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:

     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:

Функциональные возможности прибора:

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.

     Итак, что же, собственно, вызывает тревогу? Во-первых, это сам прин­цип измерения. (Напомню, что проб­лемы, обсуждаемые в данной статье, рассматриваются с точки зрения  коммерческого учета с точки зрения особенных требований к приборам учета, о которых говорилось выше, и не затрагивают различных техно­логических задач и т.п.) К примеру, статья^[1], начинается такими словами: "К настоящему времени не накоплена исчерпывающая экспериментальная база и не получено завершенного теоретического описания рабочего процесса измерительных преобразователей расхода, действующих на данном принципе, что играет не последнюю роль в задержке практи­ческого использования расходоме­ров этого типа". Другие исследова­тели, на основе анализа различных средств измерений расхода также делали выводы, несколько не совпа­дающие с рекламными декларация­ми. Например, в статье ^[2], автор пишет следующее:

«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 (!).

 

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 [1] 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^[4], 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:

     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):

     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).

     То, что до сих пор существуют неко­торые разногласия между специа­листами, работающими в этой облас­ти, по поводу параметров нескольких типов МС, не меняет общей картины в целом. Поэтому кажется не совсем обоснованной политика производи­телей, определяемая скорее тре­бованиями рыночной конкуренции, чем результатами научных исследо­ваний и здравым смыслом. В ка­честве аргумента за отказ от прямых участков производители, например, РС-СПА и TurboFlow, используют то, что счетчики градуируются на пове­рочной установке при выпуске из производства. Приведу цитату из уже упоминавшегося патента: «При градуировке струйного расхо­домера-счетчика значения частот в диапазоне измерения  и соответст­вующих им перепадов давления за­носятся в паспорт прибора. Кроме того, в паспорт заносится значение плотности среды». Замечу, что види­мо, мне не повезло, и ни в одном из паспортов приборов на известных мне узлах учета газа (УУГ) таких дан­ных не было. Это бы ничего, ну забы­ли записать и ладно, но интересно то, что большинство из этих счетчиков поверяется обслуживающей организацией на месте эксплуатации (!) без демонтажа с ИТ. Здесь уместно напомнить о том, что почти во всех рекламных проспектах указывается еще одно достоинство струйных счетчи­ков, а именно независимость градуировочного коэффициента от плот­ности среды. Непонятно, что в этом особенного, если учесть, что плот­ность среды учитывается при вычис­лении расхода с помощью показаний датчиков давления и температуры. Другое дело, если этот фактор учитывать при поверке, но тогда действительно, в паспорте должна быть запись о плотности той среды, на ко­торой счетчик проходил заводскую градуировку. Если же она проводи­лась на воздухе, то поверять счетчик, работающий на узле учета природно­го газа, без демонтажа, только зада­вая перепад давления, недопустимо.

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

     Непонятно, куда пропадают эти недостатки при установке в изме­рительный трубопровод струйного счетчика, в состав которого входит диафрагма (!) . Между тем,  в многочисленных рекламных прос­пектах приводятся в качестве досто­инств нового прибора, как правило, большой динамический диапазон измерения расхода (до 1:50 У РС-СПА и до 1:100 у других), низкий предел допускаемой основной пог­решности (до ± 0,15%), возможность поверки без демонтажа и отсутствие требований к прямым участкам до и после места установки. А в том. что касается учета газа, еще и мето­дика выполнения измерений4, исклю­чающая расчет по ГОСТ 8.586-2005. (То есть то, на что и «клюют» потре­бители этих приборов).

     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 [2] 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?