Расходомеры газа промышленного применения: правила, установка, ГОСТы

• Требования
• Приборы для измерения газа: вихревые, кориолисовые
• Сертификация
• Задать вопрос инженерам

Измерение расхода газа, требования

Перед метрологическими службами предприятий зачастую ставится задача по измерению и контролю объемного расхода различных газов и газовых смесей, таких как природный газ, влажный нефтяной газ, сжатый воздух, диоксид углерода, азот, ацетилен, аммиак и другие. Как правило, для решения задач учета газа выполняется одновременное измерение трех основных параметров среды: расхода в рабочих условиях, абсолютного давления и температуры, с последующим вычислением, по измеренным значениям, расхода (объема) газа, приведенного к стандартным условиям: Рабс=0,101325 Мпа, Тс=20℃. Объемный расход газа, приведенный к стандартным условиям, является окончательным значением, используемым при взаиморасчетах с поставщиком, а также при контроле технологических параметров производственного процесса.

Приведение к стандартным условиям выполняют разными методами, которые зависят от используемых КИПиА, характеристик потока и метода определения плотности: T-пересчета, pT-пересчета, pTZ-пересчета, либо ρ-пересчета в соответствии ГОСТ Р 8.740-2011, pTZ-пересчета и ρ-пересчета, в соответствии с ГОСТ 8.611-2013. Наибольшее распространение на практике получили методы pT-пересчета и pTZ-пересчета.

Теплофизические характеристики и физико-химические параметры определяют путем прямых измерений, либо косвенным расчетным методом с использованием справочных данных.

Для расчета теплофизических свойств газов используются различные методики: по ГОСТ 30319-2015, ГОСТ 8.662-2009 для природного; по ГОСТ 8.733-2011, ГСССД МР 113 для нефтяного; по ГСССД МР 134 для азота, ацетилена, кислорода, диоксида углерода, аммиака, аргона и водорода.
ГОСТ Р 8.740-2001, ГОСТ 8.611-2013 регламентируют требования к составу, монтажу, метрологическим характеристикам основных СИ и обработки информации.

Также необходимо отметить, что требования к предельно допустимой погрешности измерений природного и нефтяного газа, в зависимости от диапазона, регламентированы приказом Минэнерго №179 от 15.03.2016 г

Приборы для измерения газа

Для определения расхода газа, приведенного к стандартным условиям, преимущественно используются комплексы учета, представляющие собой совокупность СИ:

• вычислителя;
• преобразователя расхода;
• датчика давления;
• термопреобразователя сопротивления.

Такими измерительными системами являются комплексы учета газа «ЭМИС-Эско 2230» и «ЭМИС-Эско 2210» производства ЗАО «ЭМИС» (внесены в Единый государственный реестр СИ (№ 48574-11 и № 60577-15 соответственно). В качестве преобразователей расхода в составе комплексов, применяются вихревые расходомеры «ЭМИС-ВИХРЬ 200», при этом осуществлять учет возможно как комплексной системой, так и отдельно расходомером с расширенной версией электронного блока и встроенной функцией вычислителя.

Вихревой расходомер газа

ЭМИС-ВИХРЬ 200 Универсальный вихревой расходомер.

Отдельно остановимся на преимуществах прибора, имеющих значение при учете газовых сред и получивших отражение в обновленном описании типа СИ.

В 2020 году «ЭМИС»-ВИХРЬ 200» получил новый класс точности с погрешностью измерения газа 0,7 %, что на сегодняшний день является одним из лучших показателей на мировом рынке вихревых расходомеров. Еще одним преимуществом стала аттестация алгоритмов приведения объемного расхода среды в рабочих единицах измерения к стандартным условиям. Это дополнительная опция, доступная при заказе расширенной версии электронного блока с возможностью подключения внешних датчиков давления и температуры. Контроллер при этом не требуется, если архивирование информации возможно или осуществляется в АСУТП.

Параметры алгоритмов расчета:

Прибор имеет выходные сигналы:

• Аналоговый 4-20 мА + HART;
• Цифровой Modbus RTU с интерфейсом RS485 / USB; частотный/импульсный.

При этом посредством передачи данных с вторичного преобразователя прибора по цифровому протоколу Modbus RTU с интерфейсом RS-485 возможно осуществлять считывание параметров не только расхода, но и давления, и температуры, а также производить настройку и диагностику, как расходомера, так и технологического процесса.

Массовый расходомер газа (кориолисовый)

Данный тип расходомеров предназначен для измерения массового и объемного расхода, плотности, массы и объема жидкостей и газов, и использования полученной информации для технологических целей и учетно-расчетных операций.

Несмотря на ряд таких преимуществ, как высокая точность и отсутствие требований к прямым участкам, применение кориолисовых расходомеров в качестве газовых счетчиков в России долгое время сдерживалось по причине отсутствия стандартизованной методики. Однако, в настоящее время массовые преобразователи стали широко востребованным средством измерения газовых сред, в том числе, на коммерческих, хозрасчетных и технологических узлах учета ПАО «Газпром» (В соответствии СТО «Газпром» 5.35-2010 «Расход и количество природного газа. Методика выполнения измерений с помощью кориолисовых расходомеров»).

Особенности применения массовых кориолисовых счетчиков рассмотрим на примере «ЭМИС»-МАСС 260».

ЭМИС-МАСС 260

Измерение массы газа кориолисовым расходомером является прямым, в соответствии с РМГ 29-2013. Прибор осуществляет приведение диапазона измерения массового расхода к объемному по формуле:

Q_v = Q/ρ ,

где:
Q – верхняя или нижняя граница диапазона массового расхода, кг/ч;
ρ – плотность измеряемой среды в рабочих условиях, кг/м³.

Встроенные алгоритмы позволяют осуществлять вычисление объемного расхода газа, приведенного к стандартным условиям, при внесении значения плотности в стандартных условиях, что отражено в описании типа СИ на расходомер.

Пределы допускаемой относительной погрешности измерения массы (массового расхода) δ_мг при регистрации результата по индикатору, частотному, импульсному, токовому исполнению ТА и цифровым выходным сигналам не должны превышать значений, рассчитанных по формуле:

δ_мж + 0,25% ,

Таким образом, при использовании «ЭМИС»-МАСС 260» класса точности 0,25 погрешность измерения составляет 0,5%. В тоже время, при использовании объемных счетчиков погрешность в составе комплексов учета, как правило, находится в диапазоне от 1,5 до 2,5%.

Выходные сигналы:

• 2 пассивных токовых выхода 4-20мА (в т.ч. один выход с цифровым протоколом HART);
• 3 импульсных выхода с возможностью выбора режима работы «активный/пассивный»;
• Выходной интерфейс ETHERNET с протоколом Modbus TCP-IP;
• Дискретный выход, работающий в режиме дозатора или сигнализатора неисправности.

Сертификация

Приборы торговой марки «ЭМИС» аттестованы и сертифицированы как по российским, так и по международным стандартам.

Вопросы к инженерам

На вопросы применения оборудования ТМ «ЭМИС», отвечает руководитель инженерного отдела Илья Стромов.

Вопрос: Возможно ли использовать прибор «ЭМИС»-ВИХРЬ 200» для учета расхода газовой смеси: воздух с определенными концентрациями аммиака, сероводорода, и метилмеркаптана. Концентрации этих веществ в потоке не постоянные и изменяются в процессе. Температура измеряемой среды составляет около 40 °С.

Ответ: Измерение газовой смеси с указанными параметрами среды можно производить вихревым расходомером «ЭМИС»-ВИХРЬ 200». Для эксплуатации на средах с содержанием сероводорода, проточная часть прибора выполняется из стали 12Х18Н10Т, также в целом исполнение (AST) отличается от стандартного. Если нужно знать объемный расход, состав смеси не имеет значения.В том случае, когда требуется производить учет в единицах измерения массы, следует указать плотность среды и её состав, поскольку от состава зависит значение плотности, и соответственно, массового расхода. Поэтому для корректного подбора оборудования

Вопрос: Измерение водорода требуется производить при диапазоне расхода до 100 м3/ч, класс точности прибора должен быть не ниже 2,0 передача информации по RS-485. Необходимо фланцевое исполнение. Подойдет ли «ЭМИС»-ВИХРЬ 200»?

Ответ: Учет водорода возможно осуществлять комплексами учета «ЭМИС-Эско 2210» и «ЭМИС-Эско 2230» на базе вихревого расходомера «ЭМИС-ВИХРЬ 200». Можем предложить специальную версию исполнения – «Вд», предназначенную именно для работы на среде «водород». Расходомер имеет соответствующую маркировку взрывозащиты - для категории II, подкатегории IIC.

Вопрос: В ходе реконструкции газокомпрессорной станции, планируем заменить ультразвуковой счетчик газа на вихревой. Требуется измерять углеводородный конденсат при температуре окружающей среды от -60 до +37. Условный проход трубопровода 100 мм. Диапазон давления измеряемой среды 2,1…2,3 МПа. Фланцевое исполнение. Выходные сигналы: 4.20 мА, частотно-импульсный. Тип взрывозащиты Еxia. Требования к пределу допускаемой относительной погрешности ±1,5%.

Ответ: Ультразвуковой расходомер можно заменить на вихревой для решения Вашей задачи. Можем предложить «ЭМИС»-ВИХРЬ 200» с Ду 100 и проточной частью из нержавеющей стали. Его можно использовать как в составе комплекса учета, так и отдельно при заказе версии с функцией вычислителя. Он способен работать при температуре окружающей среды до -60 градусов Цельсия без дополнительных средств обогрева. Для корректного подбора просьба заполнить опросный лист.

Вопрос: В ходе переоснащения производства хотим перейти на отечественное оборудование. Можете ли поставить кориолисовый счетчик «ЭМИС»-МАСС 260» с монтажными размерами импортных аналогов?

Ответ: Компания «ЭМИС» изготавливает приборы с монтажными размерами импортных аналогов, при этом исполнение фланцев соответствует стандартам: ГОСТ 12815, ГОСТ 33259, EN1092-1 (DIN 2513), ASME/ANSI.

Вопрос: Каким образом массовый расход газа приводится к стандартным условиям? У прибора имеется встроенный датчик температуры?

Ответ: Датчик температуры не нужен. У счетчика «ЭМИС»-МАСС 260» есть отдельная функция приведения массового расхода газа к объемному в стандартных условиях и отдельный регистр, в который вводится плотность газа в стандартных условиях. При этом плотность в рабочих условиях измеряется напрямую.

Если у вас остались вопросы по работе расходомеров, вы можете задать их инженерам компании «ЭМИС»:

ЗАДАТЬ ВОПРОС