Ультразвуковая расходометрия: дорогая экзотика или современный метод измерения?
Проблема массовой установки приборов учета у потребителей. Электромагнитные расходомеры как приборы, которые по сравнению с другими типами измерителей расхода имеют более высокие метрологические характеристики. Погрешности электромагнитных расходомеров.
Рубрика | Физика и энергетика |
Вид | статья |
Язык | русский |
Дата добавления | 03.05.2019 |
Размер файла | 22,2 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Ультразвуковая расходометрия: дорогая экзотика или современный метод измерения?
к.т.н. С.И. Покрас, генеральный директор,
к.т.н. А.И. Покрас, директор,
к.т.н. И.А. Гришанова, ведущий инженер,
ООО "Фирма "СЕМПАЛ", г. Киев
Основное содержание работы
От редакции: те предприятия, которые столкнулись с необходимостью массовой установки приборов учета у потребителей, как правило, встают перед вопросом: какой расходомер, как основной элемент узла учета, выбрать? Речь идет не о конкретном производителе, а о принципе действия: механический, вихревой, ультразвуковой или электромагнитный - что лучше подойдет для конкретных условий эксплуатации? В большинстве случаев выбор еще уже - ультразвуковой или электромагнитный. Производители и тех, и других приводят целый ряд преимуществ своей продукции. Приведенные ниже две статьи тому подтверждение. Но выбор должен быть оправдан не рекламой, а отзывами об эксплуатации. Например, анализ информации, полученной в ходе опроса более чем 60 теплоснабжающих организаций, проведенного НП "Российское теплоснабжение", позволил рекомендовать для установки в г. Москве только три типа приборов (с электромагнитными преобразователями расхода) из огромного числа рассмотренных (подробнее с этими материалами можно ознакомиться на сайте НП "Российское теплоснабжение" www.rosteplo.ru). Мы призываем, не выяснять какой прибор лучше (это бессмысленное занятие), а делиться опытом, как они работают в конкретных условиях. Страницы "НТ" и "РосТепло.ru" всегда открыты для всех, кто готов делиться информацией с коллегами.
Сегодня для желающих купить и установить теплосчетчик существует большой выбор таких приборов, работающих на базе различных измерительных преобразователей расхода. Среди наиболее распространенных методов, позволяющих измерить расход или объем протекающей по трубопроводу жидкости (теплоносителя), выделяют электромагнитный, ультразвуковой, вихревой и скоростной (механические расходомеры).
На вопрос: "Какой метод лучше?" - однозначно ответить нельзя. В каждом конкретном случае либо потребитель, либо грамотный установщик должны сами оценить все достоинства и недостатки каждого из методов и сделать оптимальный выбор с учетом возможностей потребителя. Два последних типа приборов (вихревой и механический) прежде всего, ориентированы на такого потребителя, который желает приобрести теплосчетчик по минимальной стоимости и для которого высокие метрологические характеристики в широком диапазоне измерений не принципиальны. Если же финансовые возможности заказчика позволяют, и речь идет о приобретении прибора с высокими метрологическими характеристиками в более широком диапазоне измерения, то ему часто предлагают теплосчетчики, построенные на базе электромагнитных преобразователей расхода. Остановимся на них более подробно.
Электромагнитные расходомеры в российских публикациях последних лет представляются как приборы, которые по сравнению с другими типами измерителей расхода имеют более высокие метрологические характеристики (погрешность ±1 - 2%) в чрезвычайно широком диапазоне измерения, достигающем 1: 500 и даже 1: 1000. В последнее время в Российской Федерации появились приборы с еще более широким диапазоном, намного превышающим уже и 1: 1000. Межповерочный интервал приборов при этом составляет 3-4 года. Примечательно, что приборов с такими блестящими характеристиками (и такой сравнительно невысокой стоимостью) не производится более нигде в мире. Если бы они там были, то другие производители по всем законам рынка в течение года должны были бы просто обанкротиться.
Однако, как показывают исследования известных российских специалистов [1-3], столь высокие характеристики электромагнитные теплосчетчики демонстрируют лишь после предварительных регулировок непосредственно в момент их первичного пролива при выпуске. В ходе же их последующей реальной многолетней эксплуатации в условиях теплосетей СНГ с загрязненным теплоносителем (металлические примеси, взвеси и пр.) эти характеристики не подтверждаются из-за отложения металлических частиц, накипи и шлама на внутренней поверхности электромагнитных расходомеров.
Согласно приведенным данным [1], после завершения межповерочного срока эксплуатации из 2445 предварительно промытых (!) электромагнитных приборов, не прошли первоначальную поверку 40%, реальный динамический диапазон измерения расхода составляет всего лишь 1: 25, а межповерочный интервал в 3 и более лет для указанных теплосчетчиков с учетом условий эксплуатации по мнению авторов указанной статьи является завышенным.
В работе [2] показано, что "лучшие зарубежные теплосчетчики, стоимость которых превосходит стоимость отечественных образцов в 2-3 раза, имеют пределы относительной погрешности ±2% в диапазоне измерений расхода теплоносителя 1: 100. В то же время, "подавляющее большинство отечественных производителей имеют пределы относительной погрешности ±2% в диапазоне измерений расхода 1: 200, более двух десятков теплосчетчиков, зарегистрированных в Реестре средств измерений, имеют указанные пределы погрешности в диапазоне измерений расхода 1: 500 и даже 1: 1000! В результате автором сделан вывод о том, что в России проведены довольно обширные исследования теплосчетчиков различных производителей, которые выявили вопиющее несоответствие их действительных эксплуатационных характеристик пределам, нормируемым в нормативно-технической документации (НТД). Результаты исследований не получили широкой огласки в силу отсутствия подлинной экономической целесообразности в получении объективной реальности у заинтересованных субъектов хозяйствования на данном рынке услуг.
Погрешности электромагнитных расходомеров также подробно рассмотрены и в работе [3]. В данной статье в результате скрупулезных расчетов убедительно доказано, что высокие точности и широкий диапазон, доходящий в современных электромагнитных приборах до 1: 1000 и более, скорее рекламный ход производителей подобного оборудования, чем доказанный факт. Реальный же диапазон, в лучшем случае, в 5-10 раз меньше. Но самое главное то, что для практического теплоучета диапазон измерения, легко зашкаливающий за 1: 1000, еще и абсолютно не нужен, разве что для прецизионного измерения микро - и милли расходов (но это уже что-то из области космической техники).
Довольно серьезные недостатки электромагнитных приборов перечислены и в отчете Рабочей группы, занимавшейся выбором технических решений при реализации Постановления Правительства г. Москвы от 10.02.04 г. № 77-ПП об установке приборов теплового учета на жилые дома (см. http://www.rosteplo.ru/NPRT/NPRT/delo. php). В указанном отчете приведен детальный и, с нашей точки зрения, объективный анализ преимуществ и недостатков различных типов приборов. При этом для электромагнитных расходомеров указаны довольно существенные недостатки: "снижение точности измерения при налипании осадков на рабочие поверхности; дестабилизация показаний счетчика (смещение нуля, появление систематических погрешностей и др.) из-за блуждающих токов на трубопроводах; невозможность работы от автономного источника питания". Для ультразвуковых расходомеров упомянут всего лишь один недостаток: "необходимость длинных прямых участков до и после приборов для выравнивания однородности потока теплоносителя". Но ведь на практике эти "длинные" участки составляют всего лишь 50-100 см! Трудно поверить, что в теплопунктах 99,9% объектов не найдется лишних 1,5 м для установки теплосчетчика с прямыми участками.
При этом в том же отчете отмечено: "За рубежом, в наиболее развитых европейских странах, получили достаточно широкое применение ультразвуковые приборы. Это связано с высоким качеством теплоносителя, внутренней поверхности труб, используемых в теплосетях и отказом от ЦТП".
расходомер электромагнитный прибор учет
Почему же, несмотря на все вышеприведенные факты, электромагнитные приборы все же получили столь широкое распространение на рынке Российской Федерации по сравнению, например, с ультразвуковыми?
Вероятно, изначальное предпочтение, которое отдается электромагнитным приборам в России, во многом объясняется чисто исторически - еще с советских времен и в России, и в Прибалтике существовали крупные заводы по производству приборов такого типа. Поэтому на рынках г. Москвы и г. Санкт-Петербурга по некоторым данным доля электромагнитных расходомеров на сегодня превышает 80%.
Вторая причина - в большей сложности производственных процессов при выпуске ультразвуковых приборов по сравнению с электромагнитными. Действительно, чтобы досконально отработать собственную технологию изготовления ультразвуковых расходомеров, предприятию приходится тратить 5-10 лет. Только в ультразвуковом датчике может насчитываться от 10 до 30 деталей, не говоря уже о двух сотнях электронных компонентов, необходимых для высококачественного приема, передачи и обработки сигналов. Малейшее отклонение техпроцессов от стандарта - и характеристики ультразвукового прибора перестают соответствовать заявляемым. Поэтому при производстве таких приборов очень важна высокая культура изготовления, а она нарабатывается годами и только при массовом выпуске такого оборудования.
Отсюда и третья причина настороженного отношения к ультразвуковым расходомерам - дискредитация этого метода самими производителями такого оборудования, выпускающими не совсем качественные приборы на рынок. Так, например, широкое применение относительно дешевых теплосчетчиков с накладными (или врезными) ультразвуковыми датчиками на объектах с большими диаметрами условного прохода часто приводит к значительным расхождениям измерительных каналов, необходимости "калибровки" такого теплосчетчика на месте эксплуатации и прочим манипуляциям с прибором. Если же после такой "калибровки" расход изменился и каналы опять "разъехались", то говорят, что виноват сварщик - не туда наложил (или врезал) датчики, или установщик при запуске ввел не тот коэффициент вязкости. Понятно, что все это дискредитирует саму идею ультразвуковой расхо-дометрии в целом.
Таким образом, настороженное отношение к ультразвуку в России вероятно обусловлено отсутствием реально отвечающего современным техническим требованиям отечественного ультразвукового расходомера, который мог бы достойно конкурировать с отечественными же электромагнитными приборами, не говоря уже об ультразвуковых западноевропейских аналогах (как бы они кого-то не раздражали).
В Украине же, где с советских времен отсутствовали крупные производители электромагнитных приборов, количество ультразвуковых расходомеров всегда было высоким. Так, например, в АК "Киевэнерго" уже два года на жилые дома и объекты госсектора в подавляющем большинстве случаев устанавливаются ультразвуковые тепловодосчетчики (заметим, АК "Киевэнерго" - не небольшая "провинциальная", а 3-я в мире по величине энергопоставляющая компания после ОАО "Мосэнерго" и ОАО "Лен-энерго"). За последние 5 лет по АК "Киевэнерго" сохраняется устойчивая тенденция к увеличению доли ультразвуковых теплосчетчиков в общем количестве установленных приборов. Так, если в 1998 г. доля ультразвуковых приборов, установленных на объектах АК "Киевэнерго", составляла 23%, то в 2003 г. их количество впервые превысило 50%.
Причина такого состояния дел, отраженного в статистике, проста - в ходе многолетней практической эксплуатации тысяч теплосчетчиков различных типов на загрязненном теплоносителе г. Киева (что характерно и для большинства теплосетей СНГ) ультразвуковые приборы, не имеющие при первичном выпуске столь впечатляющих характеристик, как электромагнитные, тем не менее действительно более надежно сохраняют свои метрологические показатели на протяжении межповерочного интервала по сравнению с другими типами приборов.
Достаточно полное и объективное сравнение теплосчетчиков различных типов проведено в [4], где в таблице 4 аккумулированы данные по всем типам счетчиков. Важно то, что статья написана специалистом из ГП "Теплоэнергетический комплекс Санкт-Петербурга", а этот город является "родиной" и потребителем большинства типов приборов, разработанных в бывшем СССР. Если бы в таблице 5 этой статьи были приведены данные СВТУ-10М производства фирмы "СЕМПАЛ", то там было бы написано, что динамический диапазон этих приборов равен 100, а класс точности - 1. Это хоть и не особо впечатляющие, но реальные и достаточные для практической расходометрии величины.
Причина, по которой столько внимания в данной статье уделено именно электромагнитным приборам с выдающимися характеристиками, заключается в следующем. Традиционно в России стандартизация и метрология находятся на очень высоком уровне, а документы, разрабатываемые в Москве, во многом становятся примером для специалистов-метрологов из других стран СНГ. На самой последней конференции Укрметртестстандарта в июне 2004 г. его ведущими представителями неоднократно подчеркивалась мысль о необходимости гармонизации (согласования) ГОСТов стран СНГ. Ведь несмотря на практически одинаковые условия работы оборудования, разница в нормативных документах действительно приводит к проблемам на этапе взаимного признания средств измерений и внесения их в Госреестры различных государств бывшего СССР.
Поэтому ситуация, когда в любой из стран СНГ появляются дешевые, законно внесенные в Госреестр теплосчетчики с фантастическими характеристиками, которые потом никак не подтверждаются при последующей многолетней эксплуатации, уже не является внутренним вопросом отдельных стран. Ведь такие приборы далее часто вносятся в Госреестры всех других стран СНГ, и ситуация автоматически распространяется сразу на весь рынок СНГ.
В заключение отметим, что авторы статьи ни в коем случае не выступают против каких-либо типов тепловодосчетчиков, кроме ультразвуковых. Мы считаем, что на рынке в равной мере должны быть представлены все типы приборов. Однако, относительное замалчивание реально существующих недостатков одних приборов и молчаливое игнорирование достоинств других - не самый лучший способ развития рынка приборов тепловодоучета.
Выводы
1. Несмотря на массовое использование электромагнитных приборов, им свойственны и многочисленные недостатки, подробно и убедительно рассмотренные в статьях известных российских авторов [1-3]. Столь широкое применение таких приборов объясняется во многом лишь исторически сложившимся рынком производителей в России и не гарантирует сохранения заявляемых высоких метрологических характеристик на протяжении межповерочного интервала при работе на загрязненном теплоносителе, что характерно для всех стран СНГ.
2. Имея при первичном выпуске достаточно средние метрологические характеристики по сравнению с некоторыми электромагнитными приборами, ультразвуковые теплосчетчики при последующей многолетней эксплуатации более надежно их сохраняют.
Литература
1. Данилов Е.А., Бригаденко И.Н., Иванова Г.М., Парамонова Е.Ю. Хорош ли продолжительный межповерочный интервал теплосчетчиков при расширенном диапазоне измерения расхода // Энергосбережение. 2003. № 5.
2. Милейковский Ю.С. Реальности коммерческого учета тепловой энергии и теплоносителя в России. Размещено на сайте "Теплопункт" 11.10.04.
3. Лупей А.Г. Расходомеры со сверхширокими диапазонами измерений: желаемое и действительное. Материалы 3-го Международного научно-практического форума двух конференций: 18-й - "Коммерческий учет энергоносителей" и 13-й - "Совершенствование измерений расхода жидкости, газа и пара" 2-4 декабря 2003. - Санкт-Петербург. 2003. С.375-390.
4. Осипов Ю.Н. Рекомендации к выбору преобразователей расхода и их установке на трубопроводах узлов учета тепловой энергии. Труды 19-й конференции "Коммерческий учет энергоносителей", г. Санкт-Петербург, апрель 2004 г.
5. Gryshanova I., Korobko I. Research on developing propeller flowmeters with increased accuracy // Proceedings of HT/FED'04 ASME Heat Transfer/Fluids Engineering Summer Conference July 11-15, 2004. - Charlotte, North Carolina, USA. - 2004.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Общие сведения о приборах учета тепловой энергии и теплоносителя. Состав теплосчетчика. Функции, выполняемые тепловычислителем. Способы измерения расхода теплоносителя. Датчики расхода теплоносителя. Погрешность показаний электромагнитных расходомеров.
контрольная работа [545,6 K], добавлен 23.12.2012Основные характеристики электроизмерительных приборов. Надежное и бесперебойное электроснабжение сельскохозяйственных потребителей в производстве. Графики электрических нагрузок. Предохранители, тепловое реле, их устройство, принцип действия, применение.
контрольная работа [693,2 K], добавлен 19.07.2011Электродинамические измерительные приборы и их применение. Электродинамический преобразователь. Взаимодействие магнитных полей токов. Амперметры, ваттметры, фазометры на основе электродинамических преобразователей. Электромагнитные измерительные приборы.
реферат [101,8 K], добавлен 12.11.2008Общие вопросы устройства и теории электромеханических приборов. Магнитоэлектрические, электромагнитные, электродинамические, ферродинамические, электростатические, индукционные измерительные механизмы. Условные обозначения электромеханических приборов.
курсовая работа [1,8 M], добавлен 10.09.2012Электрическая станция. Тепловые установки. Тепловые конденсационные электростанции. Теплоэлектроцентраль и ее особенности. Преимущества тепловых станций по сравнению с другими типами станций. Особенности принципов работы, преимущества и недостатки.
реферат [250,8 K], добавлен 23.12.2008Положения метрологического обеспечения. Полномочия Комитета по стандартизации, метрологии и сертификации при Совете Министров РБ (Госстандарта). Классификация СИ и их характеристики. Основные характеристики средств измерения электрических величин.
дипломная работа [24,1 K], добавлен 12.11.2008Распространение идеи симметрично-физических переходов на полеволновой процесс. Образование электромагнитных свойств у более симметричной ЭМВ. Трактовка светового диапазона продольных ЭМВ. Симметрийно-физический переход в полеволновом процессе.
статья [34,6 K], добавлен 29.10.2006Разработка и апробация электростанции мощностью 4000 Вт на базе мощных конденсационных блоков К-800-240 с радиально-осевыми ступенями, имеющими более высокие показатели КПД по сравнению с осевыми. Модернизация ЦНД штатной турбины заменой рассеивателя.
дипломная работа [1,2 M], добавлен 21.05.2009Рассмотрение основных методов измерения электрической мощности и энергии в цепи однофазного синусоидального тока, в цепях повышенной и высокой частот. Описание конструкции ваттметров, однофазных счетчиков. Изучение особенностей современных приборов.
реферат [1,5 M], добавлен 08.01.2015Характеристика устройства и принципа действия электроизмерительных приборов электромеханического класса. Строение комбинированных приборов магнитоэлектрической системы. Шунты измерительные. Приборы для измерения сопротивлений. Магнитный поток и индукция.
реферат [1,3 M], добавлен 28.10.2010Прямые и косвенные виды измерения физических величин. Абсолютная, относительная, систематическая, случайная и средняя арифметическая погрешности, среднеквадратичное отклонение результата. Оценка погрешности при вычислениях, произведенных штангенциркулем.
контрольная работа [86,1 K], добавлен 25.12.2010Виды давления, классификация приборов для его измерения и особенности их назначения. Принцип действия мановакуумметров, характеристика их разновидностей. Многопредельные измерители и преобразователи давления. Датчики-реле давления, виды манометров.
презентация [1,8 M], добавлен 19.12.2012Рассмотрение исторического процесса развития электроизмерительной техники. Описание принципа действия электромагнитных, магнитоэлектрических, электродинамических (ваттметр), ферродинамических (логометры), термоэлектрических и детекторных приборов.
курсовая работа [2,1 M], добавлен 10.07.2010Магнитоэлектрические измерительные механизмы. Метод косвенного измерения активного сопротивления до 1 Ом и оценка систематической, случайной, составляющей и общей погрешности измерения. Средства измерения неэлектрической физической величины (давления).
курсовая работа [407,8 K], добавлен 29.01.2013Составление и обоснование электрической схемы измерения вольт-амперных характеристик полупроводниковых приборов. Определение перечня необходимых измерительных приборов и оборудования, сборка экспериментальной установки. Построение графиков зависимостей.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 19.11.2015Взаимосвязанные электромагнитные и механические изменения во время переходных электромагнитных процессов. Сравнение методик расчета токов короткого замыкания при трехфазном коротком замыкании. Сопротивление элементов схемы замещения автотрансформаторов.
курсовая работа [290,9 K], добавлен 03.11.2013Применение, устройство и принцип действия приборов для измерения давления: барометр-анероид, жидкостный и металлический манометр. Понятие атмосферного давления. Загадки об атмосферных явлениях. Причины различия в показателях давления с ростом высоты.
презентация [524,5 K], добавлен 08.06.2010Разработка измерительного канала контроля физического параметра технологической установки: выбор технических средств измерения, расчет погрешности измерительного канала, дроссельного устройства, расходомерных диафрагм и автоматического потенциометра.
курсовая работа [414,1 K], добавлен 07.03.2010Основные динамические характеристики средств измерения. Функционалы и параметры полных динамических характеристик. Весовая и переходная характеристики средств измерения. Зависимость выходного сигнала средств измерения от меняющихся во времени величин.
презентация [127,3 K], добавлен 02.08.2012Средства измерения температуры. Характеристики термоэлектрических преобразователей. Принцип работы пирометров спектрального отношения. Приборы измерения избыточного и абсолютного давления. Виды жидкостных, деформационных и электрических манометров.
учебное пособие [1,3 M], добавлен 18.05.2014