3. Võrgugaasi mõõtmine

3. Võrgugaasi mõõtmine

See peatükk räägib Eesti gaasisüsteemis gaasi mõõtmisest. Täpsemalt saab ülevaate järgnevatest teemadest:

  • Võrgugaasi mõõtmise üldised põhimõtted
  • Gaasivoo energia määramine
  • Mõõtetingimustes gaasikoguse (mahu) mõõtmine
  • Mõõtetingimustel mõõdetud gaasikoguse teisendamine leppetingimustele
  • Leppetingimustele teisendatud gaasikoguse (mahu) teisendamine energiaks
  • Kütteväärtuse/koostise määramine

3.1. Võrgugaasi mõõtmise üldised põhimõtted

3.1. Võrgugaasi mõõtmise üldised põhimõtted

Võrgugaasi mõõtmisel võib eristada kahte eesmärki:

Esiteks – ülekandevõrku sisestatud, ülekandevõrgust jaotusvõrkudesse või suurtarbijatele edastatud ning jaotusvõrkudest väljastatud gaasikoguste (energia, mahu) mõõtmine. Eesmärgiks on tagada võrgu kasutajatele võimalikult täpne, läbipaistev ja jälgitav gaasikoguste arvestamine võrku sisestatud ning võrgust väljastatud gaaside mahtude ja kütteväärtuste alusel.

Gaasiga kauplemise võrdse kohtlemise eelduseks on gaasi tarnijatele ühtsete põhjendatud gaasi kvaliteedi nõuete esitamine, mis toob kaasa võrkude kaudu edastatavate gaaside kvaliteedinõuetele vastavate, kuid siiski oluliselt erinevate kütteväärtustega gaasidega kauplemise. Vastavalt kehtestatud kvaliteedinõuetele (tabelites 10 ja 11 punktis 8.4) võib võrku sisestatud gaaside kütteväärtuste ja leppetingimustele teisendatud gaasi mahu (kuupmeetrites) energia sisaldus erineda üle kümne protsendi. Gaasi lõpptarbijale on oluline gaasist saadava energia hind. Seega ainult gaasi mahu põhine kauplemine arvestamata tegelikke tarnitud või turuosalisele edastatud gaasi kütteväärtusi ei ole turuosaliste vahelistes tehingutes kauba koguse piisavaks mõõduks. Ajalooliselt suletud turu tingimustes, kus oli ainult üks tarnija, arvestati gaasi kütteväärtust gaasi hinnas vastava hinnavalemiga st gaasi kuupmeetri hind sõltus lineaarselt gaasi kütteväärtusest. Avatud turu tingimustes gaasi kütteväärtuse sidumine gaasi hinnaga põhjustaks keerukaid regulatsioone turuosaliste vahel. Lihtsam, arusaadavam ja läbipaistvam on gaasi kauplemine energia alusel. Gaasiturul energia alusel kauplemiseks on vajalik määrata võrgu sisendites ja väljundites energiavood mõõdetud gaasikoguste (mahtude) ning kütteväärtuste kaudu. .

Teiseks – ülekandevõrku või jaotusvõrku sisestamiseks mõeldud gaasi võrgukõlbulikkuse (kvaliteedi) määramine. Eesmärgiks on veenduda, et sisestatav gaas ei sisaldaks aineid, mis võivad kahjustada inimest, vara, keskkonda ning gaasi kvaliteet tagaks tarbijate gaasiseadmetes gaasi ohutu ja tõhusa kasutamise.

3.2. Gaasivoo energia määramine

3.2. Gaasivoo energia määramine

Võrku sisestatud ja võrgust väljastatud gaasi energia määratakse mõõtepunktides mõõtesüsteemide alusel, mis on väljaehitatud võrgu liitumispunktidele võimalikult lähedale. Lisas 3 on toodud viited energia mõõtesüsteemis kasutatavate mõõtevahendite, kalibreerimisvahendite ja mõõtemeetodite normdokumentidele. Mõõtepunkti läbiva gaasi energia määramine, kasutades ainult kohapeal installeeritud mõõtevahendeid, on tihti ebaproportsionaalselt kulukas, arvestades läbiva gaasivoo suurust. Euroopa Liidu liikmesriikides on sätestatud erinevad reeglid ja meetodeid, mida kasutatakse nende suuruste arvutamiseks, milliseid otseselt ei mõõdeta. Selleks, et hõlbustada gaasiga kauplemist ja ühtlustada eeskirju gaasi energia määramiseks Euroopa Liidus, andis Euroopa Komisjon mandaadi M/017 Euroopa Standardimiskomiteele ( CENEuropean Committee for Standardization) vastava dokumendi koostamiseks. 2015. aasta detsembris avaldas CEN standardi EVS-EN 1776:201517 uue versiooni, milles on toodud soovitused jagada gaasi energia määramise mõõtesüsteemid lähtuvalt mõõdetava gaasivoo suurusest ja mõõtesüsteemi asukohast gaasisüsteemis nelja täpsusklassi A, B, C, D (vaata tabel 2). Iga täpsusklassi kohta on esitatud energia määramise laiendmääramatuse piirid. Mõõtesüsteemide täpsusklassid sõltuvad asukohast gaasisüsteemis (vaata ka joonis 15).

Tabel 2 Mõõtesüsteemide täpsusklassid

Täpsusklass

Laiendmääramatus U (k=2) kasutamistingimustel

A

U≤1,2%

B

1,2%< U ≤2,5%

C

12,5%< U ≤3,5%

D

3,5%< U ≤8%

 

Joonis 14 Mõõtesüsteemide täpsusklassid sõltuvalt asukohast gaasisüsteemis

Joonis 15 Mõõtesüsteemide täpsusklassid sõltuvalt asukohast gaasisüsteemis

 

Sõltuvalt sellest, millised on mõõtesüsteemile esitatud täpsusnõuded (täpsusklass), koosneb energia määramise mõõtesüsteem:

1. Erinevatest moodulitest (arvesti, teisendusseade, kütteväärtuse määramise seade jne), millised täidavad neile etteantud ülesandeid ja millised on ühendatud turvatud kommunikatsioonidega, mis garanteerib kaitstud omavaheliste andmete ülekande.

 

Joonisel 16 on toodud näitena A täpsusklassi energia mõõtesüsteem, mis koosneb mõõtepunktis asuvast gaasiarvestist, leppekoguse mõõturist ja kromatograafist. Kromatograaf edastab pidevalt gaasi koostise leppekoguse mõõturile. Leppekoguse mõõtur teisendab arvestilt edastatud mõõtetingimustel mõõdetud mahu leppetingimustele ja energiaks, kasutades anduritelt saadud gaasi temperatuuri, rõhku ning kromatograafi poolt edastatud gaasi koostist. Mõõtevahendite vaheliste ühenduste plommimisega on tagatud kaitstud juurdepääs parameetritele, mis osalevad mõõtmise tulemuse määramisel.

Joonis 15 Tüüpiline A täpsusklassile vastav mõõtesüsteem

Joonis 16 Tüüpiline A täpsusklassile vastav mõõtesüsteem

 

2. Erinevatest moodulitest, millised täidavad neile etteantud ülesandeid ja millised ei ole ühendatud turvatud kommunikatsioonidega, mis garanteeriks kaitstud andmete ülekande.

 

Sellisel juhul peavad dokumenteeritud sätted kehtestama ning kindlustama selge, läbipaistva, objektiivse ja jälgitava mõõtesüsteemi tarnitud energia koguse arvutamise. Joonisel 17 on toodud näitena B täpsusklassi energia mõõtesüsteem, mis koosneb mõõtepunktis asuvast gaasiarvestist ja leppekoguse mõõturist (mõõtepunktis gaasivoog 2). Gaasi koostis määratakse kromatograafiga teises mõõtepunktis (mõõtepunktis gaasivoog 1). Eeldades, et gaasivoo 1 ja 2 gaasi koostis on etteantud täpsuse piires võrdne, edastatakse mõõtepunktis gaasivoog 1 määratud gaasi koostis perioodiliselt mõõtepunkti gaasivoog 2 leppekoguse mõõturile. Leppekoguse mõõtur (gaasivoog 2) teisendab arvestilt edastatud mõõtetingimustel mõõdetud mahu leppetingimustele ja energiaks kasutades anduritelt saadud gaasi temperatuuri, rõhku ning mõõtepunkti gaasivoog 1 kromatograafi alusel saadud gaasi koostist. Reeglina ei ole kahe mõõtesüsteemi mõõtevahendite andmevahetus vajalikul määral kaitstud, mistõttu on vajalik dokumenteeritud sätetega kehtestada ning kindlustada gaasi koostise omistamise sobivus ja edastamise jälgitavus.

Joonis 16 Tüüpiline B täpsusklassile vastav mõõtesüsteem

Joonis 17 Tüüpiline B täpsusklassile vastav mõõtesüsteem

 

Joonisel 18 on toodud näitena C/B täpsusklassi energia mõõtesüsteem, mis koosneb mõõtepunktis asuvast gaasiarvestist ja leppekoguse mõõturist (mõõtepunkt gaasivoog 2). Leppekoguse mõõtur teisendab arvestilt edastatud mõõtetingimustel mõõdetud mahu leppetingimustele, kasutades anduritelt saadud gaasi temperatuuri, rõhku ning fikseeritud gaasi parameetreid. Energiaks teisendamine toimub keskuses mõõtepunktist gaasivoog 1 saadud gaasi kütteväärtuse ja mõõtepunktist gaasivoog 2 saadud leppetingimustele teisendatud koguse alusel. Dokumenteeritud sätetega on vajalik kehtestada ning kindlustada gaasi kütteväärtuse ning leppekoguse mõõturis fikseeritud parameetrite omistamise sobivus ja edastamise jälgitavuse.

Joonis 17 Tüüpiline C/B täpsusklassile vastav mõõtesüsteem

Joonis 18 Tüüpiline C/B täpsusklassile vastav mõõtesüsteem

 

Energia määramise mõõtesüsteemi võib funktsionaalselt jaotada neljaks (vaata ka joonist 19):

  1. Mõõtetingimustes gaasikoguse (mahu) mõõtmine;
  2. Mõõtetingimustes mõõdetud gaasikoguse (mahu) teisendamine leppetingimustele;
  3. Kütteväärtuse/koostise määramine;
  4. Energiaks teisendamine.

Lisas 4 on toodud valemid mõõtetingimustes mõõdetud gaasivoo arvutamiseks leppetingimustele ja energiaks.

Joonis 18 Energia määramise mõõtesüsteem

Joonis 19 Energia määramise mõõtesüsteem

 


17 Gas Infrastructure - Gas Measuring Systems - Functional Requirements

3.3. Mõõtetingimustes gaasikoguse (mahu) mõõtmine

3.3. Mõõtetingimustes gaasikoguse (mahu) mõõtmine

Mõõtetingimustes gaasikoguse (mahu) mõõtmise eesmärgiks on mõõtepunktis ajaühikus toru ristlõiget läbinud gaasi mahu kindlaks määramine. Saadud gaasi maht on tingimustes (gaasi rõhk, temperatuur, koostis), millised need vaadeldavas ajaühikus olid. Mõõtetingimustes gaasikoguse (mahu) mõõtmiseks kasutatavaid mõõtevahendid nimetatakse gaasiarvestiteks.

3.3.1. Mahulised arvestid

3.3.1. Mahulised arvestid

Mahulised arvestid on gaasiarvestid, mis mõõdavad otseselt arvestit läbinud gaasi mahtu perioodiliselt täites ja tühjendades mõõtekambreid. Sellesse rühma kuuluvad membraan-ja rootorarvestid:

  1. Membraangaasiarvesteid kasutatakse Eestis põhiliselt jaotusvõrkudes kodu ja kommertstarbijatele vooga kuni 40 m3/h ning ülerõhuga kuni 0,5 baari edastatud gaasi mõõtmiseks. Ülekandevõrgus kasutatakse membraanarvesteid omatarbeks ( GJJ-s gaasi soojendamiseks ja ruumide kütteks) kasutatava gaasi mõõtmiseks. Selle tööpõhimõttega arvesteid on toodetud üle saja aasta, mille jooksul on täiustatud tootmise tehnoloogiat ja võetud kasutusse uusi vastupidavamaid materjale. Membraangaasiarvestis toimub mõõtmine gaasi läbilaskmisel deformeeruvate vaheseintega mõõtekambritest. Membraangaasiarvestite eeliseks on nende suur mõõtepiirkond, töökindlus ja maksumus. Standardsed membraangaasiarvestid on kasutatavad gaasi ülerõhul kuni 0,5 baari.
  2. Rootorgaasiarvesteid kasutatakse Eestis põhiliselt jaotusvõrkudes kommertstarbijatele vooga üle 40 m3/h ning ülerõhuga kuni 16 baari edastatud gaasi mõõtmiseks. Samuti kasutatakse rootorgaasiarvesteid ülekandevõrgu väljundites, kus edastatava gaasi voog kõigub suurtes piirides. Rootorgaasiarvesti eeliseks on mõõtetäpsus, kompaktsus (kuni DN200), suur mõõtepiirkond ja mittetundlikus gaasivoo ja rõhu pulsatsioonile. Rootorgaasiarvestis toimub mõõtmine gaasi läbilaskmisel mõõtekambritest, mis moodustuvad arvesti siseseina ja pöörlevate elementide (rootorite) vahel.

3.3.2. Mittemahulised ehk tuletatud mahuga arvestid

3.3.2. Mittemahulised ehk tuletatud mahuga arvestid

Mittemahulised arvestid on gaasiarvestid, mis otseselt mõõdavad gaasivoo kiirust ja teisendavad selle arvestit läbinud gaasi mahuks. Sellesse rühma kuuluvad turbiinarvestid, ultraheliarvestid, keerisarvestid, ahendkulumõõturid jne:

  1. Turbiingaasiarvesteid kasutatakse Eestis põhiliselt ülekandevõrgust väljastatud ja jaotusvõrgust suurtarbijatele edastatud gaasikoguse mõõtmiseks, reeglina alates arvesti nimiläbimõõdust DN200. Turbiingaasiarvestite eeliseks on mõõtetäpsus, mõõtetulemuste hea korduvus, kompaktsus. Puuduseks on suhteliselt lühike mõõtepiirkond ning tundlikus gaasivoo-ja rõhu pulsatsioonile, mis võib põhjustada olulisi mõõtmise vigasid. Turbiingaasiarvesti on mõõtevahend, milles gaasivoost tingitud dünaamilised jõud põhjustavad turbiiniratta pöörlemise kiirusega, mis on proportsionaalne gaasi vooga
  2. Esimesed ultraheliarvesteid küttegaasi mõõtmiseks on paigaldatud Loo Gaasijaotusjaama ( GJJ). Lähitulevikus on oodata nii ülekandevõrgus, kui ka jaotusvõrkudes ultraheliarvestite laialdasemat kasutusele võtmist, eelkõige just uute mõõtesüsteemide väljaehitamisel ja vanade turbiinarvestite asendamisel. Eeliseks võrreldes turbiinarvestitega on suurem mõõtepiirkond, sama nimiläbimõõdu juures võimaldab suurema gaasivoo mõõtmist, puuduvad kuluvad mehaanilised osad, oluliselt väiksem tundlikkus gaasivoo-ja rõhu pulsatsioonile, gaasi rõhu või voo järsud muutused ei põhjusta arvesti kahjustumist, väiksem tundlikkus gaasi puhtuse suhtes. Olulisemaks puuduseks on ultraheliarvesti eelse sirge toruosa nõue pikkusega kümme arvesti nimiläbimõõtu. Selle nõude täitmiseks on enamasti vajalik olemasolevate turbiinarvestitega väljaehitatud mõõtepaigaldiste ümber ehitamine, mis paljudel juhtudel osutub kulukaks. Ultraheliarvestile mõjub häirivalt ultraheli sagedusega müra, mille spekter kattub ultraheliaervesti töötamise sagedusega. Ultraheliarvestites tuletatakse gaasi mahuvoog kõrgsageduslike helilainete ühest punktist teise läbimise aja mõõtmise teel läbi gaasivoo.

3.3.3. Coriolise gaasiarvestid.

3.3.3. Coriolise gaasiarvestid.

Eestis kasutatakse Coriolise arvesteid mootorkütusena kasutatava surugaasi (CNG – Compressed Natural Gas) mõõtmiseks tanklates. Surugaas saadakse võrgugaasi täiendaval kuivatamisel ja kokku surumisel (rõhuni üle 200 baari). Coriolise arvestid mõõdavad gaasi massi.

3.4. Mõõtetingimustes mõõdetud gaasikoguse (mahu) teisendamine leppetingimustele

3.4. Mõõtetingimustes mõõdetud gaasikoguse (mahu) teisendamine leppetingimustele

Vastavalt mõõtesüsteemile esitatud täpsuse nõuetele peab gaasiarvestiga mõõtetingimustes mõõdetud gaasikoguse (mahu) teisendama leppetingimustele teisendusseadme (leppekogusemõõturi, edaspidi LKM) või dokumenteeritud sätete alusel. Reeglina toimub Eestis ülekandevõrgust väljastatud ja jaotusvõrgust ülerõhuga üle 0,5 baari mõõtetingimustes mõõdetud gaasi teisendamine leppetingimustele LKM-ga PTZ meetodil. PTZ meetod tähendab, et teisendusteguri arvutamise sisendsuurusteks on gaasi absoluutne rõhk (P), gaasi absoluutne temperatuur (T) ja gaasi kokkusurutavus (Z). Leppekogusemõõturitele kohalduva standardi EVS-EN 12405 18 kohaselt. Lähtudes esitatud metroloogilise kontrolli tõendamise erisustest jagatakse LKM-d kaheks:

  • tüüp 1 LKM, kui terviksüsteem peab olema läbinud Mõõtevahendite direktiivi (MID – Measuring Instruments Directive) 2014/32/EL nõuetekohase vastavuse hindamise, vastama Eesti Vabariigi õigusaktidele ning märgistatud asjakohaste kirjetega.
  • tüüp 2 LKM, kui eraldi seadmetest koosnevale komplektile peab iga seade (arvutusplokk, rõhu- ja temperatuuri mõõtemuundur) olema läbinud MID-i nnõuetekohase vastavuse hindamise, vastama Eesti Vabariigi sätestatud õigusaktidele ning märgistatud asjakohaste kirjetega.

Sõltuvalt tüübist koosneb LKM järgmistest alakoostudest või mõõtevahenditest:

  • rõhumõõtemuundur;
  • temperatuurimõõtemuundur; ja
  • arvutusplokk.

Rõhu ja temperatuuri mõõtemuundurid on vajalikud gaasiarvestis gaasi temperatuuri ning rõhu mõõtmiseks. Mõõtetulemused edastatakse arvutusplokki kas analoog või digitaalsignaalina. Gaasi kokkusurutavused arvutatakse arvutusplokis standardis EVS-EN 1221319 soovitatud meetodite kohaselt gaaskromatograafist või andmeside võrgu kaudu edastatud või käsitsi sisestatud fikseeritud gaasi koostise/parameetrite alusel. Mõõtesüsteemi kasutaja määrab dokumenteeritud sätetes metoodika, mis tagab andmeside võrgu kaudu või käsitsi sisestatud fikseeritud gaasi koostise/parameetrite sobivuse ning jälgitavuse. Jaotusvõrkudes on kasutusel ka fikseeritud rõhu väärtusega ainult temperatuuri teisendusega LKM-id ning membraanarvestitesse integreeritud temperatuuri või temperatuuri ja rõhu teisendamise funktsioon. Viimastel aastatel on jaotusvõrkudes kommertstarbijatele edastatud gaasi mõõtmiseks kasutusele võetud membraanarvestid, millesse on integreeritud lisaks leppekogusemõõturi ka salvestus ja kommunikatsiooni moodulid.

Alternatiivina PTZ meetodile kasutatakse Karksi ja Värska Gaasimõõtejaamades ( GMJ) kontrolli eesmärgil teisendamist mõõte-ja leppetingimustes gaasi tiheduste kaudu.

Sõltumata LKM tüübist on standardites esitatud järgmised olulisemad nõuded:

  • Kohaldatud Z arvutamiseks vastavalt standardile EVS-EN ISO 12213;
  • Mõõtesüsteem, mis peab vastama standardis EVS-EN 1776:2015 toodud A või B täpsusklassi nõuetele peab LKM võimaldama kasutada korrektsiooni funktsiooni gaasiarvesti vea kompenseerimiseks arvesti kalibreerimise tunnistuse alusel;
  • LKM energia arvutamise funktsiooni saab kasutada kommertsarvestuseks, kui see funktsioon on kirjeldatud MID tüübindamise tunnistuses ja läbinud nõuetekohase vastavuse hindamise.
 

18Gas meters - Conversion devices

19Natural gas - Calculation of compression factor

3.5. Kütteväärtuse/koostise määramine

3.5. Kütteväärtuse/koostise määramine

Kütteväärtus ehk kütuse eripõlemissoojus on soojushulk, mis eraldub ühe massi või mahuühiku tahke-, vedel- või gaaskütuse täielikul põlemisel. Tänaseni on kütuste iseloomustamiseks kasutusel mõisted alumine kütteväärtus ja ülemine kütteväärtus. Ülemise kütteväärtuse juures arvestatakse, et põlemisel tekkiv vee aur kondenseerub ja kondenseerumisel eralduvat soojust on võimalik edastada soojuskandjale. Alumise kütteväärtuse juures arvestatakse, et põlemisel tekkiva veeauru kondenseerumisest eralduvat soojust ei edastata soojuskandjale. Gaasi ülemine kütteväärtus on gaasi kui kauba mahu või massiühiku põletamisel maksimaalselt saadav soojushulk, mille kasutamise määr sõltub tarbija kasutavast tehnoloogiast. Euroopa Liidu regulatsioonides lähtutakse turuosaliste võrgugaasi koguste (energia) määramisel gaasi ülemist kütteväärtusest. Võrgugaasi kütteväärtuse määramiseks on olemas erinevaid meetodeid.

3.5.1. Otsene põletamine

3.5.1. Otsene põletamine

Gaasi põletamisega kütteväärtuse määramisel kasutatakse gaaskalorimeetrit, kus siseneva gaasi kogus mõõdetakse või toimub kindla vooga pidev gaasi sisse voolamine ja seejärel gaas juhitakse põletusseadmesse. Selles põletatakse võrgugaas õhu lisamisega, põlemisproduktid läbivad soojusvaheti, kus põlemisel tekkinud soojus antakse üle kindla kiirusega voolavale soojuskandjale, milleks on vesi või õhk. Soojuskandjas on temperatuuri tõus võrdeline gaasi kütteväärtusega. Kalibreerimist viiakse läbi etalonainega, milleks on suure puhtusastmega metaan või sertifitseeritud kütteväärtusega etalongaas. Kalorimeeter töötab reeglina pidevalt ja väljastab pidevalt kütteväärtuse andmeid, sealjuures on võimalik kasutada andmetöötlust, mis annab keskmise kütteväärtuse mingi ajavahemiku kohta, näiteks tunni või päeva kohta. Täpsuse tagamiseks vajavad kalorimeetrid kontrollitavat ümbritsevat keskkonda.

3.5.2. Koostisest arvutatud kütteväärtus

3.5.2. Koostisest arvutatud kütteväärtus

Gaasi koostis määratakse gaaskromatograafiga. Gaaskromatograaf on analüsaator, mis eraldab maagaasist üksiku mõõdetava komponendi või komponentide grupi. Võrreldes detektori signaale sobiva, hästi määratletud kalibreerimisgaasiga saab selle alusel määrata gaasi koostise. Saadud koostise põhjal arvutatakse gaasi kütteväärtused ja teised füüsikalised omadused.

3.5.3. Korrelatsioonimeetod

3.5.3. Korrelatsioonimeetod

Korrelatsioonimeetodiga määratakse võrgugaasi üks või mitu füüsikalist või keemilist omadust ja kütteväärtus määratakse nende omaduste ning kütteväärtuse tuntud seoste kaudu. Näiteks kütteväärtuse saab määrata gaasi kahe omaduse alusel, milledeks on gaasi tihedus ja heli levimise kiirus gaasis. Ülekandevõrku sisestatud gaasi mõõtmine Karksi ja Värska GMJ-s.

Eesti ülekandevõrgul on järgnevad sisendid:

  • Värska GMJ kaudu ühendus Venemaa ülekandevõrguga (Irboska –Tartu – Rakvere, DN 500) võimsusega kuni 4 miljonit m3/ööpäevas.
  • Karksi GMJ kaudu Läti ülekandevõrguga (Vireži –Tallinn, DN 700) ülekandetorustiku ja - võimsusega kuni 7 miljonit m3/ööpäevas.
  • Venemaa ülekandevõrguga lisaühendus (DN400) Narva jõe düükri juures, mis normaalses olukorras on suletud. Erikokkuleppe alusel Loode-Venemaa maagaasi ülekandesüsteemi halduriga (OAO Gazprom Transgaz Sankt-Peterburg) on võimalik importida gaasi läbi Narva ühenduse.
  • Misso GMJ kaudu ühendus Läti ülekandevõrguga (Valdai-Pihkva-Riia ja Izborsk-Riia, kaks paralleel-torustikku DN 700) Misso piirkonna gaasiga varustamiseks (jaotusvõrk 3,7 km, 110 tarbijat, võimsus kuni 1000 m3/h). Misso ühendusel puudub ühendus Eesti ülekandevõrguga.

Mõlemas GMJ-s gaasi energia määramise mõõtesüsteem koosneb neljast põhifunktsioonist:

  • mõõtetingimustes gaasikoguse mõõtmine;
  • mõõtetingimustel mõõdetud gaasikoguse teisendamine leppetingimustele;
  • gaasi koostise ja parameetrite (sh kütteväärtuse) määramine;
  • leppetingimustele teisendatud gaasikoguse (mahu) teisendamine energiaks.

Lisaks energia määramisele on jaamades väljaehitatud gaasi kvaliteedi määramise süsteem. Kokkuvõtvalt on tabelis 3 esitatud Värska ja Karksi gaasimõõtejaamade kogu funktsionaalsus.

Tabel 3 Värska ja Karksi gaasimõõtejaamade funktsionaalsus

 

Karksi

Värska

PTZ teisendus

*

*

Lisaks PTZ tiheduste kaudu teisendus

*

*

Z arvutusmeetod AGA-NX19 (online)

*

*

Arvesti veakõvera korrektsioon

*

*

Kohapeal gaasi kütteväärtuse (CV) ja koostise määramine

*

*

Tingimused mõõtesüsteemi kohapeal kalibreerimiseks

osaliselt

osaliselt

Koguste mõõtetulemuste salvestamine ja talletamine

*

*

Veeauru kastepunkti määramine

*

*

Hapniku osamahu määramine

-

*

Vesiniku osamahu määramine

-

*

Süsivesinike kastepunkti määramine

-

*

Väävliühendite määramine

-

*

Energia määramise täpsusklass

A

A

Energia määramise laiendmääramatus U(k=2)

U ≤ 1,2 %

U ≤ 1,2 %

 

 

3.5.4. Mõõtetingimustes gaasikoguse (mahu) mõõtmine

3.5.4. Mõõtetingimustes gaasikoguse (mahu) mõõtmine

Mõõtetingimustes gaasikoguse (mahu) mõõtmiseks on kolm mõõteliini läbimõõduga DN300. Mõõteliinid on varustatud turbiinarvestitega, mis edastavad info mõõtetingimustes mõõdetud mahu kohta kõrge sagedusega impulsside kujul leppekoguse mõõturitesse. Mõõteliine juhitakse vastavalt jaama läbivale gaasivoole kontrolleri abil selliselt, et turbiinarvestid töötaksid neile määratletud mõõtepiirkonnas. Turbiinarvestid on kalibreeritud tegelikule käitamise rõhule lähedase rõhuga ja gaasiga standardi EVS-EN 17025 20 kohaselt akrediteeritud laboris. Kalibreerimisel saadud mõõtetulemuste laiendmääramatus (k=2) ei ületa 0,15%.

Karksi GMJ kavandatud rekonstrueerimisel nähakse ette gaasi mahu mõõtmine reversiivsena kasutades ultraheli arvesteid. Kokku on ettenähtud neli mõõteliini, igal mõõteliinil on kavandatud kaks järjestikku ühendatud ultraheli arvestit, mis võimaldab pidevalt jälgida mõõtmise täpsust ja kiiresti avastada mõõtmise kõrvalekalded.

 

20 General requirements for the competence of testing and calibration laboratories

3.5.5. Gaasi koostise ja parameetrite määramine

3.5.5. Gaasi koostise ja parameetrite määramine

Gaasi parameetrid määratakse automaatse protsessi gaaskromatograafiga. Gaaskromatograaf eraldab maagaasist üksikud komponendid või komponentide grupid ja määrab nende komponentide suhtelise sisalduse alusel maagaasi koostise. Meetodi kirjeldus ja juhised on toodud standardis EVS-EN-ISO 6974.21 Olemasolevad kromatograafid on võimelised määrama lämmastiku, süsihappegaasi ja süsivesinike kuni C6 osamahtusid. Lähtudes saadud maagaasi koostisest ja üksikkomponentide kohta standardis EVS-EN-ISO 697622 toodud füüsikalistest omadustest ja arvutuseeskirjadest arvutatakse kromatograafi kontrolleris maagaasi olulised parameetrid nagu gaasi tihedus, suhteline tihedus, kütteväärtus ja Wobbe arv.

Lisaks on igas mõõteliinis mõõtemuundurid gaasi tiheduse mõõtmiseks mõõtetingimustes ja GMJ väljundis mõõtemuundur leppetingimustes gaasi tiheduse mõõtmiseks.

Värska  GMJ rekonstrueerimise käigus 2017. aastal paigaldati uued gaaskromatograafid, mis võimaldavad gaasi laiendatud analüüsi (lisaks määrata ka hapniku ja vesiniku osamahtusid) ning lisati mõõtevahendid:

  • süsivesinike ja veeauru kastepunkti määramiseks;
  • väävliühendite määramiseks;
  • hapniku osamahu kiireks määramiseks;
  • lämmastiku osamahu kiireks määramiseks.

 


21Natural gas - Determination of composition and associated uncertainty by gas chromatography

22Natural gas - Calculation of calorific values, density, relative density and Wobbe indices from composition

3.5.6. Mõõtetingimustel mõõdetud gaasikoguse teisendamine leppetingimustele

3.5.6. Mõõtetingimustel mõõdetud gaasikoguse teisendamine leppetingimustele

Mõõteliinides mõõtetingimustes mõõdetud gaasi mahud teisendatakse leppetingimustele kasutades leppekoguse mõõtureid. Leppekoguse mõõturi põhifunktsioon on tsükliliselt arvutada teisendamise tegur ja korrutada gaasiarvestilt edastatud gaasi maht teisendusteguriga.

Karksi ja Värska GMJ-de leppekoguse mõõturites arvutatakse teisendustegur kahe erineva meetodiga teineteisest sõltumatute sisendsuuruste alusel, mis annab teavet sisendsuuruste võimalikest kõrvalekalletest.

  • Esimese meetodi (PTZ meetodi) kohaselt teisendusteguri arvutamise sisendsuurusteks on gaasiarvestis mõõdetud gaasi temperatuur ja rõhk ning gaaskromatograafi alusel saadud gaasi koostis Z arvutamiseks.
  • Teise meetodi (gaasi tiheduste kaudu teisendus) kohaselt teisendusteguri arvutamise sisendsuurusteks on gaasiarvestit läbinud mõõdetud gaasi tihedus mõõtetingimustes ja GMJ väljundis leppetingimustes mõõdetud gaasi tihedus.

Eelseadistusega on määratud lubatud erinevus ja kumb teisendustegur on leppetingimustele teisendamise aluseks.

Lisaks põhifunktsioonina teostavad leppekoguse mõõturid gaasiarvestite veakõverate korrigeerimist, mis võimaldab kompenseerida gaasiarvestite süstemaatilisi vigu ja vähendada mõõtetingimustes mõõdetud gaasi mahtude mõõtemääramatusi.

 

3.5.7. Leppetingimustele teisendatud gaasikoguse (mahu) teisendamine energiaks

3.5.7. Leppetingimustele teisendatud gaasikoguse (mahu) teisendamine energiaks

Leppetingimustele teisendatud maht arvutatakse energiaks LKMis, tsükliliselt korrutatades leppetingimustele teisendatud mahtu kromatograafist saadud kütteväärtusega. LKMis on energia nagu ka mõõte-ja leppetingimustel mahu arvestamiseks eraldi loendur, mille alusel saadud näidud fikseeritakse LKMi arhiivis ja jaama serveri andmebaasis.

3.6. Ülekandevõrgu väljundid

3.6. Ülekandevõrgu väljundid

Ülekandevõrgu väljunditeks olevatesse liitumispunktidesse edastatakse võrgugaas 36 GJJ-st, kus toimub ülekandevõrgust jaotusvõrkudesse või tarbijatele gaasi edastamine, gaasi rõhu redutseerimine, mõõtmine, lõhnastamine ja kokkulepitud tarbimisrežiimi tagamine.

3.6.1. Ülekandevõrgust väljastatud gaasikoguste mõõtmine

3.6.1. Ülekandevõrgust väljastatud gaasikoguste mõõtmine

Hetkel osutatakse Elering AS poolt ülekandeteenust 72 gaasi ülekandevõrguga ühendatud liitumispunktis (ülekandevõrgu väljundid). Liitumispunktidesse edastatud gaas mõõdetakse GJJ-des (kokku 36 GJJ) mõõtepunktides. Reeglina jaotustorustike liitumispunktid ülekandevõrguga on jaotustorustiku ja AS-i Elering omandis oleva GJJ kinnistu piiri lõikumise kohas.

GJJ-des mõõdetakse mõõtetingimustes gaasi mahtu sõltuvalt gaasivoo suurusest ja varieeruvusest turbiinarvestitega, ultraheliarvestitega või rootorarvestitega. Kõikides ülekandevõrgu väljundites teisendatakse mõõtetingimustes mõõdetud gaasi mahud leppetingimustele leppekogusemõõturitega. Leppetingimustele teisendamisel kasutakse gaasi koostise ja parameetrite fikseeritud väärtusi. Kõikidel leppekoguse mõõturitel on integreeritud andmesalvestid, mis võimaldavad salvestada täistundidel ja talletada kuni üheksa olulist mõõtetulemust mahuga kuni 9 kuud. Kõik leppekogusemõõturid on ühendatud SCADA süsteemi, mis võimaldab reaalajas jälgida GJJ-dest väljuvaid gaasivoogusid ja kõiki olulisi GJJ-de tehnoloogilisi parameetreid.

Ülekandevõrgust väljastatud gaaside kütteväärtused tehakse kindlaks võrku sisestatud gaaside koguste ja kütteväärtuste kaalutud keskmiste väärtuste arvutamise teel bilansiperioodi kohta.  Lähitulevikus on kavas kasutusele võtta võrguarvutustel põhinev tarkvara, mis võimaldab ülekandevõrgu sisendite ja väljundite alusel arvutada liitumispunktides bilansiperioodi gaasi kütteväärtusi.

Bilansiperioodis ülekandevõrgust väljastatud gaaside energia määramise aluseks on igas mõõtepunktis mõõdetud gaasi kogus leppetingimustes kuupmeetrites ja mõõtepunkti kohta avaldatud kütteväärtus kilovatt-tundides kuupmeetri kohta.

Uute ja rekonstrueeritavate gaasi mõõtesüsteemide projekteerimisel on aluseks standardis EVS-EN 1776 ja Rahvusvahelise Legaalmetroloogia Organisatsiooni OIML dokumendis R 140 „Measuring systems for gaseous fuel“ toodud soovitused ning juhised. Kokkuvõtvalt on tabelis 4 toodud mõõtesüsteemidele esitatud minimaalsed funktsionaalsed nõuded ja nõutav täpsusklass sõltuvalt projekteeritava mõõtesüsteemi maksimaalsest gaasivoost.

Tabel 4 Minimaalsed kriteeriumid uue või rekonstrueeritava mõõtesüsteemi kavandamiseks

Kavandatud Qmaxleppetingimustel (m3/h)

10≤ Qmax

10 ˂ Qmax ≤ 102

102 ˂ Qmax ≤ 103

103 ˂ Qmax ≤ 104

104 ˂ Qmax ≤ 105

Qmax ˃ 105

Arvesti veakõvera korrektsioon

 

 

 

*

*

*

Tingimused mõõtesüsteemi kohapeal kalibreerimiseks

 

 

 

 

*

*

Temperatuuri teisendus

*

*

*

*

*

*

Rõhu teisendus

 

*

*

*

*

*

Z- teisendus

 

 

*

*

*

*

Kohapeal gaasi kütteväärtuse (CV) ja koostise määramine

 

 

 

 

* või vt järgmine rida

*

CV määramine kaugelt (proovivõtu/analüüsi või arvutamise teel)

*

*

*

*

*

 

Koguste mõõtetulemuste salvestamine ja talletamine

 

*

*

*

*

*

Lisaks eeltoodule ka gaasi tiheduse mõõtmine

 

 

 

 

*

*

Energia määramise täpsusklass

D

C

B

B

A või B

A

Energia määramise laiendmääramatus U(k=2)

(3,5˂ U≤ 8) %

(2,5˂ U≤ 3,5) %

(1,2 ˂ U≤ 2,5) %

(1,2 ˂ U≤ 2,5) %

 

U ≤ 1,2 %

 

* seade või soovitatav funktsioon

CV – gaasi kütteväärtus

3.7. Võrgugaasi kvaliteedi määramine

3.7. Võrgugaasi kvaliteedi määramine

Gaasivõrku gaasi sisestamise eelduseks on, et oleks täidetud gaasi kvaliteedi ja omaduste kohta kehtestatud nõuded. Võrgugaasi kvaliteedinõuded määrab ja avalikustab võrguettevõtja, kelle võrku soovitakse gaasi sisestada lähtuvalt Euroopa standardis EVS-EN 16726:201523 toodud soovitustest ja võrguga liitunud tarbijate kasutuses olevatest gaasitarvititest. 2017. aastal on MKM kavandanud maagaasiseaduse alusel kehtestada määruse, milles sätestatakse Eestis ühtsed nõuded võrgugaasi kvaliteedile.

Kvaliteedinõuete eesmärgiks on:

  • kindlustada võrgugaasi kvaliteedi vastavus olemasolevates gaasiseadmetes kasutuseks sobiva gaasi omadustele. Eestis ülekande ja jaotustorustikuga liitunud tarbijad kasutavad gaasiseadmeid, mis on ettenähtud kasutuseks standardis EVS-EN 437:200624 liigitatud teise perekonna H-grupi põlevgaasile;
  • vältida selliste ainete võrku sisestamist, mis võivad kahjustada inimesi, vara või keskkonda.

Võrgugaasi kvaliteedi vastavus gaasiseadmetes kasutuseks sobiva gaasi omadustele saavutatakse sisestava võrgugaasi:

  • Wobbe arvu tagamisega lubatud vahemikus (13,06 – 14,44) kWh/m3. Wobbe arv on küttegaaside vahetatavuse näitaja, mida kasutatakse erineva koostisega küttegaaside põlemisenergia väljundi võrdlemiseks seadmes. Wobbe arv arvutatakse võrgugaasi mahu kohta väljendatud kütteväärtuse ja suhtelise tiheduse alusel;
  • suhtelise tiheduse tagamisega lubatud vahemikus (0,55-0,7) ja arvutatakse gaaskromatograafi kontrolleris koostise alusel;
  • inertgaaside (N2, CO2,) osamahtude tagamisega lubatud piirväärtuste piires. Inertgaasid on võrgugaasi ballastained, mis vähendavad kütteväärtust. CO2 koos veeauru kondenseerumise, H2S ja O2 põhjustavad torustiku korrosiooni. Piirväärtused CO2≤ 2,5 mol % ja N2≤ 2 mol %. Inertgaaside osamahud saadakse gaaskromatograafi mõõtetulemusena;
  • metaanarvu tagamisega lubatud piirväärtuste piires (≥65). Metaanarvu piirväärtusest kõrgemal hoidmine on vajalik seoses Eestis võrgugaasi kasutamisega mootorkütusena (surugaasi tanklad). Võrgugaasi metaanarv on analoogne bensiini oktaanarvuga ja piirväärtuse esitamine peab välistama gaasimootorites detonatsiooni tekkimist. Madal metaanarv on seotud gaasis kõrgemate süsivesinike suurema osakaalu tulemusena. Metaanarv arvutatakse standardi EVS-EN 16726 kohaselt gaaskromatograafi mõõtetulemuste alusel;
  • kütteväärtus on võrgugaasi mahu või massiühiku põletamisel maksimaalselt saadav energiahulk. Kütteväärtuse määramine on vajalik võrku sisestatud ja võrgust väljastatud gaasi energia määramiseks ning Wobbe arvu arvutamiseks. Kütteväärtusele ei ole otseselt esitatud piirväärtusi, kuid need on seotud gaasi osamahtude ja parameetrite määratletud piirväärtustega. Kütteväärtus, suhteline tihedus, Wobbe arv, süsivesinike kuni C6 ja inertgaaside osamahud saadakse gaaskromatograafi mõõtetulemusena.

Vältimaks selliste ainete võrku sisestamist, mis võivad kahjustada inimesi, vara või keskkonda on määratletud ained ja nende piirväärtused:

  • Süsivesinike kastepunkt (≤ -2 0C, absoluutsel rõhul kuni 70 baari). Süsivesinike kondenseerumise vältimine on väga oluline võrgugaasi ohutu transportimise ja tarnekindluse tagamisel. Kondensaadi tekkimine võib kahjustada gaasiseadmeid, eriti gaasi voo- ja rõhu regulaatoreid, sulgeseadmeid ja mõõtesüsteeme. Süsivesinike kastepunkt on funktsioon kõrgemate süsivesinike osamahtudest ja gaasi absoluutsest rõhust. Maksimaalne süsivesinike kastepunkti väärtus on võrgugaasi rõhuvahemikus 20 kuni 50 baari (joonis 20). Süsivesinike kastepunkt määratakse analüsaatori või gaaskromatograafi alusel.

Joonis 19 Süsivesinike olek sõltuvalt gaasi temperatuurist ja rõhust

Joonis 20 Süsivesinike olek sõltuvalt gaasi temperatuurist ja rõhust

  • Veeauru kastepunkt (≤ -8 C, absoluutsel rõhul kuni 70 baari). Veeauru kondenseerudes võib vesi koguneda torustikku, mõõtesüsteemidesse ja teistesse gaasiseadmetesse põhjustades seal korrosiooni, moodustades koos teiste gaasis leiduvate ainetega happeid, mis kahjustavad torustikku ning sellega ühendatud gaasiseadmeid. Mõõtesüsteemis kondenseerunud vesi põhjustab olulisi mõõtmise vigasid. Kui gaasi temperatuur on alla 0°C tekivad jääkorgid, mis vähendab torustiku läbilaske võimet. Jääkorgid tekitavad rõhulangu, mis omakorda alandab gaasi temperatuuri ja soodustab veeauru kondenseerumist ning see protsess võib lõppeda torustiku kinni külmumisega. Veeauru kastepunkti mõõdetakse niiskuse analüsaatoriga või kastepunkti määramise seadmega. Veeauru kastepunkt on funktsioon gaasi niiskusest ja gaasi rõhust (joonis 21).

Joonis 20 Veeauru kastepunkt sõltuvalt gaasi niiskuse sisaldusest ja rõhust

Joonis 21 Veeauru kastepunkt sõltuvalt gaasi niiskuse sisaldusest ja rõhust

  • Vesiniksulfiid ja muud väävliühendid. Väävel võib esineda mitmes molekulaarses vormis, vesiniksulfiid H2S on kõige kahjustavama toimega gaasitorustikule ning gaasiseadmetele sh eriti gaasiturbiinidele ja gaasi kompressoritele. Peale selle on H2S suuremas kontsentratsioonis ohtlik inimestele ja keskkonnale. Väävelvesiniku ja karbonaatse väävli sisaldus (H2S + COS) ei tohi ületada 0,007 mg/m3. Üldise väävli sisaldus ilma odorandita (S) ei tohi ületada 0,03 mg/m3. Merkaptaanväävli sisaldus ilma odorandita (RSH) ei tohi ületada 0,016 mg/m3. On mitmeid erinevaid meetodeid väävli komponentide mõõtmiseks, millel igaühel on oma eelised ja puudused. Väävli mõõtesüsteemi lahutamatud osad on kalibreerimise ja proovi käitlussüsteemid.

Täpsemalt saab võrgugaasi kvaliteedinõute kohta lugeda Lisast 5.


23 Gas infrastructure – Quality of gas

24Test gases Test pressures. Appliance categories