Совершенствование методики управления качеством узла учета газа с позиций электромагнитной совместимости

Актуальность работы. Важной составляющей в системе «поставщик-потребитель» газаявляется—уровень^ доверия, который^ обеспечивается достоверностью результатов измерений количественных и качественных характеристик поставляемого газа.

Достоверность полученных результатов напрямую зависит от надежного функционирования технических средств, являющихся основой современных систем автоматического управления, контроля и защиты оборудования и подверженных воздействию различного рода электромагнитных помех.

Одним из приоритетных направлений развития газовой отрасли является совершенствование системы измерения и учета природного газа.

Функционально узлы учета газа предназначены для автоматического измерения, учета расхода и контроля качества газа с определением его основных характеристик.

Для этих устройств имеет место проблема электромагнитной совместимости.

Электромагнитные помехи представляют опасность для технических средств, поэтому обеспечение требований электромагнитной совместимости непосредственно связано с обеспечением качества функционирования технических средств.

При этом нужно выделить, именно, помехоустойчивость узлов учета газа, и важную роль в устойчивости к электромагнитным помехам играет устойчивость к радиочастотным помехам, в связи с тем, что вопросы молниезащиты, кондуктивных помех к настоящему моменту достаточно проработаны, а радиочастотные помехи постоянно изменяются, сигналы насыщаются и, в основном, носят импульсный характер.

В то же время национальными стандартами на устойчивость к радиочастотному электромагнитному полю установлен только один испытательный сигнал и не заданы характеристики импульсного сигнала, который наиболее присущ современным системам радиосвязи.

В связи с этим возникает необходимость проведения исследований, направленных на изучение влияния электромагнитных помех на узлы учета газа и выработке мероприятий по повышению качества функционирования узлов учета газа при воздействии данного вида факторов.

Объектом исследования является узел учета газа и совокупность электромагнитных помех, образованных за счет совместной работы электронных систем и других источников непреднамеренных электромагнитных помех в точке расположения узла учета газа.

Цель работы заключается в совершенствовании методики управления качеством функционирования узлов учета газа (подразумевается достоверное отражение реальных количественных и качественных показателей транспортируемого газа) путем совершенствования испытаний на электромагнитную совместимость.

Основные задачи исследования:

— проведение анализа зарубежной и отечественной нормативной и технической документации в области электромагнитной совместимости оборудования;

— сбор и анализ информации об оснащенности объектов нефтегазового комплекса узлами учета газа и требований документации, предъявляемых к узлам учета газа;

— проведение анализа электромагнитной обстановки узла учета газа и условий эксплуатации, выявление наиболее значимых электромагнитных помех;

— обоснование признаков и формирование критерия адекватности сигналов различной структуры с точки зрения идентичности испытательного воздействия и его результатов на узел учета газа;

— разработка предложений к характеристикам стандартизованных сигналов, обеспечивающие адекватные показатели технического средства в реальной электромагнитной обстановке для различных воздействий;

— проведение экспериментальных исследований по оценке адекватности испытательных воздействий различной структуры;

— разработка проекта стандарта на устойчивость узлов учета газа к радиочастотным электромагнитным излучениям.

Алгоритм проведения исследований представлен на рисунке 1.

Анализ состояния, а уточнение требований к обьену испытаний для оценки электромагнитной совмести кости | узла учета газа.

Анализ про6лемы зл остро магнитно й совместим) ста —" Анализ кеждунар одной и российской базы стандартов в области электромагнитной сов места кости I Анализ документации в области ] проектирования и эксплуатации 1 узлов учета газа н построение «Л структуры узла учета гава с | точки зрения устойчивости к 1 электромагнитным помгмак I (диаграмма Исикавы) г л.

Обоснование признаков?! формирование критерия адекватности сигналов различной структуры с точки зрения идентичности испытательного воздействия.

Анализ и построение издали электрошгнитной обстановки узла учета газа Классификация и анализ радиочастотных помех действующих на предприятиях нефтегазового комплекса — Формирование критерия адекватности сигналов различной структуры.

1 ¦

Проведение экспериментальной оценки полученных результатов.

Разработка методики испытаний АМ сигналом — Разработка ыето АИМс дшш испытаний 1ГНЭЛ0М —" Проведение испытаний анализ и оформление результатов испытаний.

Разрабетуа проекта стандарта по прсведению испытаний узлов учета газа на электромагнитную совьдагшхостъ в части устойчивости к радиочастотному гагтпнымизлучашяк.

Рисунок 1. Алгоритм проведения исследований.

Научная новизна заключается в совершенствовании методики управления качеством объектов, уязвимых с точки зрения помехоустойчивости, путем разработки алгоритма сопоставления сигналов при проведении испытаний и получения характеристик ранее неизвестного сигнала, что позволяет унифицировать радиосигналы импульсного и аналогового характера, действующих на узел учета газа и обеспечить адекватность испытательных воздействий на узел учета газа.

Основные защищаемые положения:

1. Модель электромагнитной обстановки узла учета газа.

2. Критерий адекватности испытательных воздействий.

3. Характеристики полученного амплитудно-импульсного сигнала.

4. Проект стандарта по испытаниям узлов учета газа в части устойчивости к радиочастотному электромагнитному полю.

Практическая значимость выражается в подготовленном проекте стандарта по испытаниям узлов учета газа в части устойчивости к радиочастотным электромагнитным излучениям, позволяющего повысить адекватность испытательных воздействий, который прошел предварительное рассмотрение и получил одобрение в Росстандарте.

Достоверность теоретических выводов исследования доказана и подтверждена результатами экспериментальных исследований.

4.2. Выводы по главе.

Разработан проект стандарта по испытаниям узлов учета на устойчивость крадиочастотным магнитным помехам, в котором помимо стандартного метода испытаний (АМ сигнал), предложенного ГОСТ Р 51 317.4.6 и ГОСТ Р 51 317.4.3, предполагаются испытания АИМ сигналом.

Проект стандарта содержит в себе требования к узлам учета газа, методы и условия проведения испытаний, а также критерии качества функционирования и рекомендации по отбору образцов для испытаний.

Использование данного проекта стандарта позволяет усовершенствовать методику управления качеством узлов учета газа.

Заключение

.

Достижение сформулированной цели диссертации основано на следующих-научно-обоснованных результатах и выводах.

1. Проведенный анализ методов управления качеством показал их недостаточную эффективность применительно к обеспечению достоверности результатов измерений количественных и качественных показателей транспортируемого газа.

2. Рассмотрена деятельность международных и российских организаций по электромагнитной совместимости, которая отражает интенсивный процесс развития стандартов в области электромагнитной совместимости, связанный с актуальностью этой проблемы. Анализ уровня стандартизации в области электромагнитной совместимости показывает, что отечественная база стандартов отстает по уровню развития от европейской базы стандартов. Уровень корпоративных стандартов опирается на национальные стандарты и не отражает внедрение новых международных стандартов.

3. Приведены данные по оснащенности объектов нефтегазового комплекса узлами учета газа, показывающие процессы внедрения современных автоматизированных узлов учета газа для которых имеет место проблема электромагнитной совместимости, которая будет обостряться в связи с автоматизацией практически всех процессов нефтегазового комплекса. Построена типовая структура узла учета газа с точки зрения устойчивости к электромагнитным помехам и проведен анализ документации в области проектирования и эксплуатации узлов учета газа, показывающий что при ужесточении точностных требований к узлам учета газа, не предъявлены требования к их электромагнитной совместимости.

4. Получена модель, основанная на методе экспертных оценок и описывающая электромагнитную обстановку узла учета газа, используя которую, можно предпринимать необходимые меры обеспечения качества функционирования вновь проектируемых узлов учета газа. Из данной модели можно сделать вывод о том, что основными электромагнитными помехами, влияющими на узел учета газа являются радиочастотные электромагнитные поля, в то же время стандарт на устойчивость к радиочастотному электромагнитному полю не предполагает оценку импульсных сигналов, которые наиболее присущи современным системам. Описаны источники радиочастотного электромагнитного поля на объектах нефтегазового комплекса.

5. Получен критерий адекватности радиочастотных помех, действующих на узел учета газа, который отражает реальный помеховый эффект, оказывающий влияние на функционирование объекта. Получены экспериментально подтвержденные характеристики амплитудно-импульсного сигнала, который наиболее точно отражает в действительности, действующие на узел учета газа радиочастотные электромагнитные помехи.

6. Проведение испытаний по устойчивости узлов учета газа к радиочастотному электромагнитному полю следует проводить на устойчивость к амплитудно-импульсному модулированному сигналу.

7. Применяемость результатов подтверждается проведением испытаний трех наиболее применяемых вычислителей газа и получения адекватных и значимых моделей сбоев на основе которых построена модель АИМ сигнала.

8. Разработан метод управления качеством узла учета газа, заключающийся в унификации сигналов импульсного и аналогового характера, обеспечивающий достоверное отражение качественных и количественных показателей транспортируемого газа.

9. Разработан проект стандарта по испытаниям узлов учета газа, с помощью которого можно воспроизвести те сигналы, которые в действительности воздействуют на узел учета газа, и соответственно повысить качество проведения испытаний, и, следовательно, качество последующей эксплуатации узла учета газа.

Таким образом, полученные в работе результаты позволяют существенно повысить достоверность измерения и учета количественных и качественных показателей транспортируемого газа, что способствует снижению барьеров недоверия в цепочке «поставщик-потребитель».