Съвременни разходомери за природен газ

Разходомерите за природен газ са добре познати от години. Съвременните икономически условия обаче поставят нови, по високи изисквания към газоизмерителните системи. Те са свързани, както с точността на измерване, възможностите за монтаж и способността им за интегриране в общи системи и предаване на информацията на големи разстояния. В този материал на списание ЕНЕРГИЯ представяме някой от последните технически решения при разходомерите за природен газ. Представени са част от водещите фирми, с различни иновации, по отношение различни аспекти на технологията.

Текст: списание Енергия

снимка: Булгартрансгаз

Точните и надеждни измервания на природния газ са от стратегическо значение, както за промишлеността, така и за домакинствата. Тези измервания са част от производствения процес и от процеса за изготвяне на сметки. Съществуват различни начини за измерване на газовия поток. Трудностите при получаване на добри газови измервания са продиктувани от факта, че природният газ е свиваем и по този начин неговият обем зависи от налягането и температурата в точката на измерване. Основният принцип на Закона за идеалния газ е, че обемът на газа е пропорционален на температурата и обратно пропорционален на налягането. Това усложнява измерването на газовия поток, тъй като, с изключение на топлинните и кориолисовите разходомери, чрез много от съществуващите технологии се извършват измервания при работно налягане и температура. По време на тяхното използване разходомерите за природен газ трябва да бъдат в добро експлоатационно състояние, зависещо от правилната им употреба и извършването на техническо обслужване. Те трябва да притежават валиден сертификат за калибриране и подлежат на периодични метрологични проверки. 

Ултразвуков разходомер за природен газ от Sick

Ултразвуковият разходомер за природен газ FLOWSIC600 от Sick е предназначен за търговско измерване, както и за мониторинг на процеси в промишлеността, като операционния поток е в обхвата 4...400 m³/h / 1,600...100,000 m³/h. Устройството е оборудвано с висококачествени ултразвукови сензори. Херметичният титаниев корпус съдържа ултразвукови преобразуватели, които работят с избираема ултразвукова честота от 80kHz, 135kHz, 200kHz, или 300kHz, в зависимост от работните условия. Сензорите могат да се използват при много високи или много ниски температури – от –194°C до +280°C, при високи налягания 450bar, в корозивна околна среда и при висок фон на шума. FLOWSIC600 се характеризира с ефективен преобразувател за извършване на измервания при атмосферно налягане и дава възможност за извършване на калибриране, използвайки въздух. 

За да се осъществи ултразвуково измерване на потока от природен газ се използва принципа на разликата между транзитните времена. Този измервателен принцип използва ултразвуково транзитно време за определяне на газовия разход. Конструкцията с директно преминаване на газа минимизира влиянияета на турбуленцията, замърсяването, влагата и фоновия шум. Двата ултразвукови сензора са инсталирани един срещу друг под определен ъгъл спрямо газовия поток и работят, редувайки се като предавател и приемник. 

FLOWSIC600 генерира предупредителен сигнал, който информира потребителя за повреда преди измерваната величина да бъде засегната. За да се извърши това, текущите диагностични индикатори се срявняват с индикатори, които са били тествани от устройството при нормални условия на измерване. Резултатите от автоматичната самодиагностика се записват постоянно в електронна база данни, което позволява да се извърши ретроактивна проверка на процеса на измерването. Възможно е директно отчитане на важни измервани променливи величини като газов поток и газова скорост или диагностични параметри като съотношение сигнал - шум или скорост на звука. 

Операционният софтуер MEPAFLOW600 CBM дава възможност за ефективно управление на разходомера и данните и предоставя диагностични опции. Този софтуер осигурява опростен, „приятелски настроен към потребителя” достъп до данните от FLOWSIC600. MEPAFLOW600 CBM обезпечава постоянен online и offline достъп до FLOWSIC600. В допълнение към лесно разбираемата визуализация, софтуерът поддържа регистрационни и помощни функции. 

Разходомерът за природен газ FLOWSIC600 предоставя много преимущества. Той е с голяма здравина и предпазва херметично измервателното оборудване от въздействията на околната среда. Използването на вътрешни кабелни маршрути предотвратява повреждането на устройството от неблагоприятни климатични условия и замърсявания. FLOWSIC600 на практика не се нуждае от поддръжка и осигурява отлична системна интеграция. Той е подходящ за номинални размери на тръбите от DN80 до DN1200 за търговско измерване, но и за по-малки тръби с DN50 за индустриални процеси. Лесното свързване към компютърни системи позволява безпроблемно интегриране към всяка измервателна станция. FLOWSIC600 осигурява висока точност на измерванията, използвайки ултразвукова технология. Подходящото разположение на ултразвуковите сензори в устройството предоставя перфектни експлоатационни параметри, вкл. максимална шумоустойчивост. Голямата надеждност на този разходомер, дори при неблагобриятни измервателни условия, е продиктувана от факта, че не се използват механични движещи се части, и по този начин той е устойчив на замърсявания и износване. Не на последно място, ултразвуковите сензори на SICK са с ниска консумация на електроенергия, което позволява да се изполва автономно захранване, например соларен панел. 

Топлинни разходомери за природен газ от Vogtlin Instruments

Топлинните разходомери за природен газ от серията „red-y compact” от Vogtlin Instruments се характеризират с мощна технология, интелигентни функции и иновативен дизайн. Измервателните устройства предлагат ново ниво на лесно използване чрез компактен дизайн и захранване от батерия, ясен цифров дисплей и интелигентни алармени функции. 

„Red-y compact” осигуряват измервания с точност ±1%–3% от целия обхват в зависимост от приложението. CMOS полупроводниковият чип е основна съставна част на разходомера. В сензора се извършва аналогово-цифрово преобразуване. Разходомерите могат да се захранват с батерия или с постоянно напрежение 24VDC като експлоатационния срок на батерията е приблизително 2 години. При версиите с ръчни вентили се използват иглени вентили, осигуряващи финна настройка на газовия поток. Топлинните разходомери от тази серия са независими от промените в налягането и температурата. Устройствата са много компактни, могат да бъдат инсталирани във всяка позиция и се доставят готови за работа. Дисплеят с течни кристали предлага директно отчитане на измерваната величина, както и на общата консумация, което осигурява прозрачност в системите за доставка. Интелигентните алармени функции дават възможност за разнообразни приложения. Всички разходомери се доставят калибрирани от производителя като спомагат за повишаване на безопасността и намаляване на разходите, като във всеки един момент потребителите имат информация за мястото, времето и количеството на консумирания природен газ. Топлинните разходомери могат да бъдат инсталирани лесно в газовата тръба и тяхното показание да бъде незабавно отчетено. 

Надеждната технология и стандартизираните интерфейси на топлинните разходомери и контролери от серията „red-y smart” ги правят особено подходящи за измервания и контрол в системите за доставка на газ и фабричните инженерни приложения. Произвеждат се два вида разходомери – стандартна версия с точност ±1.0% от пълния измервателен обхват и висококачествена версия с точност ±0.3% от пълния измервателен обхват плюс ±0.5% от отчетената стойност. Разходомерите и контролерите използват последна CMOS технология и имат цифров (Modbus RTU) и аналогов интерфейс. Устройствата имат стандартна вградена LED индикация за състоянието, а като опция се предлага вграден дисплей и Profibus iинтерфейс с протоколи DP-V0 и DP-V1. Софтуерът „get red-y” осигурява ефективно управление на устройството. Наблюдават се потокът и температурата, променят се точките за настройка, визуализират се данните от измерванията и се настройват контролните параметри. Като опции софтуерът предлага регистриране и съхранение на данни, настройка и калибриране. 

Използвайки MEMS технология (CMOS сензори) с висока точност, топлинните разходомери и контролери от Vogtlin Instruments поставят нови стандарти за технически характеристики и измервателна точност и се отличават с максимално удобство. Стандартизираните сигнали позволяват лесно свързване към системи за управление. Всички устройства се калибрират с реален газ, което осигурява висока точност и проследяемост на измерванията. Разходомерите и контролерите са лесни за обслужване, предизвикват минимално спадане на налягането и могат да бъдат достъпни от персонален компютър без да е необходимо допълнително електронно оборудване. Топлинните разходомери от сериите „red-y compact” и „red-y smart” работят в температурен обхват 0–50°C, а операционното налягане е 0.2–11bar.

Кориолисови измервателни системи на Endress+Hauser

Кориолисовата измервателна система Proline Promass 83F от Endress+Hauser предоставя едновременно измерване и регистриране на няколко процесни величини – поток, плътност и температура. Това дава възможност за нови области на приложение. 

Proline Promass 83F се състои от трансмитер и сензор. Налични са две версии – компактна версия, при която трансмитерът и сензорът образуват едно устройство, и дистанционна версия, при която трансмитерът и сензорът са физически разделени един от друг. Дисплеят на трансмитера е модулно устройство с течни кристали и се управлява с „Touch control”, което води до висока степен на ефективност. Съществуват различни софтуерни опции за разширен обхват от приложения, както и възможност за диагностика и съхранение на данни за увеличаване на качеството на процесите. Универсалният сензор е за температури до +200°C и е предназначен за номинални диаметри на тръбите от DN8 до DN250. Разработен е и високотемпературен сензор за температури до +350°C, с номинални диаметри DN25, DN50 и DN80. Измервателната грешка е ±0,35%, стойностите на измерваното налягане са до 100bar, a количеството на измервания поток е до 2200 t/h. Температурата на околната среда е от –20°C до +60°C като степента на защита е IP67. Сензорът е с компактен дизайн и не се влияе от вибрации благодарение на своята балансирана измервателна система с две тръби. Инсталирането се извършва лесно и е възможно свързване към всички системи за управление на процеси чрез интерфейси HART, PROFIBUS DP/PA, FOUNDATION Fieldbus и MODBUS. Proline Promass 83F се използва в различни сектори от промишлеността, както и за търговско измерване на природен газ. 

Една от най-новите разработки на Endress+Hauser е кориолисовата измервателна система Proline Promass 83 EtherNet/IP™ с ориентирано към бъдещето системно интегриране. Осъществено е безпроблемно интегриране към системите за управление чрез директна EtherNet/IP връзка, например ControlLogix, CompactLogix или PlantPAx от Rockwell Automation. По този начин се осигурява лесен достъп до процесни променливи и данни за устройства и диагностика чрез компютър, контролен център или Internet. Интегрирането е рентабилно и бързо благодарение на по-малкото мрежови компоненти. Чрез лаптоп по всяко време може да се осъществи удобно и лесно конфигуриране на устройствата и оптимизиране на процеса, използвайки интегриран web сървър без допълнителни драйвери за устройствата. Комбинацията от Ethernet технологията с доказаната кориолисова измервателната система Proline Promass 83 осигурява напълно нови възможности в сферата на мониторинга на процеси, осигуряването на качеството, на безопасността на техническото оборудване и обезпечаването на защита на инвестициите. Proline Promass 83 EtherNet/IP™ предлага максимална гъвкавост, особено при интегриране със системи за управление RSLogix 5000 от Rockwell Automation. Това позволява на производителите на съоръжения и техническо оборудване да имат по-голяма на свобода при конструиране на отделните компоненти и системни архитектури. Други преимущества са по-малките усилия за програмиране, високата надеждност и ефективност, както и измерването на няколко променливи величини.

Siemens поставят нови стандарти в интегрирането на газоизмерителните системи

Подразделението на Siemens за индустриална автоматизация разработи нов сензор за поток за компресиран природен газ (CNG). Sitrans FCS200 има ултракомпактен дизайн, който позволява използването на малки и ефективни диспенсъри. Големият капацитет с потоци до 500kg/min осигурява по-бързо зареждане на горивото. Чрез трансмитера Siflow FC070 Ex новият сензор за поток може да бъде интегриран лесно в системите за автоматизация Siemens SIMATIC. Това дава възможност за реализиране на широк обхват от решения за контрол, измерване и автоматизация за CNG разпределение, компресиране, съхранение и презареждане. Сензорът за газов поток SITRANS FCS200 се използва там, където пространството за монтаж е критично, предоставяйки допълнителна гъвкавост за нови и съществуващи инсталации. Със своята голяма точност ±0.5% от преминалия газов поток и капацитет при високо налягане до 350bar, както и рискови условия на използване, SITRANS FCS200 поставя нови стандарти за ефективност и безопасност в CNG приложенията. Сензорът е наличен в три размера - DN10, DN15 и DN25, лесен е за инсталиране и има разнообразни връзки за присъединяване. Дизайнът и характеристиките на SITRANS FCS200 предлагат много преимущества. Компактността позволява конструирането на по-малки и по-ефективни диспенсъри, а улесненият монтаж чрез различни стандартни конектори отговаря на практически всички изисквания на пазара. Големият капацитет, високата точност при високо налягане и голямата гъвкавост са изключително важни. Повишената безопасност е продиктувана от използването на стандартни вградени защитни дискове, които намаляват рисковете при спукване на тръбата. SENSORPROM дава възможност за “Plug & Play” рентабилна инсталация и пускане в действие. 

За да се получи един завършен разходомер, сензорът SITRANS FCS200 трябва да се комбинира с трансмитер SIFLOW FC070 за директно интегриране в SIMATIC системи или за самостоятелно използване. Както CNG сензора, трансмитерът SIFLOW FC070 се характеризира с компактен дизайн и изисква минимално пространство за лесно монтиране във всеки диспенсър. Той е един от малкото, които предлагат напълно дистанционна система за изключително безопасна, удобна и икономична инсталация. Siemens поставя нови стандарти за опростеност и ефективност в системното интегриране, използвайки само един кабел, който свързва сензора и трансмитера. SIFLOW FC070 е одобрен за извършване на търговски измервания и въвежда преимуществата на газовите измервания в мощния свят на SIMATIC системите със своите отлични технически характеристики и гъвкавост. Той дава възможност за “Plug & Play” чрез SENSORPROM, което позволява бързо и лесно трансфериране на измервателни и приложни данни. Безпроблемната работа на трансмитера е гарантирана като чрез Modbus RTU сервизен интерфейс се осъществява директно offline отстраняване на неизправностите, обслужване и пускане в експлоатация. SIFLOW FC070 притежава импулсни и честотни изходи, одобрени за търговски измервания, и използвани в традиционните импулсни интерфейсни системи.