Ультразвуковой газовый счетчик с широким диапазоном измерений

Когда говорят про ультразвуковой газовый счетчик с широким диапазоном измерений, многие сразу представляют себе какую-то универсальную панацею, ?поставил и забыл?. На деле же, этот самый ?широкий диапазон? — это и главный козырь, и источник самых неожиданных головных болей. Особенно если пытаться впихнуть один и тот же прибор и в магистраль среднего давления, и на выходе регуляторной станции, где скачки могут быть дикими. Сам долгое время думал, что главное — это точность на переходных режимах, а оказалось, что устойчивость к вибрациям от соседнего компрессорного цеха может оказаться куда более критичным параметром. Вот об этих нюансах, которые в каталогах часто мелким шрифтом, и хочется порассуждать.

Что на самом деле скрывается за ?широким диапазоном??

В спецификациях обычно красуются впечатляющие цифры, скажем, от 0.04 м/с до 65 м/с по скорости потока. Звучит здорово. Но когда начинаешь внедрять, выясняется, что на нижней границе, особенно в больших диаметрах типа DN300 и выше, счетчик становится чувствительным ко всему: к пузырькам в газе после некачественной осушки, к наклону участка трубы, который монтажники могли слегка ?завалить?. Казалось бы, мелочь. А потом при поверке вылезает недопустимая погрешность на малых расходах. Широкий диапазон — это не про то, чтобы охватить всё, а про то, чтобы сохранить заявленный класс точности именно во всем этом диапазоне. И вот здесь уже начинается разделение на приборы, которые действительно могут, и на те, которые просто имеют такую опцию в меню.

Например, в линейке ультразвуковых расходомеров от компании ООО ?Чжэцзян Сапфир Приборная Технология? (информацию о продукции которой можно найти на www.zjlbs.ru) заявлены давления от низких 60 кПа до высоких 10 МПа. Это серьезная заявка. Но мой опыт подсказывает, что для работы на 10 МПа и, условно, на 0.6 бар — это должны быть несколько разные конструктивные решения по корпусу и датчикам давления. Поэтому всегда смотрю, есть ли у производителя разные модификации внутри одной линейки или это одна ?железка? на все случаи жизни. Второй вариант всегда вызывает вопросы.

И еще момент — температурная компенсация. Широкий диапазон измерений часто подразумевает и работу в разных температурных условиях. Алгоритмы компенсации скорости звука в газе — это святое. Помню случай на котельной, где счетчик летом и зимой давал расхождение в 1.5-2% на одинаковом расходе. Производитель клялся, что компенсация есть. Оказалось, что встроенный термодатчик измерял температуру самого электронного блока, а не газа в трубе. Пришлось ставить выносной. Мелочь? Нет, это как раз та деталь, которая отличает продуманный прибор от сырого.

Диапазон диаметров: от DN32 до DN600 — одинаков ли подход?

Когда видишь в описании, как у того же ?Сапфира?, что приборы охватывают диаметры от DN32 аж до DN600, первая мысль — технология масштабируемая. Отчасти это так. Но нюансы монтажа и калибровки для DN32 и для DN600 — это две большие разницы. На малых диаметрах критична точность изготовления измерительного канала, чистота внутренней поверхности. Любая заусеница от сварки — и профиль потока искажается, а ультразвуковой метод это очень хорошо чувствует.

На больших диаметрах, от DN200 и выше, возникает другая проблема — обеспечить акустическую связь между противоположными датчиками. Сигнал ослабевает, больше влияние шумов. Тут уже важна мощность излучателя и чувствительность приемника. Часто производители для больших труб используют многолучевую схему (два, три луча), чтобы усреднить скорость по сечению. Это хороший признак. Если в спецификации на DN500 указана однолучевая схема — это повод глубоко задуматься о репрезентативности измерения при неидеальном потоке (а он почти никогда не бывает идеальным).

Практический совет, который всегда даю: при заказе счетчика на большой диаметр обязательно запрашивать протокол первичной калибровки на стенде, максимально приближенном к вашим условиям. Желательно, с имитацией реальной длины прямых участков до и после счетчика. Потому что ?широкий диапазон измерений? на идеальном стенде и на реальном объекте — это, порой, немного разные вещи.

Давление: от низкого до высокого — где подводные камни?

Заявленный диапазон давлений от 60 кПа до 10 МПа — это, опять же, не про один конкретный счетчик. Как правило, это границы всей линейки. Для сетей низкого давления (того же 60 кПа, что примерно 0.6 бар) основная проблема — это малые перепады давления на самом счетчике. Ультразвуковой метод здесь в выигрыше, так как он безынерционный и не создает существенного сопротивления. Но важно, чтобы электроника корректно обрабатывала слабые сигналы.

А вот высокое давление, особенно 10 МПа (100 бар) — это уже область магистральных газопроводов. Здесь требования к механической прочности, сертификации (взрывозащита, стойкость к внешним воздействиям) на порядок выше. Материал корпуса, тип фланцев, уплотнений — всё это должно соответствовать классу давления. Часто вижу, как выбирают счетчик только по диаметру и диапазону расхода, забывая проверить, на какое именно максимальное рабочее давление рассчитана конкретная приобретаемая модификация. Паспортное ?до 10 МПа? может относиться к другой модели в каталоге.

Из практики: на одном из объектов поставили ультразвуковой счетчик, заявленный для высоких давлений. Все хорошо, но через полгода начался дрейф показаний. При вскрытии (после снятия, конечно) обнаружили микротрещины в посадочных местах пьезоэлементов. Производитель признал, что для данного давления была использована не совсем подходящая керамика. Вывод: широкий диапазон по давлению должен быть обеспечен соответствующими материалами и конструкцией, а не только надписью в паспорте.

Интеграция и ?умные? функции: необходимость или маркетинг?

Современный ультразвуковой газовый счетчик — это уже редко просто измеритель объема. Это устройство с выходом для систем телеметрии, часто с встроенными интерфейсами типа NB-IoT, как в мембранных счетчиках от ?Сапфира?. С одной стороны, это удобно — данные сами уходят в облако. С другой — это дополнительный источник потенциальных проблем. Стабильность связи, настройка SIM-карты, энергопотребление (особенно если счетчик от батареи).

Часто сталкивался с ситуацией, когда заказчик требует все ?умные? функции, но по факту ими не пользуется, а платит за них. Или хуже — функция есть, но она ?сырая?. Например, встроенный самодиагностиз. В идеале он должен предупреждать о падении качества сигнала, загрязнении датчиков. На практике же иногда выдает ложные тревоги или, наоборот, молчит при реальных проблемах. Доверять нужно, но проверять — обязательно. Лучше, чтобы был простой и понятный локальный интерфейс (дисплей, оптический порт) для быстрой диагностики на месте.

И еще про NB-IoT. Технология перспективная, но покрытие сети — вещь неоднородная. Перед массовой установкой счетчиков с такой опцией настоятельно рекомендую провести тест на конкретном объекте с SIM-картой местного оператора. Чтобы потом не оказалось, что в подвале или удаленном цеху сигнала нет, и счетчик превращается в ?черный ящик?, данные с которого можно считать только вручную.

Выбор и внедрение: субъективные заметки из поля

Итак, как же выбрать? Видя в каталоге www.zjlbs.ru широкую линейку от G1.6 до DN600, не стоит хвататься за самую универсальную модель. Нужно четко определить свои граничные условия: минимальный и максимальный ожидаемый расход (не просто ?от и до?, а с учетом сезонности и перспектив развития), давление, состав газа (особенно влажность, наличие примесей), условия монтажа (длина прямых участков, вибрация). И уже под эти условия искать прибор, у которого заявленные характеристики имеют запас.

Всегда прошу у поставщика или производителя, вроде ООО ?Чжэцзян Сапфир Приборная Технология?, не просто красивый буклет, а детальные отчеты об испытаниях, особенно на границах диапазонов. Хороший признак — если у них есть ответы на каверзные вопросы про влияние электромагнитных помех, работу при неполном заполнении трубы, сроки стабильности метрологических характеристик.

И последнее. Самый широкий диапазон измерений не спасет от неправильного монтажа. Ультразвуковой счетчик требователен к условиям установки. Если нет возможности обеспечить рекомендуемые прямые участки (а они могут быть 10D до и 5D после, а то и больше), стоит рассмотреть вариант с предустановленным профилятором потока. Это удорожает решение, но может спасти от огромных погрешностей в будущем. В общем, ультразвуковой газовый счетчик с широким диапазоном измерений — инструмент мощный, но не прощающий невнимательности. От его выбора и установки зависит не только учет, но и, в конечном счете, экономика всего объекта.