Счетчик СМТ Смарт: технические характеристики и функциональные возможности.

В предыдущей статье были подробно рассмотрены конструкция и принцип работы  микротермального измерительного модуля 70xx производства AG Sensirion, приведены его основные характеристики , такие ,как  измерение массового расхода газа с вычислением стандартного  объема, независимость полученных данных от вариаций давления измеряемой среды, а также реализация функции определение типа измеряемого газа, что при проведении калибровки модуля на воздухе,  обеспечивает идентичность полученных метрологических характеристик при измерении расхода природного газа.  Отмечено, что в процессе проведения официальных испытаний данного измерительного модуля в ведущих европейских испытательных   центрах («Gas and Heating Institute » Германия,  NMI Certin B.V.  Нидерланды)  были подтверждены заявленные производителем технические характеристики, что позволило сертифицировать данный измерительный модуль в качестве самостоятельного средства измерения с выдачей соответствующего официального документа.  Все это позволило ряду европейских производителей бытовых газовых счетчиков  разработать начать  серийное производство бытовых газовых счетчиков на базе данного измерительного модуля.

Следует отметить, что с вступлением в действие ГОСТ 8.915-2016 «Счетчики объемные диафрагменные. Общие технические требования, методика испытаний и поверки » требования к техническим характеристикам и функциональным возможностям бытовых газовых счетчиков  изменились таким образом, что  традиционные механические счетчики в т.ч. с механическими корректорами объема, без использования электронных  устройств  не могут в полной мере отвечать новым требованиям, таким, как приведение измеренного объема к стандартным условиям, нормирование  величины дополнительной относительной погрешности при вариациях температуры измеряемого газа, а также обязательное наличие контрольного  элемента для оценки порога чувствительности в том числе в процессе эксплуатации.  При разработке концепции нового счетчика газа был проведен анализ различных принципов измерения расхода газа с приведением его к стандартным условиям, в результате чего  выбор сделан в пользу   микротермального  метода  измерения, позволяющего разработать  газовый счетчик,  полностью отвечающий современным требованиям .   

Первый вопрос, который необходимо было решить – размеры и конфигурация  корпуса счетчика, в котором должен быть установлен измерительный модуль. Дело в том. что европейскими производителями подобных приборов использованы корпуса аналогичные тем, что применяются для диафрагменных газовых счетчиков, размеры которых  выбраны исходя из максимального значения расхода измеряемого газа. На рис.1,2 приведены  характерные размеры корпусов различных производителей.

aerius1.png

aerius.png

Было неясно, связано ли применение таких корпусов с особенностями работы данного измерительного модуля, или этот выбор был продиктован чисто экономическими причинами – данные корпуса использовались ранее в серийно выпускаемых приборах. В качестве альтернативного был разработан прототип корпуса с аксиальным расположением штуцеров входа/выхода измеряемого газа, изготовленный  в дальнейшем методом 3D- печати. Внешний вид корпуса приведен на рис.3

3.png

Испытания проводились в два этапа: сначала определялась характеристика измерительного модуля, установленного вне  корпуса и далее – модуля, установленного в данный корпус. В качестве задатчика эталонного расхода здесь и далее применялся стенд УПСМ-30 с диапазоном задаваемых расходов 0,003 –30м³/ч, который обеспечивается набором критических сопел. Считывание информации с модуля SGM 7006 осуществлялось с помощью отладочной платы  EvalKit - Техномер  и разработанного   программного обеспечения  «Газсеть - Viewer Ver 3.1».

4.png

На рис.4 кривая 1 соответствует  графику погрешности измерения модуля вне корпуса, а кривая 2 – модулю, установленному в корпус. Сравнение полученных данных показывает практическое отсутствие влияния разработанного корпуса на результаты измерения расхода измерительным модулем.

Далее были проведены испытания с целью определения влияния непрямых участков трубопроводов на входе и выходе корпуса с установленным в нем модулем. Для этого ко входному штуцеру корпуса был присоединен гибкий гофрированный шланг длиной 0,5м, который мог быть изогнут на 90° и 180° относительно продольной оси корпуса. Ниже приведено фото прототипа счетчика с присоединенным входным  и выходными патрубками, подключенного к испытательному стенду

1-2.jpg

Характеристики модуля снимались последовательно для следующих положений входного шланга: поворот на 90° относительно продольной оси корпуса вверх, вниз, вправо и влево, а также поворот на 180°  относительно продольной оси. Графики результатов испытаний приведены на рис.5.

5.png

Кривые 1 – 4 соответствуют графикам погрешности измерений при повороте входного шланга на 90°, кривая 5 соответствует графику погрешности измерений модуля при повороте входного шланга на 180°. Анализ полученных результатов показывает отсутствие явной зависимости вариации погрешности измерения модуля, вызванной изгибом входного шланга. Исходя из этого можно сделать два важных вывода: первый – микротермальный счетчик в аксиальном корпусе некритичен к наличию и длинам прямых участков газопровода на входе и выходе и второй – данный счетчик допускает  монтаж  на газопровод с произвольным ( горизонтальным, вертикальным  и под углом)  расположением по отношению горизонтальной плоскости.

Еще одно важное уточнение связано с реально достижимым диапазоном измеряемых расходов, приведенных к стандартным условиям. Дело в том. что упоминавшиеся выше европейские производители газовых счетчиков на базе микро-термального измерительного модуля производят счетчики с диапазоном измерения ΔQ = 1:160, что соответствует требованиям стандарта  OIML R137-1&2 :2002 « Gas Мeters».   Собственно, точно такие же требования в этой части изложены и в нашем ГОСТ 8.915-2016, однако в данном случае мы говорим о возможностях самого измерительного модуля, тем более, что его в техническом описании приведен очень важный параметр – соотношение сигнал шум при минимально измеряемом значении расхода. Для модуля данное соотношение сигнал/шум равно 10 при величине расхода Q = 0,25Qмин.,т.е.  диапазон измерения расходов модулем  значительно шире декларируемого. Для уточнения   возможного диапазона измерения в проектируемом счетчике были отобраны образцы модулей и проведены испытания во всем диапазоне  расходов, входящих по погрешности измерений в требуемую трубку допуска. Результаты испытаний приведены на рис.6. 

6.png

Результаты испытаний, проведенных с измерительными модулями 1 - 4 (зав. NN 651803000002, 651803000003, 651803000007, 651803000014) показывают, что конструкция измерительного модуля обеспечивает измерения в значительно более широком диапазоне при сохранении заявленного значения погрешности измерений.

С учетом результатов проведенных предварительных испытаний была разработана конструкция счетчика газового с использованием измерительного модуля SGM 700x. Конструкция счетчика состоит из элементов ( корпус, электронное отсчетное устройство), являющихся общими для типоразмеров G4 и G6, за исключением варианта измерительного модуля - SGM7004 G4 или SGM7006 G6. Питание счетчика осуществляется от встроенных литиевых батарей .Первая , емкостью 14А-ч,  является  сменной в процессе эксплуатации счетчика и служит для питания в рабочем режиме измерительного модуля , микроконтроллера электронного отсчетного устройства и модуля GSM/GPRS передачи данных . Вторая батарея, емкостью 8 А-ч, служит для питания микроконтроллера электронного отсчетного устройства в режиме пониженного энергопотребления и не подлежит замене в течении 12 лет, т.е. двух межповерочных интервалов. На рис.7 приведена конструкция счетчика газового. 

7.png

1 - крышка корпуса счетчика
2 - сменная батарея литиевая
3 - плата электронного отсчетного устройства
4 - гермоввод
5 - модуль измерительный
6 - корпус счетчика

Структурная схема электронного отсчетного устройства, входящего в состав разработанного счетчика приведена на рис.8.

8.png

Обозначение элементов, представленных на схеме:

1 - микроконтроллер STM32L151D
2 - цифровой индикатор
3 - энергонезависимая память
4 - супервайзер
5 - модуль измерительный SGM
6 - модем GSM/GPRS связи
7 - оптический интерфейс приема/передачи информации
8 - блок питания
Б1 - основная (сменная) батарея питания
Б2 - резервная батарея питания

Основные функции, выполняемые счетчиком :

  • а) индикация суммарного объема газа при стандартных условиях  (Vп);
  • б) индикация объемного расхода газа при стандартных условиях  (Qп);
  • в) индикация температуры измеряемой среды (Тр);
  • д) измерение и индикация температуры окружающей среды (То);
  • е) индикация текущего времени и даты;
  • ж) индикация возникновения нештатных состояний в работе счетчика;
  • з) состояние (степень разряда) внутреннего источника питания;
  • и) индикация следующих технологических параметров:

Кодов нештатных состояний:

  • 0 – отказ измерительного модуля;
  • 1 – измеренный расход больше Qmax;
  • 2 – измеренный расход меньше Qmin, но больше расхода трогания;
  • 3 - температура измеряемого газа более     +55°С;
  • 4 - температура измеряемого газа ниже      -25°С; 
  • 5 - температура окружающей среды более +55°С;
  • 6 - температура окружающей среды ниже  -40°С;
  • 7 - заряд батареи 1 меньше минимально необходимого  значения;
  • 8 - заряд батареи 2 меньше минимально необходимого  значения;
  • 9 – возможность образования конденсата в счетчике;
  • А– параметры измеряемого газа не соответствуют ГОСТ 5542-87.
  • - режима передачи данных по беспроводному интерфейсу;
  • - номера версии программного обеспечения счетчика;
  • - работа в режиме минимального контролируемого расхода;
  • к) создание часового архива, суточного архива и архива событий с возможностью вывода данных из архива на внешние устройства по каналу GPRS беспроводной связи, а также по оптическому каналу приема/передачи данных;
  • л) фиксация в архиве  кода, даты и времени возникновения аварий.
  • м) передача по запросу от внешнего устройства информации о работе счетчика, включая архивные данные, в  режиме реального  времени.

Основные технические характеристики счетчика СМТ Смарт


НАИМЕНОВАНИЕ ПАРАМЕТРА 

ЗНАЧЕНИЕ

Диапазон расходов, приведенных к стандартным условиям ,м³/ч
СМТ Смарт G4
CМТ Смарт G6

 
0,04 – 6,0  ;   0,025 – 6,0
0,06 – 10,0;   0,04 – 10,0

Пределы допускаемой относительной погрешности измерений приведенного объема в диапазоне температур измеряемой среды от плюс 15 до плюс 25 °С

-для диапазона Qmax -Qт
- не хуже ±1,5%;
- для диапазона Qт - Qmin
- не хуже ± 3,0%.

Дополнительная относительная погрешность счетчика, вызванная отклонением температуры измеряемого газа от +15 °С до - 25 °С и от +25°С до+ 55°С,

не более 0,04% на 1°С 

Максимальное рабочее давление кПа, не более

15

Потеря давления на счетчике при максимальном расходе должно быть  Па, не более

250

Диапазон измерений температуры измеряемого газа,°С

От минус 25 до плюс 55

Диапазон рабочих температур окружающей среды,°С

От минус 40 до плюс 55

Канал передачи данных

GSM/GPRS,оптический интерфейс

Степень защиты счетчика, не хуже

IP65

Маркировка взрывозащиты

1ExibIIBT4 X

Габаритные размеры счетчика, мм

175х120х112

Важным преимуществом данного счетчика является то, что вся информация, передаваемая по каналу GSM/GPRS связи принимается и обрабатывается стандартным пакетом программного обеспечения «Газсеть», в котором поддерживается прием и обработка информации от бытовых газовых счетчиков типа  BK-G , оснащенных модулем ТМР для беспроводной передачи данных, а также большого числа промышленных счетчиков газа, оснащенных электронными газовыми корректорами.

Возврат к списку