مقدمه:

تجهیزات هوشمند گاز نقشی کلیدی در اتوماسیون و دیجیتالی‌سازی شبکه‌های توزیع گاز دارند. کشور ایتالیا به عنوان یکی از پیشروترین کشورهای اروپایی در این حوزه، از فناوری‌های پیشرفته در سه سطح تولید، ذخیره‌سازی و توزیع گاز بهره می‌برد. در این مقاله، تمرکز ما بر تجهیزات هوشمند اندازه‌گیری در سطح شبکه توزیع گاز است که به طور گسترده در ایستگاه‌های صنعتی و عمده استفاده می‌شوند.

[ez-toc]

خلاصه:

1. ساختار تجهیزات هوشمند گاز در ایتالیا

تجهیزات هوشمند گاز در ایتالیا در سه سطح عملیاتی به‌کار گرفته می‌شوند:

• سطح تولید: شامل اتوماسیون استخراج، تصفیه و گاز بیوگاز

• سطح ذخیره‌سازی: نظارت و مدیریت مزارع مخازن

• سطح توزیع: تمرکز اصلی مقاله شامل تجهیزات اندازه‌گیری، تحلیل فشار، حفاظت کاتدی و ارتباط با مرکز SCADA

 2. معرفی تجهیزات اصلی در شبکه توزیع

🔹 LOG G (G-LOG+)

• RTU پیشرفته با قابلیت نصب در مناطق ATEX

• پشتیبانی از MODBUS، DLMS، IEC60870، WM-BUS

• ارتباط از طریق LoRaWAN، NB-IoT، GSM/GPRS

• مصرف پایین با عمر باتری بالای ۵ سال

• محدوده دمای کاری: 25- تا 60+ درجه سانتی‌گراد

🔹 G-Power

• تامین انرژی برای G-LOG+

• مدل‌های G-Power-PP (برای پنل خورشیدی) و G-Power-INS (برای برق شهری)

• پشتیبانی از RS485 و نصب DIN-Rail

🔹 STARBOX LX2

• RTU پیشرفته مبتنی بر لینوکس

• ارتباط چندگانه با SCADA از طریق GSM, GPRS, ADSL, Wi-Fi

• رابط‌های محلی: RS232/485، Ethernet، USB

• کنترل همزمان فرآیند و مدیریت داده‌ها

 3. تجهیزات نظارت و لاگرها

🔸 EcoCH4

• سیستم هوشمند برای کنترل هیتر پیش‌گرمایش گاز

• بهینه‌سازی مصرف انرژی از طریق تحلیل دمای گاز

• ارتباط با واحد کنترل ایستگاه برای مدیریت احتراق

🔸 EP-LOG EVO

• دیتالاگر فشار عملیاتی در شبکه‌های کم‌فشار

• ارتباط از طریق GSM, LTE, NB-IoT, LoRaWAN

• پیکربندی محلی یا از راه دور برای تطبیق با تغییرات مقررات

 4. مبدل‌های حجم گاز و تصحیح‌کننده‌ها

🔹 Genius3

• مبدل حجم PTZ با دو کانال ورودی (فشار، دما، پالس فلومتر)

• دارای گواهی MID و ATEX

• مصرف پایین و تغذیه‌پذیر از G-Power

• پشتیبانی از LoRaWAN، NB-IoT، MODBUS، CTR11291، DLMS

🔹 Genius Slim

• نسخه فشرده‌تر از Genius3

• طراحی کوچک، نصب آسان، تعویض باتری بدون تغییر کالیبراسیون

• عمر باتری بیش از ۵ سال

• آنتن داخلی و خارجی قابل انتخاب

🔹 ELCORplus

• مبدل حجم گاز برای کنتور توربینی

• پشتیبانی از RS232/485، خروجی دیجیتال و ماژول GSM

• دارای سنسور فشار و دمای داخلی، گواهی MID و ATEX

• محاسبه حجم در شرایط استاندارد و عملیاتی با دقت بالا

تجهیزات اندازه گیری هوشمند استفاده شده در کشور ایتالیا برای ایستگاه های عمده و صنعتی

تجهیزات هوشمند گاز در ایستگاه عمده و صنعتی ایتالیا به سه گروه اصلی تقسیم می‌شوند، در سطح تولید، در سطح ذخیره سازی و در سطح  شبکه توزیع. در سطح تولید تجهیزات در دو دسته عمده زیر قرار می‌گیرند:

• اتوماسیون و نظارت استخراج، تصفیه و فشرده سازی
• اتوماسیون گاز طبیعی بیوگاز و تولید تکیبی انرژی الکتریکی و حرارتی

در سطح ذخیره سازی نیز تجهیزات در دو دسته عمده قرار می‌گیرند:

• اتوماسیون و نظارت بر تاسیسات ذخیره سازی
• سیستم یکپارچه برای مدیریت مزارع مخازن

اما با توجه به ماهیت پروژه، بیشترین تمرکز ما در سطح شبکه توزیع است و تجهیزات را در این سطح مورد بررسی قرار خواهیم داد. در بحث توزیع گاز با مفاهیم زیر سروکار داریم.

• شبکه توزیع
• نظارت بر شبکه توزیع
• تجزیه و تحلیل مقادیر فشار
• حفاظت کاتدی

در ادامه تجهیزاتی که برای اندازه‌گیری در سطح شبکه توزیع ایتالیا مورد استفاده قرار می‌گیرند،  آورده شده است و برای هرکدام دیتا شیت و ویژگی‌‌های فنی هرکدام بیان شده است.

LOG G (یکی از تجهیزات هوشمند گاز در ایستگاه عمده و صنعتی در ایتالیا)

G-LOG+ یک RTU است که برای نظارت و کنترل نیروگاه‎های اختصاص داده شده به کاهش فشار گاز طراحی شده است. این دستگاه را مي‎توان در مناطق خطرناک طبقه بندی شده ATEX نصب کرد. این تجهیز با استفاده از پروتکل‎های ارتباطی مانند MODBUS، IEC60870، DLMS و CTR، WM-BUS با سیستم جمع آوری داده‎های متمرکز (SCADA) ارتباط برقرار می‌کند.

علاوه بر این، G-LOG+ می‌تواند با مودم‌های LoRaWAN یا NB-IoT ارتباط برقرار کرده و آن را به یک محصول اینترنت اشیا تبدیل می‌کند که می‌تواند به طور یکپارچه در معماری‌های ابری شهر هوشمند ادغام شود. G-LOG+ یک دستگاه کم مصرف با باتری است که دارای طول عمر  تضمین شده بیش از 5 سال است.

G-LOG+ به راحتی نصب مي‎شود و با استفاده از مودم یکپارچه GSM/GPRS یا از طریق اتصالات فرکانس رادیویی 169 / 868 مگاهرتز به مرکز کنترل عملیاتی متصل مي‎شود یا به عنوان یک حسگر اینترنت اشیا در معماری Cloud پیکربندی شده است.

• G-LOG+ در محدوده دمایی وسیع (25- تا 60 درجه سانتی گراد) کار مي‎كند.
• G-LOG+ همچنین دارای سیگنال‎های دیجیتال برای اهداف عمومی است.

RTU G-Power

RTU دیگری که در هوشمند سازی شبکه توزیع ایتالیا مورد استفاده قرار گرفته است، G-Power است.

G-Power یک S.I.Barrier است که برای تامین برق G-Log+ و Genius  مورد استفاده قرار می‌گیرد.
G-Power مطابقت با الزامات ATEX طراحی شده است و در دو نسخه موجود است:

• G-Power-PP: قابل استفاده در سیستم‎هایی که از پنل فتوولتائیک و میکروتوربین تغذیه مي‎كنند.
• G-Power-INS: در صورت اتصال سیستم به شبکه توزیع برق قابل استفاده است. G-Power یک سیگنال دیجیتال به سمت منطقه خطرناک تولید مي‎كند تا سطح پایین ولتاژ منبع تغذیه اولیه را نشان دهد.

G-Power را مي‎توان با حفاظت IP65 یا IP20 (مناسب برای نصب ریل DIN) عرضه کرد. G-Power یک خط سریال RS485 S.I دارد که RTU را با پروتکل ModBus به منطقه امن متصل مي‎كند.

گزینه GPNAMUR امکان مي‎دهد دو سنسور NAMUR نصب شده در یک منطقه خطرناک تغذیه شوند. برد مدار GPIO امکان مي‎دهد سیگنال‎های ورودی/خروجی استخراج شوند که وضعیت آنها از طریق پورت سریال به RTU منتقل مي‎شود.

STARBOX LX2

RTU دیگری که در کشور ایتالیا مورد استفاده قرار گرفته است STARBOX LX2 است که دارای ویژگی‎های زیر می‌باشد. یک RTU پیشرفته برای کنترل و مدیریت گاز ایستگاه‎های R&M، RTU Starbox LX2 عملکردهای اصلی زیر را انجام مي‎دهد:

• کنترل از راه دور پارامترهای عملیاتی کارخانه
• کنترل از راه دور پارامترهای اندازه گیری

Starbox LX2 یک لینوکس RTU نوآورانه است که در داخل خود مودم جهت اتصال به اینترنت داشته و مناسب برای کنترل از راه دور واحدهای راه دور حتی در محیط‎های بسیار سخت است. این RTU ویژگی‎های معمولی یک دیتالاگر با ویژگی‎های چند رسانه ای پیشرفته را دارا مي‎باشد در واقع، این سیستمی است که در آن کنترل فرآیند، قابلیت‎های چند رسانه ای، مدیریت از راه دور و اینترنت با استانداردهای عملیاتی یکسان در دسترس و قابل استفاده است و مي‎توان به روشی ساده و کاربر پسند فعال شود.

این RTU امکانات ارتباط چند رسانه ای و چند دسترسی از راه دور با مراکز عملیاتی را دارا می‌باشد و برای اتصال از راه دور با مراکز عملیاتی SCADA و مراکز نگهداری، اتصالات با مودم‎های GPRS، 3G، 4G، ADSL، F.O.، شبکه بی سیم، مودم رادیویی در دسترس است.

طیف گسترده ای از پروتکل‎های ارتباطی برای اتصال محلی و از راه دور را دارا مي‎باشد و  به راحتی به PLC‎های محلی، ابزار‎ها و ناظرها و  همچنین به مراکز عملیاتی SCADA ارتباط برقرار می‌کند و طیف گسترده ای از مدل‎های ارتباطی مانند محلی: اترنت، RS232، RS485، USB، WI-FI را پشتیبانی می‌کند.

ECOCH4

از EcoCH4 به عنوان ابزاری برای تنظیم و کنترل هیتر پیش گرمایش گاز، مي‎توان در ایستگاه‎های کاهش فشار R&M به صرفه جویی در مصرف انرژی دست یافت. واحد هوشمند EcoCH4 مقادیر دمای گاز را از طریق حسگرهای سخت افزاری یا با اتصال دیجیتالی با واحد کنترل ایستگاه R&M بدست می آورد. به توجه به مقادیر از فرآیند به‌دست‌آمده، از طریق یک الگوریتم تنظیم پیشرفته، احتراق و خاموش شدن دیگ‌های پیش‌گرم گاز بهینه می‌شود و در نتیجه مصرف بهینه می‌شود.

EP-LOG EVO، لاگرها برای نظارت بر فشار عملیاتی گاز طبیعی

EP–LOG یک دیتالاگر است که برای نظارت بر فشار عملیاتی در شبکه‎های توزیع گاز طبیعی کم فشار طراحی شده است. EP-LOG مي‎تواند به چندین روش به مرکز SCADA متصل شود از جمله: GSM/GPRS، UMTS، LTE،SMS،RadioModem-169MHz،NB -IoT، LoraWAN. EP-LOG را مي‎توان به صورت محلی و از راه دور پیکربندی و به روز کرد تا رفتار خود را با قوانین در حال تغییر تطبیق دهد.

مبدل حجم  دو کاناله Genius3

Genius3 یک مبدل حجم تایید شده MID است که ابزارهای اندازه گیری را با تجهزات جمع آوری داده‎ها و ارتباطات یکپارچه می‌کند. دارای گواهینامه ATEX برای استفاده در مناطق خطرناک است.  Genius3دارای 2 کانال PTZ EVC دارای گواهی MID است که هر کدام شامل 1 ورودی پالس از فلومتر، 1 ورودی از سنسور فشار و 1 ورودی از سنسور دما. مبدل به گونه ای  طراحی شده است که سیستم جمع آوری داده متمرکز (SCADA/SAC) با استفاده از پروتکل‎های ارتباطی مانند MODBUS، CTR (UNI TS 11291)، DLMS، Lo-RaWAN و NB-IoT از راه دور قابل کنترل می‌باشد.

یک دستگاه کم مصرف با باتری است با ضمانت 5 سال است. با توجه به نیاز به ارتباط بلادرنگ، RTU مي‎تواند توسط یک منبع خارجی G-POWER (که دارای گواهینامه ATEX) تغذیه شود.

مبدل حجم و دیتالاگر  Genius Slim

Genius Slim یک مبدل حجم و دیتالاگر تایید شده توسط   MID و دارای گواهینامه ATEX برای استفاده در مناطق خطرناک است که تجهزات اندازه گیری‎ها را با تجهزیات جمع آوری داده‎ها و ارتباطات یکپارچه مي‎كند. این مبدل به گونه ای طراحی شده است که از راه دور توسط سیستم جمع آوری داده‎های متمرکز (SCADA/SAC) با استفاده از پروتکل‎های ارتباطی مانند MODBUS، CTR 11291 UNI TS و DLMS کنترل شود. Genius Slim دارای یک کانال PTZ EVC دارای گواهی MID است که شامل 1 ورودی پالس از متر، 1 ورودی از سنسور فشار و 1 ورودی از سنسور دما.

مودم GSM/GPRS همانند آنتن آن در دستگاه تعبیه شده و در صورت لزوم می‌تواند به صورت خارجی نیز نصب گردد و در نتیجه شرایط اتصال به شبکه را بهبود بخشد. با توجه به اندازه کوچک و حسگرهای خارجی آن، نصب بسیار آسان است. عمر باتری با توجه به استاندارد ارتباطی GSM/GPRS بیش از 5 سال است. باتری‎ها به به راحتی تعویض می‌شوند بدون اینکه مهر و موم و کالیبراسیون دستگاه تغيير كند.

مبدل حجم گاز ELCORplus با تاییدیه MID

این مبدل تصحیح کننده حجم گاز برای توربین اندازه گیری با سنسور فشار و دما یکپارچه، ارتباط مدباس RS232/RS48، خروجی‎های آنالوگ و دیجیتال اختیاری، ماژول GSM اختیاری، امکان استفاده از باتری، گواهینامه ATEX و تائیدیه MID می‌باشد.

 

ELCORplus پالس‎های فرکانس پایین حجم گاز را که در شرایط عملیاتی از یک کنتور گاز اندازه گیری مي‎شود، تشخیص مي‎دهد. فشار و دمای عملیاتی گاز را اندازه گیری مي‎كند، ضریب تراکم پذیری K و ضریب تبدیل C را محاسبه مي‎كند.

با استفاده از این داده‎های اولیه، مي‎توان حجم گاز را در شرایط استاندارد، مقادیر جریان در شرایط استاندارد و مقادیر جریان را در شرایط عملیاتی محاسبه کرد. مبدل حجم شامل یک واحد مرکزی مجهز به یک سنسور فشار یکپارچه یا خارجی و یک سنسور دما است.

سوالات متداول

 G-LOG+ چه نقشی در شبکه توزیع گاز ایتالیا دارد؟

یک RTU با مصرف پایین برای نظارت و کنترل ایستگاه‌های کاهش فشار و ارتباط با SCADA.

 تفاوت Genius3 و Genius Slim چیست؟

Genius Slim نسخه‌ای کوچک‌تر با قابلیت مشابه و طراحی بهینه برای نصب آسان است.

 چگونه مصرف انرژی در ایستگاه‌ها کاهش داده می‌شود؟

با EcoCH4 که احتراق هیتر گاز را هوشمند کرده و مصرف را با تحلیل دما کاهش می‌دهد.

 EP-LOG EVO چه کاربردی دارد؟

پایش فشار عملیاتی در شبکه‌های کم‌فشار و ارسال داده به SCADA از طریق شبکه‌های مختلف.

 آیا این تجهیزات مناسب مناطق پرخطر هستند؟

بله، اغلب آن‌ها دارای گواهی ATEX برای نصب در مناطق مستعد انفجار هستند.