Особенности выбора типоразмера расходомера

В большинстве случаев величина расхода, которую требуется измерять, изменяется в довольно широких пределах от Q min (минимальный расход) до Q max (максимальный расход). Отношение величины максимального к величине минимального расхода называется динамическим диапазоном измерения. Необходимо помнить, что под минимальной и максимальной величинами расхода, в данном случае, понимаются такие значения, при измерении которых расходомер обеспечивает заявленную точность.

Выбор типоразмера измерителя расхода является наиболее сложной задачей. Номинальный диаметр его измерительной части (Ду) и диаметр трубопровода определяют расход измеряемой среды, скорость движения которой должна находиться в определенных пределах.

Так при измерении расхода абразивных жидкостей, пульпы, рудного шлама и т.п. электромагнитными расходомерами, необходимо обеспечить скорость движения среды не более 2 м/с. При измерении расходов сред, склонных к образованию отложений (сточные воды), скорость движения среды наоборот рекомендуется повысить, чтобы илистые отложения более эффективно вымывались. Для измерения расходов чистых неабразивных жидкостей электромагнитными расходомерами рекомендуется обеспечить скорость потока равной 2,5…3 м/с.

При измерении расходов жидкостей скорость потока не должна превышать 10 м/с. При измерении расхода газов и пара скорость потока, в большинстве случаев, не должна быть выше 80 м/с.

Ориентировочные значения расхода жидкости в зависимости от диаметра трубопровода и измерительной части расходомера при разных скоростях движения среды приведены в таблице 1.

Таблица 1.

ДУ		Расход м 3 /ч
[мм]	[дюйм]	Расход при v=0,3 м/с	Заводская уставка при v~2,5 м/с	Расход при V=10 м/с
2	1/12"	0,0034	0,0283	0,1131
4	5/32"	0,0136	0,1131	0,4524
8	5/16"	0,0543	0,4524	1,810
15	1/2"	0,1909	1,590	6,362
25	1"	0,5301	4,418	17,67
32	1 1/4"	0,8686	7,238	28,95
40	250	10"	53,01	441,8
50	2"	2,121	17,67	70,69
66	2 1/2"	3,584	29,87	119,5
80	3"	5,429	45,24	181,0
100	4"	8,482	70,69	282,7
125	5"	13,25	110,5	441,8
150	6"	19,09	159,0	636,2
200	8"	33,93	282,7	1131
1767	1 1/2"	1,357	11,31	45,24

На диапазон измерения расхода также влияют температура и давление измеряемой среды. В таблице 2 для примера показаны диапазоны измерения расхода воздуха при температуре 20°С и различном избыточном давлении вихревого расходомера .

Таблица 2.

Диаметр трубы	Давление (бар); Плотность (кг/м 3)
	0 бар 1,205 кг/м 3	3,4 бар 5,248 кг/м 3	6,9 бар 9,409 кг/м 3	11 бар 14,28 кг/м 3	13,8 бар 17,61 кг/м 3	20,7 бар 25,82 кг/м 3	27,6 бар 34,02 кг/м 3	34,5 бар 4 2,22 кг/м 3	69 бар 83,24 кг/м 3
50 мм	0,4829…9,748	1,288…4245	1,902…76,11	2,512…115,5	2,889…142,5	3,927…208,8	4,482…275,2	5,177…341,6	8,141…673,4
75 мм	1,064…21,48	2,838…93,52	4,190…167,7	5,535…254,6	6,365…313,9	8,215…460,1	9,895…606,3	11,41…752,5	17,94…1484
100 мм	1,832…36,98	4,888..161,0	7,215…288,7	99,531…438,3	10,96…540,5	14,15…792,3	17,00…1044	19,64…1296	30,89…2555
150 мм	4,157…83,93	11,09…365,5	16,37…655,3	21,63…994,8	24,88…1227	32,10…1798	38,59…2369	44,57…2941	70,09…5798
200 мм	7,199…145,3	19,21…632,8	28,35…1135	37,46…1723	43,07…2124	55,59…3113	66,82…4103	77,18…5092	121,4…10039
250 мм	11,35…229,1	30,27…997,5	44,69…1789	57,04…2715	67,90…3348	87,62…4908	105,3…6367	121,7…8027	191,3…15824
300 мм	16,11…325,2	42,97…1416	63,44…2539	83,81…3854	96,38…4752	124,4…6966	149,5…9180	172,7…11393	271,6…22462
350 мм	19,47…393,0	51,95….1712	76,68…3069	101,3…4659	116,5…5745	150,3…8420	180,7…11096	208,7…13772	328,3…27151
400 мм	25,43…513,4	67,85…2235	100,2…4008	132,3…6085	152,2…7503	196,4…10998	236,0…14493	272,6…17988	428,7…35462
450 мм	32,19…649,8	85,88…2830	126,8…5073	167,5…7702	192,6…9497	248,5…13921	298,8…18345	345,1…22768	542,7…44887
500 мм	40,00…807,4	106,7…3516	157,5…6304	208,1…9571	239,3…11801	308,8…17298	371,3…22795	428,8…28292	674,3…55776
550 мм	51,04…1030	136,2…4486	201,0…8044	265,5…12212	305,4…15058	394,1…22072	476,7…29086	547,1…36100	860,5…71170
600 мм	57,85…1168	154,3…5085	227,8…9118	301,0…13842	346,1…17068	446,7…25019	537,032969	620,2…40919	975,3…80671

Более точное определение минимального и максимального значения расходов для данного типоразмера расходомера производится с помощью специальных программных средств, разработанных производителем. При расчете учитывается влияние минимальных и максимальных значений температуры и давления среды, ее плотность, вязкость и другие характеристики, влияющие на скорость потока и объемный расход.

Влияние гидравлического сопротивления

Необходимо также учитывать и то, что расходомер может оказывать определенное сопротивление движению измеряемой среды и вносить дополнительное гидравлическое сопротивление. Наибольшим гидравлическим сопротивлением обладает вихревой расходомер из-за наличия в измерительной части прибора тела обтекания довольно большого объема. Кориолисовый расходомер также обладает гидравлическим сопротивлением, приводящим к потере давления, из-за наличия в конструкции изгибов и разветвлений трубопроводов.

Наименьшим гидравлическим сопротивлением обладают электромагнитные и ультразвуковые измерители расхода, так как они не имеют изгибов и частей, выступающих внутрь измерительной части. Они относятся к полнопроходным. Некоторые потери давления могут быть вызваны материалом футеровки измерительной части (например, резиновой футеровкой) или неправильной установкой (уплотнительные прокладки выступают внутрь проточной части расходомера).

В таблице 3 приведены значения динамического диапазона измерения расхода и максимальные значения скорости потока для расходомеров различного принципа действия.

Таблица 3.

Метод	Динамический диапазон	Максимальная скорость потока
Электромагнитный	100:1	10 м/с (жидкость)
Вихревой	25:1	10 м/с (жидкость), 80 м/с (пар, газ)
Ультразвуковой (врезные датчики)	100:1	10 м/с (жидкость)
Ультразвуковой (накладные датчики)	100:1	12 м/с (жидкость), 40 м/с (пар, газ)
Кориолисовый	100:1	10 м/с (жидкость), 300 м/с (пар, газ)

Метрологические характеристики и их влияние на выбор

В настоящее время встречаются электромагнитные расходомеры с заявленным динамическим диапазоном 500:1 и даже 1000:1. Такие значительные динамические диапазоны измерения достигаются путем применения многоточечной калибровки при выпуске расходомера из производства. К сожалению, в процессе дальнейшей эксплуатации метрологические характеристики ухудшаются и реальный динамический диапазон значительно сужается.

Метрологические характеристики расходомеров выходят на первый план в случае их применения для коммерческого учета энергоресурсов. Необходимо помнить, что все приборы, которые планируется использовать для целей коммерческого учета, должны быть в обязательном порядке внесены в Государственный реестр средств измерений после прохождения соответствующих испытаний, по результатам которых подтверждаются заявленные производителем метрологические характеристики. Именно действующим описанием типа средства измерения следует руководствоваться при оценке погрешностей. Так как, например, в некоторых случаях, заявленная производителем низкая погрешность измерения может быть обеспечена не во всем диапазоне, а только в некоторой его узкой части. И, к сожалению, производители не всегда отражают этот факт в своей технической документации и рекламных материалах.

Для снижения издержек на последующее метрологическое обслуживание (поверку) расходомеров при прочих равных условиях рекомендуется выбирать приборы с максимальным межповерочным интервалом. На данный момент большинство расходомеров имеет межповерочный интервал один раз 4 года и более. При выборе марки прибора не стоит гнаться за максимальным значением межповерочного интервала в случае когда долговременная точность измерения является определяющей характеристикой, особенно если это предложение от малоизвестного производителя. Для расходомеров с условным диаметром более 250 мм (DN 250) наличие методики поверки без демонтажа измерительной части, так называемой имитационной, беспроливной поверки, зачастую становиться решающим фактором в пользу выбора конкретного производителя и типа. Проведение поверки проливным методом расходомеров с условным диаметром более 250 мм в настоящее время является сложной задачей в виду отсутствия в России аттестованных проливных установок для поверки средств измерения расхода большого диаметра. Но необходимо помнить, что метод беспроливной поверки добавляет к базовой погрешности измерения еще дополнительную погрешность 1…1,5%, что не всегда может быть приемлемо.

В таблице 4 приведены метрологические характеристики измерителей расхода с различным способом измерения, пожалуй, с лучшими на сегодняшний день показателями точности. Если предлагаемое вам поставщиком решение обладает еще более высокими показателями точности, то следует более тщательно подойти к вопросу проверки заявленных метрологических характеристик данного оборудования.

Таблица 4.

На точность измерения объемного и массового расхода влияет не только метод измерения , качество применяемых при изготовлении материалов, примененные схематические решения и программные алгоритмы вычислений, но и правильность монтажа и настройки, своевременность и полнота технического обслуживания. Этим вопросам будет посвящена заключительная, третья часть руководства по выбору расходомеров, так как затраты на монтаж и последующее обслуживание, а также возможные технические особенности применения тоже должны учитываться в процессе выбора расходомера.

К.т.н. А.А. Минаков, член Совета НП «Метрология Энергосбережения»,
генеральный директор ЗАО «ПромСервис», г. Димитровград;
А.В. Чигинев, технический директор, ОАО «ТЕВИС», г. Тольятти

Расходомеры сегодня устойчиво ассоциируются с коммерческим учетом тепловой энергии, холодной и горячей воды. Естественно, что все основные характеристики этих приборов, в первую очередь, должны рассматриваться с точки зрения решения задачи коммерческого учета. Учет энергоресурсов и называется коммерческим только потому, что он является основой для взаимных расчетов между поставщиком и потребителем, рынок тепло-, водоснабжения невозможен без учета .

При выборе приборов учета потребителем рассматриваются технические (надежность, долговечность, возможность обслуживания и т.д.), метрологические (точность, динамический диапазон, межповерочный интервал), экономические (стоимость прибора, стоимость владения) характеристики. Все эти характеристики взаимосвязаны, т.к., например, достижение высоких технических и метрологических характеристик обычно повышает стоимость прибора и стоимость его обслуживания, включая поверку.

Рассмотрим более подробно основные метрологические характеристики:

■ точность (погрешность);

■ динамический диапазон;

■ межповерочный интервал.

Эти характеристики также, в свою очередь, взаимосвязаны . Получить высокую точность измерений в узком динамическом диапазоне и сохранить ее на короткое время значительно проще, чем выдержать в широком диапазоне и на длительный срок. Потребителю хочется, конечно, чтобы присутствовали и высокая точность, и широкий диапазон измерений, и межповерочный интервал был бы как можно больше, да еще, чтобы все это было очень дешево. Желание Потребителя понятно, и производители приборов, исходя из своего желания угодить Потребителю, и, соответственно, продать больше своей продукции, начинают гонку за показателями. Работают над конструкцией, повышают качество изделий, улучшают метрологические характеристики. Это естественный процесс, который объективно должен бы работать в пользу Потребителя, если бы производители приборов не вносили в него субъективный фактор - желание получить конкурентное преимущество за счет декларирования максимально высоких метрологических характеристик.

Причем речь обычно идет одновременно обо всех характеристиках, да еще и в сочетании со стоимостью.

В этой гонке зачастую выходят за пределы разумного, забывая о том, что улучшение одной характеристики может привести к ухудшению другой; о физических процессах, происходящих в реальных условиях; наконец, о том, что у каждого метода измерения есть свои, естественные ограничения, преодолеть которые не под силу даже при идеальном качестве продукции . Естественно, с повышением метрологических характеристик повышается и стоимость приборов учета.

Потребители приборов, в общем-то, «повелись» на предложение производителей приборов, не очень-то задумываясь: «А какие значения метрологических характеристик им нужны? Какие из характеристик важнее для коммерческого учета? Нет ли тут какого-то подвоха?». Попробуем проанализировать необходимые значения всех перечисленных характеристик.

Диапазон расходомера в учете тепла и ГВС - а сколько на самом деле надо ?

Есть мнение - чем больше, тем лучше!

Существуют серийно выпускаемые электромагнитные расходомеры (практически у всех производителей) с диапазоном 1:1000.

Есть информация о диапазонах до 1:5000.

А в каких диапазонах реально эксплуатируются преобразователи расхода?

В ОАО «ТЕВИС» накоплены данные за более, чем 20 лет эксплуатации приборов более, чем на 1000 объектов. Результаты обработки накопленных данных показывают, что динамический диапазон при измерении расхода в циркуляционных системах отопления и ГВС ни разу не превысил 1:13!!! Проект новых не утвержденных пока предписывает соблюдение динамического диапазона расходомера не менее 1:50, т.е. примерно в 4 раза шире, чем требуется в действительности. Аналогичное требование включено в проект « от НП «Российское теплоснабжение».

Межповерочный интервал (МПИ)

Казалось бы, здесь все ясно. Чем дольше сохраняются заявленные метрологические характеристики (точность, диапазон), тем лучше.

МПИ у большинства производителей расходомеров воды не менее 4-х лет на все типы датчиков расхода.

Вопрос: «А все ли типы датчиков расхода способны сохранять заявленные метрологические характеристики в течение этого срока ?»

Давно считается общеизвестным, что у тахометрических датчиков расхода точность и динамический диапазон быстро снижаются в процессе эксплуатации.

Очень сильно зависят от условий и продолжительности эксплуатации эти характеристики и для электромагнитных расходомеров.

Нам в ЗАО «ПромСервис» попадались электромагнитные датчики расхода воды, систематическая погрешность которых за 3 года возросла более чем на 30% (на столько они при этом уменьшали реальный расход). И только вихревые и ультразвуковые расходомеры подтверждали свои метрологические характеристики в заявленном МПИ.

Именно поэтому в качестве образцовых средств при поверки методом сличения в ЗАО «ПромСервис» используются вихревые датчики расхода ВЭПС-М с индивидуальной градуировкой .

Росстандарту надо быть внимательнее и требовательнее при утверждении типа на расходомеры с МПИ больше 1 года и требовать реальных подтверждений сохранения метрологических характеристик в течение длительного времени.

Точность (погрешность)

Единственная характеристика, величина которой напрямую связана с точностью оплаты тепла (воды). Учитывая, что основная часть погрешности определения количества тепла определяется погрешностью измерения расхода, повышение точности расходомеров - основной путь повышения точности оплаты за тепло-, водоснабжение.

При огромных объемах поставляемых энергоресурсов погрешность измерения расхода воды не только ±2% (допустимые сегодня), но и ±1% приводят к очень значимым погрешностям при оплате энергоресурсов.

Реальное же повышение точности измерения расхода теплоносителя и воды (например, до ±0,5%) возможно только при малом значении динамического диапазона и снижении межповерочного интервала.

Выводы

1. Повышение динамического диапазона при измерении расхода теплоносителя больше, чем 1:25 нецелесообразно из-за отсутствия в действительности такого диапазона расходов в реальных сетях теплоснабжения и ГВС.

2. Межповерочный интервал более 1 года требует длительного экспериментального подтверждения, без которого его нельзя считать обоснованным.

3. Для повышения точности расчетов за энергоресурсы необходимо повышение точности измерения расхода воды.

Литература

1. Минаков А.А. Теплоснабжение - это рынок?! / Сборник материалов VIII Международной научно-практической конференции «Энергоресурсосбережение. Диагностика-2006», г. Димитровград, 2006 г. С. 13-14.

2. Минаков А.А. Естественные ограничения метрологических характеристик преобразователей расхода воды, накладываемых методом измерений. / Сборник материалов VIII Международной научно-практической конференции «Энергоресурсосбережение. Диагностика-2006». г. Димитровград. 2006 г. С. 100-105.

3. Чигинев А.В. Диапазон расходомера в теплоплоучете - а сколько на самом деле надо? / Доклад на IV Международном конгрессе «Энергоэффективность. XXI век.», Санкт-Петербург, 2012, с. 56-65.

4. Гайнутдинов З.Х. Проливная установка ЗАО «ПромСервис». / Сборник материалов IX Международной научнопрактической конференции «Энергоресурсосбережение. Диагностика-2007». С. 67-73.

Цель исследования - анализ российского рынка промышленных расходомеров .

Расходомер - устройство, измеряющее расход жидкого или газообразного вещества, проходящего сечение трубопровода.

Сам по себе расходомер (первичный датчик, сенсор) измеряет расход вещества в единицу времени. Для практического применения часто удобно знать расход не только в единицу времени, но и за определенный период. С этой целью выпускаются счетчики расхода, которые состоят из расходомера и интегрирующей электронной схемы (или набора схем для оценки других параметров потока). Обработка показаний расходомера может также выполняться удаленно при помощи проводного или беспроводного информационного интерфейса.

В самом общем случае выпускаемые расходомеры можно разделить на бытовые и промышленные . Промышленные расходомеры применяются для автоматизации различных производственных процессов, где существует ток жидкостей, газов, высоковязких сред. Бытовые расходомеры обычно используются для расчета коммунальных платежей и предназначены для измерения расхода водопроводной воды, теплоносителя, газа.

Объектом настоящего исследования являются промышленные расходомеры следующих типов: вихревые, массовые, ультразвуковые, электромагнитные . Расходомеры перечисленных типов получили наибольшее распространение в современных технологических процессах.

Тема промышленной расходометрии в свете федеральных инициатив по повышению энергоэффективности российской экономики является крайне актуальной. На этом рынке сложилась интересная конкуренция среди различных типов расходомеров: электромагнитные являются «золотым» стандартом промышленных процессов и оптимальным решением по соотношению цена/качество. Вместе с тем они могут применяться только совместно с электропроводящими жидкостями, и не могут быть использованы для измерения расхода нефти и газа - одной из главных задач расходометрии. По этой причине на смену электромагнитным расходомерам постепенно приходят массовые, ультразвуковые и вихревые. Каждый из перечисленных типов имеет как свои преимущества, так и свои недостатки.

Российский рынок расходометрии в сильной степени зависит от импортной продукции . Доля импорта в рассматриваемый хронологический период неизменно превышала 50%, а такие компании как Endress+Hauser, Krohne, Yokogawa, Emerson, Siemens прочно закрепились на рынке. Российские производители имеют сильные позиции, преимущественно в сегменте бытовых расходомеров.

Хронологические рамки исследования: 2008-2010 гг.; прогноз - 2011-2015 гг.

География исследования: Российская Федерация.

Отчет состоит из 6 частей и 17 разделов .

В первой части приведены общие сведения об объекте исследования.

В первом разделе представлены основные определения.

Во втором разделе описаны основные типы расходомеров, составляющие объект исследования, и не относящиеся к объекту исследования. В заключении раздела приведена сводная таблица типовых характеристик расходомеров различных видов.

В третьем разделе проанализированы области применения расходомеров.

В четвертом разделе приведено описание мирового рынка: количественные характеристики, структура, тенденции, перспективные области использования.

Вторая часть посвящена описанию российского рынка расходомеров.

В пятом-восьмом разделах представлены основные количественные характеристики российского рынка расходомеров: объем за рассматриваемый период, динамика, десять ведущих производителей, структура рынка по рассматриваемым типам, характеристики внутреннего производства.

В третьей части содержатся данные внешней торговли расходомерами.

Девятый раздел посвящен описанию методологии анализа внешней торговли.

В десятом и одиннадцатом разделе представлен анализ соответственно импортных и экспортных поставок. В каждом разделе приведены количественные характеристики за рассматриваемый период, структура поставок по типу, по странам, по производителям (в том числе в разрезе типов). Все параметры приводятся в денежном и натуральном выражениях.

В четвертой части представлен конкурентный анализ.

В двенадцатом разделе приведены профили лидеров рынка (10 ведущих иностранных и российских компаний).

В тринадцатом разделе представлен ассортиментный анализ производителей расходомеров.

В пятой части приведен анализ потребления расходомеров.

В четырнадцатом разделе описана структура потребления расходомеров по отраслям, описаны основные механизмы закупок продукции.

В пятнадцатом разделе подробно описаны области применения расходомеров в нефтегазовой отрасли: учет добычи ископаемых, системы поддержания пластового давления, насосные перекачивающие станции.

Шестая часть посвящена описанию тенденций перспектив рынка.

В шестнадцатом разделе представлен анализ политических, экономических и технологических факторов развития рынка.

В семнадцатом разделе предложен количественный и качественный прогноз рынка расходомеров до 2015 года.

В заключении отчета сформулированы выводы.

К отчету прилагается база данных российских и иностранных производителей расходомеров.

Содержание маркетингового исследования рынка расходомеров
Введение
ЧАСТЬ 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ. МИРОВОЙ РЫНОК РАСХОДОМЕРОВ
1. Определения. Основные характеристики расходомеров
2. Типы расходомеров
2.1. Массовый (кориолисовый) расходомер
2.2. Электромагнитные расходомеры
2.3. Вихревые расходомеры
2.4. Ультразвуковые расходомеры
2.5. Другие виды расходомеров
2.6. Сводная таблица областей применения
3. Области применения расходомеров
4. Мировой рынок расходомеров
ЧАСТЬ 2. РОССИЙСКИЙ РЫНОК РАСХОДОМЕРОВ
5. Общие характеристики российского рынка расходомеров. Баланс рынка расходомеров
6. Лидеры рынка российского рынка расходомеров
7. Структура рынка расходомеров по типам
8. Внутреннее производство расходомеров
8.1. Методология анализа внутреннего производства расходомеров
8.2. Количественные характеристики внутреннего производства расходомеров
ЧАСТЬ 3. ВНЕШНЯЯ ТОРГОВЛЯ РАСХОДОМЕРАМИ
9. Методология анализа внешней торговли расходомерами
10. Импорт расходомеров
10.1. Динамика импорта расходомеров в 2008-2010 гг.
10.2. Структура импорта расходомеров по типу в 2008-2010 гг.
10.3. Структура импорта расходомеров по странам в 2008-2010 гг.
10.4. Структура импорта расходомеров по производителю в 2008-2010 гг.
10.5. Структура импорта расходомеров по типу в разрезе производителей в 2009 году
10.5.1. Вихревые расходомеры
10.5.2. Массовые расходомеры
10.5.3. Ультразвуковые расходомеры
10.5.4. Электромагнитные расходомеры
10.5.5. Прочие расходомеры
11. Экспорт расходомеров
11.1. Динамика экспорта расходомеров по годам в 2008-2010 гг.
11.2. Структура экспорта расходомеров по типу в 2009 году
11.3. Структура экспорта расходомеров по странам в 2008-2010 гг.
11.4. Структура экспорта расходомеров по производителю в 2008-2010 гг.
ЧАСТЬ 4. КОНКУРЕНТНЫЙ АНАЛИЗ РЫНКА РАСХОДОМЕРОВ
12. Профили лидеров рынка расходометрии
13. Ассортиментный анализ расходомеров
ЧАСТЬ 5. АНАЛИЗ ПОТРЕБЛЕНИЯ РАСХОДОМЕРОВ
14. Структура потребления расходомеров по отраслям
15. Особенности потребления в нефтегазовой отрасли
15.1. Производители оборудования
15.2. Замерные установки для учета добычи нефти
15.3. Станции поддержания пластового давления
15.4. Насосные перекачивающие станции
ЧАСТЬ 6. ТЕНДЕНЦИИ И ПЕРСПЕКТИВЫ РЫНКА РАСХОДОМЕРОВ
16. Внешние факторы рынка расходомеров
16.1. Политические и законодательные факторы
16.2. Экономические факторы
16.3. Технологические факторы
17. Прогноз развития рынка расходомеров до 2015 года
Выводы

База данных, входящая в состав маркетингового исследования, содержит подробные сведения о 38 производителях расходомеров . Каждая компания в базе данных описана следующим набором реквизитов:
- Название компании
- Регион/страна
- Контакты
- URL
- Год основания
- О компании
- Количественные показатели деятельности
- Виды выпускаемых расходомеров
- Вихревые расходомеры
- Массовые расходомеры
- Ультразвуковые расходомеры
- Электромагнитные расходомеры
- Другие расходомеры
- Другая продукция
- Система сбыта
- Сервис
- Маркетинговая активность
- Дополнительно

Для удобства пользования, в базе данных предусмотрена возможность выбрать производителей вихревых, массовых, ультразвуковых, электромагнитных и других расходомеров, а также компании из необходимого региона.

Внимание! Для заказа маркетингового исследования с этой страницы пришлите реквизиты Вашей компании для выставления счета на .

НПФ «РАСКО» уже более 15 лет целенаправленно занимается вопросами коммерческого учета воды, тепла, газа и пара. Этой проблеме посвящен целый ряд статей наших специалистов в различных изданиях. Ниже мы предлагаем для обсуждения статью инженера-метролога Коломенского ЦСМ Иванушкина И.Ю., затрагивающую интересный, по нашему мнению, вопрос внедрения новых приборов коммерческого учета газа.

Приборы учета - всеми ли можно пользоваться?

Иванушкин И.Ю. инженер по метрологии 1 - й категории Коломенского филиала ФГУ «Менделеевский ЦСМ»

Всвязи с тем значением, которое приобретает сейчас учет энергоресурсов, особенно в связи с предстоящим принятием новой редакции закона об энергосбережении, хотелось бы еще раз поговорить о приборах, применяемых для этой цепи, в частности о таком классе средств измерений, как струйные расходомеры - счетчики.

Общеизвестно, что к основным требованиям, которые предъявляются к приборам коммерческого учета, относятся высокая точность измерения в широком диапазоне изменения физических величин, надежность, стабильность показаний в течение межповерочного интервала, простота обслуживания. К последнему относятся также работы, связанные с поверкой приборов, то есть периодического подтверждения их метрологических характеристик.

Именно на этих показателях и фиксируют внимание потребителей многочисленные организации, производящие и продающие приборы учета. Обещания высокой точности, широких диапазонов измерения, длительных межповерочных интервалов (МПИ), а иногда и возможности поверки без демонтажа, необязательность прямых участков измерительных трубопроводов (ИТ), либо необыкновенно малые значения, и т.д. и т.п., сыпятся на головы потребителей как из рога изобилия. Но так ли всегда на самом деле?

Речь пойдет, как уже было сказано, о струйных счетчиках-расходомерах. Во-первых, потому, что приборы этого типа появились на рынке сравнительно недавно и известно о них немного, во-вторых, потому, что некоторые производители этих счетчиков прельщают потребителей особенно владельцев измерительных комплексов на базе сужающих устройств, вышеупомянутым отказом от длинных прямых участков и отсутствием необходимости поверки этих самых сужающих устройств (СУ).

Собственно, сам струйный автогенератор (САГ), являющийся "сердцем" этих счетчиков известен давно и применяется в системах пневмоавтоматики в качестве одного из звеньев. Применять его для измерения расхода стали относительно недавно и на отечественном рынке имеются несколько моделей таких приборов разных производителей.

РМ-5-ПГ : «Точное измерение объемного расхода по ГОСТ 8.586-2005 в широком динамическом диапазоне независимо от плотности измеряемой среды... Диапазон измеряемых расходов 1:20…... Погрешность ±1,5%».

(Напомню: ГОСТ 8.586-2005 «Измерение расхода и количества жидкостей и газов с помощью стандартных сужающих устройств»).

ИРГА-РС : « В основу работы струйного расходомера положен принцип измерения расхода и количества сред методом переменного перепада давления. Определение величины перепада давления и преобразование его для цепей измерения расхода потока производится струйным автогенератором (САГ), который входит в состав струйного расходомера. Он используется вместе с сужающим устройством и фактически заменяет дифманометр в узлах учета на основе сужающих устройств (СУ).

САГ представляет собой бистабильный струйный элемент, охваченный обратными связями, обеспечивающими режим автоколебаний. Колебания струи в САГ генерируют пульсации давления, которые при помощи пъезодатчиков преобразуются в электрический сигнал. Частота этого сигнала пропорциональна объемному расходу (корню квадратному из перепада давлений между входом и выходом САГ, т.е. между ппюсовой и минусовой камерами сужающего устройства, входящего в состав струйного расходомера).

В результате замены СУ с дифманометром на "Ирга-РС" улучшаются технические и метрологические характеристики узла учета: диапазон измерений возрастает и становится не менее чем 1:30, а погрешность измерения в диапазоне от 0,03 Q max , до Q max составит ≤ ±0,5%, без учета систематической погрешности СУ. Затраты на такую реконструкцию сопоставимы со стоимостью старого узла учета».

Turbo Flow GFG-F: «Преимущества:

• относительная погрешность ± 1%,
• минимальные прямые участки,
• динамический диапазон 1:100, с возможностью расширения до 1:180,
• совместимость присоединительных размеров с распространенными типами счетчиков фланцевого исполнения.

Принцип действий измерительного комплекса Turbo Flow GFG-F :

поток газа, проходя по трубопроводу, попадает в рабочую камеру расходомера, в которой установлена диафрагма. Перед диафрагмой формируется область повышенного давления, за счет кото­рого часть потока попадает в струй­ный автогенератор (САГ, где образуются колебания потока газа, пропор­циональные скорости потока)».

Turbo Flow GFG-ΔP : «Расходомеры газа Turbo Flow GFG-ΔP предназ­начены для модернизации узлов учета на базе сужающих уст­ройств (СУ), оснащенных преобразователями перепада давления. Для модернизации вместо дифманометра на стандартный вентильный блок устанавливается первичный преобразователь расхода (ПР) и электронный блок обработки ин­формации. Частота, регистрируемая на элементах струйного генератора, функционально зависит от расхода газа через СУ. Преобразованный частотный сигнал линейно пропорционален расходу газа, прошедшему через СУ.

Замена существующих приборов происходит путем установки расхо­домера-счетчика GFG-ΔP на уже смонтированные трубки, без допол­нительных затрат на трубный мон­таж. В результате улучшаются мет­рологические характеристики узла учета. Расширяется динамический диапазон до 1:100, а погрешность измерений снижается до ±1% во всем диапазоне измерений».

РС-СПА-М: «Достоинства струйных расходомеров-счётчиков:

• унификация измерительных приборов для различных сред;
• отсутствие подвижных частей, что обуславливает высокую надежность, стабильность характеристик во времени, высокую технологич­ность изделия;
• независимость градуировочного коэффициента от плотности из­меряемой среды;
• возможность измерения малых расходов, агрессивных, неэлектропроводных и криогенных сред;
• не требуются прямые участки до и после места установки;
• возможность проверки на месте установки.

Функциональные возможности прибора:

Приведение расхода (объема} к нормальным условиям (при под­ключении к прибору датчиков температуры и давления).

Измерение плотности изме­ряемой среды.

Измерение массового расхода (объема).

Осуществление проверки без демонтажа с трубопровода.

Технические характеристики:

Измеряемые среды: жидкости, газы, пар

Диаметр условного прохода, мм: 5÷4000

Динамический диапазон измерения, Q max / Q min: 50:1

Предел допускаемой основной погрешности, %: 0,15».

Последний из названных привле­кает особенное внимание, поскольку в нашем регионе примерно от 25 до 30% узлов учета природного газа оборудовано этими счетчиками и есть тенденция к их увеличению.

«Недостатки: струйному автоге­нераторному расходомеру присущи все недостатки, которыми обладает вихревой расходомер...

(* Примечание: Выше в статье ав­тор перечисляет недостатки вихревых расходомеров: повышенная чувст­вительность к искажениям эпюры скоростей потока (а значит, повы­шенные требования к стабильности потока, то есть к длинам прямых участков) и относительно большие невозвратимые потери напора, свя­занные с интенсивным вихреобразованием при обтекании потоком плохо обтекаемого тепа. Самым серьезным недостатком является недостаточная стабильность коэффициента преобразования в необходимом диапазоне, что практически не позволяет рекомендовать приборы данного типа для коммерческого учета газа без пред­варительной калибровки изделия непосредственно в условиях эксплуатации или крайне близких к ним.)

Однако, к сожалению, есть и до­полнительные. Во-первых, струйный элемент (основа данного прибора) имеет крайне большие размеры по отношению к величине измеряемого расхода. Поэтому он, с одной сторо­ны, может использоваться только в качестве парциального расходоме­ра, через который идет только незначительная часть проходящего через измерительное сечение расхода га­за (а это неминуемо снижает досто­верность измерений), а с другой, су­щественно больше, чем вихревой расходомер, подвержен засорению. А во-вторых, нестабильность коэф­фициента преобразования у данного прибора еще больше, чем у вихревого расходомера».

В этой же статье автор приводит результаты испытаний расходомера РС-СПА, проведенных фирмой "ГАЗТУРБавтоматика" совместно с фирмой "Газприборавтоматика", в результате которых было установ­лено, что изменение коэффициента преобразования у различных моди­фикаций прибора находится в диапа­зоне от 14,5% до 18,5% при изме­нении расхода через прибор в диапа­зоне изменения расхода не более 1:5 (!).

Во-вторых, вызывает недоумение то, что, например, для счетчиков ти­па РС-СПА разработана собственная методика выполнения измерений (МВИ) МИ 3021-2006, во многом про­тиворечащая ГОСТ 8.586-2005, осо­бенно в части требований к монтажу средств измерений (СИ) и измери­тельному участку. На этом стоит ос­тановиться подробнее, поскольку аналогичные вопросы возникали и при общении с производителями других моделей, например Turbo Flow GFG. Главное, что служило кам­нем преткновения, - это требования к СУ и к прямым участкам. Напомню, что и те и другие счетчики выпуска­ются в двух вариантах: одни служат для замены дифманометров и под­ключаются к существующим СУ, дру­гие (как правило для ИТ малых диа­метров) выполнены в моноблочном исполнении со своим СУ. Например, в счетчиках РС-СПА «первичный пре­образователь расхода (ППР) РС включает в себя САГ с устройством преобразования сигнала, выполнен­ных в одном агрегате и установлен­ными на измерительный трубопро­вод с местным сужением потока . Здесь, мне кажется, нужно разделить два вопроса: зачем нужна диафрагма (местное сужение потока) и зачем необходимы прямые участки опреде­ленной длины?

Что бы ни заявляли производите­ли, так или иначе эти приборы ис­пользуют для вычисления расхода именно перепад давления, который создается с помощью. СУ В одном из патентов на счетчик РС-СПА (№2175436) автор после объяснения работы САГ пишет следующее: «...В результате устанавливаются устойчивые колебания струи с часто­той, пропорциональной объемному расходу и корню квадратному из от­ношения перепада давления на струйном автогенераторе к плотности измеряемой среды

f= kQ = k √(∆ρ/ρ), где

f - частота колебаний.

Q - объемный расход;

∆ρ и ρ- перепад давления и плот­ность измеряемой среды;

к - коэффициент пропорциональ­ности.»

Перепад давления на САГ, или, говоря иначе, разность потенциалов, является источником возникновения автоколебаний и от величины этой разности зависит их частота. То есть, вычисление расхода тем точнее, чем точнее измерение частоты коле­баний, то есть чем точнее перепад давления на САГ соответствует рас­ходу через данный участок ИТ. Влия­ют ли на точность воспроизведения перепада давления параметры СУ? Несомненно. Об этом написаны уже десятки томов сотни статей и ГОСТ 8.586-2005, который в какой-то сте­пени подытожил результаты много­численных исследований этого воп­роса. Почему производители заявля­ют, что при установке этих счетчиков состояние СУ их больше не волнует, совершенно непонятно. Как извест­но, на точность воспроизведения пе­репада влияют и качество входной кромки, и шероховатость, и другие параметры диафрагмы.

Приведу пример. Поскольку одна из основных целей, которые сейчас преследуют потребители газа (и ко­торую поддерживают менеджеры по продаже), заключается в том, что­бы облегчить себе жизнь и избавить­ся от необходимости удлинения прямых участков (!), ежегодного де­монтажа и поверки диафрагм (!), свести всю поверку измерительного комплекса к поверке счетчика «на месте» (!), да еще и раз в два года (!), то очень скоро в балансовых пока­зателях могут появиться расхожде­ния, причины которых будут неявны. В ссылке указано, что полный сред­ний срок службы, например, счетчи­ка РС-СПА составляет 8 пет. Вот как изменятся показания счетчика в те­чение этого интервала времени, если проводить расчет не по методике , а по ГОСТ 8.586, то есть не игнорируя наличие в счетчике сужающего уст­ройства. В качестве данных были взяты значения конкретного узла учета природного газа одного из нес­кольких ГРП машиностроительного предприятия и параметры установленного на ГРП счетчика РС-СПА исполнения РС-ПЗ, в том числе параметры диафрагмы. Среднее годовое значение давления газа 3,5 кГс/см2, средняя годовая тем­пература 5 °С, максимальный пере­пад давления (примерно поддержи­ваемый в течение года) - 25000 Па. Среднее за год изменение внутрен­него диаметра диафрагмы было при­нято + 0,01%. значение вполне реаль­ное, даже заниженное, учитывая ка­чество газа. Результаты расчетов:

при установке счетчика макси­мальный расход Qс составит 4148,89 м 3 /ч;

через два года (первый межповерочный интервал счетчика) это значение будет уже равняться 4182,56 м 3 /ч;

через четыре года 4198,56 м 3 /ч:

через шесть лет 4207,21 м 3 /ч:

через восемь лет (гарантиро­ванный срок службы счетчика) -4212,38 м 3 /ч.

Таким образом, через восемь лет эксплуатации, при прочих равных условиях, счетчик покажет расход, который на 63,58 м3/ч (!) больше реального, будучи при этом полностью исправным и прошедшим по­верку, то есть, при сохранении своих метрологических характеристик.

Замечу, что в расчетах учитыва­лось только изменение внутреннего диаметра диафрагмы и изменение поправочного коэффициента притуп­ления входной кромки (формулы 5.13 и 5.14 ГОСТ 8.586.2-2005), остальные характеристики, в том числе и харак­теристики измерительного трубо­провода, считались неизменными.

Более того, были рассчитаны ха­рактеристики измерительного комп­лекса при минимальном учитывае­мом перепаде давления (на момент установки счетчика он составлял 1000 Па, при этом относительная расширенная неопределенность из­мерения расхода равнялась 3,93%). В результате расчетов были получе­ны следующие значения относитель­ной расширенной неопределенности (при тех же условиях изменения внут­реннего диаметра диафрагмы и ко­эффициента притупления входной кромки):

через два года 4,06 %;

через четыре 4,16 %;

через шесть 4,22%;

через восемь 4,25%.

То есть, через два года эксплуата­ции, при следующей поверке, изме­рительный комплекс уже не соот­ветствовал бы установленным нор­мам погрешности. Довольно трудно при этом говорить о коммерческом учете, поскольку его достоверность более чем сомнительна. Хочу доба­вить, что полные результаты расче­тов, которые здесь не приводятся, чтобы не перегружать статью, пока­зывают, что изменение в указанном диапазоне характеристик СУ приве­дет к изменению таких показателей, как коэффициент гидравлического сопротивления, коэффициент потерь давления и др., которые приведут к изменению характеристик не толь­ко самого ГРП, но и газопотребляю­щего оборудования.

Замечу, в расчетах предполага­лось, что измерительный комплекс выполнен с учетом требований ГОСТ 8.586-2005, то есть в том числе и с прямыми участками ИТ необходи­мой длины, о необязательности кото­рых заявляют производители счетчиков РС-СПА и некоторых других.

Почему, тоже непонятно. Повто­рю, точность вычисления расхода струйными счетчиками зависит от перепада давления на САГ, точнее, от того, насколько точно перепад да­вления на СУ соответствует скорости потока. А это, как известно, зависит не только от характеристик СУ. но и от того, в какой области пара­метров находится сам поток в изме­рительном сечении. Для того, чтобы в месте установки диафрагмы было сформировано установившееся те­чение, характеризующееся устойчи­вым турбулентным режимом с чис­лом Rе в линейной области, как раз необходимы прямые участки опреде­ленной длины, исключающие на­личие местных возмущений потока. Об этом тоже написано немало, в том числе и в ГОСТ 8.586-2005, который на основании результатов многолет­них исследований регламентирует требования к прямым участкам в зависимости от наличия тех или иных местных сопротивлений (МС).

И еще один аспект не может не вызвать недоумение. Речь идет о динамическом диапазоне и пог­решности счетчиков. Напомню став­шие уже "хрестоматийными" недос­татки диафрагмы:

• узкий динамический диапазон измерения расхода (в среднем от 1:3 до 1:5);
• нелинейный выходной сигнал, требующий линеаризации;
• нормирование погрешности с приведением к верхнему пределу измерений, а следовательно, гипер­болический рост погрешности, при­веденной к точке измерения при уменьшении расхода;
• значительное падение давления на сужающем устройстве (СУ), не­избежное в силу принципа действия;
• неконтролируемое изменение погрешности вследствие затупления кромки при эксплуатации;
• невозможность извлечения СУ без перекрытия трубопровода:
• значительная длина необходи­мых прямых участков без местных сопротивлений;
• засорение импульсных линий в "грязных" потоках, накопление кон­денсата, приводящее к неверным по­казаниям;
• сложность расчета СУ, включая расчет неопределенностей измере­ния расхода.

Я согласен с тем, что благодаря встроенной в счетчик электронике можно в какой-то степени расширить диапазон измерений, линеаризовать характеристику расходомера, снизить общую погрешность комплекса. Но, повторюсь, вряд ли каким-то обра­зом удастся учесть изменение свойств диафрагмы хотя бы за межповерочный интервал (не говоря уже о большем периоде времени), сте­пень засорения соединительных ли­ний (изменение значения перепада давления) и, тем более, искажение потока за счет местных сопротивлений.

И все было бы ничего, если бы не то обстоятельство, что счетчики эти используются, как правило, в уз­лах коммерческого учета газов и жидкостей, то есть так или иначе связаны с государственными учетны­ми и энергосберегающими опера­циями. Многочисленные публикации на данную тему говорят о неприме­нимости данных приборов для этих цепей, а в отчете рабочей группы по подготовке материалов и проекта решения совместного технического совета Департамента топливно-энергетического хозяйства и Пре­фектур г. Москвы комиссия, прово­дившая анализ теплосчетчиков и расходомеров воды делает вооб­ще категоричный вывод: «Теплосчетчик РС-СПА-М-МАС не отвечает большинству основных и дополнительных критериев и не может быть рекомендован к использованию». Замечу, что среди критериев, выдви­нутых рабочей группой, были, например, такие, как «высокая на­дежность и точность измерений на протяжении длительного промежутка времени, минимальное гидравличес­кое сопротивление при номинальном расходе, электромагнитная совмес­тимость» и др.

Вот те основные аспекты, кото­рые хотелось отметить при обсуж­дении струйных счетчиков-расходомеров. Замечу еще раз, что в статье не подвергается сомнению примени­мость метода при измерении расхо­да вообще. Речь идет именно о ком­мерческом учете энергоресурсов, со своими требованиями и своей спецификой. Поэтому хотелось бы пожелать производителям подобных приборов быть более точными и добросовестными в определении харак­теристик и рекомендаций по приме­нимости их продукции для тех или иных целей. Я понимаю, и не раз слышал, что рынок диктует свои пра­вила и т.д. и т.п. Но в конце концов не надо забывать, что все мы пользу­емся общими запасами. И планета производит нефть, газ, воду, воздух независимо от политических форма­ций и форм собственности. Так кто кого хочет обмануть?