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 какойто 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 какойто степени расширить диапазон измерений, линеаризовать характеристику расходомера, снизить общую погрешность комплекса. Но, повторюсь, вряд ли какимто 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?