Умни броячи за газ: как са устроени и работят умни разходомери + особености при монтаж на нови броячи

Цифровите технологии отварят нови възможности за получаване на точна информация за разхода на електричество, вода, газ, други енергийни ресурси, потребявани от населението. И ето сега, пазарът предлага на потребителите умни газомери, които са способни с висока точност да измерят разхода.

Нещо повече, освен точни измервания, новият клас устройства осигурява пълноценно предаване на данни от измерванията без участието на хора – потребители на газ. Но как работи такъв газомер и може ли да бъде инсталиран самостоятелно?

Точно тези въпроси ще повдигнем в нашата статия – ще разгледаме устройството и принципа на работа на новите газомери, ще поговорим за правилата за инсталиране и подготовка за експлоатация. Изложеният материал ще допълним с тематични снимки и видеа.

Какво представлява «умният» разходомер?

Нека заедно се опитаме да разберем какво представлява новият умен газомер и как работи. Така, терминът «умен», приложен към новия измервателен уред, трябва да се разглежда просто като функционал на съвременната електроника на базата на микропроцесор.

Микропроцесорното (по същество, компютърно) управление на техника от различен тип – явление, което вече стана ежедневие. Ето сега, редът дойде и за газовите измервателни уреди, които до последно време в по-голямата си част все още остават механични. Но ако се комбинира умното управление с функцията за измерване, ще получим умен газомер.

Пример за измервателно устройство на газ с механичен принцип на действие. Уреди от подобен тип не отговарят напълно на потребностите на съвременното народно стопанство.

Ако се реализира идеята за инсталиране на напълно умни газомери, ще получим сериозен пробив в областта на измерване на разхода на газ от населението. Препоръчваме също да се запознаете с нормите за потребление на газ.

В случай на инсталиране на умни измервателни уреди се осигурява:

• висока точност на измерванията;
• висока степен на надеждност на устройствата;
• надеждна защита от неразрешен достъп;
• универсалност на монтажа;
• автоматично предаване на данни.

Нов интелигентен уред наистина може да се счита за „умен“, като се имат предвид способностите му да извършва измервания на обем газ, независими от налягането, да провежда самодиагностика, дистанционно да определя и регистрира външни въздействия.

Интелигентният газомер самостоятелно определя характеристиките на битовия газ, който постъпва в домовете ни, води архив от данни за измервания и технически събития.

Конструкция на уреда и принцип на работа

Съществуват редица разработки на умни газомери, извършени от специалисти от чужбина, както и от български специалисти.

Въпреки това, съдейки по информацията за първото тримесечие на 2019 г., българските разработчици все още не са готови да пуснат на търговския пазар устройства, които напълно отговарят на всички изисквания на умен уред.

Има няколко устройства на български компании, които приблизително наподобяват умните конструкции за измерване на газ:

• «Гранд» – SPI G4 – G10;
• «Вектор» – Т G4;
• СГБЭТ «Сигма» G1,6 – G10;
• «Омега» ЕТК GSM G1,6 – G4;
• СГБУ G1,6 – G6;
• BK-G ETe G4, G6;

Всъщност всички тези уреди са прообраз на стари механични системи, просто допълнени с електронен модул. Съответно, те не осигуряват пълноценната функционалност на умен уред.

Въпреки това, има разработки от 2019 г., за които ще поговорим подробно по-долу.

Газомерът «Гранд» е опит за реализация на умен уред. В резултат устройството се оказа работещо, но недостатъчно отговарящо на всички изисквания на наистина интелигентна електроника.

Вносните измервателни модули, например продуктите на фирма «Метрикс» («Апатор»), по принцип отговарят на заявените изисквания за интелигентно осигуряване.

Въпреки това, както твърдят българските специалисти, газомерите «Апатор» и на други чуждестранни фирми не отговарят на измерванията на обем газ при стандартни условия (t = +20 °C, P = 101,3 kPa).

Вариант #1 — разходомери «Metrix»

За пример на умен газомер от вносно производство, може би вече могат да служат някои нови продукти на компания «Апатор» от серията изделия «Метрикс».

По-специално, внимание заслужават две разработки: интелигентен модул «УниСмарт» и хибридна система «ГибридСмарт».

Външен вид на спомагателния модул от клас «УниСмарт», предназначен за оборудване на обикновено механично устройство за измерване на газ от мембранен тип.

Първата разработка «УниСмарт» е представена като спомагателен модул, с който се допълва съществуващо измервателно устройство, например от серия «UG». Модулът поддържа протокол (WMB) по стандарт EN13757-4, с което се гарантира възможност за свързване към оборудване на други производители.

Модулът се свързва директно към газомера и функционално действа подобно на рийд превключвател (импулсен датчик). На един оборот на барабана на механичния брояч съответства един импулс на датчика – така се осъществява функцията за отчитане на данни от модула „UniSmart“.

За предаване на отчетените данни към сървъра се организира работа на радиоканала – електрониката, вградена в модула. Всички необходими параметри на работа на модула са предварително програмирани и запазени във „фърмуера“ на устройството (микросхема памет). Данните от фърмуера могат да се променят при необходимост, включително дистанционно.

По-усъвършенствано устройство от серията „Smart“ измервателни уреди, представляващо практически пълноценен монтаж, включващ измервателно устройство, оборудвано с цифрови интелигентни функции.

Втората разработка – „GybridSmart“. Уредът по същество представлява аналог на първото устройство „UniSmart“, с единствената разлика, че в този вариант се използва цялостна конструкция „две в едно“. Тоест газомерът и функционалният интелигентен модул съставляват единен монтаж.

Вариант #2 — микротермален смарт газомер

Нова разработка на руската компания „Техномер“ (гр. Арзамас) — това е микротермално устройство, предназначено за извършване на директни измервания на преминаващия обем природен газ.

Характеристики на устройството на интелигентния разходомер

Уредът напълно отговаря на стандартните условия за измерване на единици обем (Т= +20 °C, P= 101,3 kPa). Параметрите се предават на отдалечен сървър чрез система за клетъчна връзка (GRPS).

Структура на интелигентния газомер – продукт на компания „Техномер“: 1 – платка на електрониката; 2 – сензор с микротермални свойства за измерване на обем газ; 3 – корпус на уреда (алуминий); 4 – пластмасов капак.

На снимката по-горе е структурата на конструкцията на микротермалния измервател от серията смарт уреди.

Както се вижда на изображението, основните компоненти на уреда са:

• здрав надежден корпус;
• вграден микротермален сензор;
• модул на електрониката;
• контролен LCD дисплей;
• защитен корпус (капак) на електронния модул и дисплея.

Електронната платка съдържа микроконтролер, съответния монтаж с електронни компоненти и свързано цифрово табло (контролен дисплей). Електрониката на платката осигурява както процедурата за измерване, така и процедурата за формиране/предаване на данни (вграден модул за телеметрия).

Как работи микротермалният газомер?

Преобразуващото устройство за обемния разход на газ в конструкцията на газомера е микротермалният датчик. Конкретно в разработката на компания „Техномер“ се използва датчик от серия SGM6ххх (продукт на швейцарски производители).

Той измерва преминаващата среда чрез калориметричен принцип. Изработен е по технология MEMS, благодарение на което се осигуряват високи експлоатационни характеристики.

Структурна схема на микротермален сензор за измерване на газов поток: 1 – работен канал; 2 – нагревателен елемент; 3 – силициева пластина (подложка); 4 – изравнителен канал; 5 – температурни датчици; 6 – газов поток

Сензорът работи по следния начин: по пътя на потока на природния газ (работен канал) върху силициева подложка е монтиран модулен чувствителен елемент, състоящ се от нагревател и чифт температурни датчици. Преминаващият газов поток се нагрява непосредствено в частта, където са монтирани температурните датчици.

В резултат на това ограниченият газов поток има малко по-различна температура, поради което се образува температурна разлика. Теоретично това е доста сложен физичен процес, но основното е, че работи, и то много качествено, що се отнася до точността на измерванията.

Вариант #3 — газомер със смарт-карта

На примера на продукт на компания «Actaris» ще разгледаме още едно съвсем съвременно устройство, представляващо диафрагмен газомер, допълнен с контрол на изпълнението на плащанията.

Особеност на тази конструкция е наличието в конструкцията на уреда на спирателен клапан, с който автоматично се прекъсва подаването на газ, например в момент на аварийна ситуация.

Въпреки това същият този конструктивен елемент се използва успешно за блокиране в случай на неплащане от потребителя за потребления газ.

Версия на уреда за отчитане на битов газ, допълнен с четец на смарт карти. Вграденият четящ модул действа като блокиращо устройство за подаването на газ, както в случаи на авария, неоторизиран достъп, така и в случай на забавяне на плащането.

Такъв разходомер има в състава на конструкцията си устройство за четене на данни от карта. Има предвид пластмасова смарт карта на абоната, която е като допълнение към монтирания от потребителя брояч.

Въпреки че фактически е налице механична система за контрол на потреблението на газ, благодарение на инсталирането на модул за четене на смарт карти, уредът е превърнат в полуавтоматична система.

На потребителя е достатъчно да постави кредитната си смарт карта в съответния жак. Уредът автоматично чете необходимата информация и тегли средства за плащане на потреблението на битов газ. Ако средствата са свършили и потребителят не се е погрижил своевременно за попълване на сметката, то умният брояч веднага прекъсва подаването на газ на конкретния абонат.

Енергийно захранване на умния измервателен уред

Умните разходомери, както и простите електронни, са напълно автономни – не изискват използване на допълнително мрежово захранване. Автономността на устройствата се осигурява от чифт елементи за захранване – батерии.

По-конкретно, основният енергиен елемент е акумулатор Li-SOC12 (литий-тионилхлорид), докато резервният е батерия Li-MnO₂ (литий-оксид-манган).

Основният енергиен източник на умния газов брояч е акумулаторен елемент на основата на литий-тионилхлорид (Li-SOC12). Той осигурява десетгодишна работоспособност на интелигентното измервателно устройство

Основната батерия дава напрежение 3,6 волта, тя е сваляем и напълно заменяем компонент. Втората (резервната) батерия е здраво вградена в състава на електронната платка, а поради това не предвижда взаимозаменяемост.

Този източник на захранване с напрежение 3 волта се свързва към системата в моментите на смяна на основната батерия, с което се осигурява запазването на технологичните параметри на уреда.

Според спецификацията на производителя, основният източник на захранване стига за работа на брояча за срок до 10 години. Затова смяната на акумулатора по правило съвпада с процедурата по проверка на уредите, която обикновено се извършва веднъж на 5-6 години. Работоспособността на резервната батерия, при условие на липса на основния акумулатор, е гарантирана за период от 1 година.

Правила за инсталиране на нови газомери

Като се имат предвид нееднозначните условия на експлоатация на уредите, към газовите броячи, включително „умните“ конструкции, се предявяват съответните норми за разполагане по отношение на другите газови уреди и правила (изисквания) за монтаж.

Процедурата по монтаж на уреда за контрол на консумираните обеми битов газ традиционно се съпровожда с изпълнение на съответните норми и правила. За умните съвременни броячи тези правила се осигуряват без усилие.

По-конкретно, за уреда на производство „Техномер“ изискванията изглеждат така, както е описано по-долу:

1. Уредът трябва да се монтира вътре в затворени стопански помещения, в краен случай – на улицата под специално оборудван навес. Отчетният уред трябва надеждно да се защити от въздействието на пряко слънчево излъчване и валежи.
2. Допуска се монтирането на уреда върху тръбопроводи, положени както вертикално, така и хоризонтално, като при това няма значение под какъв ъгъл се извършва инсталацията.
3. Ако монтажът се извършва на участък от хоризонтална или вертикална тръба, посоката на потока на газа през брояча се допуска да не се взема предвид. Тоест устройството може да се постави във всяко положение по посока. Въпреки това производителят препоръчва да се следва посоката според указателя на корпуса на брояча.
4. Недопустим е монтажът на брояча в най-долните точки на преминаване на газовата тръба, тъй като при този вариант на инсталиране се създава опасност от натрупване на кондензат.
5. Ако контролните проби показват наличие на вода в състава на битовия газ, контролният отчетен уред трябва да се монтира на вертикално разположен тръбопровод, като се избира посока на потока отгоре надолу.

При предвиждане на монтаж на конкретно място на нов брояч за газ в апартаменти, трябва да се осигури защита на отчитащия уред от възможни удари, вибрации и други механични въздействия.

Също така, в случай на преместване на разходомера не трябва да забравяте за утвърдените правила за преместване.

Умен брояч на газов поток от серията уреди «СМТ Смарт G4» и точки за следимонтажна «регистрация»: 1 – точка на закрепване на пломбата на организацията, извършваща проверка; 2 – точка на закрепване на контролната пломба на организацията, доставяща газ на потребителя; 3 – точка на пломбиране на входния шуцер на уреда.

Монтажните изисквания не уточняват конкретна стойност на условния диаметър на тръбата, както и не се уточняват правила за спазване на съосността на патрубките на разходомера и тръбите. Също така няма конкретни изисквания за степента на кръглост на тръбите, наличието на стъпала в точките на свързване на брояча с газовата тръба.

Подготовка за експлоатация и пускане

Съгласно установените правила, следимонтажната подготовка на умния брояч за пускане предполага извършване на процедура за проверка на монтирания възел за херметичност.

За това се използват стандартни средства –  в домашни условия сапунена пяна, професионално – сензори за изтичане на газ.

След проверка устройството се пуска в експлоатация. Препоръчителната методика за пускане е плавно отваряне на запорния газов кран на линията, където е инсталиран броячът.

Необходимо е да се осигури запълване на работната област на умния измервател без рязко нарастване на налягането, за да не се повредят чрез пневматичен удар чувствителните компоненти на системата.

Препоръчваме Ви също да се запознаете с нормите и правилата за пломбиране на газовите броячи.

Изводи и полезно видео по темата

Новостта винаги донякъде плаши потенциалните потребители или клиенти. Въпреки това, от технологичния прогрес няма как да се избяга. Освен това технологиите значително подобряват сервизния компонент.

Инсталирайки умен брояч за газ в собствената си квартира, потенциалният потребител премахва от себе си задачата за постоянен контрол на данните и предаване на информацията на мястото на запитване. Той е прост за инсталиране и използване, изключително непридирчив за поддръжка.

А какво мислите Вие относно замяната на старите броячи с нови умни разходомери? Ако използвате такъв умен прибор за отчитане, споделете с другите посетители на нашия сайт своя опит, разкажете за предимствата и недостатъците, открити в процеса на експлоатация. Изразете своето мнение, участвайте в дискусии и обсъждания – формата за връзка се намира по-долу.