مقدمه:

در سیستم‌های اندازه‌گیری هوشمند گاز طبیعی، دقت در محاسبه حجم استاندارد گاز اهمیت بالایی دارد. یکی از تجهیزات کلیدی در این حوزه، دستگاه تصحیح­ کننده حجم گاز (EVC) است که با هدف تصحیح اثرات فشار و دما بر حجم اندازه‌گیری شده گاز به کار می‌رود. در این مقاله، عملکرد این دستگاه، انواع متداول آن در ایران، تفاوت آن با رایانه‌ جریان یا فلوکامپیوتر و کاربردهای آن در شبکه‌های گاز بررسی می‌شود.

[ez-toc]

خلاصه مقاله:

تصحیح ­کننده حجم گاز (EVC) چیست؟

تصحیح ­کننده حجم گاز (Electronic Volume Corrector) تجهیزی است که معمولاً در منطقه خطر 1 نصب شده و با استفاده از باتری فعالیت می‌کند. این تجهیز اطلاعات دما و فشار را برای یک کنتور (معمولاً توربینی یا اولتراسونیک) دریافت کرده و حجم استاندارد گاز (Vb) را محاسبه می‌نماید.

انواع تصحیح‌کننده‌ها: Type1 و Type2

• Type 1: سازنده سنسورها و خود دستگاه یکی است؛ دقت و یکپارچگی بالاتر.

• Type 2: سنسورها ممکن است از سازندگان دیگر باشند؛ انعطاف‌پذیر اما با مسئولیت کمتر سازنده اصلی در کالیبراسیون.

وظایف کلیدی دستگاه تصحیح ­کننده حجم گاز:

• اندازه‌گیری دما و فشار خط

• انتخاب و اجرای روش محاسبه ضریب تراکم‌پذیری گاز (Fpv)

• ضبط حجم استاندارد گاز (Vb)

• ارتباط با تجهیزات دیگر مانند RTU، SCADA، یا دیسپچینگ

جدول مقایسه مدل‌های مرسوم EVC در ایران:

 برخی مدل‌ها مانند EK230 فاقد پورت سریال بوده و در پروژه‌های اسکادا با چالش روبرو شده‌اند.

 تفاوت فلوکامپیوتر با تصحیح‌کننده حجم گاز

 ارتباط با RTU و اسکادا

برای اتصال ایمن تجهیزات به شبکه دیسپچینگ، باید از بریرهای ضدانفجار سریالی و ایزوله گالوانیکی استفاده شود تا هم ایمنی و هم پایداری ارتباط برقرار گردد.

مدل‌های فلوکامپیوتر مرسوم در ایران:

• Elster FC2000

• RMG ERZ2000

• SICK FLOW-X

• Spirit Flow-X

این تجهیزات باید دارای گواهینامه MID باشند و از الگوریتم‌های محاسباتی AGA-3، AGA-8DC، MGERG-88 و AGA-NX19 پشتیبانی کنند.

معرفی دستگاه تصحیح ­کننده حجم گاز (EVC)

دستگاه تصحیح ­کننده حجم گاز غالبا بر روی خطوط لوله گاز و در زون خطر 1 نصب می­شوند و دارای باطری برای تامین انرژی خود می­باشند. این تجهیز یک رایانه­ جریانی از نوع ساده می­باشد و محاسبات حجم و یا انرژی گاز را فقط برای یک کنتور (میترگاز) توربینی یا اولتراسونیک انجام می­دهد و توانایی محاسباتی ضعیف ­تری نسبت به رایانه­جریانی کامل دارد. درصورتی که یک ایستگاه گاز دارای 3 خط باشد، از 3 تصحیح ­کننده جداگانه برای محاسبه دقیق حجم گاز استفاده می­شود.

همچنین به علت کمبود منابع الکترونیکی آن، مانند حجم حافظه و یا سرعت پردازش عموما این­گونه تصحیح­ کننده ­ها از تعداد محدودی از روش­های استاندارد برای محاسبه Fpv استفاده می­نمایند. این تصحیح­ کننده­ها دو نوع با نام­هایType1  و Type2 می­باشند که در ایران عموما از Type1  استفاده می­شود. تصحیح کننده نوع 1 علاوه بر محاسبات Fpv مسایل مربوط به اندازه ­گیری فشار و دما را هم مدنظر قرار می­دهد و الزاما سازنده دستگاه و سنسورهای فشار و دما یکی می­باشد.

در تصحیح ­کننده نوع 2 سنسورها توسط سازندگان دیگر به جز سازنده تجهیز تصحیح ­کننده حجم گاز می­تواند ساخته شود و مسئولیت دقت و کالیبراسیون سنسور فشار و دما در نوع 2 با سازنده تجهیز یعنی سازنده تصحیح ­کننده نمی­باشد.

 وظایف کلی یک تصحیح ­کننده حجم گاز عبارتند از:

1. اندازه­گیری فشار و دمای خط
2. انتخاب روش محاسبه ضریب فراتراكم‌پذيري گاز Fpv2 و اعمال آن در زمان محاسبه حجم استاندارد V_b
3. دریافت ورودی پارامترهای مورد نیاز برای محاسبه Fpv2 به صورت ثابت و دستی یا به صورت اتوماتیک
4. محاسبه دائمی V_b و ضبط و ذخیره آن در حافظه خود
5. ارتباط با تجهیزات جانبی مانند RTU و یا کامپیوترها برای دریافت اطلاعات و تنظیمات و یا ارسال مقدار V_b به صورت دائم

برای داشتن یک شبکه هوشمند اندازه­گیری لازم است که تصحیح کننده حجم گاز اولا بتواند اعمال اندازه‌گیری را کاملا منطبق با روش اندازه­ گیری ایده ­آل گاز انجام بدهد و ثانیا تنظیمات لازم برای انجام دقیق محاسبات از طریق ارتباط با دیگر اجزا مانند RTU و یا دستگاه های آنلایزر گاز را به دست آورد.

در سال­های گذشته و با اجرای پروژه­های اسکادا در سطح مدیریت دیسپچینگ و یا مدیریت هماهنگ گازرسانی، برخی از پیمانکاران در ارتباط RTU خود با این تجهیزات دچار مشکلات عدیده شده ­اند به طوریکه شرکت ملی گاز مجبور به تعویض این­گونه تصحیح­ کننده­ها شده است و این امر بار مالی زیادی در طی انجام پروژه­های اسکادا و یا مانیتورینگ به این شرکت تحمیل نموده است. لازم به ذکر است برای هر گونه ارتباط بین تصحیح‌کننده­ها و شبکه دیسپچینگ بایستی از تجهیزات واسط ایمنی مانند بریرهای ضد انفجار از نوع ارتباط سریال و از نوع گالوانیک ایزوله استفاده نمود.

جدول زیر ویژگی­های مهم انواع دستگاه­های تصحیح ­کننده مرسوم در ایران را نمایش می­دهد.

در یک شبکه اندازه ­گیری هوشمند لازم است که دستگاه محاسبه گر از روش ایده­ آل اندازه‌گیری پشتیبانی نماید و همچنین بتوان از طریق پورت ارتباطی به راحتی و ایمن آن را به RTU مستقر در ایستگاه گاز و سپس شبکه اسکادا و دیسپچینگ ملی گاز متصل نمود. لذا در جدول بالا مقایسه لازم برای بررسی انواع تصحیح‌کننده‌ها انجام شده است.

معرفی دستگاه رایانه­ جریان (فلوکامپیوتر)

دستگاه رایانه ­جریان یا فلوکامپیوتر یک رایانه برای محاسبات مربوط به حجم مایعات و گازها در حالت فروش حقوقی و قانونی می­باشد. از این رایانه در پایانه ­ها و ایستگاه­ ها برای محاسبات مواد هیدروکربنی اعم از مایع و گاز استفاده می­شود و برخلاف دستگاه تصحیح­ کننده حجم گاز، این دستگاه می­تواند برای محاسبات حجم استاندارد مواد هیدروکربنی برای چندین میتر (کنتور) و خط تحویل مواد هیدروکربنی مورد استفاده قرار گیرد و از لحاظ سخت­ افزاری و نرم­افزاری قابل توسعه می­باشد. جدول زیر مقایسه­ای بین رایانه­ جریان و دستگاه تصحیح­ کننده حجم گاز انجام می­دهد.

از آنجا که در بالادست شبکه گاز و در پالایشگاه ­های گاز از چندین RUN و چندین خط برای تحویل گاز استفاده می­شود و عموما میتر آنها اولتراسونیک و یا اورفیس می­باشد و همچنین در نقاط بالادستی شبکه گاز بیشتر مبادلات گازی حالت حقوقی دارد، غالبا از رایانه ­جریان استاندارد به جای تصحیح ­کننده حجم گاز استفاده می­شود زیرا یک رایانه­ جریان به راحتی به تجهیزات دیگری همچون آنالایزر گاز متصل شود. برای داشتن محاسبات دقیق و کاهش عدم­قطعیت بیشتر از رایانه­ جریان استفاده می­شود اما در ایستگاه ­های میان­دست مانند CGS ها و در فشار پایین­تر گاز استفاده از دستگاه­های تصحیح­کننده حجم گاز به علت ارزان­تر بودن آنها بیشتر رایج می باشد.

همچنین رایانه­ های­ شار می­توانند ضرایب تصحیح منحنی کنتورها را در حین محاسبات خود اعمال کنند تا محاسبات مورد نیاز با دقت و درستی بهتری انجام شود. از این رو در فروش حجم­های بسیار بالای گاز مانند نقاط مبادله گاز و مبادی صادراتی و وارداتی الزاما از فلوکامپیوتر استفاده می­گردد.

فلوکامپیوتر دارای پردازنده­ی بسیار قوی­تری نسبت به تصحیح­ کننده­ ها می­باشد و با اضافه نمودن ماژول­های سخت‌افزاری، محاسبات مربوط به حجم گاز و مواد هیدروکربنی در خطوط مختلف به راحتی و فقط توسط یک فلوکامپیوتر انجام پذیر است.

در شبکه گاز ایران از برندها و مدل­های مختلفی از فلوکامپیوتر های ساخت کشورهای خارجی استفاده می­شود که اهم آنها به شرح زیر می­باشند:

• FC2000 ساخت شرکت Elster-Instromet
• FC1 ساخت شرکت Elster
• ERZ 2000 ساخت شرکت RMG
• FLOW-X ساخت شرکت SICK
• FLOW-X ساخت شرکت SPRITIT

تمامی این فلوکامپیوترها در محاسبات خود بایستی دارای گواهینامه MID از مراجع ذی­صلاح بین المللی باشند. رایانه­ های جریان یا همان فلوکامپیوترها از روش­های محاسباتی استاندارد گاز مانند AGA-8DC , AGA-8GC1, GC2 و MGERG-88 و همچنین AGA-NX19 پشتیانی می­نمایند.

علاوه بر روش­های محاسباتی ذکر شده، رایانه­های شار روش­های محاسباتی میترینگ یعنیAGA-3  برای کنتور اورفیس و AGA-9 برای کنتورهای اولتراسونیک را نیز پشتیبانی می­نمایند.

در شکل های زیر نمونه هایی از فلوکامپیوترهای مورد استفاده در شبکه گاز ایران آورده شده است

نتیجه‌گیری:

در سیستم‌های اندازه‌گیری دقیق گاز، انتخاب درست بین تصحیح‌کننده و فلوکامپیوتر بسته به موقعیت ایستگاه، دقت مورد نیاز، و حجم تبادلات گاز از اهمیت بالایی برخوردار است. در حالی که تصحیح‌کننده‌ها برای نقاط توزیع مناسب هستند، فلوکامپیوترها نقش اصلی را در پایانه‌ها و پالایشگاه‌ها ایفا می‌کنند.

سوالات متداول 

 چرا استفاده از EVC برای ایستگاه‌های CGS رایج‌تر است؟

به دلیل قیمت پایین‌تر و پاسخگویی به نیازهای پایه اندازه‌گیری در فشار متوسط.

 آیا می‌توان از سنسورهای متفاوت برای EVC استفاده کرد؟

در نوع Type 2 بله، ولی دقت کمتری دارد.

 چه استانداردهایی در فلوکامپیوترها استفاده می‌شود؟

AGA-8DC, AGA-3, AGA-9, AGA-NX19, MGERG-88 و غیره.

 آیا EVC می‌تواند جایگزین فلوکامپیوتر شود؟

خیر، به دلیل محدودیت‌های پردازشی و نرم‌افزاری تنها برای خطوط تک‌کنتور مناسب است.

فلوکامپیوترهای موجود در شرکت ملی گاز ایران