СОВРЕМЕННЫЕ КОРРЕКТОРЫ КАК РЕЗУЛЬТАТ МНОГОЛЕТНЕГО ОПЫТА РАБОТЫ АО НПФ ЛОГИКА В ОБЛАСТИ РАЗРАБОТКИ И ПРОИЗВОДСТВА СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ РАСХОДА ГАЗОВЫХ СРЕД

Первый вычислитель для автоматизированного измерения расхода и учета природного газа

«Счетчик СПГ91» – так назывался первый разработанный фирмой ЛОГИКА в 1991 году вычислитель для автоматизированного измерения расхода и учета природного газа. По результатам измерения электрических сигналов от датчиков давления, температуры и разности давлений на сужающих устройствах эти приборы вычисляли расход и объем газа при рабочих условиях с последующим приведением к стандартным условиям (0,101325 МПа, 20 °С). Вычислители СПГ91 были разработаны и изготовлены для ПАО ЛЕНЭНЕРГО (тогда – ОАО ЛЕН-ЭНЕРГО). Надо отметить, что годом ранее ЛЕН-ЭНЕРГО получило вычислители СПТ90 для учета тепловой энергии и уже имело первый положительный опыт их эксплуатации.

Разработка открыла качественно новые для того времени возможности по автоматизации учета природного газа и анализу режимов работы систем газоснабжения, благодаря чему быстро оказалась востребованной на предприятиях страны. В результате было принято решение о продолжении работ по данному направлению.

Приборы учета некоторых технически важных газов

Вскоре появился на свет счетчик СПГ701, ориентированный на учет некоторых технически важных газов: кислорода, азота, аргона, ацетилена и др.

На этом этапе были получены принципиальные решения ряда важных инженерных и методических задач, ставшие бесценным заделом для будущих разработок.

Так, согласно договору фирмы ЛОГИКА со специализированной организацией Госстандарта ВНИЦ СМВ, были разработаны и рекомендованы к применению уравнения для расчета физических свойств различных газов при рабочих условиях: плотности, вязкости, показателя адиабаты и коэффициента сжимаемости. Отличительной чертой этих уравнений являлась их адаптированность к применению в промышленных микроконтроллерах, в то время не отличавшихся выдающимися вычислительными возможностями.

Был отработан ряд аппаратных решений, позволявших обеспечить высокую точность измерений и достаточную для применения в промышленных условиях надежность вычислителей.

В результате в течение короткого времени появилась уже целая линейка приборов. В период с 1990 по 1996 годы в номенклатуре выпускаемых НПФ ЛОГИКА средств измерений появились приборы для учета природного и технически важных газов: СПГ702, СПГ703, СПГ704, СПГ705, СПГ706.
Отличительной чертой первых приборов СПГ было то, что они были ориентированы на применение метода переменного перепада давления на сужающих устройствах для измерения расхода и не поддерживали работу с расходомерами, работающими на других физических принципах.

В этом смысле два последних вычислителя из представленного семейства, СПГ705 и СПГ706, принципиально отличались от своих предшественников. Они являлись первыми многофункциональными приборами, способными измерять расход как с применением расходомеров с импульсным или токовым выходными сигналами, так и методом переменного перепада давления.

Тогда же, в конце девяностых, появилось название электронных приборов учета газа, прочно обосновавшееся в современном лексиконе: «корректоры».

Корректоры нового поколения

В 1998–1999 годах начался выпуск корректоров нового поколения СПГ761 и СПГ762, ставших первыми по-настоящему массовыми корректорами фирмы ЛОГИКА. Корректор СПГ761 был предназначен для учета природного газа; СПГ762 – для учета технически важных чистых газов и некоторых газовых смесей: доменного и коксового газов. Годом позже был выпущен еще один корректор, СПГ763 – для учета стабильных и нестабильных газовых конденсатов.

По функциональным возможностям, техническим характеристикам и показателям надежности новые корректоры стояли несоизмеримо выше приборов предыдущих поколений.

Была существенно расширена номенклатура поддерживаемых преобразователей расхода:

• счетчики с импульсным выходным сигналом,
  
• расходомеры с унифицированным токовым выходным сигналом,
  
• стандартные сужающие устройства разных типов,
  
• напорные усредняющие трубки,
  
• сужающие устройства переменного сечения и др.

Каждый из приборов мог обслуживать до 3 трубопроводов, поддерживая подключение 8 токовых сигналов, 3 импульсных сигналов и 3 сигналов сопротивления.

Принципиальную трансформацию претерпела конструкция: от крупногабаритных устройств в прямоугольных корпусах из окрашенного в черный цвет листового металла, с электроникой, размещенной на 9 печатных платах (почему-то получивших народное прозвище «черный ящик»), до современных, технологичных и надежных одноплатных приборов.

Семейство корректоров СПГ с автономным электропитанием

Параллельно с развитием многофункциональной серии корректоров велась активная работа над созданием аппаратной платформы со сверхнизким энергопотреблением. В результате было положено начало новому семейству корректоров СПГ с автономным электропитанием.

Корректор СПГ741 с питанием от встроенной литиевой батареи, ориентированный на небольшие объекты (предприя-тия, магазины и т. п.), появился в 2000 году. Расчетный ресурс батареи корректора составлял до 10 лет. Корректор был рассчитан на обслуживание 2 трубопроводов при применении расходомеров с низкочастотным импульсным выходным сигналом. Коммуникационные возможности поддерживались RS232-совместимым интерфейсом и оптическим коммуникационным портом, расположенным на лицевой панели прибора.

Таким образом были заложены основы полного модельного ряда корректоров СПГ, включающего в себя многофункцио-нальное и автономное семейства. Не вдаваясь в подробное описание дальнейшего пути развития приборной линейки, перейдем к рассказу о современных корректорах, серийно выпускаемых в настоящее время.

Усовершенствованные корректоры пятого поколения

На смену приборам СПГ761, СПГ762, СПГ763, СПГ741 пришли корректоры нового, пятого поколения: многофункциональные – СПТ761.2, СПГ762.2, СПГ763.2 и автономный – СПГ742.

Главные черты этих корректоров были сохранены по принципу преемственности поколений. Вместе с тем технические характеристики и функциональные возможности приборов подверглись значительному усовершенствованию.

Прежде всего отметим кратно увеличенное количество обслуживаемых приборами многофункциональной серии трубопроводов – 12 вместо 3, как это было у приборов предыдущего поколения. Такое увеличение достигается за счет подключения к корректору по интерфейсу RS485 измерительных адаптеров-расширителей АДС97. При этом непосредственно к корректору можно подключить 4 преобразователя расхода с импульсным выходным сигналом, 8 назначаемых устройств с токовым выходным сигналом и 4 термопреобразователя сопротивления.

Корректоры многофункциональной серии обеспечивают обмен данными с внешними устройствами по 4 независимым интерфейсам: порт RS232, 2 порта RS485, оптопорт.

В корректорах СПГ761.2 предусмотрено подключение датчиков плотности, содержания азота и углекислого газа, а также датчиков влажности и удельной теплоты сгорания, что позволяет существенно повысить точность измерений.

В корректорах СПГ762.2 реализованы алгоритмы вычисления физических свойств технически важных чистых газов и их смесей в соответствии с ГСССД МР118-05. Возможность учета газовых смесей существенно расширяет область применения этого прибора.
Встроенное ПО корректоров СПГ763.2 расширено за счет реализации алгоритмов вычисления физических свойств влажного нефтяного газа (попутного газа) согласно ГСССД МР113-03.

Газовые корректоры с автономным питанием

Переходя к разговору об автономном семействе газо-вых корректоров, отметим, что именно это семейство на сегодняшний день стало наиболее массовым и распространенным.

Корректор с автономным питанием СПГ742 предназначен для учета природного газа и рассчитан на обслуживание 1 или 2 трубопроводов с применением расходомеров с импульсным выходным сигналом.

Всего к корректору может быть подключено 2 преобразователя расхода, 2 термопреобразователя сопротивления и 8 датчиков давления или перепада давлений с выходным сигналом тока 4–20 мА. При этом 2 датчика давления, или точнее – результаты выполняемых этими датчиками измерений, всегда задействованы в вычислениях объема газа, приведенного к стандартным условиям. Остальные датчики могут использоваться для контроля режимов работы обслуживаемой системы и некоторых вспомогательных измерений, включая измерение атмосферного давления.

Коммуникация корректора с внешними устройствами обеспечивается 3 интерфейсами: оптическим, стандартным RS232 и гальванически развязанным RS232-совместимым интерфейсом.

Корректоры СПГ шестого поколения

Перечисленные серийно выпускаемые корректоры СПГ способны решать широкий спектр задач и пользуются стабильным спросом. Тем не менее практика применения приборов учета непрерывно совершенствуется, порождая новые требования и подсказывая новые идеи развития приборного парка.

Так, в период с 2021 по текущий год линейка корректоров пополнилась 3 приборами нового, уже шестого поколения: представителем автономной серии корректором СПГ740 и 2 моделями многофункционального корректора СПГ761 – СПГ761.3 и СПГ761.4.

Корректор СПГ740 можно назвать упрощенной и более дешевой версией корректора СПГ742. При 2 обслуживаемых трубопроводах и идентичных метрологических характеристиках СПГ740 оборудован минимально необходимым количеством измерительных входов. К корректору можно подключить 2 счетчика газа, 2 датчика температуры и 2 датчика давления.

Для коммуникаций с внешними устройствами предусмотрено 2 интерфейса: USB и гальванически развязанный RS232-совместимый.

Корректоры СПГ761.3 и СПГ761.4 отличаются от своего предшественника СПГ761.2 прежде всего существенно расширенными коммуникационными возможностями.

Помимо фирменного протокола обмена СПСеть корректоры поддерживают протокол Modbus RTU и имеют встроенный стек интернет-протоколов TCP/IP. Стандартный для приборов многофункциональной серии набор интерфейсных портов в модификации корректора 761.4 дополнен портом Ethernet и беспроводным интерфейсом Bluetooth.

Корректоры поддерживают ряд новых функций, расширяющих возможности их применения в различных информационных системах. Корректоры обеспечивают корректировку часов по глобальной службе координированного времени UTC, рассылку отчетов по электронной почте, «самоорганизацию» в сеть и вывод отчетов на сетевой принтер при подключении к Ethernet и т. д.

Использование беспроводного канала связи Bluetooth в сочетании с имеющимся в арсенале НПФ ЛОГИКА программным обеспечением для мобильных устройств делают максимально удобным процесс снятия показаний и оперативной настройки корректоров на объекте. Вся необходимая информация в наглядном виде отображается на экране смартфона или планшетного компьютера, который может находиться на удалении нескольких метров от корректора.

Электропитание корректоров СПГ761.3 и СПГ761.4 осуществляется от внешнего источника постоянного напряжения 12 В, что существенно снижает вероятность повреждения корректора при неисправностях в силовых сетях ~220 В.

Внедрение нового, шестого поколения приборов многофункциональной серии не ограничивается одним только расширением модельного ряда корректоров СПГ761. В ближайшем будущем планируется появление «третьей» и «четвертой» модификаций у остальных представителей этой серии приборов – корректоров СПГ762 и СПГ763.

Методическая основа для корректоров НПФ ЛОГИКА

Несколько слов о нормативной базе, составляющей единую методическую основу для всех серийно выпускаемых НПФ ЛОГИКА корректоров.

Методика измерения расхода при применении турбинных, ротационных и вихревых расходомеров и счетчиков реализована в соответствии с действующим ГОСТ Р 8.740–2023.

Алгоритмы расчета физических свойств природного газа, в корректорах соответствуют ГОСТ 30319.(1…3)–2015 и новому стандарту ГОСТ Р 70927–2023, который дополнил существующую нормативную базу методом расчета физических свойств природного газа в области низких температур (от –53,15 до –23,15 °С).

Измерения расхода с применением сужающих устройств выполняются по ГОСТ 8.586.(1…5)–2005.

На базе корректоров разработаны сертифицированные измерительные комплексы ЛОГИКА 6742, ЛОГИКА 1764, ЛОГИКА 7761, ЛОГИКА 6740, ЛОГИКА 6764. Выбор того или иного измерительного комплекса обеспечивает совместимость компонентов и требуемую точность измерений.

Полная техническая документация на продукцию АО НПФ ЛОГИКА размещена на сайте: www.logika.spb.ru

АО НПФ ЛОГИКА
190020, Санкт-Петербург,
наб. Обводного канала, д. 150, а/я 215.
Тел.: (812) 252-5757
Факс: (812) 252-2940, 445-2745

По вопросам приобретения
продукции обращайтесь
по тел.: 8 (800) 500-03-70
E-mail: adm@logika.spb.ru
www.logika.spb.ru