расходомеры ультразвуковые методика поверки

Когда говорят про ультразвуковые расходомеры, часто кажется, что методика поверки у них должна быть чуть ли не универсальной — поставил на стенд, пролил, сверил показания. На деле же всё упирается в детали, которые в нормативных документах прописаны общими фразами, а в цеху или на объекте вылезают наружу. Вот, к примеру, та же компания ?Сапфир? предлагает линейку от DN32 до DN600, и для DN100 методика уже будет иметь свои особенности по сравнению с DN400, особенно если речь о высоком давлении до 10 МПа.

Основы методики и где кроется подвох

Если брать классическую методику поверки по ГОСТ или РЭ, то основа — это сличение показаний поверяемого расходомера с эталонным на расходной установке. Но ключевой момент, который часто упускают из виду — это подготовка измерительного участка. Для ультразвуковых, особенно многолучевых, критична чистота внутренней поверхности трубы и отсутствие вибраций. Помню случай на ТЭЦ, когда поверка показывала стабильное превышение погрешности. Оказалось, что при монтаже за трубой DN200, куда был врезан расходомер, осталась заводская защитная плёнка — её просто забыли снять. Она создавала микротурбулентности, которые искажали картину потока.

Ещё один нюанс — это настройка программного обеспечения самого расходомера перед поверкой. Многие думают, что достаточно заводских настроек. Однако, если прибор, как у ?Сапфир?, рассчитан на широкий диапазон давлений, то в ПО заложены разные алгоритмы коррекции для низкого (60 кПа) и высокого давления. Если не проверить и не выставить соответствующий режим работы перед поверкой, можно получить прекрасные результаты на стенде при 0.6 МПа, которые совершенно разойдутся с реальностью при рабочих 6 МПа на газопроводе.

Именно поэтому в нашей практике мы всегда настаиваем на предповерочном осмотре и диагностике прибора. Это не по регламенту, но экономит массу времени. Проверяем состояние пьезоэлементов, целостность кабелей, правильность введённых параметров среды (плотность, вязкость). Часто бывает, что при замене датчика температуры забывают внести новую поправку в коэффициент, и всё — методика поверки бессильна, пока не устранишь эту ошибку.

Практика поверки в полевых условиях: не всё по протоколу

Лабораторная поверка — это идеальный мир. В поле же, особенно при поверке без демонтажа, методика превращается в искусство компромиссов. Возьмём, например, ультразвуковые газовые счётчики ?Сапфир? с NB-IoT. Замечательная штука для дистанционного съёма данных, но при поверке на месте возникает вопрос с эталонированием. Стандартная методика предполагает установку проливных расходомеров-свидетелей. А если это G25 на действующем газопроводе с высоким давлением? Остановить поток нельзя, врезка эталона — целый проект.

В таких случаях иногда идём по пути косвенной поверки — проверяем работу каналов, стабильность сигналов с парных пьезодатчиков, анализируем исторические данные на предмет аномалий. Это, конечно, не заменяет полноценной поверки, но как экспресс-диагностика очень помогает принять решение о необходимости остановки и демонтажа. Кстати, у ?Сапфир? в некоторых моделях встроена функция самодиагностики, что немного облегчает жизнь.

Был у нас опыт на компрессорной станции с расходомерами DN300. По графику — поверка. По факту — приборы показывают устойчивое расхождение с косвенными расчётами по параметрам нагнетания. Стали разбираться. Методика поверки вроде бы соблюдена при прошлом визите. Оказалось, что за полгода до этого меняли состав газа, увеличили долю азота. А в настройках расходомера остались прежние значения скорости звука для среды. Перепрограммировали — всё встало на свои места. Вывод: методика поверки должна включать не только проверку аппаратной части, но и актуализацию тех данных, которые заложены в его ?мозги?.

Оборудование для поверки и его ограничения

Идеальный стенд для поверки ультразвуковых расходомеров — это дорого и громоздко. Особенно когда речь заходит о диаметрах типа DN500 или DN600, которые также есть в линейке ультразвуковых расходомеров ?Сапфир?. Не каждая поверочная организация имеет такие возможности. Часто прибегают к секционному методу — поверяют один измерительный канал (пару датчиков) на малом диаметре, а потом пересчитывают на большой, используя коэффициенты. Это допустимо по некоторым методикам, но требует глубокого понимания гидродинамики и конструкции конкретного прибора.

Стенды на основе эталонных турбинных или кориолисовых расходомеров хороши, но и они не панацея. При низких расходах, близких к нижнему пределу измерений прибора, погрешность эталона может быть сопоставима с погрешностью поверяемого ультразвуковика. В таких случаях в отчёте приходится делать расширенную запись о неопределённости, что не все заказчики понимают и принимают.

Лично я больше доверяю комбинированным методам. Например, для расходомеров на воду хорошие результаты даёт поверка методом переменного перепада давления в сочетании с весовым методом на малых расходах. Для газовых, как те же мембранные и ультразвуковые газовые счётчики от ООО ?Чжэцзян Сапфир Приборная Технология?, часто используется метод газовых часов или поверка с помощью переносных эталонных устройств типа Bell Prover. Информацию об их оборудовании всегда можно уточнить на их сайте https://www.zjlbs.ru, чтобы понимать, на какие режимы они сами ориентируются при калибровке.

Ошибки монтажа и их влияние на результаты поверки

Это, пожалуй, самая болезненная тема. Можно идеально провести методику поверки в лаборатории, выдать свидетельство, а после установки на объекте прибор будет врать. И виноват окажется не производитель и не поверитель, а монтажники. Типичные ошибки: недостаточные прямые участки до и после расходомера. Для ультразвуковых приборов это критично. Производители, та же компания ?Сапфир?, дают рекомендации — например, 10D до и 5D после для DN80. На практике же часто упираются в 5D и 3D, потому что место ограничено.

Другая беда — это несоосность фланцев. Кажется, мелочь. Но перекос даже в пару градусов для многолучевого расходомера искажает путь ультразвукового луча, что ведёт к систематической погрешности. И эту погрешность поверка на идеально смонтированном стенде не выявит. Поэтому в последнее время мы всегда рекомендуем заказчикам, особенно для ответственных участков с диаметрами от DN150 и выше, проводить не только поверку, но и аудит монтажа. Иногда полезнее потратить время на выверку соосности, чем потом ломать голову над странными показаниями.

Был показательный инцидент с одним из ультразвуковых расходомеров на линии подачи технологического газа. После монтажа и пуска показания плавали. Поверочная организация, проводившая первичную поверку, открещивалась — прибор исправен. Стали смотреть глубже. Оказалось, что сразу после расходомера стоял полнопроходной шаровой кран, который по проекту должен был быть всегда открыт. Но на деле его прикрывали на 80% для регулировки потока на смежном участке. Создавался сильный вихревой шлейф, который и вносил помеху. Вывод: методика поверки не учитывает реальную эксплуатационную арматуру, а её влияние может быть фатальным.

Взгляд в будущее: цифровизация и самодиагностика

Современные ультразвуковые расходомеры, особенно такие как предлагает ?Сапфир? с NB-IoT, — это уже не просто измерители расхода, а узлы сбора данных. Это неизбежно повлияет и на методику поверки. Видится, что в будущем акцент сместится с периодической поверки ?на стенде? на непрерывный мониторинг метрологических характеристик через встроенные средства самодиагностики и анализ big data. Уже сейчас некоторые модели могут отслеживать стабильность времени прохождения сигнала, уровень шумов, температуру пьезоэлементов.

Если прибор десятилетиями показывает стабильную картину, а все внутренние диагностические параметры в норме, есть ли смысл гонять его на поверку раз в 2-4 года? Вопрос риторический. Метрологическое сообщество к этому, конечно, не готово, но тренд налицо. Возможно, скоро появится новая гибридная методика, сочетающая выборочную лабораторную поверку с постоянным анализом эксплуатационных данных, передаваемых, например, на платформу производителя.

Для таких компаний, как ООО ?Чжэцзян Сапфир Приборная Технология?, это открывает новые возможности. Они могут не только поставлять оборудование, но и предлагать сервис постоянного метрологического сопровождения на основе данных с своих приборов. Это уже не просто продажа счётчика G4 или G40, а предоставление гарантии точности измерений на весь срок службы. И в этом контексте классическая методика поверки станет лишь одним из инструментов, а не единственной истиной. Но до этого ещё надо пройти путь по унификации данных самодиагностики и разработке новых стандартов, что, как всегда, будет самым сложным.