Ситуация на рынке промышленных узлов учёта газа. Тенденции развития и критерии выбора

Золотаревский Сергей Алексеевич,
к.т.н., директор по развитию ООО «НПФ «РАСКО»

Газовая отрасль всегда считалась достаточно консервативной. И это вполне оправдано: новые технические решения, как правило, находят широкое применение только после полномасштабной и достаточно длительной проверки в реальных условиях эксплуатации. Это в полной мере относится и к узлам измерения расхода газа (УИРГ), прежде всего, промышленным, т.к. цена ошибки здесь, учитывая объёмы природного газа, потребляемого промышленными предприятиями, особенно велика. К сожалению, данное, практически незыблемое ранее правило было существенно нарушено в последние годы. И для этого были вполне объективные причины.

В 2022 году, после начала СВО, большинство западных компаний, продукция которых, как производимая в России, так и закупаемая по импорту, составляла значительную часть парка промышленных УИРГ, практически единовременно ушли из России. Одновременно разорвались логистические цепочки поставки комплектующих, были остановлены российские предприятия, принадлежащие западным компаниям. В результате в стране возник острейший дефицит приборов учёта газа мирового уровня качества и надёжности, а возникший вакуум стал заполняться российскими предприятиями, продукция которых была до того времени или недостаточно известна, или фактически представляла собой перекупленные по системе

ОЕМ счётчики газа малоизвестных производителей, в первую очередь, из Китая, и далеко не всегда соответствовала по качеству и надёжности работы приборам ушедших с российского рынка компаний. Тем более, что в основной своей массе данные приборы не только не были адаптированы к российским условиям эксплуатации, но даже не всегда в полной мере соответствовали требованиям российской нормативно-технической документации. Например, в части расположения мест отбора давления газа, расположения датчиков температуры, обеспечения контроля за перепадом давления на счётчиках газа, где это необходимо, и т. д. Не говоря уже о том, что резко упал уровень сервиса, технического обслуживания и ремонта узлов учёта.

Одновременно возникла и другая проблема: применение (во многих случаях, вынужденное) некоторых типов счётчиков газа в условиях, когда их корректная работа, как минимум, затруднена, если вообще возможна. В первую очередь это касается применения узлов учёта на базе ультразвуковых счётчиков газа при малых давлениях газа, в условиях наличия существенных вибраций, акустических шумов или электромагнитных помех, а также счётчиков газа парциального типа для работы на загрязнённом и влажном газе. Другими словами, устанавливали не то, что нужно в данном конкретном случае, а то, что удалось достать. Потому что даже при некорректной работе УИРГ, например, при завышении показаний на 15-20%, это было в большинстве случаев всё равно выгоднее, чем платить по установленной мощности газопотребляющего оборудования при отсутствии узла учёта.

Однако, в настоящее время ситуация в данном сегменте российского рынка полностью стабилизирована и потребителям предлагается широкий ассортимент счётчиков газа самых различных типов: от привычных диафрагменных, ротационных и турбинных до более новых – ультразвуковых, вихревых и микротермальных. Ярким примером такого возрождения является работа компании «РАСКО Газэлектроника», продукция которой более четверти века являлась российским эталоном приборов учёта газа во всех сегментах данного рынка – от бытовых до промышленных. Предприятие не только полностью обновило всю линейку продукции, но и активно занимается локализацией её производства в России, что ни в малейшей степени не отразилось на её качестве.

В данной ситуации, когда на рынке снова предлагается в необходимом количестве требуемое оборудование, а его ассортимент даже возрос по сравнению с началом 2022 года, особое внимание снова должно быть уделено оптимальному выбору как типа приборов учёта газа, так и его производителя. Это особенно важно потому, что, как показывают расчёты [1], стоимость самого дорогого узла учёта из представленных на рынке составляет не более 2,5…3% от стоимости природного газа, проходящего через него за межповерочный интервал (МПИ, обычно: МПИ =4-5 лет), при том, что качественные узлы учёта, при соблюдении элементарных правил их эксплуатации, работают по 3-4 МПИ. В то же время переплата за потребляемый природный газ в случае поломки УИРГ и сроке ремонта всего в один месяц (если оплата в период ремонта производится, исходя из установленной мощности газоиспользующего оборудования) составляет примерно 80…100% от стоимости узла учёта. Не случайно поэтому большинство квалифицированных потребителей, проектных организаций и газораспределительных компаний, как правило, отдаёт предпочтение продукции известных производителей, не только выпускающих продукцию стабильно высокого качества, но и имеющих высококлассную техническую поддержку и развитую сеть аккредитованных сервисных центров, обладающих необходимыми компетенциями по техническому обслуживанию и ремонту соответствующих УИРГ, а также имеющих необходимое оборудование и оригинальные запчасти.

Однако для того, чтобы УИРГ безотказно работал в течение установленного срока службы, а его показания были неизменно корректны, только этого недостаточно. Необходимо также выбрать оптимальный тип узла учёта. Для этого воспользуемся общепризнанными критериями оценки метрологической надёжности методов измерения расхода и количества природного газа.

Рис. 1. Счётчики газа парциального типа: струйный автогенераторный и микротермальный

Критерием 1 является полнопоточное исполнение счётчика газа, когда весь измеряемый объём газа проходит через измерительное сечение прибора. Как следует из конструкции приборов, все основные типы счётчиков газа - диафрагменные, ротационные, турбинные, ультразвуковые и вихревые - соответствуют данному критерию. Исключение – струйные автогенераторные и микротермальные счётчики газа, что потенциально существенно снижает их метрологическую надёжность [2].

Критерий 2 – это прямой метод измерения соответствующего параметра, в данном случае – объёма газа при рабочих условиях. В приборах, работающих с использованием данного метода, например, диафрагменных и ротационных счётчиках газа, строго определённые объёмы газа переносятся со входа на выход при каждом цикле работы счётчика.

К сожалению, далеко не все методы измерения расхода и объёма газа являются прямыми. В то же время созданные на их основе счётчики газа, реализующие косвенные методы измерения, зачастую превосходят приборы, использующие прямые методы измерения, по массогабаритным характеристикам, стоимости, надёжности работы в тяжёлых условиях эксплуатации и т.д. Поэтому они также широко применяются, особенно если обеспечены надёжные методы контроля их работоспособности. Из таких методов обладают наивысшей метрологической надёжностью счётчики газа, в которых вычисление объёма газа производится умножением «естественного» сигнала счётчика (например, прямо пропорциональной скорости потока газа в измерительном канале частоты вращения турбинки или частоты вихреобразования) на постоянный коэффициент, прямо пропорциональный площади измерительного канала. Обеспечение указанного соответствия рассматривается как критерий 3 для обеспечения метрологической надёжности. К таким приборам из наиболее широко используемых относятся расходомеры-счётчики газа турбинного, вихревого и ультразвукового типа.

И наконец критерием 4 при выборе приборов учёта газа является их нечувствительность или минимальная чувствительность к любым искажениям потока на их входе и выходе, а также к наличию акустических, в том числе – гидродинамических, шумов, вибрации, электромагнитных помех и т.д. Наивысшую защиту от воздействия указанных факторов имеют диафрагменные и ротационные счётчики, с которой, в силу конструктивных особенностей, могут сравниться только современные турбинные счётчики газа (в обоих случаях – преимущественно с механическим отсчётным устройством). Именно это определяет столь широкое распространение и устойчивые позиции этих приборов на протяжении многих десятков лет.

Как уже отмечалось, при выборе «оптимального» УИРГ крайне важно также учитывать работоспособность приборов в конкретных условиях эксплуатации. Например, ультразвуковые счётчики рискованно применять при малых давлениях газа, а диафрагменные – при больших. Турбинные счётчики газа могут иметь дополнительную погрешность при работе на пульсирующих расходах, а ультразвуковые и микротермальные – на влажном газе, особенно при наличии в нём конденсата.

В целом ряде применяемых счётчиков газа, например, в представленных на рис. 1, реализована парциальная схема измерения, когда через измерительный канал проходит только небольшая часть потока через счётчик газа. Конечно, такая схема уменьшает габариты и стоимость устройства. Но в то же время это неминуемо отражается на точности измерения и метрологической надёжности таких приборов, как минимум, по двум причинам: 1) в силу существенной разницы геометрических размеров режимы течения в измерительном и обводном (байпасном) каналах могут существенно отличаться, а значит при изменении в широких пределах давления и температуры (а значит и вязкости газа), а также скорости потока, не исключено изменение соотношения потоков через эти каналы, что может привести и во многих случаях приводит к возникновению существенной систематической погрешности измерения; 2) существует реальная опасность загрязнения, а точнее – неравномерного загрязнения измерительного и байпасного каналов, что в каждом конкретном случае является непредсказуемым, а значит его влияние может быть ещё существеннее.

Рис. 2. Возможные метрологические проблемы при снижении отношения «Полезный сигнал/шум» в процессе эксплуатации ультразвуковых расходомеров-счётчиков газа.

Ещё одной «болезнью» новых методов измерения, использующих в своей работе пьезоэлектрические сенсоры, прежде всего –ультразвукового типа, является снижение чувствительности сенсоров в процессе эксплуатации. Результаты исследований по определению изменения чувствительности таких сенсоров после 100 и 200 циклов изменения их температуры от минимальной до максимальной представлены в табл. 1. Это существенно увеличивает риск возникновения ситуаций, когда отношение «Полезный сигнал/шум» снижается ниже критического уровня. 

Таблица 1. Снижение чувствительности пьезоэлектрических сенсоров в процессе эксплуатации (Результаты испытаний после термоциклирования в диапазоне температур -40...+85°С)

На графике (рис. 2) наглядно показано, к чему это может привести в ситуациях, когда уровень полезного сигнала соизмерим с уровнем шума, например, при наличии в месте установки счётчика газа с такими сенсорами акустических шумов, вибрации или электромагнитных помех. Причём произойти это может 1) при снижении чувствительности сенсоров в результате их естественного старения в процессе эксплуатации, 2) при снижении плотности измеряемой среды, воздействующей на сенсор (даже при неизменной чувствительности сенсора), 3) при возникновении в эксплуатации упомянутых акустических шумов, вибрации или электромагнитных помех, которые отсутствовали при градуировке прибора на метрологическом стенде. Отмеченное уменьшение отношения «Полезный сигнал/шум», в зависимости от типа прибора и его конкретной настройки может привести как к завышению его показаний (когда прибор «считает» шум вместе с полезным сигналом), так и к их занижению (когда прибор «пропускает» импульсы полезного сигнала). Из практики известны и те, и другие случаи. И здесь таится главная опасность, т.к. при контрольной проливке на метрологическом стенде, в условиях отсутствия указанных влияющих факторов, метрологические характеристики таких счётчиков газа опять будут соответствовать заявленным.

Краткие выводы из всего сказанного выше следующие:

• Ситуация на российском рынке приборов для коммерческого учёта газа в коммунальном бытовом сегменте и промышленности в настоящее время полностью стабилизирована, что при соблюдении необходимых требований позволяет потребителям выбрать высоконадёжные приборы учёта газа и снизить риски, возникающие при их поломке или некорректной работе.
• Для обеспечения максимальной метрологической и эксплуатационной надёжности УИРГ в процессе эксплуатации необходимо максимально возможное соответствие прибора учёта газа в составе УИРГ приведённым выше критериям 1-4.
• Стоимость прибора учёта газа в составе УИРГ незначительна (как правило, не более 2.5…3%) в общей структуре платежей за пользование природным газом и имеет тенденцию к дальнейшему снижению по мере стабилизации ситуации на рынке счётчиков газа и последовательного повышения стоимости природного газа в ближайшие годы. В этой ситуации метрологическая и эксплуатационная надёжность счётчиков газа, а также уровень их сервисного обслуживания, а не их стоимость при приобретении, становятся решающими преимуществами.
• Продукция компании ≪РАСКО Газэлектроника≫ в максимально возможной степени соответствует всем перечисленным выше требованиям, что в полной мере подтверждается почти 30-летним опытом производства и продаж счётчиков газа и измерительных комплексов мирового уровня качества и надёжности для всех сегментов рынка, а также безотказной работой находящимся в эксплуатации миллионов бытовых счётчиков газа и сотен тысяч УИРГ промышленного назначения.

Литература:

[1] Золотаревский С.А., Гусев Д.А. Надёжность приборов учёта как инструмент снижения стоимости газопотребления. - Промышленные и отопительные котельные и мини-ТЭЦ № 1 (82), 2024.

[2] Золотаревский С. А., Осипов А.С. Метрологическая надёжность методов измерений расхода и количества природного газа и узлов учёта на их базе — основа продуктовой линейки ООО «РАСКО Газэлектроника». - HEATCLUB № 6, 2024.

Все статьи