SISTEME ELECTRONICE DE MASURARE A CANTITATILOR DE GAZE NATURALE PENTRU MAI MULTE PUNCTE CARE UTILIZEAZA METODA CU ELEMENT DEPRIMOGEN SISTEM DE CONTORIZARE DEBITE GAZE NATURALE MULTISTREAM tip SCDM-GN Generalitati Sistemul de contorizare gaze naturale multistream, tip SCDM-GN, se utilizeaza la masurarea cantitatii de gaze naturale si a energiei gazelor. Sistemul SCDM-GN face parte din categoria mijloacelor de masurare legale si este utilizat pentru masurarea debitului, cantitatii, puterii calorifice superioare si a energiei gazelor naturale, in instalatiile in care detectarea debitului se efectueaza pe principiul caderii de presiune pe un dispozitiv de strangulare cu diafragma. Sistemul SCDM-GN, este utilizat in scopul efectuarii de masuratori in domenii de interes public ale caror informatii sunt folosite ca baza pentru calculul unor plati sau in alte scopuri (exemplu: supravegherea proceselor tehnologice, etc.). Schema de principiu a sistemului SCDM-GN este prezentata mai jos. Numarul maxim de puncte de masurare asigurate de sistem este 16. Functii CP. 731120 E-mail: fepa@fepa.ro Pag. 1/9
Functiile pe care le realizeaza sistemul sunt: masurarea temperaturii, presiunii absolute a gazelor naturale de pe conducta si a caderii de presiune pe dispozitivele de strangulare in fiecare punct; calculul debitelor si a puterii calorifice superioare a gazelor naturale care strabat sectiunile de masura; contorizarea cantitatii de gaze naturale cand parametrii de intrare sunt in limite normale; contorizarea puterii calorifice superioare; contorizarea timpului de buna functionare; atentionarea in momentul in care una din componentele sistemului furnizeaza date eronate, concomitent cu sistarea contorizarii cantitatii; protectia datelor configurate si calculate, la disparitia tensiunii de alimentare; salvarea în memorie a datelor masurate/calculate la momente de timp presetate (se salveaza in memorie valorile medii ale marimilor de intrare si a debitului cat si indexul contoarelor de debit; aceste medii sunt orare pentru ultimele 857 ore si zilnice pentru ultimele 77 zile ); salvarea ultimelor 240 evenimente aparute in functionare si a informatiilor legate de alarme (disparitia tensiunii de alimentare, iesirea din limitele prestabilite a marimilor de proces sau a valorilor marimilor care se calculeaza, numarul Reynolds, raportul diametrelor, raportul P2/P1, etc.); eveniment este considerat orice interventie a operatorului asupra marimilor de setare; in aceste inregistrari se regaseste momentul cand a aparut evenimentul, tipul de eveniment, valorile parametrilor de masurare/citire sau calculate; teletransmisie date configurate si calculate prin protocol MODBUS/RTU; configurarea locala a sistemului folosind tastatura sau, ca alternativa, modemul wireless si un program specializat instalat pe un calculator (laptop). Codificare Sistemul de contorizare se executa in mai multe configuratii conform urmatoarei codificari: SCDM-GN x. N:y. x. N:yyy. N:yy. x. x. x. x. N:x a b c d e f g h i j Nivelul de codificare: a) - Numarul total al punctelor de masurare: 1...16 puncte de masurare; b) - Numarul punctului de masurare si tipul de prize ale elementului deprimogen: N:1-cu prize in unghi; N:2-cu prize la flansa; N:3-cu prize la D si D/2 unde N-reprezinta numarul punctului de masurare Exemplu: 1...3:1= punctele de masurare 1 pana la 3 au diafragma cu priza in unghi; 4...16:2=punctele de masurare 4 pana la 16 sunt cu diafragma cu prize la flansa; c) - Constructia calculatorului de debit: 1 - protectie mecanica IP 54, executie EEx diibt5, clasa de amplasament D1 (conform SR EN 60654-1), montare in teren, 2 - protectie mecanica IP 65, functionare in mediu fara pericol de explozie, clasa de amplasament D1 (conform SR EN 60654-1), montare la perete sau pe teava 2. d) - Diametrul nominal al conductei pe care se monteaza dispozitivul de strangulare : CP. 731120 E-mail: fepa@fepa.ro Pag. 2/9
N:yyy unde: N=numarul punctului de masurare; yyy = diametrul nominal al conductei; Exemplu: 1..10:050 = pentru punctele 1 pana la 10 diafragma este pe conducta DN50; 11..12:250 = punctele 11 si 12 au diafragme montate pe conducta DN250; e) - Presiunea nominala a punctului de masurare: N:yy unde: N=numarul punctului de masurare, yy = valoarea presiunii nominale; Exemplu: 1...12: 40 =punctele de masurare 1 pana 12 au PN40; f) - Sursa de alimentare 1 - alimentare 230 Vca,50Hz cu acumulator tampon; 2 - alimentare 12 Vcc de la panou solar si cu acumulator tampon g) - Posibilitati teletransmisie date 0 - fara tele transmisie date ; 1 - cu tele transmisia datelor masurate si contorizate; h) - Modalitatile de configurare ale sistemului: 0 - configurare locala de la tastatura; 1 - locala, folosind modem wireless si program specializat de pe un calculator; i) - Dispozitiv de strangulare cu diafragma (tronson de masurare calibrat) : 0 - fara dispozitiv de strangulare; 1 - cu dispozitiv de strangulare cu diafragma; 2 - cu dispozitiv de strangulare cu diafragma si tronson de masurare; j) - Optiuni de configurare : N:A -masurare cu cate un singur traductor multivariabila tip TCM pe punct; asigura un raport Qmax/Qmin = 1... 5 ; N:B -masurare cu 2 traductoare pe punct de masurare; asigura un raport Qmax/Qmin = 1... 9.8. NOTA: Se va avea in vedere ca numarul maxim de traductoare este de maxim 16. Caracteristici tehnice ale sistemului Conditii de mediu climatic : tambiant : -40... + 60 O C; umiditate : 35... 95 % HRC; presiune atmosferica: 720... 780 mmhg Conditii de conservare si depozitare: +5...+40 O C; Conditii de manipulare si transport conform SR EN 60654-1, clasa de amplasament D1; Conditii de mediu mecanic : M1 conform NML 001-05. Conditii de mediu electromagnetic : E2 conform NML 001-05. Date tehnice: Numarul maxim de puncte de masurare: - pentru Qmax/Qmin = 1... 5 : 16 puncte de masurare; - pentru Qmax/Qmin >5...10: 8 puncte de masurare; Domeniul de debit: 11.84... 6456658 Nmc/h ; Raportul debitelor: Qmax/Qmin = 1... 9.8 Domeniile de masurare ale marimilor de intrare Limite de variatie pentru care sunt definite functiile:plim = 1...120 bar abs.; tlim= -40...100 O C Domenii de masurare ale traductoarelor pe presiune diferentiala pmin1... pmax1 = 0... 100 mbar pmin2... pmax2 = 0... 1bar Presiunea diferentiala la care are loc comutarea: pcom = 0.9 x pmax1 Domenii de masurare a traductoarelor pe presiune statica:pmin... Pmax = 1... 100 bar abs. Domenii de masurare a traductoarelor pe temperatura: tmin... tmax = -40... 120 O C CP. 731120 E-mail: fepa@fepa.ro Pag. 3/9
Domenii de masurare pentru care sunt asigurate erorile maxime tolerate pm... pm = 0.01... 1bar Pm... PM = 1... 70 bar abs.; PM/Pm 9 tm... tm = -40... 100 O C Domenii de masurare a marimilor de iesire Qmin... Qmax = 11.84... 6456658 Nmc/h Tensiune de alimentare : varianta 1 : 230 V/ 50 Hz si cu baterie tampon de 12 Vcc (conform codificare) varianta 2 : alimentare de la panou solar si cu baterie tampon de 12 Vcc Conditii de baza pentru valorile convertite : presiune absoluta de baza pb = 101.325kPa temperatura de baza tb = 0 O C sau 15 O C setata de utilizator temperatura de combustie tc = 0, 15, 20 sau 25 O C setata de utilizator Tipul elementelor deprimogene implementate in calculator: diafragma cu prize in unghi; diafragma cu prize la flansa; diafragma cu prize la D si D/2; ajutaj ISA1932; Densitate relativa gaze naturale: 0,554... 0,750 Kg/mc Fractii molare: conform SR EN ISO 12213-1:2004 Erori tolerate: eroarea maxima tolerata pentru debit si cantitate δ c1 = 1 % eroarea maxima tolerata pentru putere si energie δ c2 = 1 % eroarea maxima tolerata a traductoarelor pe presiune statica δ p = 0,1 % eroarea maxima tolerata a traductoarelor pe presiune diferentiala δ p = 0,05 % eroarea maxima tolerata a traductoarelor pe temperatura δ t = 0,5 O C la contorizarea timpului de buna functionare raportata la timpul efectiv masurat: ±0.05% Nota: erorile sunt raportate la marimile conventional adevarate calculate conform SR EN ISO 5167-2:2003 si SR ISO 6976-1995. Valori maxime contorizate: cantitate (Nmc sau Smc): 999 999 999 999. timp de functionare: 99 999 h 59 min Pastrarea datelor configurate si contorizate in lipsa tensiunii de alimentare: min 5 ani. Putere consumata: max 8VA pentru Ualim=230Vca, max 1W pentru Ualim=12Vcc. Functional, sistemul prelucreaza informatiile furnizate de traductoarele multivariabila, pe magistrala RS 485, prin intermediul calculatorului de debit si furnizeaza datele de iesire mentionate la paragraful Functii sub forma numerica, pe un afisor alfanumeric LCD4x16 sau pe porturile seriale RS 232. Datele, atat cele masurate de traductoare cat si cele calculate, sunt accesibile prin dispozitive de teletransmisie (modem GPRS sau modem wireless (bluetooth)) la un calculator pe care este instalata o aplicatie software de culegere si analiza de date.tot aceasta aplicatie faciliteaza gestionarea unei baze de date privind configurarea fiecarui sistem si comportarii in timp a functionarii. Caracteristici tehnice ale principalelor elemente componente ale sistemului CP. 731120 E-mail: fepa@fepa.ro Pag. 4/9
1.Traductorul multiplu de presiune cu adaptor de temperatura (traductor multivariabila) tip TCM - iesire : RS485, protocol MODBUS RTU; - erori de masurare: pe presiunea absoluta: eroarea maxima de masurare : 0.1% (include eroarea de liniaritate, histerezis si repetabilitate); efectul temperaturii mediului ambiant /30 O C: (0,03%URL+0.05%S), unde: URL - limita maxima a domeniului de masurare a senzorului S - limita maxima a domeniului de masurare reglat(calibrat); pe presiunea diferentiala: eroarea maxima de masurare: 0.05%(include eroarea de liniaritate, histerezis si repetabilitate); efectul variatiei temperaturii ambiant /30 O C: (0,04%URL+0.05%S); efectul presiunii statice: asupra zeroului: 0.05%URL/70bar; asupra intervalului de masurare: 0.05%URL/70bar pe temperatura: eroarea maxima de masurare: 0.4 O C (include eroarea de liniaritate, histerezis si repetabilitate); efectul temperaturii mediului ambiant /30 O C: 0.3 O C 2. Calculatorul de debit tip CDM-GN intrari: 3 intrari analogice 4...20 ma; 1 intrare de termorezistenta; 2 porturi seriale RS232 folosite pentru teletransmisie; 2 porturi seriale RS485 folosite la comunicarea cu traductoarele multivariabila tip TCM si cu gazcromatograful de proces (la cerere); protocol comunicare: MODBUS RTU parametri comunicarii seriale: rata de transmisie:9600 bauds; fara paritate; start -1 bit; date 8 biti; stop- 1 bit; iesiri: 2 iesiri analogice 4..20 ma; 2 iesiri digitale; mod afisare : display LCD 4x16 caractere; tastatura: bloc de 8 taste multifunctionale; memorare date configurare si jurnale istorice si de alarme: in memorie nevolatila. Domeniile de masurare ale marimilor de intrare Limite de variatie pentru care sunt definite functiile:plim = 1...120 bar abs.; tlim= -40...100 O C Domenii de masurare ale traductoarelor pe presiune diferentiala pmin1... pmax1 = 0... 100 mbar pmin2... pmax2 = 0... 1bar Presiunea diferentiala la care are loc comutarea: pcom = 0.9 x pmax1 Domenii de masurare pentru care sunt asigurate erorile maxime tolerate pm... pm = 0.01... 1bar Pm... PM = 1... 70 bar abs.; PM/Pm 9 tm... tm = -40... 100 O C Domenii de masurare a marimilor de iesire Qmin... Qmax = 11.84... 6456658 Nmc/h Tensiune de alimentare : varianta 1 : 230 V/ 50 Hz si cu baterie tampon de 12 Vcc (conform codificare) CP. 731120 E-mail: fepa@fepa.ro Pag. 5/9
varianta 2 : alimentare de la panou solar si cu baterie tampon de 12 Vcc Conditii de baza pentru valorile convertite : presiune absoluta de baza pb = 101.325kPa temperatura de baza tb = 0 O C sau 15 O C setata de utilizator temperatura de combustie tc = 0, 15, 20 sau 25 O C setata de utilizator Tipul elementelor deprimogene implementate in calculator: diafragma cu prize in unghi; diafragma cu prize la flansa; diafragma cu prize la D si D/2; ajutaj ISA1932; Densitate relativa gaze naturale: 0,554... 0,750 Kg/mc Fractii molare: conform SR EN ISO 12213-1:2004 Valori maxime contorizate: cantitate (Nmc sau Smc): 999 999 999 999. timp de functionare: 99 999 h 59 min Pastrarea datelor configurate si contorizate in lipsa tensiunii de alimentare: min 5 ani. Putere consumata: max 8VA pentru Ualim=230Vca, max 1W pentru Ualim=12Vcc. Erori maxima tolerata pentru : la masurarea debitului si puterii calorifice superioare: 0.05% la masurarea volumului si energiei: 0.05% Sistemul de contorizare gaze naturale, tip SCDM-GN, este conceput astfel incât sa corespunda prescriptiilor din SR EN ISO 5167-1, SR EN ISO 5167-2, SR EN ISO 12213-2, SR ISO 6976-1995, NML018-07 si NML001-05. Durata medie de utilizare este de 8 ani. Configurari posibile Calculatorul functioneaza in asociere cu elementele secundare ale sistemului de contorizare a debitului de gaze naturale si este configurat prin: numarul de puncte de masurare; structura punctului de masurare (cu unu sau doua traductoare ); temperatura de baza la care se raporteaza masuratoarea; tipurile de prize pentru fiecare punct de masurare; valorile diametrelor conductelor si ale orificiilor diafragmelor; compozitia gazului; temperatura de combustie la care se raporteaza calculul puterii calorifice superioare presiunea atmosferica al locului de montaj; NOTA: Accesul la setari este blocat prin sigilare si un sistem de parole software. Descriere constructiva Sistemul este constituit din : a se vedea fig 1 1. Calculator de debit 2. Traductor multiplu de presiune cu adaptor de temperatura tip TCM (FEPA); cantitate: functie de configuratia sistemului (max. 16 buc.); 3. Baterie de robinete, tip Ri - BR (1 buc./traductor) 4. Conducte de legatura - (2 buc./ traductor) 5. Vase de condens - (2 buc./ punct de masurare) 6. Conducte de impuls - (2 buc./ punct de masurare) 7. Conducte de purjare - (2 buc./ punct de masurare) 8. Robinet de purjare, tip RI - (2 buc./ punct de masurare) 9. Suport traductor - (1 buc./traductor) CP. 731120 E-mail: fepa@fepa.ro Pag. 6/9
6 10.Robinet de izolare, tip RI - (2 buc./ punct de masurare) 11. Dispozitiv de strangulare cu diafragma - (1 buc./ punct de masurare) 12. Termorezistenta Pt100, 4 fire, W 100 = 1.385 - (1 buc./ punct de masurare) 13. Suport calculator debit - nefigurat 14. Cabluri electrice de legatura intre calculatorul de debit si traductoare si cabluri de alimentare cu energie electrica. 15. Panou solar numai daca sistemul este alimentat de la panou solar(nefigurat). Din punct de vedere constructiv, elementele de mai sus sunt dispuse: - pe conducta prin care circula gazele naturale: dipozitivul de strangulare cu diafragma si termorezistenta Pt100. - pe suporti : traductoarele multivariabila si calculatorul de debit a se vedea nota, NOTA : In functie de conditiile concrete de la locul de montare, aranjamentul fizic al elementelor componente ale sistemului, poate fi diferit de cel prezentat in fig. 1 cu conditia respectarii SR EN ISO 5176. 5 4 3 2 1 Fig1.- Sistem contorizare debit gaze naturale - elemente componente CP. 731120 E-mail: fepa@fepa.ro Pag. 7/9
Fig.2 Calculator debit gaze naturale - componenta cofret 1.-Calculator debit propriu-zis 2.-Sursa alimentare ; 3.-Modem GPRS; 4.-Regulator pentru incarcare baterie; 5.-Sir de cleme; 6.-Acumulator; Nota : In functie de tipul cutiei ( cofretului) si componenta sistemului (cu sau fara teletransmisie), modul de amplasare al echipamentelor in cofret poate fi diferita cu respectarea functionalitatii fiecarui echipament. Sisteme de comunicare Sistemul poseda 4 porturi seriale prin care se asigura comunicarea cu mediul extern astfel: a) cu traductoarele multivaribile si gazcromatograf: - RS 485, 2 linii, half_duplex, multipunct - lungime cablu comunicare: max 1000 m pentru RS 485 ; - rata de transmisie: 9600 bauds; - format octet de transmisie: 1bit start, 8biti data, fara paritate, 1bit stop; - timp maxim de raspuns: 0.2 sec. - protocol comunicare: MODBUS RTU (numai pentru RS485); - adrese comunicare:1... 247 (numai pentru RS 485); b) teletransmisie: -modem GPRS inteligent cuplat pe port RS 232 care asigura: update de la distanta a software-ului de comunicatie; restart automatal modemului in caz de eroare/blocare a modemului; verificarea periodica a starii retelei GPRS a operatorului GSM; conexiune permanenta de date; viteze de transfer mari in comparatie cu varianta dial-up; c) configurare locala (in situ) - modem wireless cuplat pe port RS 232 independent (optional); CP. 731120 E-mail: fepa@fepa.ro Pag. 8/9
Prin intermediul unui soft specializat instalat pe laptop se pot configura calculatoarele de debit in functie de necesitatile de masurare ale punctului respectiv numai dupa ce calculatorul este setat din tastatura pe modul de lucru tehnologic si se introduce parola adecvata. Dupa setarea calculatorului la parametrii doriti, din tastatura, calculatorul poate fi trecut pe regim fiscal procedandu-se la sigilarea lui. Din acest moment orice inscriere in el este blocata, accesul fiind permis doar pentru citirea parametrilor (setati, masurati,arhivati sau calculati) si numai dupa introducerea valida a parolei de acces. Marimi care pot fi citite si configurate: Dcond - diametrul conductei la 20 grade C(mm); Ddisc - diametrul orificiului discului la 20 grade C (mm); λcond - dilativitatea materialului conductei x 10-6 ; λdisc - dilativitatea materialului discului x 10-6 ; fractii molare; presiunea de baza si temperatura de baza la care se face conversia masuratorilor (0 sau 15 grd. C); temperatura de combustie; limitele de masurare pentru presiunea statica: Pmin - presiunea minima statica (bar abs); Pmax - presiunea maxima statica (bar abs); limitele de masurare pentru senzorul de presiune diferentiala: dpmin - presiunea diferentiala minimã (bar) ; dpmax - presiunea diferentiala maximã (bar); tipul prizelor diafragmei; valoarea de prag pentru caderea de presiune; tipul de configurare in care lucreaza calculatorul (structura fiecarui pct. de masurare); Aceste marimi pot fi setate in mai multe moduri: - de la tastatura proprie dupa introducerea unei parole prefixate; - prin intermediul unei aplicatii software rezidente intr-un calculator(laptop); - de la distanta prin intermediul modemului GSM/GPRS; Accesul la aceste facilitati de la distanta este securizat prin parole si numai dupa ce calculatorul a fost setat din tastatura pentru accesul la setari date.. Marimi care pot fi doar citite: - presiunea diferentiala masuratã (bar); - presiunea statica masuratã (bar); - temperatura masuratã (grd.c); - debitul instantaneu calculat (Nmc/h); - puterea calorifica superioara (kwh/mc); (temperatura de combustie setata ) - cantitatea de gaze naturale acumulatã in conditii normale sau standard de functionare (Nmc); - energia echivalenta a gazelor naturale (kwh); - contorul timpului de buna functionare (ore/min/sec); - rapoartele orare (ultimele 857 ore), zilnice (ultimele 77 zile) ; - ultimele 240 evenimente si alarme aparute in functionare. CP. 731120 E-mail: fepa@fepa.ro Pag. 9/9