Medidores de gás inteligentes: como os medidores de vazão inteligentes são projetados e funcionam + recursos de instalação de novos medidores

As tecnologias digitais abrem novas oportunidades para a obtenção de informações precisas sobre o consumo de eletricidade, água, gás e outros recursos energéticos consumidos pela população. E agora, o mercado oferece aos consumidores medidores de gás inteligentes, capazes de medir o consumo com alta precisão.

Além disso, além de medições precisas, a nova classe de dispositivos garante a transmissão completa das informações de medição sem o envolvimento de pessoas - consumidores de gás. Mas como funciona esse contador e é possível instalá-lo sozinho?

Levantaremos essas questões em nosso artigo - consideraremos o projeto e o princípio de operação de novos medidores, falaremos sobre regras de instalação e preparação para operação. Complementaremos o material apresentado com fotos e vídeos temáticos.

O que é um medidor de vazão inteligente?

Vamos tentar descobrir juntos o que é um novo medidor de gás inteligente e como ele funciona. Assim, o termo “inteligente”, aplicado a um novo dispositivo de medição, deve ser considerado simplesmente como a funcionalidade da eletrônica moderna baseada em um microprocessador.

O controle microprocessado (essencialmente computador) de vários tipos de equipamentos é um fenômeno que já se tornou comum. Agora chegou a vez direta dos medidores de gás, que até recentemente, em sua maioria, ainda permaneciam mecânicos.Mas se você combinar o controle inteligente com a função de medição, obterá um medidor inteligente.

Um exemplo de dispositivo de medição de gás baseado no princípio mecânico de operação. Dispositivos deste tipo não atendem plenamente às necessidades da economia nacional moderna.

Se implementarmos a ideia de instalar medidores de gás totalmente inteligentes, teremos um grande avanço no campo da medição do consumo de gás pela população. Também recomendamos que você leia padrões de consumo de gás.

No caso de instalação de dispositivos de medição inteligentes, é garantido o seguinte:

• alta precisão de medição;
• alto grau de confiabilidade do dispositivo;
• proteção confiável contra acesso não autorizado;
• versatilidade de instalação;
• transmissão automática de informações.

O novo dispositivo inteligente pode realmente ser considerado “inteligente”, dada a sua capacidade de realizar medições de volume de gás independentes de pressão, realizar autodiagnóstico e detectar e registrar remotamente influências externas.

O medidor de gás inteligente determina independentemente as características gás doméstico, chegando aos nossos apartamentos, mantém um arquivo de informações sobre medições e ocorrências técnicas.

Design do dispositivo e princípio de operação

Existem vários desenvolvimentos de medidores de gás inteligentes feitos por especialistas de países estrangeiros, bem como por especialistas nacionais.

No entanto, a julgar pelas informações do primeiro trimestre de 2019, os desenvolvedores nacionais ainda não estão prontos para trazer ao mercado comercial dispositivos que atendam plenamente a todos os requisitos de um dispositivo inteligente.

Existem vários dispositivos de empresas nacionais que se assemelham aproximadamente a projetos de medição inteligente de gás:

• “Grande” – SPI G4 – G10;
• “Vetor” – T G4;
• SGBET “Sigma” G1.6 –G10;
• “Ômega” ETC GSM G1.6 – G4;
• SGBU G1.6 - G6;
• BK-G ETe G4,G6;

Na verdade, todos esses dispositivos são protótipos de sistemas mecânicos antigos, simplesmente complementados por um módulo eletrônico. Conseqüentemente, eles não fornecem todas as funcionalidades de um dispositivo inteligente.

No entanto, existem desenvolvimentos para 2019, que discutiremos em detalhes a seguir.

O medidor de gás Grand é uma tentativa de implementar um dispositivo inteligente. Como resultado, o dispositivo funcionou, mas não atendeu suficientemente a todos os requisitos de uma eletrônica verdadeiramente inteligente.

Módulos de medição importados, por exemplo, produtos da Metrix (Apator), atendem, em princípio, aos requisitos declarados para software inteligente.

No entanto, de acordo com especialistas nacionais, os medidores de gás da Apator e de outras empresas estrangeiras não correspondem às medições de volume de gás para condições padrão (T = +20 °C, P = 101,3 kPa).

Opção nº 1 - Medidores de vazão Metrix

Um exemplo de medidor de gás inteligente importado, talvez, já possa ser alguns novos produtos da empresa Apator da série de produtos Metrix.

Em particular, dois desenvolvimentos merecem atenção: o módulo inteligente UniSmart e o sistema híbrido HybridSmart.

Aparecimento de um módulo auxiliar da classe “UniSmart”, projetado para equipar um medidor de gás mecânico convencional tipo membrana

O primeiro desenvolvimento do “UniSmart” é apresentado como um módulo auxiliar que complementa um dispositivo de medição existente, por exemplo, a série “UG”. O módulo suporta o protocolo (WMB) da norma EN13757-4, o que garante a capacidade de conexão com equipamentos de outros fabricantes.

O módulo é conectado diretamente ao medidor de gás e funciona funcionalmente como um reed switch (sensor de pulso).Uma revolução do contador mecânico corresponde a um pulso do sensor - é assim que o módulo “UniSmart” lê os dados.

Para transferir os dados lidos para o servidor, é organizado o funcionamento de um canal de rádio - eletrônica embutida no módulo. Todos os parâmetros operacionais necessários do módulo são pré-programados e armazenados no “firmware” (chip de memória) do dispositivo. Os dados do firmware podem ser alterados se necessário, inclusive remotamente.

Um dispositivo mais avançado da série “Smart” de dispositivos de medição, representando um conjunto quase completo, incluindo um dispositivo de medição equipado com funções digitais inteligentes

O segundo desenvolvimento é “HybridSmart”. O aparelho, na verdade, é um análogo do primeiro aparelho “UniSmart”, com a única diferença de que esta versão utiliza um design “dois em um” de peça única. Ou seja, o medidor de gás e o módulo inteligente funcional formam um único conjunto.

Opção nº 2 – medidor inteligente microtérmico

O novo desenvolvimento da empresa russa Technomer (Arzamas) é um dispositivo microtérmico projetado para realizar medições diretas do volume de fluxo de gás natural.

Recursos do dispositivo medidor de vazão inteligente

O dispositivo atende totalmente às condições padrão para medição de unidades de volume (T= + 20 °C, P= 101,3 kPa). Os parâmetros são transmitidos ao servidor remoto pelo sistema de comunicação celular (GRPS).

Estrutura de um medidor inteligente de gás - produto produzido pela empresa Technomer: 1 – placa eletrônica; 2 – sensor com propriedades microtérmicas para medição de volume de gás; 3 – corpo do dispositivo (alumínio); 4 – capa plástica

A imagem acima mostra a estrutura de um medidor microtérmico de uma série de dispositivos inteligentes.

Como pode ser visto na imagem, os principais componentes do aparelho são:

• corpo durável e confiável;
• sensor microtérmico integrado;
• módulo eletrônico;
• Visor de controle LCD;
• invólucro protetor (tampa) do módulo eletrônico e display.

A placa eletrônica contém um microcontrolador, componentes eletrônicos correspondentes e um display digital conectado (display de controle). A eletrônica da placa fornece tanto o procedimento de medição quanto o procedimento de geração/transferência de dados (módulo de telemetria integrado).

Como funciona um medidor microtérmico?

O dispositivo de conversão para fluxo volumétrico de gás no projeto do medidor é um sensor microtérmico. Especificamente, no desenvolvimento da empresa Technomer, é utilizado um sensor da série SGM6xxx (produto de fabricantes suíços).

Ele mede o meio que passa usando o princípio calorimétrico. Fabricado com tecnologia MEMS, que garante características de alto desempenho.

Diagrama de blocos de um sensor microtérmico para medição de vazão de gás: 1 – canal de trabalho; 2 – elemento de aquecimento; 3 – wafer de silício (substrato); 4 – canal de equalização; 5 – sensores de temperatura; 6 – fluxo de gás

O sensor funciona da seguinte forma: no caminho do fluxo do gás natural (canal de trabalho), um elemento sensor modular composto por um aquecedor e um par de sensores de temperatura é instalado sobre um substrato de silício. O fluxo de gás que passa é aquecido diretamente na parte onde os sensores de temperatura estão instalados.

Como resultado, o fluxo de gás restrito tem uma temperatura ligeiramente diferente, o que cria uma diferença de temperatura.Teoricamente, este é um processo físico bastante complexo, mas o principal é que funciona, e de forma muito eficiente, em termos de precisão de medição.

Opção nº 3 - medidor de gás para cartão inteligente

Usando o exemplo do produto Actaris, consideraremos outro dispositivo totalmente moderno, que é um medidor de gás diafragma, complementado com controle de pagamentos.

Uma particularidade deste projeto é a presença de uma válvula de corte no projeto do dispositivo, que desliga automaticamente o fornecimento de gás, por exemplo, em caso de emergência.

No entanto, o mesmo elemento de design é utilizado com sucesso para bloqueio em caso de não pagamento por parte do consumidor pela amostragem de gás.

Versão de medidor de gás doméstico, complementado com leitor de cartão inteligente. O módulo de leitura integrado atua como bloqueador do fornecimento de gás, tanto em casos de acidente, acesso não autorizado, quanto em caso de atraso no pagamento

Tal medidor de vazão inclui um dispositivo para leitura de dados de um cartão. Refere-se ao cartão inteligente plástico do assinante, que vem como complemento ao medidor instalado pelo usuário.

Apesar de existir um sistema mecânico de monitoramento do consumo de gás, graças à instalação de um módulo de leitura de cartão inteligente, o dispositivo foi transformado em um sistema semiautomático.

O usuário só precisa inserir o cartão inteligente de crédito no slot apropriado. O dispositivo lê automaticamente as informações necessárias e retira fundos para pagar o consumo doméstico de gás. Se os fundos acabarem e o usuário não se preocupar em reabastecer a conta em tempo hábil, o medidor inteligente corta imediatamente o fornecimento de gás para um determinado assinante.

Reabastecimento de energia de um medidor inteligente

Os medidores de vazão inteligentes, assim como os eletrônicos simples, são completamente autônomos - não requerem o uso de energia elétrica adicional. A autonomia dos dispositivos é garantida por um par de baterias - baterias.

Em particular, o principal elemento de energia é uma bateria Li-SOC12 (cloreto de lítio-tionila), enquanto o backup é uma bateria Li-MnO₂ (óxido de lítio manganês).

A principal fonte de energia de um medidor de gás inteligente é uma célula de bateria baseada em cloreto de tionila de lítio (Li-SOC12). Garante dez anos de desempenho do medidor inteligente

A bateria principal produz 3,6 volts e é um componente removível e totalmente substituível. A segunda bateria (reserva) é montada rigidamente na placa eletrônica e, portanto, não permite intercambialidade.

Esta fonte de alimentação de 3 volts é conectada ao sistema no momento da troca da bateria principal, o que garante a segurança dos parâmetros tecnológicos do aparelho.

De acordo com as especificações do fabricante, a fonte de alimentação principal é suficiente para operar o medidor por até 10 anos. Portanto, a substituição da bateria, via de regra, coincide com o procedimento de verificação do instrumento, que normalmente é realizado a cada 5 a 6 anos. A funcionalidade da bateria reserva, na ausência da bateria principal, é garantida por 1 ano.

Regras para instalação de novos medidores

Tendo em conta as condições operacionais ambíguas dos dispositivos, os medidores de gás, incluindo os designs “inteligentes”, estão sujeitos a padrões de acomodação em relação a outros aparelhos a gás e regras de instalação (requisitos).

O procedimento de instalação de um dispositivo de monitoramento dos volumes consumidos de gás doméstico é tradicionalmente acompanhado do cumprimento das normas e regulamentos pertinentes. Para contadores modernos inteligentes, estas regras são facilmente aplicadas

Em particular, para um dispositivo fabricado pela Technomer, os requisitos são os descritos abaixo:

1. O dispositivo deve ser instalado em salas de serviço fechadas ou, em casos extremos, ao ar livre, sob uma cobertura especialmente equipada. O medidor deve ser protegido de forma confiável contra a exposição à radiação solar direta e à precipitação.
2. É possível montar o dispositivo em tubulações colocadas tanto na vertical quanto na horizontal, não importando o ângulo de instalação.
3. Se a instalação for feita em uma seção de tubo horizontal ou vertical, a direção do fluxo de gás através do medidor pode não ser levada em consideração. Ou seja, o dispositivo pode ser colocado em qualquer posição da direção. Porém, o fabricante recomenda seguir a orientação indicada no corpo do medidor.
4. É inaceitável instalar o medidor nos pontos mais baixos da tubulação de gás, pois esta opção de instalação cria o perigo de acúmulo de condensado.
5. Se as amostras de controle mostrarem a presença de água no gás doméstico, o medidor de controle deve ser montado em uma tubulação localizada verticalmente, escolhendo a direção do fluxo de cima para baixo.

Ao planejar a instalação de um novo medidor de gás em apartamentos em um local específico, o medidor deve ser protegido de possíveis choques, vibrações e outras influências mecânicas.

Também, caso transferência de medidor de vazão Não devemos esquecer as regras de transferência aprovadas.

Medidor de vazão de gás inteligente da série de dispositivos “SMT Smart G4” e pontos de “registro” pós-instalação: 1 – ponto de anexação do selo da organização que realiza a verificação; 2 – ponto de fixação do selo de controle da entidade fornecedora de gás ao consumidor; 3 – ponto de vedação da conexão de entrada do dispositivo

Os requisitos de instalação não estipulam um valor específico para o diâmetro nominal da tubulação, nem estipulam as regras para manutenção do alinhamento dos bicos e tubulações do medidor de vazão. Também não existem requisitos específicos quanto ao grau de circularidade dos tubos ou à presença de saliências nos pontos de encontro do medidor com o tubo de gás.

Preparação para operação e start-up

De acordo com as regras estabelecidas, a preparação pós-instalação de um medidor inteligente para lançamento envolve a realização de um procedimento de verificação de vazamentos na unidade montada.

Para isso, são utilizados meios padronizados - em casa, espuma de sabão, profissionalmente - sensores de vazamento de gás.

Após a verificação, o dispositivo é colocado em operação. Método de partida recomendado - abertura suave válvula de corte de gás na linha onde o medidor está instalado.

É necessário garantir que a área de trabalho do medidor inteligente seja preenchida sem aumento acentuado de pressão, para não danificar os componentes sensíveis do sistema com choque pneumático.

Também recomendamos que você se familiarize com os padrões e regras de vedação medidores de gás.

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

A novidade é sempre um tanto assustadora para potenciais usuários ou consumidores. No entanto, não há como escapar do progresso tecnológico. Além disso, a tecnologia promove significativamente o componente de serviço.

Ao instalar um medidor de gás inteligente em seu próprio apartamento, o potencial consumidor se livra da tarefa de monitorar constantemente os dados e transmitir informações no momento da solicitação. É fácil de instalar e usar e extremamente fácil de manter.

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