ограничение расхода и/или давления до заданной величины.

Еще одной функцией, позволяющей наиболее полным образом реализовать режим регулирования/ограничения расхода, является возможность ввода специального алгоритма, учитывающего график работы потребляющего оборудования в зависимости, например, от технологического процесса, времени суток, сезонности и т.д. Таким образом, уставки параметров становятся «адаптивными», что позволяет наиболее точно контролировать параметры газопотребления применительно к конкретному объекту.

Функционально система АСДУК-УОРГ выполнена на базе автономного комплекса телеметрии серии «АКТЕЛ», которой является собственной разработкой Компании. Автономность работы системы реализована за счет использования литий-ионных аккумуляторных батарей, также разработанных и производящихся Компанией. Компоненты комплекса АКТЕЛ располагаются в антивандальном шкафу уличного исполнения с контролем открытия шкафа и регистрацией несанкционированного доступа, на трубопроводе располагается регулирующий шаровой кран с электроприводом (специального исполнения с функцией механической блокировки полного перекрытия газопровода), датчик перепада давления датчик избыточного давления и термопреобразователь сопротивления взрывозащищенного исполнения.

Состав системы и характеристики приборов могут меняться в зависимости от типа объекта установки и условий эксплуатаций системы.

В качестве уровня диспетчеризации, позволяющего оповещать пользователей АСДУК-УОРГ об отклонениях контролируемых параметров путем обработки, анализа и визуализации данных, а также для управления технологическими параметрами АСДУК-УОРГ, используется специализированное программное обеспечение, выполненное на базе «облачного» сервиса "Web-телеметрия", который является собственной разработкой Компании.

Программное обеспечение «Web-телеметрия" выполняется на серверах в дата-центре и работает в режиме 24/7/365. Доступ к информации осуществляется с помощью защищенного соединения. Помимо диспетчерского состава эксплуатирующей АСДУК-УОРГ организации, доступ к данным о текущем потреблении посредством организации «личных кабинетов» также может быть предоставлен и непосредственно Потребителю, на объекте которого установлена система. Это позволяет сознательным Потребителям самостоятельно следить за потреблением газа и вносить соответствующие коррективы в работу своего оборудования, тем самым не допуская нарушений режима газпотребления.

Вся информация, поступающая в сервис "Web-телеметрия" может быть обработана с помощью встроенных аналитических программных модулей, которые позволяют работать как с оперативными, так и статистическими данными, что вкупе с алгоритмами «машинного обучения» позволяет делать прогнозы о потреблении газа на краткосрочный и долговременный период. Таким образом, даже при не значительном изменении режима газопотребления, но еще находящегося в пределах уставок, можно оценить общий объем потребления за договорной период – данный параметр также может предоставляться Потребителю в «личный кабинет» и позволит ему принимать соответствующие решения.

Кроме этого, сервис "Web-телеметрия" располагает широкими возможностями для взаимодействия с любыми информационными и информационно-управляющими системами как Поставщика, так и Потребителя, включая интеграцию данных в рамках Информационно-сервисной модели оказания услуг.

Области применения системы:

• Дистанционный мониторинг и управление режимами газоснабжения
• Контроль несанкционированного потребления
• Повышение дисциплины газопотребления
• Замена существующей приводной запорной арматуры в рамках реконструкции или технического перевооружения существующих объектов
• Оперативный учет расхода газа после ГРС, ГГРП и других объектов, где нет технической возможности или экономической целесообразности устанавливать стационарные УУРГ.

Технические характеристики системы:

Технические характеристики комплекса телемеханики:

• размещение - шкаф электротехнический утепленный, антивандальный, габаритный размер ВхШхГ (типовая исполнение), мм - 1000х700х350
• степень защиты по ГОСТ 14254-2015 - IP54
• климатические условия эксплуатации - минус 40...+50°С
• напряжение питания контроллера от аккумуляторной батареи - 3,6В
• напряжение питания эл. привода от аккумуляторной батареи - 24В
• время непрерывной работы комплекса при работе в автономном режиме без подзарядки АКБ не менее 1 года
• передача данных с комплекса на пульт управления - по GSM каналу преобразователя

Основные технические характеристики преобразователя разности давления и преобразователей избыточного давления.

• взрывозащищенный 0ExiaIICT5X
• степень защиты по ГОСТ 14254-2015 – IP68
• климатические условия эксплуатации - минус 40...+80°С*
• напряжение питания - 3,6В
• выходной сигнал 0,4…. 2,0В.
• пределы допускаемой основной приведенной погрешности [%] ± 0,25
• потребляемая мощность не более 0,01Вт.

Основные технические характеристики электропривода:

• взрывозащищенное исполнение с видом взрывозащиты "взрывонепроницаемая оболочка "d" 1Ex db IIB T4 Gb. спец. исполнение
• номинальный рабочий ход, град. 90°
• степень защиты по ГОСТ 14254-2015 – IP67
• климатические условия эксплуатации - минус 40...+60°С*
• сигнализация о текущем положении выходного вала
• напряжение питания 24DC
• потребляемая мощность не более 90Вт.

Основные технические характеристики крана шарового регулирующего.

• рабочее давление среды, Мпа - не более 1.6
• класс герметичности затвора по ГОСТ 9544-2015 А
• пропускная характеристика - линейная
• момент поворота шпинделя, Нм, не более 39
• температура рабочей среды- минус 40...+160°С
• климатическое исполнение по ГОСТ 15150-69. У1 (минус 40 … +40°С)

Итак, подытожим главные преимущества автоматизированной системы АСДУК-УОРГ производства «АКСИТЕХ»:

• Система производит измерения самостоятельно. Не требуется установка или «привязка» системы к отдельным коммерческим/техническим узлам учета газа.
• Система может быть установлена во взрывоопасной зоне или непосредственно в охранной зоне газопровода, не требуется землеотвод.
• Систему можно устанавливать автономно. Не требует обеспечения 220В.
• Конструкция позволяет многократное применение на аналогичных по характеристикам газопроводах. Не требует дополнительных затрат на демонтаж/монтаж.
• Возможность комплексного использование с АКТЕЛ-2ДИ для оперативного перераспределения потоков газа между крупными потребителями и потребителями на тупиковых участках, малых населённых пунктах.

Автор: С. Егорова