ультразвуковые расходомеры счетчики газа

Когда говорят про ультразвуковые расходомеры, многие сразу думают о чём-то суперсовременном и безотказном. Но на деле, главное заблуждение — считать их универсальной панацеей. Да, точность высокая, механических изнашивающихся частей нет, но это не значит, что поставил и забыл. Особенно с газом. Тут и состав среды играет, и давление скачет, и пыль в трубопроводах бывает. Сам долгое время считал, что главное — правильно подобрать диаметр, ан нет, история всегда сложнее.

Где кроются подводные камни в выборе?

Смотришь на типоразмеры, например, от G1.6 до G40 для бытовых и коммерческих счётчиков, или от DN32 до DN600 для промышленных ультразвуковых расходомеров, и кажется — охвачено всё. Но вот пример из практики: заказчик требовал учёт на выходе из ГРПШ, давление до 0.6 МПа, диаметр DN100. По паспортам многих приборов — подходит. Поставили. А через полгода начались ?пляски? показаний. Оказалось, в газе после регулятора периодически появлялся конденсат, мельчайшие капли. Для механического счётчика — не страшно, а для ультразвука, который измеряет время прохода сигнала, — критично. Сигнал рассеивался, точность падала. Пришлось пересматривать точку установки, ставить дополнительные фильтры-сепараторы. Вывод: паспортный диапазон давлений (скажем, от 60 кПа до 10 МПа) — это одно, а реальный состав и состояние среды — совсем другое. На бумаге всё работает.

Ещё один момент — калибровка и настройка нуля. Многие забывают, что ?ультразвук? чувствителен к температурным дрейфам электроники. Особенно в неотапливаемых помещениях или на улице. Была история на котельной: днём работают, ночью простой. Перепад температур в кожухе прибора достигал 30 градусов. Показания на малых расходах начинали ?уплывать?. Пришлось закладывать регулярную, раз в квартал, проверку нуля в полевых условиях, а не только на поверочном стенде. Это та самая ?мелочь?, которую в брошюрах не пишут, но которая съедает всю точность.

И конечно, монтаж. Кажется, что сложного — врезал в трубу. Но если монтажные патрубки не выдержаны по длине прямого участка до и после прибора (а для ультразвуковых счётчиков газа это требование жёстче, чем для турбинных), возникают вихревые потоки. Преобразователи стоят под углом, сигнал идёт по диагонали потока — и вот уже ошибка в 2-3% есть, хотя прибор абсолютно исправен. Учились на своих ошибках, теперь всегда рисуем для монтажников подробную схему с размерами.

Опыт с конкретными продуктами и нишами

В последнее время часто работаем с продукцией компании ООО ?Чжэцзян Сапфир Приборная Технология?. Не буду говорить, что это идеал, но в их линейке есть продуманные моменты. Например, их ультразвуковые газовые счётчики для диапазонов среднего давления. Брали для одного проекта по учёту газа на мини-ТЭЦ. Нужен был DN150, давление до 1.6 МПа. Привлекло то, что в базовой комплектации уже был встроенный температурный корректор и датчик давления. Не нужно городить отдельные модули, меньше точек отказа. Информацию по ним можно найти на их сайте https://www.zjlbs.ru, где указаны все типоразмеры и параметры.

Что интересно, у ?Сапфира? в ассортименте есть и мембранные счётчики с NB-IoT, и ультразвуковые. Это правильный подход, на мой взгляд. Потому что не бывает одного решения для всех задач. Для малых расходов, для квартирных учётов — мембранные или ротационные счётчики часто и надёжнее, и экономичнее. А вот где большие диаметры, высокое давление или требуется высокая точность на широком диапазоне расходов — тут уже выходит на сцену ультразвуковой расходомер. Они это понимают и предлагают комплекс, а не толкают одну технологию.

Работали мы с их моделью на DN200 для магистрального ввода на промышленное предприятие. Давление 4 МПа. Сложность была в том, что газ содержал примеси масла от компрессора. Производитель заявил устойчивость к умеренному загрязнению. По факту — работал, но раз в полгода требовалась профилактическая очистка окон преобразователей. Без этого постепенно падала чувствительность. Это не недостаток, это реальная эксплуатация. Главное — понимать эти условия заранее и закладывать их в регламент обслуживания.

Неудачи, которые учат больше, чем успехи

Был у нас один провальный проект, о котором не люблю вспоминать, но который многому научил. Решили поставить ультразвуковой счётчик на учёт попутного нефтяного газа (ПНГ). Состав нестабильный, давление прыгает, плюс высокая влажность. Выбрали прибор, рассчитанный на высокое давление, с хорошим запасом. Смонтировали. Первые две недели — всё прекрасно, данные стабильные. Потом начались резкие, ничем не объяснимые всплески расхода в ночное время, когда технологический процесс стоял.

Месяц ломали голову. Проверяли электронику, перепрограммировали, меняли место установки. Оказалось всё ?проще?. В составе ПНГ было значительное количество водяного пара, который в ночные часы при падении температуры конденсировался на стенках трубопровода до состояния тумана. Акустический импеданс этой взвеси резко отличался от газа. Ультразвуковой импульс на некоторых трассах между датчиками просто не доходил или приходил с сильным искажением. Электроника пыталась это интерпретировать как скачок скорости потока. Прибор был технически исправен, но абсолютно не подходил для такой среды без серьёзной подготовки газа. Пришлось признать ошибку и менять технологию учёта. С тех пор химический состав и возможность конденсации — первые пункты в чек-листе при выборе.

Этот случай также показал важность диагностических функций самого прибора. Современные ультразвуковые расходомеры должны не просто показывать цифру расхода, но и иметь встроенную диагностику качества сигнала, коэффициента заполнения, зашумлённости. Чтобы можно было дистанционно, по падению качества сигнала, понять, что пора ехать и смотреть, а не слепо верить цифре на экране.

Про монтаж, настройку и дальнейшую жизнь прибора

Часто заказчик, заплатив за современный ультразвуковой счётчик газа, считает, что на этом затраты закончились. На самом деле, правильный монтаж — это 50% успеха. И здесь не только про прямые участки. Важна вибрация трубопровода. Был случай на компрессорной станции: прибор выдавал сильный разброс. Калибровка — идеальная, участки — соблюдены. Стали смотреть глубже — оказалось, труба, на которую поставили, имела резонансную вибрацию от работы соседнего агрегата. Эта микровибрация влияла на положение датчиков относительно друг друга. Пришлось делать дополнительный независимый силовой крепёж для корпуса расходомера, развязывая его от вибрации трубы. После этого показания устаканились.

Настройка. Многие думают, что достаточно ввести диаметр трубы и всё. Но хорошая практика — это ввод реальных параметров газа (плотность, вязкость) на основе паспорта газа или хроматографического анализа. Да, прибор может работать и на усреднённых, но для коммерческого учёта каждый процент на счету. Особенно это важно для ультразвуковых расходомеров большого диаметра, где абсолютные значения расхода огромны.

И конечно, поверка. Межповерочный интервал — это не ?срок годности?, после которого прибор умирает. Это гарантированный период, в течение которого производитель ручается за точность при соблюдении условий. У нас был опыт, когда прибор после 5 лет работы (МПИ 4 года) на поверочном стенде показал отклонение в пределах 0.3%. Его просто продлили. Всё зависит от условий. Агрессивная среда, перепады, пыль — могут ?съесть? этот ресурс быстрее. Поэтому моё правило — не тянуть до последнего, а закладывать диагностику и, при возможности, внеочередную проверку точности на месте, хотя бы методом сличения, если есть резервная линия.

Взгляд вперёд: интеграция и данные

Сейчас уже мало кого удивишь самим фактом измерения. Ключевой тренд — это данные и их интеграция. Современный ультразвуковой расходомер — это источник не только объёма, но и мгновенного расхода, температуры, давления, а также данных о собственном ?здоровье?. Упомянутая компания ?Сапфир?, кстати, предлагает решения с NB-IoT для мембранных счётчиков. Для ультразвуковых же, как правило, используются более мощные протоколы связи — Modbus, PROFIBUS, Ethernet. Важно не просто собрать эти данные, а чтобы они были структурированы и пригодны для анализа в SCADA-системе или АСУ ТП.

На одном из объектов мы столкнулись с проблемой: приборы отлично работали, данные шли на верхний уровень, но в единую систему учёта они интегрировались ?криво?. Из-за разных частот опроса и форматов данных возникали расхождения с данными от турбинных счётчиков на соседних узлах. Пришлось отдельно настраивать шлюз и прописывать единые правила агрегации данных. Это уже не вопрос метрологии, а IT, но без его решения вся точность самого дорогого расходомера теряет смысл.

И последнее. Часто спрашивают: стоит ли переходить на ультразвук? Мой ответ: не всегда. Если у вас стабильный режим, нет жёстких требований к диапазонности, и есть проверенные механические счётчики — может, и не стоит. Но если стоит задача учёта с широким изменением расхода, в условиях высокого давления (вплоть до тех же 10 МПа, которые заявляют некоторые производители), или нужна максимальная надёжность и минимальное обслуживание на труднодоступных узлах — тогда ультразвуковые счётчики газа становятся оправданным и часто единственно верным выбором. Главное — подойти к выбору без розовых очков, со всеми ?но? и ?если?, которые диктует реальная, а не паспортная жизнь прибора в трубе.