Совершенствование системы измерения и учета газа с целью снижения небаланса и внедрения энергосберегающих технологий в газовой промышленности

В. А. Левандовский, генеральный директор,

О. Г. Гущин, канд. техн. наук, технический управляющий, ООО «Эльстер Газэлектроника»,

А. В. Федоров, исполнительный директор,

Н. Л. Егоров, ведущий научный сотрудник, ЗАО «Метрологический Центр Энергоресурсов»

В  настоящее время уделяется большое внимание внедрению энергосберегающих технологий и решению проблем небаланса и совершенствования системы измерения и учета природного газа на всех уровнях его технологического процесса добычи, транспортирования и использования. Подтверждением этого является программа по совершенствованию системы измерения и учета газа, реализуемая ООО «Межрегионгаз» и ОАО «Регионгазхолдинг» по следующим направлениям:

- выявление объема газа, расходуемого в газораспределительной сети, и его отражение в договорных отношениях с ГРО;

- упорядочивание нормирования газа, потребляемого населением;

- совершенствование средств измерения и учета на ГРС газотранспортных организаций и у потребителей газа;

- создание полноценной системы измерения расхода газа, транспортируемого по газораспределительной системе.

Несовершенство системы учета газа и невысокая точность узлов коммерческого учета являются основными причинами неэффективного использования природного газа, небаланса и финансовых потерь в системе поставщик – потребитель. Поэтому мероприятия, связанные с внедрением энергосберегающих технологий в газовой отрасли и реализацией вышеуказанных направлений, носят организационно-правовой и технический характер и должны быть направлены на выявление и устранение причин неэффективного использования природного газа, небаланса и финансовых потерь.

В данной статье рассматривается проблема снижения небаланса природного газа в системе поставщик – потребитель и не затрагивается учетная политика, существующая в газовой отрасли.

Баланс количества газа в системе поставщик – потребитель

Принципиальная схема системы измерения и учета газа, позволяющая минимизировать небаланс на всех уровнях технологического процесса добычи, транспортирования и использования природного газа, представлена на рисунке.

При применении технически обоснованных узлов замера газа (УЗГ) приведенная схема позволит реализовать наиболее простой и справедливый путь устранения небаланса с позиций конкретного поставщика и потребителя путем возмещения доли потерь (DV_пост, DV_потрi), обусловленной погрешностью принадлежащих им УЗГ, из общего небаланса (DV_е) [1].

(1)

где V_потр,V_потрi, ∆_пост,∆_потрi – учетное количество газа и пределы абсолютных погрешностей УЗГ поставщика и потребителя соответственно;

 ∆V_пост, ∆V_потрi– небалансы поставщика и потребителя соответственно;

 ∆V_е – общий небаланс.

По величине небаланса ∆V_е возможно судить о правильности функционирования системы учета газа при его транспортировании, распределении и использовании [2]. Правильность работы системы учета газа подтверждается выполнением следующего неравенства:

	(2)
		(3)
		(4)

где   ∆V_доп– допускаемое значение небаланса;

∆_потр  – суммарная абсолютная погрешность УЗГ потребителей.

Невыполнение (2) показывает неправильность функционирования системы передачи или учета газа. Анализ ситуации проводится метрологическими службами поставщика.

Для этого на первом этапе сравниваются потребленные объемы газа в отчетном периоде с периодами, которые соответствуют выполнению (2).

В случае отсутствия базы сравнения проводят контрольные замеры на узлах учета потребителей с помощью средств измерений с более высоким классом точности. Для этого на узлах учета потребителей должны быть предусмотрены участки для установления контрольных измерительных комплексов. Результаты контроля признаются положительными, если выполняется следующее неравенство:

(5)

где V_контр,  ∆_контр – количество газа и абсолютная погрешность контрольного измерительного комплекса.

Выполнение (5) не заменяет функции поверки узла учета потребителя, а свидетельствует лишь о том, что измерения проводятся с погрешностью, которая не превышает погрешность узла учета потребителя более чем в два раза. То есть контролируемый УЗГ может быть как метрологически годным, так и негодным.

Невыполнение неравенства (5) означает, что контролируемый комплекс является метрологически негодным. В случае если узлы учета потребителей прошли контроль и признаны метрологически годными, то следует проверить УЗГ поставщика.

Возникает вопрос, насколько указанное расширение погрешности может исказить критерий ∆V_доп.

Рассмотрим систему распределения газа с N потребителями, объемы потребления и относительные погрешности которых примем для простоты приблизительно одинаковыми:  V_потрi≈ idem,  dV_потрi ≈ idem. В этом случае абсолютные погрешности измерений на узлах учета потребителей также будут приблизительно одинаковыми:  ∆V_потрi≈ idem. В случае больших различий указанных величин необходимо сформировать группы потребителей с приблизительно одинаковыми значениями этих величин и все рассуждения проводить в рамках одной группы, а затем их объединить. По формуле (4) получим

(6)

Итак, исходное значение критерия (3) (опустим скобки модуля у погрешности поставщика) определится

(7)

При положительных результатах контроля можно записать

Относительная доля увеличения критерия ∆V_добравна:

Разделив числитель и знаменатель на V_пост и приняв V_пост = NV_потрi, получим

(8)

Таким образом, проведение контроля узлов учета потребителей с помощью рабочего средства измерений при достаточно большом N позволяет выявить метрологически неисправный узел, если его погрешность превышает допустимые пределы на величину погрешности контрольного средства измерения. При этом если результаты контроля положительны, то даже при метрологически неисправном в принятых пределах узле учета погрешности измерений мало отражаются на величине небаланса. Это связано с тем, что результат суммирования объемов газа у потребителей имеет существенно меньшую погрешность по сравнению с погрешностью измерения объема газа у поставщика.

Рисунок. (подробнее) Принципиальная схема системы измерения и учета газа

Описанный метод контроля позволяет исключить из небаланса метрологические источники или, наоборот, указать на них, если его величина ориентировочно больше,  чем |∆_пост| +2∆_потр (при расчетах в конкретных условиях эта величина определяется более точно), или если относительное значение небаланса ориентировочно больше удвоенной относительной погрешности узла учета поставщика. Этот вывод справедлив, если принять предположение о том, что погрешности всех узлов учета потребителей выходят за допускаемые пределы, но не превышают суммы допускаемых пределов контролируемого и контрольного средства измерения. Если метрологически неисправна только часть узлов учета, описанный метод контроля эффективен при меньшем значении небаланса. Если все узлы учета потребителей прошли контроль с положительными результатами, следует проверить узел учета поставщика с помощью эталона и в зависимости от результата переходить к поиску других источников небаланса.

К (8) необходимо сделать следующее замечание. Данная формула, как и аналогичные формулы геометрического суммирования погрешностей, справедлива при N < 10. При N > 10 формула может быть несправедлива. Это связано с тем, что не исключенные коррелированные систематические погрешности, источниками которых являются, например, эталоны, могут составлять 1/3 от предела допускаемой погрешности средства измерения, и при увеличении N они не уменьшаются. Это означает, в частности, что значение ∆потр, полученное по формуле (4), необходимо сравнить со значением , и если то следует принять

Выводы и рекомендации

1. Баланс количества газа должен проводиться с целью оценки функционирования систем транспортирования, распределения, использования и учета газа. Критерием правильности функционирования этих систем является допускаемое значение небаланса.

2. Для того чтобы исключить из причин небаланса метрологические характеристики узлов учета потребителей, в большинстве случаев достаточно провести контроль этих узлов с помощью рабочих средств измерений с достаточно хорошей (лучшей в своем классе) точностью.

3. Важными составляющими баланса являются: оценка фактических потерь, а также оценка количества газа, находящегося в трубопроводах, особенно при высоком давлении, полученные в результате применения совершенной системы учета газа (см. рисунок).

Литература

1. Закгейм А. Л., Фридман А. Э. О проблеме деcбаланса показаний средств коммерческого учета энергоносителей // Вестн. газ. клуба «Газ–Информ», 2004, № 1.

2. Федоров А. В., Егоров Н. Л. Экспертиза нормативных документов по метрологическому обеспечению учета природного газа в Московской области: Отчет по НИР, 2004.