ультразвуковой расходомер ip68

Когда слышишь ?ультразвуковой расходомер ip68?, первое, что приходит в голову — это, конечно, полная защита от пыли и воды. Но вот в чём загвоздка: многие думают, что раз стоит маркировка IP68, то прибор можно хоть на дно реки опускать и забыть. На практике же эта защита — лишь одна часть пазла, и часто не самая сложная. Гораздо больше вопросов возникает к тому, как этот самый ультразвук ведёт себя в реальных условиях, особенно с газом, да ещё при разных давлениях. Я не раз видел, как заказчики фокусируются только на степени защиты, а потом удивляются, почему данные ?плывут? или прибор требует неожиданно частой поверки.

Не просто коробка с защитой

Возьмём, к примеру, продукцию от ООО ?Чжэцзян Сапфир Приборная Технология?. На их сайте https://www.zjlbs.ru видно, что они предлагают ультразвуковые расходомеры для газа, которые покрывают диапазон давлений от низких 60 кПа до серьёзных 10 МПа. Вот здесь и кроется первый профессиональный нюанс. IP68 — это здорово для корпуса, но что происходит с электроникой и самими ультразвуковыми преобразователями внутри при скачках давления, особенно при переходе, скажем, с 0.6 бара на 100? Герметичность не спасает от температурных деформаций или микросдвигов пьезоэлементов.

Я помню один проект на газораспределительном пункте, где как раз ставили приборы с заявленным IP68. Корпуса действительно выдерживали и дождь, и мойку под давлением. Но внутри, после нескольких циклов резкого изменения давления от 2 до 8 МПа, начался дрейф нуля. Оказалось, что проблема была не в попадании влаги, а в том, как крепилась измерительная часть внутри этого ?непромокаемого? корпуса. Вибрации от потока сделали своё дело. Так что IP68 — это не волшебная таблетка, а скорее обязательное, но недостаточное условие для жёстких сред.

Поэтому, глядя на линейку ?Сапфира? с диаметрами от DN32 до DN600, я всегда мысленно добавляю: а какова конструктивная жёсткость сенсорного участка для каждого типоразмера? Для DN600 с высоким давлением это совсем иная задача, чем для DN32, даже если корпус у обоих IP68.

Газ — он разный, и давление — не абстракция

В описании компании ?Сапфир? указано, что их ультразвуковые расходомеры подходят для применения в широком диапазоне давлений. Это ключевая фраза. ?Подходят? — это с точки зрения производителя. А с точки зрения монтажника или инженера эксплуатации возникает масса ?но?. Например, низкое давление, те же 60 кПа. Казалось бы, легко. Но при таком давлении скорость звука в газе сильно зависит даже от незначительных изменений состава газа или температуры. Ультразвуковой метод, основанный на измерении времени прохождения импульсов, становится очень капризным.

Был у меня опыт с установкой такого расходомера на выходе из метанольной установки. Газ — не идеальный метан, с примесями. Прибор, сертифицированный для низкого давления, вроде бы работал. Но его показания начинала ?вести? при падении давления ниже 80 кПа, хотя нижний предел заявлен в 60. Выяснилось, что алгоритмы компенсации, зашитые в процессор, были калиброваны для более-менее стабильного состава. При изменении плотности газа из-за примесей и низкого давления погрешность выходила за рамки. И это при идеально герметичном корпусе IP68! Пришлось допиливать настройки, связываться с техподдержкой, что, впрочем, с ?Сапфиром? прошло относительно безболезненно — у них оказались неплохие инженеры, понимающие суть проблемы.

И наоборот, высокое давление до 10 МПа. Здесь другая головная боль — механические напряжения. Ультразвуковые преобразователи, вмонтированные в тело расходомера, испытывают колоссальную нагрузку. IP68 гарантирует, что внутрь не просочится влага извне, но ничего не говорит о том, как поведёт себя внутренняя герметизация между измерительным каналом и камерой с электроникой при длительном воздействии 100 атмосфер. Здесь важен не столько стандарт защиты, сколько качество пайки, сварки и материалов.

Диапазон диаметров: от DN32 до DN600 — одна технология, но разные миры

Когда видишь в спецификации такую широкую линейку диаметров, как у ультразвуковых расходомеров ?Сапфира?, первая реакция — удобно, можно одним производителем закрыть весь участок. Но технология ультразвукового измерения на DN32 и на DN600 — это, по сути, две разные технологии, помещённые в общую методологическую оболочку.

На малых диаметрах, типа DN32 или DN50, критически важна точность монтажа и состояние внутренней поверхности трубы. Малейшая заусеница, окалина или даже неидеальная соосность приварного патрубка могут вызвать турбулентности, которые сведут на нет всю точность ультразвука. IP68 корпуса электронного блока тут вообще вторичен. А вот на больших диаметрах, типа DN400-DN600, основная проблема — это обеспечить достаточную энергию ультразвукового импульса, чтобы он ?пробил? газовый поток, и принять ослабленный сигнал. Здесь уже важнее качество и расположение преобразователей, а также интеллект вычислительного блока, который может отфильтровать шумы.

Работая с их моделью на DN200 для магистрального учёта, я столкнулся с интересным эффектом. При номинальном давлении в 4 МПа всё было идеально. Но при сезонном падении давления в сети до ~1.2 МПа и одновременном снижении расхода, прибор начал давать периодические выбросы в показаниях. Вскрытие (точнее, анализ данных) показало, что при таких условиях траектория ультразвукового луча немного ?искривлялась?, и время прохождения измерялось с ошибкой. Проблему решили обновлением прошивки, где скорректировали алгоритм для такого режима. Это к вопросу о том, что покупка прибора — это начало истории, а не конец.

IP68 в поле: мифы и реальность

Итак, вернёмся к нашему ультразвуковой расходомер ip68. Что даёт эта защита на практике? В полевых условиях — очень многое, но не всё. Главный плюс — возможность установки в колодцах, на открытых площадках, в прибрежных зонах с высокой влажностью и солёными брызгами. Корпус действительно не боится длительного погружения в воду, что проверялось лично (не специально, конечно, после паводка один блок оказался в воде на две недели — высушили, заработал).

Но есть и обратная сторона. Герметичный корпус — это плохой теплоотвод. В жаркий солнечный день электронный блок внутри может нагреваться сильнее, чем в обычном корпусе. А перегрев для точной электроники — враг. Приходится думать о солнцезащитных козырьках или установке в тени, что не всегда возможно по технологической схеме. Производители, в том числе и ?Сапфир?, конечно, закладывают рабочий температурный диапазон, но в реальности летом на юге России внутри такого IP68-бокса может быть и +70°C, если он на солнцепёке.

Ещё один практический момент — обслуживание. Чтобы вскрыть такой корпус для, например, замены SIM-карты в модуле NB-IoT (который тоже есть в ассортименте компании), нужен специальный инструмент и чёткое соблюдение процедуры повторной герметизации. Если уплотнительное кольцо перекосится или на него попадёт песчинка — прощай, IP68. Поэтому в полевых условиях часто предпочитают проводить такие манипуляции в чистой мастерской, а не на ветру и морозе.

Мысли вслух о выборе и не только о защите

Подводя неформальные итоги, скажу так: выбирая ультразвуковой расходомер, особенно с IP68, смотришь на сайт https://www.zjlbs.ru, видишь красивые цифры по давлениям и диаметрам, и это важно. Но за этими цифрами должна стоять инженерная глубина. Важно понимать, для какого конкретно газа, с каким ожидаемым диапазоном изменения состава, давления и расхода ты его ставишь.

Опыт с продукцией ?Сапфира? в целом положительный. Их приборы, особенно в среднем диапазоне диаметров (DN100-DN250), показали себя стабильно. Но ключевой урок, который я вынес — никогда не рассматривай степень защиты IP68 как главный козырь. Это базовый гигиенический фактор. Гораздо важнее, как реализована сама ультразвуковая измерительная часть, насколько гибко и умно работает вычислительный алгоритм, и, в конечном счёте, насколько производитель готов поддерживать свои изделия не на бумаге, а в реальных, иногда неидеальных, условиях.

Поэтому, когда сейчас кто-то спрашивает меня про ?ультразвуковой расходомер ip68?, я сначала задаю кучу встречных вопросов про среду, режимы и место установки. А уже потом, в рамках подходящих вариантов, смотрю на ту самую защиту от воды и пыли. Она должна быть, но она лишь позволяет прибору выжить, чтобы выполнять свою главную работу — точно измерять. А вот с точностью как раз и начинается самое интересное.