Вычислители УВП-280 – проверенные устройства с новыми решениями. В.П.Горский, директор, ООО «СКБ «Промавтоматика»

Предприятие СКБ «Промавтома тика» в 2017 году отметило 25‑летний юбилей. Все эти годы фирма занимается решением задач измерения расхода различных сред и энергоресурсов, в частности, разработкой и изготовлением вычислителей расхода.
С 1999 года СКБ «Промавтоматика» выпускает вычислители серии УВП‑280, применяемые для вычисления расхода и количества воды, пара, тепловой энергии, различных газов и смесей газов, нефти и нефтепродуктов. Современные модификации вычислителей УВП‑280 А.01 и УВП‑280 Б.01 постоянно совершенствуются с учетом изменяющей‑ ся нормативной базы по свойствам измеряемых сред и методам измерения расхода этих сред. Дополнительный импульс к совершенствованию приборов дает развитие промышленных интерфейсов и протоколов связи при расширяющихся возможностях элементной базы (подробнее см. [1], [2], [3]).
В 2017 году были успешно проведены очередные испытания с целью внесения изменений в описание типа вычислителей УВП‑280 А.01 и УВП‑280 Б.01, зарегистрированных в Госреестре средств измерений (далее ГРСИ) под номером 53503‑13. С апреля 2017 года предприятием СКБ «Промавтоматика» был начат выпуск вычислителей УВП‑280 А.01 и УВП 280 Б.01 (рис. 1), соответствующих измененному описанию типа. Остановимся подробнее на внесенных изменениях, которые отличают вычислители, выпускаемые в настоящее время, от вычислителей, производившихся до апреля 2017 года.
1. Реализован ряд новых алгоритмов расчета физических свойств измеряемых сред:
- природного газа – по комплексу стандартов ГОСТ 30319. (1‑3)‑2015, введенных в действие с 01.01.2017 вза‑ мен ГОСТ 30319. (0‑3)‑96;
- гелиевого концентрата – по ГСССД МР 232‑2014;
- попутного нефтяного газа – по методике измерений ФР.1.29.2016.25113 (для измерения расхода попутного нефтяного газа давлением до 30 МПа);
- сырой нефти – по методике измерений ФР.1.29.2016.24564 (для использования в передвижном комплексе для исследования и освоения скважин).
Из этих изменений наиболее актуальным является связанное с реализацией в выпускаемых вычислителях алгоритмов ГОСТ 30319‑2015. Обусловлено это следующим. На многих узлах учета природного газа используются алгоритмы вычисления коэффициента сжимаемости GERG‑91 и NX19 из отмененного ГОСТ 30319‑96. В соответствии с письмом Росстандарта на вновь вводимых в эксплуатацию, реконструируемых или подвергаемых техническому перевооружению узлах учета должны использоваться вычислители, реализующие требования ГОСТ 30319‑2015. Кроме того, в действующих узлах учета природного газа по истечении срока службы/годности СИ, участвующих в непосредственном измерении расхода и количества природного газа, вычислители также должны быть заменены на вычислители, реализующие требования ГОСТ 30319‑2015.
2. Раньше вычислители УВП‑280 позволяли подключать по четырехпроводной схеме платиновые и мед‑ ные термопреобразователи по ГОСТ 6651‑2009 с номинальным сопротивлением R0 из ряда: 50, 100, 500 Ом. После внесенных в описание типа изменений этот ряд дополнен значением R0, равным 1000 Ом. Приме‑ нение термопреобразователей с R0, равным 1000 Ом, снижает требования к сопротивлению линии под‑ ключения датчика, а также повышает достоверность и точность канала измерения температуры, так как такие термопреобразователи имеют более высокую чувствительность (ΔR/Δt) по сравнению с термопреобразователями, имеющими меньшее значение R0.

3. Для некоторых узлов учета газа предъявляются повышенные требования к метрологическим характеристикам вычислителей. Например, в стандарте СТО Газпром 5.37‑2011 «Единые технические требования на оборудование узлов учета измерения расхода и количества природного газа, применяемых в ОАО “Газпром”» для узлов учета с расходом свыше 100 000 м3 /ч пределы относительной погрешности вычислений (по заданным параметрам) объемного расхода газа, приведенного к стандартным условиям, должны быть в пределах ±0,01 %.
В результате внесения изменений в ОТСИ УВП‑280 пределы относительной погрешности вычислений при измерении расхода газа уменьшены до значения ±0,01 %, что расширило сферу применимости вычислителей.
4. Вычислители имеют достаточно широкие возможности по считыванию архивов накопленной информации за задаваемый период:
- вывод на печать: передача данных на принтер, подключаемый непосредственно к вычислителю;
- запись в виде файла на компьютер, подключаемый к вычислителю через USB‑порт или порт Ethernet;
- вывод на индикатор вычислителя.
После внесенных в описание типа изменений стал возможен также перенос архивных данных вычислителя на внешний USB‑флеш‑накопитель, подключаемый через разъем, расположенный на передней панели вычислителя.
5. Ранее пределы относительной погрешности преобразования частотных сигналов от первичных преобразователей (ПП) расхода и плотности составляли ±0,05 % в диапазоне 0…5 кГц и ±0,1 % в диапазоне 5…10 кГц. В новой редакции ОТСИ эти пределы обозначены равными ±0,05 % во всем диапазоне частот от 0 до 10 кГц. Теперь на практике эта погрешность фактически не влияет на погрешность канала измерения частоты при подключении к вычислителю преобразователей с частотным выходом.
В ближайшее время в связи с выходом документа ГСССД МР 273‑2018 «Методика расчетного определения плотности, фактора сжимаемости, скорости звука, показателя адиабаты, коэффициента динамической вязкости влажных газовых смесей в диапазоне температур от 263 К до 500 К при давлениях до 30 МПа» СКБ «Промавтоматика» планирует реализовать в вычислителе алгоритмы расчета свойств газовых смесей и по этому документу с внесением соответствующих изменения в описание типа. Реализация указанного алгоритма расширит область применения вычислителей, в частности, их можно будет применять для измерения расхода попутного нефтяного газа, используемого для закачки под высоким давлением в нефтяные скважины при добыче нефти.
Кроме вычислителей СКБ «Промавтоматика» выпускает ряд устройств, позволяющих расширить возможности применения вычислителей, например, контроллеры для преобразования протокола HART в Mod bus и радиомодемы. Эти устройства реализуют преобразование и передачу данных в цифровом виде с нулевой погрешностью (то есть не являются средствами измерений) и поэтому могут использоваться совместно с вычислителями в системах коммерческого учета без необходимости внесения их в ГРСИ.
Вычислитель имеет цифровые интерфейсы RS‑232 (2 канала) и RS‑485, которые могут быть использованы для подключения ПП по протоколу Modbus RTU (на практике это в большей степени относится к преобразователям расхода). При таком подключении уменьшается погрешность измерения соответствующего канала измерения, связанная с преобразованием выходного сигнала ПП из цифрового значения в токовый/частотный и обратно сначала в ПП, а затем в вычислителе. Если ПП имеет поддержку HART, то подключение таких ПП к вычислителю возможно и по HART‑протоколу с использованием выпускаемого СКБ «Промавтоматика» контроллера КР‑HART.М2 (рис. 2). При этом в режиме моноканала HART (с отключенной параметризацией по токовой петле) возможно подключение к вычислителю всех входящих в состав узла учета ПП с поддержкой HART. Контроллер КР‑HART.М2 поддерживает последние изменения стандарта HART, что позволяет подключать к вычислителю любые ПП, поддерживающие HART.
При подключении вычислителя к компьютеру удаленного доступа иногда возникают проблемы с прокладкой проводного канала связи. В этом случае для обеспечения связи между компьютером и вычислителем возможно использование радиомодемов, работающих на разрешенных частотах. СКБ «Промавтоматика» выпускает радиомодемы РМ‑433 и РМ‑868, работающие соответственно на частотах 433 МГц и 868 МГц. Дальность связи этих радиомодемов – до 5 км (в зависимости от условий применения), скорость передачи данных – до 38400 бод.
При использовании вычислителей в составе узлов учета (в измерительных комплексах) с ПП расхода, давления и температуры зачастую возникает вопрос о необходимости разработки методики измерений для конкретного узла учета. Этот вопрос достаточно спорный.
Закон № 102 «Об обеспечении единства средств измерений» требует при проведении измерений для коммерческого учета выполнять прямые измерения или разрабатывать и вносить в Федеральный информационный фонд по обеспечению единства измерений (ФИФ ОЕИ) методику измерений в случае косвенных измерений.

Дальше начинаются вопросы. Например, достаточно ли для узла учета газа использовать в качестве методики измерений ГОСТ Р 8.740‑2011 и получить акт проверки состояния и применения средств измерений и соблюдения требований ГОСТ Р 8.740‑2011? Или необходимо разрабатывать и вносить в ФИФ ОЕИ методику измерений для этого узла учета?
Для измерительных комплексов с использованием сужающих устройств все ясно: с 1 октября 2016 го да действует ГОСТ 8.899‑2015, устанавливающий необходимость своей методики измерений для каждого такого измерительного комплекса.
При учете тепловой энергии для реализации требований Закона об обеспечении единства средств измерений многие фирмы‑изготовители вносят в ГРСИ теплосчетчики с большими списками ПП и тепловычисли‑ телей из ГРСИ. В случае применения этих теплосчетчиков считается, что значение количества тепловой энергии определяется методом прямых измерений с известным значением погрешности. Если же теплосчетчик является составным, то есть состоит из СИ утвержденных типов (тепловычислитель, ПП расхода, температуры и давления), но сам тип теплосчетчика отсутствует в ГРСИ, то в данном случае измерения относятся к косвенным и к подобному комплексу необходимо разрабатывать методику измерений. При этом по сути такой составной теплосчетчик (с рассчитанной погрешностью, например, по рекомендации МИ 2553‑99) не отличается от внесенного в ГРСИ тепло‑ счетчика со списком вычислителей и ПП из ГРСИ и соответствует требованиям п. 112 «Методики осуществления коммерческого учета тепловой энергии, теплоносителя», а именно следующему: «Узел учета должен быть оборудован приборами учета, типы которых внесены в ФИФ ОЕИ. Иные документы аттестационного или рекомендательного характера не требуются».
Для того чтобы при применении вычислителей УВП‑280 в составе различных измерительных комплексов не возникало подобных коллизий, в ГРСИ под номером 62187‑15 были внесены счетчики УВП‑281, предназначенные для измерения количества тепловой энергии воды и пара в открытых и закрытых системах тепло‑ снабжения, количества воды, пара и газов и построенные на основе вычислителей УВП‑280. В состав счет‑ чика кроме вычислителя УВП‑280 могут входить ПП температуры, абсолютного/избыточного давления, разности давления, расхода (количества), внесенные в ГРСИ. В качестве ПП могут применяться средства измерений со следующими выходными сигналами:
- ПП расхода (количества) с частотным или числоимпульсным выходным сигналом с частотой следования импульсов до 10 кГц, с унифицированным токовым выходом по ГОСТ 26.011‑80, с протоколом HART (при использовании в составе счетчика контроллера КР‑HART), с цифровыми интерфейсами по протоколу Modbus;
- ПП температуры с унифицированным токовым выходом по ГОСТ 26.011‑80, с протоколом HART (при использовании контроллера КР-HART), с цифровыми интерфейсами по протоколу Modbus или термопреобразователи сопротивления класса АА, А или В по ГОСТ 6651‑2009;
- ПП давления, разности давлений с унифицированным токовым выходом по ГОСТ 26.011‑80, с протоколом HART (при использовании в составе счетчика контроллера КР‑HART), с цифровыми интерфейсами по протоколу Modbus.
В качестве ПП расхода могут использоваться объемные и массовые ПП, стандартные сужающие устройства, диафрагмы серий Rosemount 405 и Rosemount 1595, осредняющие напорные трубки
Существенное отличие счетчика УВП‑281 от многих других внесенных в ГРСИ счетчиков (теплосчетчиков) состоит в том, что состав применяемых в нем ПП не ограничен конкретным списком ПП из описания типа этого счетчика. В УВП‑281 ограничения на применение ПП заключаются только в условии внесения этого ПП в ГРСИ. В соответствии с методикой поверки при прохождении первичной поверки счетчика УВП‑281 с конкретным составом ПП для конкретных условий измерений выполняется расчет погрешности этого счетчика при измерении количества теплоносителя и тепловой энергии (при применении в качестве теплосчетчика) или газа (при применении в качестве счетчика газа). При периодической поверке счетчика УВП‑281 выполняется только проверка документов о поверке СИ, входящих в счетчик.
При использовании в качестве теплосчетчика УВП‑281 соответствует всем требованиям «Правил коммерческого учета тепловой энергии, теплоносителя», утвержденным Постановлением Правительства РФ № 1034 от 18.11.2013 и «Методики осуществления коммерческого учета тепловой энергии, теплоносителя», утвержденной Приказом Минстроя от 17.03.2014 № 99/пр.