газовый расходомер на низкие расходы

Когда говорят про газовый расходомер на низкие расходы, многие сразу думают о сверхчувствительных сенсорах и микропотоках. Но на практике главная головная боль — не сам датчик, а всё, что вокруг него. Шумы, вибрации, температурные перепады, да даже конденсат в линии — на нормальных расходах это фон, а на низких становится доминирующим фактором. Часто вижу, как проектировщики берут стандартный прибор и просто надеются на его нижний предел измерения. А потом на пуске установки получают или нули, или хаотичные скачки.

Неочевидные подводные камни монтажа

Вот, к примеру, история с одной опытной установкой по каталитическому крекингу. Задача — контроль подвода инертного газа-разбавителя, расходы мизерные, литры в час. По паспорту выбранный вихревой счетчик должен был справляться. Но не справился. Показания плавали на 30-40%. Причина оказалась банальной: слишком длинный прямой участок до счетчика не обеспечили, было всего три диаметра вместо рекомендованных десяти. На обычных расходах это простительно, а здесь закрутки потока от колена не успевали затухнуть, и вихреобразование шло вразнобой.

Еще один момент — это давление в линии. Кажется, при чем тут оно? Оказалось, что при очень низких расходах изменение давления даже на 0.1-0.2 бара может влиять на плотность газа достаточно, чтобы поправочный коэффициент съезжал. И если в системе нет стабилизатора, а есть, скажем, пульсирующая подача от компрессора, то считать что-то вменяемое становится невозможно. Пришлось ставить буферную емкость-ресивер, о которой изначально не думали.

И, конечно, подготовка газа. Малейшая пыль, масляная аэрозоль от компрессора — для обычного расходомера это грязь, для низкорасходного это уже может быть механическое препятствие. На той же установке пришлось врезать дополнительный фильтр тонкой очистки с отстойником, причем расположить его максимально близко к точке измерения. Это, кстати, добавило проблем с обвязкой и доступом для обслуживания.

Выбор типа прибора: не только точность

Термоанемометрические, кориолисовые, ультразвуковые — у каждого свои грабли. Термоанемометры, например, чувствительны к составу газа. Поставили калибровку на азот, а пошел газ с другой теплоемкостью — все, прощай, точность. Кориолисовы — тяжеловесы, и для очень низких давлений могут быть капризны, плюс чувствительны к внешней вибрации. Ультразвуковые, особенно время-импульсные, для низких расходов требуют идеальной чистоты потока и тишины в трубопроводе.

Однажды пробовали адаптировать стандартный ультразвуковой расходомер, заказав специальное программное обеспечение с усиленным алгоритмом для низких скоростей. Результат был так себе. Алгоритм стал настолько ?чувствительным?, что начал учитывать шум от шарового крана, расположенного в двух метрах. Пришлось признать эксперимент неудачным. Вывод: часто дешевле и надежнее сразу выбрать специализированную модель, заточенную под низкие расходы, чем пытаться доработать универсальную.

Здесь стоит упомянуть и про производственную базу. Когда нужна нестандартная обвязка или монтажный узел, способный минимизировать возмущения потока, важно, чтобы у производителя или интегратора были возможности для механической обработки. Видел решения от ООО Шицзячжуан Гудвин Газовое Оборудование — на их сайте cn-jiayun.ru указано, что в оснащении есть токарные и сверлильные станки, кромкострогальные и резьбонарезные. Это не просто список. Для низкорасходной техники такая база означает, что можно изготовить переходной патрубок с идеально гладкой внутренней поверхностью или посадочное место под датчик с минимальными выступами — те самые мелочи, которые решают всё.

Калибровка и поверка: поле для ошибок

Самая большая иллюзия — что поверил на заводе и забыл. Для газового расходомера на низкие расходы процедура поверки в полевых условиях часто миф. Стандартные проливные установки на него не рассчитаны. Приходится либо снимать и везти в специализированный центр (простой установки), либо организовывать калибровку на месте методом замещения или с помощью эталонного газового счетчика-дозатора. И то, и другое — время и деньги.

У нас был случай на газовой хроматографии, где требовался точный учет газа-носителя. Решили делать периодическую проверку калибровочным газовым шприцем большого объема. Сработало, но только после того, как обеспечили термостатирование и самого шприца, и участка трубки. Без этого расширение-сжатие газа от температуры руки вносило погрешность больше, чем измеряемый эффект.

Поэтому сейчас при выборе прибора одним из ключевых вопросов стал вопрос о встроенных средствах самодиагностики и возможности удаленной верификации сигнала. Не всех производителей об этом спрашивают, а зря.

Интеграция в систему: когда показания есть, а пользы нет

Допустим, прибор выбран, смонтирован, показывает красивую стабильную кривую. А что дальше? Сигнал с низкорасходного расходомера часто имеет низкий уровень и высокоимпедансный выход. Длинные провода до АСУ ТП — антенна для наводок. Приходится ставить усилители-нормализаторы прямо у точки отбора сигнала, а это еще один узел в цепи надежности.

В одной системе управления печью сигнал от такого расходомера использовался в контуре PID-регулирования. И выяснилось, что время отклика самого прибора (time constant) сопоставимо с постоянными времени процесса. В итоге регулятор работал вразнос, постоянно перерегулируя. Пришлось вводить в логику контроллера искусственную задержку и фильтрацию, фактически ?усредняя? и без того медленный сигнал. Точность управления, ради которой всё и затевалось, немного пострадала.

Это к вопросу о том, что мало купить точный датчик. Надо понимать всю цепочку: физический процесс -> первичный преобразователь -> передача сигнала -> обработка в контроллере -> управляющее воздействие. Слабое звено может быть где угодно.

Мысли вслух о надежности и ?железе?

В погоне за точностью измерения иногда забывают про надежность в долгосрочной перспективе. Сложная электронная начинка, миниатюрные сенсоры — все это требует стабильных условий. В цеху с перепадами температур и вибрацией ресурс может быть меньше заявленного. Поэтому я теперь всегда смотрю на исполнение корпуса, класс пылевлагозащиты и, опять же, на возможность качественного монтажа.

Тут возвращаюсь к вопросу о производственных возможностях. Если компания, как та же ООО Шицзячжуан Гудвин Газовое Оборудование, имеет полный комплекс станочного и контрольно-измерительного оборудования (дробеструйку для очистки, сварочники, отрезные шлифмашины), это говорит о том, что они могут не просто собрать узел из готовых компонентов, а именно изготовить и подготовить его ?под ключ?. Для ответственного участка с низкими расходами это критично: можно заказать сварной шов без заусенцев внутри, камеру отбора давления с полированной поверхностью или защитный кожух, гасящий вибрацию. Мелочь, но из таких мелочей и складывается стабильная работа газового расходомера на низкие расходы в реальных, а не лабораторных условиях.

В итоге, мой главный вывод прост: работа с низкими расходами газа — это системная задача. Нельзя просто взять ?чувствительный? прибор из каталога. Надо проектировать весь участок: от подготовки газа и условий монтажа до передачи и обработки сигнала. И ключ к успеху часто лежит не в данных о точности, а в понимании физики процесса и в возможностях обеспечить этому процессу идеальные, или хотя бы приемлемые, условия. Иначе все эти низкие расходы так и останутся на бумаге, а на деле будут просто красивыми, но бесполезными цифрами на экране.