НЕКОТОРЫЕ ПРОБЛЕМЫ ОДОРИЗАЦИИ ГАЗА

Б. К. Ковалёв, зам. генерального директора по НИОКР

СВОЙСТВА И НОРМЫ ДОБАВКИ ОДОРАНТОВ

Природный газ (метан) и сжиженные газы (пропан-бутаны) изначально не имеют запаха, поэтому любая их утечка из закрытой системы может быть обнаружена только специальными датчиками. Поскольку такие газы, широко применяемые на промышленных объектах и в быту, в случае утечки могут вызывать сильные отравления и, кроме того, при определенных концентрациях создают взрывоопасную среду, возникает потребность оперативного выявления наличия газа в окружающем воздухе без применения специальных технических устройств.

С давних пор в России и в зарубежных странах эту проблему решают путем добавления в газ веществ, имеющих резко выраженный запах, присутствие которого должно означать наличие утечек в системах газопровода или газового оборудования. Такие вещества, придающие газу специфический запах, называют одорантами, а процесс их ввода в поток газа – одоризацией газа. Одоризация природного газа производится, как правило, на газораспределительных станциях (перед подачей газа потребителям) или на централизованных одоризационных пунктах.

Одоранты, добавляемые в природный газ, в идеале должны обладать следующими свойствами:

• иметь резко выраженный, специфический запах (для четкого распознавания);
• проявлять физическую и химическую устойчивость в парообразном состоянии при смешении с природным газом и движении по трубопроводу (для обеспечения стабильной дозировки);
• быть сильно концентрированными (для уменьшения общего расхода вещества);
• обладать минимальной токсичностью в рабочих концентрациях и не образовывать токсичных продуктов при сгорании (для безопасной эксплуатации);
• не оказывать корродирующего воздействия на материалы газопроводов, емкостей для хранения и транспортирования, запорно-регулирующей арматуры (для обеспечения длительного срока службы газопроводов и газового оборудования).

В настоящее время не существует одоранта, в полной мере отвечающего вышеперечисленным требованиям, поэтому потребителям приходится мириться с рядом неудобств, работая с имеющимися одорантами, и строго следовать требованиям «Инструкции по технике безопасности при производстве, хранении, транспортировании (перевозке) и использовании одоранта» - М.; ОАО «Газпром», ООО «ВолгоУралНИПИгаз»; 1999. Формулировки ряда пунктов данной инструкции вызывают справедливые нарекания со стороны специалистов эксплуатирующих организаций, однако другого официального нормативного документа, который дополнил бы «Правила безопасности в нефтяной и газовой промышленности» в части работы с одорантом, на сегодняшний день нет.

Для своевременного принятия мер по предотвращению аварийных ситуаций в случае утечек, природный газ должен обнаруживаться по запаху при его содержании в воздухе не более 20% от нижнего предела взрываемости. Исходя из этого требования, процесс одоризации должен обеспечивать такое содержание одоранта в газе, чтобы человек с нормальным обонянием мог обнаружить запах при объемной доле газа в воздухе, равной 1%. Количественное содержание одоранта в подаваемом потребителю газе нормируется в зависимости от химического состава используемой одоризационной смеси. Например, в соответствии с «Положением по технической эксплуатации газораспределительных станций магистральных газопроводов ВРД 39-1.10-069-2002», для этилмеркаптана норма ввода составляет 16г (19,1см³) на 1 000м³ газа, приведенного к нормальным условиям.

Этилмеркаптан был одним из первых промышленных одорантов, применявшихся в бывшем СССР (изготовитель — Дзержинский завод жирных спиртов). Его основным недостатком является химическая нестабильность, выражающаяся в легкой окисляемости и способности к взаимодействию с оксидами железа (всегда присутствующими в газопроводах) с образованием диэтилдисульфида. Как известно, дисульфиды имеют значительно меньшую интенсивность запаха, что снижает эксплуатационные свойства одоранта и ведет, в итоге, к увеличению расхода исходного вещества (этилмеркаптана). Особенно заметно снижение интенсивности запаха при транспортировании одорированного этилмеркаптаном газа по трубопроводам на большие расстояния. К другим недостаткам этилмеркаптана можно отнести его высокую токсичность и растворимость в воде (7,5 г/л).

С 1984 г. практически на всех ГРС России используется одорант СПМ (смесь природных меркаптанов), выпускаемый по разработанным ВНИИГАЗом техническим условиям ТУ 51-31323949-94-2002 «Одорант природный ООО «Оренбурггазпром»». Этот одорант производится на Оренбургском газоперерабатывающем заводе из сырья, основой которого служит уникальный по своему составу конденсат Оренбургского и Карачаганского месторождений. Одорант СПМ является многокомпонентным веществом. Согласно ТУ 51-31323949-94-2002, в его составе могут содержаться следующие массовые доли отдельных меркаптанов:

• этилмеркаптан — до 44,0%;
• изо-пропилмеркаптан — до 31,0%;
• бутилмеркаптан — до 11,0%;
• н-пропилмеркаптан — до 6,0%;
• трет-бутилмеркаптан — до 5,0%;
• н-бутилмеркаптан — до 1,5%;
• тетрогидротиофен — до 1,5%.

Норма ввода многокомпонентного одоранта СПМ в России такая же, как и для этилмеркаптана — 16г (19,1см³) на 1 000м³ газа, приведенного к нормальным условиям.
В зарубежных странах в качестве одорантов широко используются меркаптаны, получаемые в результате химического синтеза на основе серы, сероводорода, сульфидов и других сернистых соединений. Как правило, используются смеси нескольких веществ, то есть синтезированный одорант также как и природный, является многокомпонентным веществом. Такие одоранты — более стабильны по своему химическому составу и не содержат посторонних примесей. Хранятся и транспортируются синтезированные одоранты в специально предназначенных для этих целей сосудах из коррозионностойких материалов.

До недавнего времени все производители и потребители одоризационных смесей ориентировались на требования международного стандарта, рекомендующего, в качестве одоранта, применять летучие органические соединения серы с температурой кипения ниже 130 ºС. Сегодня в западных странах начато производство и использование, в качестве одорантов, бессернистых соединений. Примером может служить синтезированный в Германии продукт под названием Gasodor™ S-Free™, который имеет следующие достоинства:

• является экологически чистым продуктом (при использовании исключаются выбросы в атмосферу серы и ее соединений);
• соответствует требованиям санитарно-эпидемиологических норм;
• имеет резкий сигнализирующий запах;
• обеспечивает требуемую интенсивность запаха при более низких, по сравнению с одорантами на основе сернистых соединений, концентрациях;
• обладает высокой стабильностью (в том числе и при хранении);
• не изменяет технико-химических и одорирующих свойств, при резких температурных колебаниях;
• практически нерастворим в воде и жидких углеводородах.

Одорант Gasodor™ S-Free™ в ноябре 2004 г. прошел эксплуатационные испытания на одном из объектов ООО «Севергазпром» и признан пригодным для применения на объектах ОАО «Газпром» (акт эксплуатационных испытаний утвержден 12.12.04 г. начальником Департамента по транспортировке, подземному хранению, и использованию газа, Б.В. Будзуляком). В процессе испытаний, концентрация одоранта составляла 10-12мг/м³, при этом использовалось существующее одоризационное оборудование действующей ГРС.

Проект «Временных технических требований к ГРС», направленный в настоящее время на рассмотрение организациям ОАО «Газпром», предусматривает для одоризации газа, наряду с СПМ, применение одоранта Gasodor™ S-Free™, а также кротонового альдегида.

Альдегид кротоновый по ТУ 2417-080-00203766-2003 представляет собой прозрачную (от светло-желтого до светло-коричневого цвета), легковоспламеняющуюся жидкость с резким запахом. По степени воздействия на организм человека данное вещество относится ко второму классу опасности (ГОСТ 12.1.007). К сожалению, в открытой печати не имеется достаточной информации об использовании кротонового альдегида в качестве одоранта, с указанием его эксплуатационных характеристик.

В последнее время все чаще озвучиваются аргументированные предложения отменить жестко регламентированные нормы ввода одоранта в поток газа. При установлении для каждого объекта индивидуальной нормы, предлагается принимать во внимание состояние и протяженность газопровода, химический состав и качество транспортируемого газа, качество и компонентный состав используемого одоранта, а также способ и точность одорирования газа. Рассмотрим, как влияют перечисленные выше факторы на качество одоризации газа.

Состояние и протяженность газопровода. Как уже отмечалось выше, этилмеркаптан, являющийся одним из основных компонентов одоранта СПМ, вступает в химическую реакцию с оксидами железа, образующимися на стенках газопровода под действием коррозии. В результате такого взаимодействия падает интенсивность запаха одорированного газа и, как следствие, требуется увеличение нормы ввода одоранта в поток газа.

К сожалению, в официальных источниках информации отсутствуют сведения по данному вопросу для газопроводов на основе полиэтиленовых труб.

Химический состав и качество транспортируемого газа. Принято считать, что основным фактором качества запаха одоризационной смеси является доля содержания в ней меркаптановой серы. Зная процентное содержание меркаптановой серы в транспортируемом газе, можно уменьшить норму ввода одоранта в поток газа.

В то же время плохое качество газа, присутствие в нем примесей — в частности повышенное содержание влаги, может привести, при соответствующих условиях, к накоплению конденсата в газопроводе и к последующему растворению в этих углеводородах части одоранта, с неизбежным ослаблением интенсивности запаха газа у потребителя. В таких случаях потребуется увеличение нормы ввода одоранта в поток газа.

Качество и компонентный состав используемого одоранта. К сожалению, условия транспортировки и хранения одоранта в России оставляют желать лучшего. Часто для этих целей используются емкости из черной стали, подверженные агрессивному воздействию одоранта. В ряде случаев хранение и транспортировка емкостей с одорантом производятся в условиях резких температурных перепадов и различных атмосферных осадков. Повторное использование емкостей, изготовленных из черной стали, заведомо ухудшает качество заливаемого в них одоранта. Различные источники единодушно свидетельствуют: в процессе транспортировки качество одоранта существенно ухудшается.

Что касается компонентного состава одоранта, некоторые компетентные специалисты отмечают довольно значительные колебания соотношения различных компонентов одоранта СПМ, производимого Оренбургским ГПЗ, и даже присутствие в его составе метилмеркаптана, которого по ТУ 51-31323949-94-2002 быть не должно. Кроме того, выявлено существенное снижение массовой доли таких важных компонентов, как этилмеркаптан и трет-бутилмеркаптан. Подобные изменения связаны с нестабильностью состава конденсата, используемого в качестве сырья, и могут негативно повлиять на интенсивность запаха одорированного газа, если не изменять норму ввода одоранта в поток газа.

Вместе с тем, анализ компонентного состава одоранта в природном газе пока является сложной и дорогостоящей процедурой, не имеющей отработанных для практического применения методик. Автоматизация процесса одоризации газа на основе такого анализа позволит не только оптимизировать расход одоранта, но и перейти на принципиально новый уровень в решении вопросов безопасности и экологии. Работы в данном направлении ведутся, однако их практическая реализация пока еще впереди.

Способ и точность одорирования газа. Наряду с другими факторами, качество одоризации газа напрямую зависит от способа одорирования и обеспечиваемой этим способом точности одорирования, а также, в значительной мере - от степени автоматизации и элементной базы оборудования, реализующего процесс одоризации газа с одновременным анализом результатов этого процесса. Учитывая непрерывную динамику в совершенствовании технологий и оборудования, следует ожидать в ближайшее время на данном направлении появления принципиально новых технических решений, позволяющих оперативно менять дозировку вводимого в поток газа одоранта, исходя из экспресс-анализа компонентного состава одоризационной смеси. При этом неизбежно потребуется внесение соответствующих изменений во все нормативно-технические документы, затрагивающие процессы производства, хранения, транспортировки и использования одоранта.

Итак, анализ факторов, влияющих на качество одорирования, показывает, что в будущем, при соответствующем программно-аппаратном обеспечении процесса одоризации, норма ввода одоранта в поток газа может стать переменной величиной. Причем возможны два варианта варьирования числового значения данной нормы.

Вариант 1. По специально разработанной методике, для каждого конкретного объекта, с учетом всех вышеперечисленных факторов, рассчитывается и заносится в систему управления одоризацией газа индивидуальное числовое значение нормы ввода одоранта в поток газа. В дальнейшем система управления отслеживает выполнение заданного значения нормы.

Вариант 2. Числовое значение нормы ввода одоранта в поток газа заносится в систему управления одоризацией газа в усредненном виде (для реально используемого одоранта), и в дальнейшем периодически корректируется системой управления по результатам непрерывной обработки сигнала обратной связи, поступающего с интеллектуального прибора контроля качества одорированного газа.

Необходимо отметить, что первый вариант предполагает работу с одорантом, имеющим стабильный состав, и больше подходит для химически синтезированных одорантов, хотя с некоторой долей погрешности может быть использован и для одоранта СПМ. При наличии утвержденной методики, этот вариант может внедряться на базе существующих одоризаторов газа ОДДК, выпускаемых заводом «Газпроммаш» (г. Саратов).

Второй вариант более универсальный, но его внедрение требует наличия надежного интеллектуального прибора контроля качества одорированного газа, который для массового применения должен иметь приемлемую цену. В настоящее время специалисты подразделений НИОКР завода «Газпроммаш» ведут работу по созданию такого прибора на основе современных технологий. В сочетании с новым прибором, одоризатор газа ОДДК может обеспечить внедрение второго варианта без проведения на объекте дополнительных работ, за исключением установки и подключения самого прибора.

Поскольку сырьевая база для производства природного одоранта далеко не исчерпана, и работы по улучшению качества СПМ на Оренбургском ГПЗ продолжаются, можно ожидать, что использование на российских ГРС отечественного одоранта будет еще долгим. Следовательно, внедрение современных технологий одоризации газа с применением одоризатора газа ОДДК, позволяющего работать с различными одорантами без кардинальной реконструкции объекта, сегодня очень актуально.

ОДОРИЗАЦИОННЫЕ УСТАНОВКИ ГРС

Качество одоризации газа во многом определяется способом одорирования и оборудованием, которое осуществляет процесс одоризации. Выбор способа одорирования и типа одоризатора газа зависит от требуемой производительности, необходимой точности и материальных возможностей заказчика.

Одорант может вводиться в поток газа, как в жидком, так и в парообразном состоянии. В жидком состоянии подача одоранта в газопровод производится с помощью капельницы или дозирующего насоса. Для одорирования парами одоранта, часть общего потока газа ответвляется, насыщается парами одоранта, перемещаясь над жидким одорантом, барботируя через него, или обдувая смачиваемый в одоранте фитиль, и возвращается в общий поток газа.

Капельный способ ввода одоранта в поток газа. Этот способ из-за своей простоты и дешевизны, несмотря на повышенные требования к качеству одоризации газа, остается наиболее распространенным на действующих российских ГРС. В его основе лежит относительно постоянная величина массы одной капли жидкости (для одоранта – масса одной капли считается равной 0,02 г, то есть в 1 г одоранта содержится приблизительно 50 капель). Регулируя подачу одоранта и подсчитывая количество капель в единицу времени, можно добиться требуемого расхода одоранта для установленного значения расхода газа. При больших расходах газа, последовательность капель одоранта трансформируется в струю жидкости. В этом случае расход одоранта отслеживается по шкале уровнемера расходной емкости (на некоторых одоризаторах газа для этих целей устанавливается специальная замерная емкость, с предварительно выверенной ценой деления).

Данный способ требует постоянных проверок и регулировки осуществляемого через капельницу расхода одоранта при изменениях расхода газа (например, при подключении или отключении отдельных потребителей). Такие регулировки выполняются оператором ГРС вручную и не поддаются автоматизации. Фактическая точность одорирования при этом невысока (составляет от 10 до 25 %). Поэтому в современных одоризационных установках капельница используется только как резерв для работы во время ремонта основного оборудования.

Фитильный одоризатор, как правило, применяется при небольших, мало изменяющихся расходах газа с использованием стабильного по химическому составу (как для жидкого состояния, так и для паров) одоранта. Содержание одоранта в одорированном газе оценивается по количеству израсходованного в единицу времени одоранта и может регулироваться изменением количества газа, пропускаемого через фитиль. Регулирование производится вручную оператором ГРС и высокой точности одорирования, при этом, добиться не удается.

Барботажный способ ввода одоранта в поток газа. В отличие от капельницы и фитильного одоризатора, одоризационные установки с использованием барботажа уже могут быть автоматизированы. Примерами являются одоризаторы газа ОД, изображенный на рисунке 1 (производитель — ООО завод «Газпроммаш») и блоки одоризации БО (производитель — ООО фирма «Саратовгазприборавтоматика»).

Рисунок 1. Одоризатор газа ОД

В этих устройствах автоматическая подача одоранта, пропорционально расходу одорируемого газа, обеспечивается с помощью диафрагмы, устанавливаемой в трубопровод и специального дозатора. При движении потока газа по трубопроводу, на диафрагме возникает перепад давления, величина которого изменяется пропорционально расходу движущегося газа. Часть потока газа ответвляется и через регулировочный вентиль поступает в дозатор, где, барботируя через жидкий одорант, насыщается его парами. Далее насыщенный парами одоранта газ проходит через смотровое окно, возвращается в трубопровод по другую сторону диафрагмы и смешивается с основным потоком газа. В дозатор одорант непрерывно подается самотеком из расходной емкости. Расходная емкость пополняется периодически методом передавливания из резервной емкости для хранения одоранта. Все заправки производятся закрытым способом с использованием эжектора, обеспечивающего удаление паров одоранта из емкостей и из шланга автоцистерны-заправщика с последующим сбросом этих паров в трубопровод. Следует отметить, что использование эжектора эффективно только в том случае, когда отношение его входного давления (отбираемого на входе ГРС) к выходному давлению составляет величину от 2 до 3. В других случаях, для нейтрализации паров одоранта следует применять дезодоратор с заполнением 50—70 % его объема нейтрализатором (например, 20% раствором хлорной извести).

Наличие одоранта в расходной емкости отслеживается визуально оператором ГРС. Кроме того, предусматривается передача в систему управления ГРС предупредительного сигнала о минимальном уровне одоранта в расходной емкости.

Одоризационные установки типа ОД и БО имеют ряд существенных недостатков, ограничивающих широкое применение этих устройств. К их числу можно отнести следующее:

• при изменениях газопотребления в процессе эксплуатации одоризатора более чем на 30%, процесс одоризации выходит из режима и требует ручной настройки на новый режим;
• точность одорирования невысока (в зависимости от условий эксплуатации может меняться от 5 до 20 %), причем, определяется она только качеством изготовления дозатора и стабильностью расхода газа в трубопроводе; температурные колебания окружающего воздуха, а также резкие изменения газопотребления в виде отключений или подключений сравнительно крупных потребителей газа, существенно ухудшают качество одорирования, но не могут быть в данных устройствах автоматически учтены и скомпенсированы;
• необходимость использования сужающего устройства создает дополнительные неудобства обслуживающему персоналу, а зачастую требует еще и сезонной замены шайбы;
• в систему управления ГРС или в системы верхнего уровня передается только предупредительная информация о минимальном уровне одоранта в расходной емкости; других датчиков для оценки состояния оборудования одоризатора и качества его работы, нет.

Дозированная подача одоранта в поток газа. Существуют разные способы реализации дозированного ввода одоранта в поток газа.

Первоначально дозирование подачи одоранта сводилось к установке перед капельницей электромагнитного клапана, управляемого от электронного блока, который обеспечивал заданное время открытого состояния клапана, а также частоту его включений. Таким образом, единичная доза определялась количеством одоранта, пропущенного через электромагнитный клапан за время пребывания его в открытом состоянии, а требуемая норма ввода одоранта в поток газа обеспечивалась выбором нужной частоты включений клапана. В отличие от предыдущих способов, дозирование одоранта с помощью электромагнитного клапана позволяет повысить качество одорирования, а при наличии соответствующих программно-аппаратных средств, организовать автоматическую подачу одоранта пропорционально расходу газа и косвенный учет введенного одоранта (по количеству срабатываний электромагнитного клапана). В то же время данный способ не нашел широкого распространения из-за ряда существенных недостатков:

• в случае протечек через клапан, процесс одоризации газа становится неуправляемым, так как подача одоранта в трубопровод осуществляется самотеком
• величина единичной дозы в значительной мере зависит от температуры окружающего воздуха (из-за температурных изменений объема меняется плотность вещества и, как следствие, масса дозы) и от степени заполнения расходной емкости (с изменением гидростатического давления, меняется скорость подачи одоранта и, соответственно, его количество, протекающее через открытый электромагнитный клапан за одно и то же время);
• отсутствует информация о фактическом прохождении одоранта через одоризатор (имеется только визуальный контроль).

В дальнейшем для дозированной подачи одоранта стали применяться дозирующие насосы, позволившие значительно усовершенствовать процесс одоризации газа. Как правило, на базе таких насосов изготавливаются дозаторы одоранта, которые содержат в своем составе помимо самого насоса фильтр для очистки одоранта, управляющее устройство (в зависимости от конструкции дозатора это может быть электромагнит или электропневматический клапан) и электронный блок управления.

Дозатор одоранта ДО1-25. Разработанный и изготовленный самарскими авиаторами дозатор одоранта представляет собой плунжерный насос с регулируемым ходом поршня, управляемый с помощью электропневмоклапана от электронного блока. Доза (от 1 до 25 см³) задается установкой ограничителя хода поршня в нужное положение по лимбу на регулировочной головке. Электронный блок управления обеспечивает требуемую частоту срабатывания управляющего клапана, устанавливаемую оператором исходя из текущего расхода газа. Перемещения поршня производятся газом от газопровода высокого давления. При этом перепад давления между газопроводами высокой и низкой сторон должен быть не менее 0,6 МПа. Поступающий одорант перед подачей в насос проходит через фильтр.

Эти дозаторы эксплуатируются в основном на объектах ООО «Самаратрансгаз». К их недостаткам следует отнести усложненную конструкцию и наличие большого количества уплотнительных элементов, являющихся потенциальными источниками утечек.

Автоматизированная система одоризации газа (АСОГ). АСОГ, созданная атомщиками из г. Саров, по своей сути является дозатором одоранта, но в отличие от ДО1-25, с более высокой степенью автоматизации. Кроме того, здесь мы имеем дело с микродозами (0,15—0,45 см³), что повышает требования к чистоте одоранта (любые твердые частицы, попавшие в игольчатый клапан, нарушают нормальную работу дозатора). АСОГ имеет фильтр тонкой очистки, а также новый элемент — датчик подачи одоранта, который уже позволяет иметь информацию о реально поступившем в трубопровод одоранте. К сожалению, эксплуатирующие организации отмечают низкую надежность работы этого датчика. Блок управления АСОГ имеет связь со штатным расходомером одорируемого газа и обеспечивает подачу одоранта в трубопровод пропорционально расходу газа с точностью не хуже 5%.

Завод «Газпроммаш» разработал и изготовил на базе АСОГ одоризатор газа с дозированной подачей газа (ОДД) для северных районов. Одоризатор ОДД размещается в утепленном блок-боксе с системами отопления, освещения, контроля загазованности и приточно-вытяжной принудительной вентиляции. Помимо АСОГ, одоризатор оснащен расходной емкостью на 110 л., дезодоратором, резервной капельницей и необходимой запорной арматурой. По желанию заказчика ОДД комплектуется эжектором для закрытой заправки емкостей. В качестве резервной емкости для хранения одоранта используется контейнер для перевозки одоранта объемом 1,5м³, устанавливаемый рядом с блок-боксом. Одоризатор ОДД успешно эксплуатируется на газораспределительной станции ОАО «Сургутнефтегаз» в г. Сургут. Аналогичный одоризатор производства завода «Газпроммаш», но размещенный не в блок-боксе, а в шкафу, работает на одном из объектов ООО «Пермтрансгаз» рисунок 2.

Рисунок 2. Одоризатор газа ОДД на базе АСОГ

Из-за усложненной конструкции дозатора и наличия малых зазоров в клапанных группах, АСОГ нередко бывает «капризной» в работе с отечественным одорантом, поэтому спрос на одоризаторы с использованием данной системы невелик.

Блок одоризации с электронным управлением (БОЭ). Блоки одоризации типа БОЭ, изготавливаемые в ООО фирма «Саратовгазприборавтоматика», представляют собой полнокомплектные устройства для одоризации газа, обеспечивающие дозированный ввод одоранта пропорционально расходу газа и способные передавать обобщенный аварийный сигнал в АСУТП объекта. БОЭ оснащаются расходной емкостью требуемого объема и сужающим устройством соответствующего типоразмера, а также дозирующим насосом нужной производительности. Кроме того, в обвязку блока одоризации включается резервная капельница, эжектор и запорная арматура.

Дозированный ввод одоранта производится мембранным насосом с пневматическим приводом, который управляется электромагнитным клапаном. Расчет расхода одорируемого газа и формирование управляющих сигналов выполняется микропроцессорным блоком управления. Предварительно требуемая доза устанавливается на насосе специальным задатчиком.

Блоки одоризации БОЭ являются развитием ранее выпускаемых фирмой «Саратовгазприборавтоматика» блоков одоризации типа БО и автоматически унаследовали часть их недостатков, например, наличие сужающего устройства. Кроме того, что данное устройство создает определенные неудобства и дополнительные проблемы при обслуживании, расчет расхода газа, выполненный блоком управления, зачастую существенно отличается от показаний штатного расходомера, а это может привести к недопустимым погрешностям одорирования (в частности не учитывается температура газа).

Одоризатор газа с дозированной подачей одоранта и автоматической коррекцией степени одорирования как по текущему расходу газа, так и по реальному расходу одоранта (ОДДК). Одоризаторы газа ОДДК, серийно выпускаемые заводом «Газпроммаш» с апреля 2007 г., представляют собой новое поколение одоризационных установок, позволяющих решать уже комплексные задачи создания автоматизированных систем, сориентированных на централизованные формы обслуживания и на безлюдные технологии.

Анализ возможностей существующих дозаторов одоранта и одоризационных установок показал, что стремление к обеспечению высокой точности дозирования, в итоге ведет к усложнению конструкции дозирующего устройства. В свою очередь, усложнение конструкции, на смену решенным проблемам вызывает новые, заставляя идти на дальнейшие усложнения. Специалисты завода «Газпроммаш» решили задачу повышения точности одорирования по-своему. В одоризаторе газа ОДДК может быть использован любой дозирующий насос, обеспечивающий требуемую потребителю производительность. Высокая точность одорирования (по паспорту — не хуже 2%) достигается постоянным учетом реально проходящего через насос одоранта и своевременной корректировкой сигнала, управляющего работой насоса. При этом учитывается значение текущего расхода газа, снимаемое со штатного расходомера. Учет одоранта ведется гидростатическим методом в единицах массы, что исключает влияние температурных колебаний и связанных с этим изменений объема вещества. Блок управления одоризатором может работать с любыми видами сигналов от расходоизмерительных комплексов, оговариваемых при заказе одоризатора, а также интегрироваться с любыми системами верхнего уровня. Основной протокол обмена — MODBUS, возможен информационный обмен по любому другому согласованному протоколу.

Основным конструктивным исполнением такого одоризатора считается ОДДК 02 (рисунки 3, 4).

Рисунок 3.
Одоризатор газа ОДДК 02

Рисунок 4.
Компоновка одоризатора газа ОДДК 02

В данном варианте все оборудование размещается в утепленном шкафу с системами освещения, электрообогрева, и естественной вентиляции. В состав одоризатора входят: расходная емкость на 110 л. из нержавеющей стали, эжектор, дозирующий насос собственного изготовления, датчик разности давлений, смотровое окно, резервная капельница, запорная арматура и элементы обвязки (фирм «Hamlet» или «Swagelok»). ОДДК 02 комплектуется блоком управления БУО — рисунок 5 (для установки в блоки КИП и А) и дезодоратором.

Одоризатор ОДДК 01 (рисунок 6) предназначен для установки в дополнение к действующей капельнице с существующей расходной емкости. Оборудование такого одоризатора размещается в холодном шкафу и не содержит в составе расходной емкости, эжектора, капельницы.

Рисунок 5.
Одоризатор газа ОДДК 01

Рисунок 6.
Блок управления БУО

Оборудование одоризатора ОДДК 03 размещается в блок-боксе.

Импортные одоризационные установки. В последнее время на российский рынок газового оборудования все настойчивее стучатся зарубежные производители одоризационных установок. Импортные одоризаторы и отдельные составные части одоризационных установок эксплуатируются на целом ряде газораспределительных станций России. Однако их более широкое распространение на российских территориях сдерживают следующие факторы:

• высокая стоимость зарубежного оборудования;
• состав и качество отечественного одоранта.

Учитывая тот факт, что вся российская экономика переживает очень сложный период, зарубежные производители заполнили нашу страну товарами широкого потребления по сравнительно доступным ценам. В промышленности, особенно в стратегических ее отраслях, такой доступности ожидать не приходится. Поэтому более перспективным видится создание отечественного газового оборудования современного уровня. Контакты с производителями газового оборудования Германии (RMG) и Италии (Tartarini), показывают, что масштаб цен, установленный для России на Западе, в ближайшее время существенно не изменится. Несколько привлекательнее по ценам изделия из Чехии и Сербии, к тому же оборудование этих стран в большей степени адаптировано к российским климатическим условиям. Известное украинское газовое оборудование пока не может конкурировать с лучшими российскими образцами.

Опыт работы с зарубежным оборудованием указывает на необходимость значительной его доводки для эксплуатации в российских условиях. Например, одоризатор газа, собранный из немецких комплектующих изделий фирмы RMG (рисунок 7) по немецкой технологической схеме, оказался совершенно не пригодным для работы в нашей климатической зоне с использованием природного отечественного одоранта СПМ. Также не может быть реализована на российских территориях немецкая система бесперебойного обеспечения одорантом газораспределительных станций, основанная на своевременной развозке и замене 50-литровых емкостей с одорантом.

Рисунок 7. Дозирующий насос для одоранта фирмы RMG

Вместе с тем, богатый опыт зарубежных специалистов по газовому оборудованию заслуживает самого тщательного изучения и применения, в той или иной степени, при разработке и изготовлении одоризационного оборудования для российских объектов.

АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ ОДОРИЗАЦИИ ГАЗА

За последнее время, благодаря значительному прогрессу в области информатики и электроники, автоматизация технологических объектов переживает бурный подъем. Современная элементная база электронного оборудования позволяет создавать компактные высоконадежные системы автоматического управления и интеллектуальные датчики. Процесс изготовления аппаратной части таких систем также упростился и нередко сводится к «отверточной технологии». На передний план выдвинулись следующие задачи:

• разработка и оптимизация алгоритмов управления, включающих в себя полный комплекс информационных, вычислительных, управляющих и диагностических задач;
• выбор из многообразия предлагаемых аппаратно-технических средств оптимального варианта, с учетом сложности решаемых задач и материальных возможностей Заказчика;
• подбор надежных исполнительных устройств и механизмов, с возможностью управления от запроектированного контроллера или управляющего комплекса;
• разработка программного обеспечения, реализующего все отраженные алгоритмом управления задачи;
• обеспечение возможности интегрирования в системы верхнего уровня и реализация информационного обмена этими системами по стандартному протоколу или по специальным, заранее оговоренным протоколам обмена.

В результате решения указанных задач, появляется специализированная система автоматического управления технологическим оборудованием заданного объекта.

Применительно к газораспределительным станциям, такие системы создаются с учетом установленной формы обслуживания. Централизованная форма обслуживания ГРС требует более высокого уровня автоматизации технологического оборудования, и нередко препятствием для перехода к данной форме становится процесс одоризации газа, поскольку обслуживание большинства действующих одоризационных установок невозможно без ежедневного присутствия оператора ГРС. Следовательно, в основе автоматизированной системы одоризации газа должен стоять надежный современный одоризатор газа с индивидуальной системой управления, обеспечивающий не только одорирование газа, но также — и учет расходуемого одоранта, и автоматическую дозаправку расходной емкости, и передачу на диспетчерский пункт подробной информации о состоянии одоризационной установки (включая технологические параметры и количество имеющегося одоранта). Отдельные элементы подобной автоматизированной системы имеются на ряде газораспределительных станций России. Однако в полном объеме задача создания законченной системы пока еще не решена. Связано это обстоятельство с недостатком надежных и долговечных комплектующих изделий, способных работать в среде природного одоранта (электромагнитных клапанов различных типоразмеров, серийных датчиков уровня, сосудов из коррозионно-стойких материалов и т. д.). Работ по созданию отечественных изделий для комплектования одоризационных установок проводится явно недостаточно, поэтому выполняющие их организации и отдельные специалисты заслуживают особой поддержки. Результатом таких работ стали, например, следующие изделия.

Электромагнитные клапаны для работы с одорантом. В процессе создания одоризатора ОДДК газа, завод «Газпроммаш» принял участие в финансировании работ НПП «Технопроект» (г. Пенза) по разработке взрывозащищенных электромагнитных клапанов для одоранта. Клапаны прошли испытания в составе опытного образца одоризатора газа ОДДК 01 в Пензенском ЛПУ МГ и успешно применяются для серийного производства всего ряда одоризаторов данного типа.

Емкость двухстенная для хранения одоранта. Для бесперебойной работы ГРС, на ее площадке всегда должен быть резервный запас одоранта. Наиболее распространенным способом создания такого запаса является хранение необходимого количества одоранта в подземных емкостях. Следует отметить, что условия хранения одоранта, как правило, не соответствуют современным требованиям. В большинстве случаев емкости для хранения одоранта изготовлены из некоррозионностойких материалов. Зачастую эти емкости не имеют ни сигнализаторов, ни указателей уровня; обследование их состояния практически не проводится, так как сопряжено с целым рядом организационных и технических трудностей, а утилизация отходов и вышедших из строя узлов и сосудов, связанных с процессом одоризации, вообще до сих пор не имеет нормативной базы.

Разработка специалистами ОАО НИИПТХИММАШ (г. Пенза) двухстенных емкостей для хранения одоранта в значительной мере способствует решению задачи правильного хранения одоранта и контролирования его расхода. Конструкция такой емкости обеспечивает постоянный контроль межстенного пространства и предотвращает возможность загрязнения почвы, а также атмосферного воздуха, в случае нарушения герметичности корпуса. Основная (внутренняя) емкость изготавливается из нержавеющей стали, что значительно снижает степень загрязнения хранящегося в ней одоранта продуктами коррозии. Сигнализатор уровня позволяет выдавать предупредительный сигнал о необходимости пополнения запасов одоранта.

Насосы для перекачки одоранта. В большинстве случаев заправка расходной емкости одоризационной установки производится методом передавливания. Автоматизировать этот процесс иногда удобнее с использованием насоса. Такие насосы, способные перекачивать одоранты, в том числе в сосуды под давлением, производит ОАО «Нефтемаш» - Сапкон (г. Саратов). По желанию заказчика, насосные агрегаты могут комплектоваться фильтрами.

Интеллектуальный датчик уровня. Специалисты завода «Газпроммаш» (г. Саратов) разработали датчик для измерения уровня одоранта в закрытой емкости, находящейся под давлением (рисунок 8). В основу работы датчика заложен гидростатический метод, позволяющий, непосредственно в микропроцессорном блоке управления, с высокой точностью рассчитать уровень, объем и массу жидкости. В настоящее время идет доводка конструкции и отработка программно-математического обеспечения интеллектуального датчика для реальных условий газораспределительной станции.

Рисунок 8. Интеллектуальный датчик уровня

Рассмотренные выше изделия, наряду с широко известным оборудованием для одоризации газа, должны помочь в решении задачи по созданию комплексной автоматизированной системы одоризации газа. Серьезный шаг в обозначении проблем на данном направлении сделали специалисты Пензенского ЛПУ МГ, ООО «Волготрансгаз», предложившие организовать такие работы на одном из своих объектов.

В декабре 2006г. ОАО «ВНИИГАЗ» (г. Москва) провел совещание по вопросу применения подземных двухстенных емкостей для хранения одоранта, разработанных специалистами ОАО НИИПТХИММАШ. В работе совещания участвовали представители Управления по транспортировке газа и газового конденсата ОАО «Газпром», ДОАО «Оргэнергогаз», ООО «Волготрансгаз», ОАО «Гипрогазцентр», ООО «Газнадзор», ФГУП ПО «Старт», ОАО НИИПТХИММАШ, ООО Завод «Газпроммаш». В продолжение основной темы разговора, была рассмотрена подготовленная специалистами ООО «Волготрансгаз» (совместно с другими участниками совещания) концепция создания на базе одоризатора газа ОДДК завода «Газпроммаш» с современным микропроцессорным блоком управления автоматизированной системы одоризации газа для комплексного решения всех связанных с данным процессом проблем, включая утилизацию отходов производства. К сожалению, организационных вопросов по данной проблематике совещание не решало, но актуальность обозначенной задачи была единодушно отмечена.

Необходимо также сказать о том, что в последнее время проблемы, связанные с одоризацией газа, привлекли внимание представителей разных отраслей российской промышленности, и некоторые результаты этого интереса уже ощутимы. Впервые, за многие годы на рынке одоризационного оборудования возникла конкуренция. Это обстоятельство, в сочетании с очевидным прогрессом в создании программно-технических средств автоматизации и интеллектуальных датчиков, позволяет смотреть в будущее с оптимизмом и готовиться к очень скорой модернизации устаревшего одоризационного оборудования на российских газораспределительных станциях.