Р.В. Чернышов (мастер ЦТАИ КЦ-2) «Башкирскиераспределительные тепловые сети — Нефтекамск»
Всвязи с постоянным ростом цен на энергоносители, сырьевые ресурсы и с цельюрационализации их использования предприятия энергосистемы обязаны уделятьпристальное внимание учету производимых и потребляемых энергоресурсов. Так женеобходимо руководствоваться основными приоритетными направлениями, указаннымиправительством Российской Федерации: о стремлении к энергоэффективности иэнергосбережению.
Впервую очередь решение этой задачи заключается в повышении точности измерениярасхода и количества среды при коммерческом учете сырьевых потоков, необходимогодля осуществления взаимных расчетов между поставщиком и покупателем.
Воснове нормативной базы, определяющей требования государственной системыобеспечения единства измерений, лежит Закон РФ «Об обеспечении единстваизмерений» [1], принятый в 1996 году. Согласно статье 9 этого Закона измерениядолжны осуществляться в соответствии с аттестованными в установленном порядкеметодиками.
Основополагающимив области метрологического обеспечения измерений расхода и количестваэнергоносителей и сырьевых ресурсов (вода, перегретый пар, природный газ, нефтянойгаз и др.) являются документы, посвященные применению измерительных комплексовна базе сужающих устройств: ГОСТ 8.586.(1-5)-2005, РД 50-411-83 [2]; турбинных,вихревых и ротационных преобразователей: ПР 50.2.019-2006 [3].
Расходомеры метода переменного перепада давления
Вданный момент самым распространенным на энергопредприятиях методом учетарасхода количества среды является метод переменного перепада давления. Этотметод общепризнан и кажется не имеет альтернативы, так ли это?
Измерительныйкомплекс учета расхода среды основанный на методе переменного перепада состоитиз сужающего устройства, устанавливаемого в трубопроводе для создания перепададавления до и после него, датчика переменного перепада давления, датчикадавления среды и соединительных (импульсных) трубок, датчика температуры средыустанавливаемого в защитной гильзе врезаемой в трубопровод ( в среднем местоустановки датчика температуры 20Ду после СУ ).
Действиерасходомеров переменного перепада основано на возникновении перепада давленийна сужающем устройстве в трубопроводе при движении через него потока жидкостиили газа. При изменении расхода величина этого перепада давлений такжеизменяется. В расчетах учитываются также температура и давление среды.
Наиболеепростым и распространенным сужающим устройством является диафрагма.
Сужающееустройство расходомера переменного перепада давлений является первичнымпреобразователем, в котором расход преобразуется в перепад давлений.Промежуточными преобразователями для расходомеров переменного перепада давленийслужат датчики переменного перепада. Датчики переменного перепада давлениясвязаны с сужающим устройством импульсными трубками и устанавливаются внепосредственной близости от него.
Кдостоинствам следует отнести простоту конструкции преобразователя расхода ивозможность поверки беспроливным методом, т.е. при отсутствии аттестованныхпроливных стендов. Данная возможность обусловлена наличием наиболее полнойнаучно-технической, в том числе – стандартизованной информации по данномуметоду измерения.
Недостаткамиэтого метода являются малый диапазон измерения не превышающий значения 1:3. а внастоящее время, с появлением многопредельных «интеллектуальных» датчиковдавления, увеличившийся до 1:10. Необходимость наличия перед сужающимустройством прямых участков длиной не менее 10 диаметров условного прохода (Ду)трубопровода, а в ряде случаев (при установке СУ после местных гидравлическихсопротивлений) достигающих значений 60Ду и более а также после СУ от 5 до 10Ду.Межповерочный интервал составных частей узла учета – 1 год, а измерительногокомплекса в индивидуальном порядке от 1 раза в год до одного раза в 3 года.
Особенности эксплуатации
Засчет существующих схем подсоединения датчиков переменного перепада давления кдиафрагме — вентильного блока результаты измерений могут быть искажены неправильнымоткрытием (закрытием) вентилей. Так же существует возможность при ошибочнойманипуляции с вентильным блока допустить перегрузку датчика, и тем самымвывести его из строя. Нет никаких гарантий, что обслуживающий персонал ненарушит установленного порядка операций с вентилями, как показывает опыт, такиенарушения имеют место.
Одиних путей решения данной проблемы — отказаться от применения в схемахподсоединения датчиков перепада давления — вентилей как таковых. Существуютбезвентильные блоки подсоединения датчиков перепада давления к диафрагме — безвентильныеменифольды [4]. Блок безвентильный керамический ББК” отвечает техническимтребованиям ТУ.У.23272132.006-2000 Такой блок заменяет обычный вентильный блок.Блок монтируется на металлической платформе, с помощью которой оннепосредственно соединяется с датчиком перепада давления. Для каждого типадатчиков имеется своя платформа, безвентильный блок может работать с любымтипом датчиков перепада давления. Имеются две модификации безвентильного блока:ББК-1 — 353 для подсоединения датчиков давления и ББК-2 — для подсоединениядатчиков перепала давления Основные технические характеристики блока:номинальный перепад давления — до 630 кПа; номинальное давление измеряемойсреды — до 4 МПа; рабочая температура от — 30°С до 80°С. Гарантированноеколичество переключений — не меньше 50000.
Применениебезвентильного блока исключает возможность искажения результата измерениярасхода, кроме того исключена перегрузка датчиков при ошибочном переключениивентилей, имеется возможность проверки датчика на нуль без его демонтажа.
Применениерассматриваемого блока в схеме расходомера переменного перепада давленияпозволяет повысить точность и надежность измерения расхода и количестваэнергоносителей.
Кодному из существенных недостатков следует отнести нарушение целостноститрубопроводов при установке (снятии) в них сужающих устройств. и как следствиенеобходимость опорожнения трубопровода для проведения ремонтов. Так же из зааварийных режимов (гидроударов и.т.п.) или нарушении технологии установкивозможна разгерметизация и появление свищей на СУ, так же возможно появлениесвищей гильз датчиков температур. В моей практике был случай образования свищна гильзе температурного датчика в общем коллекторе прямой сетевой воды. Заменитьгильзу без сброса давления невозможно, требуется останов всей водогрейной частикотельной, а как это сделать в самый разгар отопительного сезона когда а улице– 20 оС? Конечно проблема была успешно решена, но факт в том что такой«пустяковый» элемент как защитная гильза может создать серьезные техническиепроблемы. Для обеспечения надежности теплосистемы становиться, очевиднанеобходимость замены уже установленных гильз на цельноточеные защитные гильзысерии 2002. Стоимость одной гильзы составляет около 5000 руб.
Измерительныйкомплекс учета расхода среды основанный на методе переменного перепада состоитиз элементов, которые в своей совокупности, к сожалению, уменьшают общуюнадежность системы. Ремонт и обслуживание данного измерительного комплекса имеетвысокую трудозатратность, и сравнительно маленький межповерочный интервал.Более того проведение ремонта, снятие для проведения поверки СУ требуетизменение режима работы трубопровода, сброса давления и опорожнение оттеплоносителя.
Еслирассматривать измерительный комплекс с точки зрения энергосбережения то в общемэлектропотребление комплекса составляет 83 VA, к примеру у современныхрасходомеров электропотребление составляет от 10 до 50 VA.
Приорганизации учета энергоносителей необходимо иметь в виду, что условияэксплуатации оказывают существенное влияние на метрологические характеристикисредств измерений. У измерительных комплексов учета расхода основанных наметоде переменного перепада давления существует 30% зона в начале шкалы. В этомдиапазоне величина погрешности измерительного комплекса не нормируется.
Такв моей практике был случай: коммерческий узел учета пара рассчитан намаксимальный расход 4 т/ч, давление пара 10 кгс/см2. Один из потребителейотказался от потребления пара, нагрузка снизилась до 1 ÷ 2 т/ч чтопривело к тому что система измерения расхода пара стала работать в 30 % зоненечувствительности измерительного комплекса [5]. Совместно с инженеромметрологом было разработано техническое решение о снижении пределамаксимального расхода узла учета пара до 2, 5 т/ч и после одобренияруководством реализовано. Это позволило наиболее оптимально учитывать расходпара, эффективность перехода на другой диапазон измерений составил 19 Гкал всутки, с прежним диапазоном измерений это просто не учитывалось. К сведению:для перехода на другой диапазон пришлось приобрести новое СУ стоимость которогосоставляет 18000 руб., экономия от перехода в связи с более точным учтемтеплоносителя составляет 9876 рублей без учета НДС в сутки.
Требованияк современному расходомеру.
Извсего вышеперечисленного следует, что измерительный комплекс долженудовлетворять следующим требованиям:
— учет расхода должен выполняться по аттестованным методикам соответствующим ГОСТ8.586.(1-5)-2005,
— высокий класс точности,
— высокая надежность работы,
— возможность демонтажа, замены без изменения режима работы трубопровода,
— низкая трудоемкость при эксплуатации, техническом обслуживании и ремонте,
— большой межповерочный интервал,
— токовый и цифровой выходные сигналы.
Всеэто играет немаловажную роль при учете себестоимости теплоносителя. Необходимостремиться к уменьшению трудоемкости ремонта, что открывает возможностьоптимизации обслуживающего измерительный комплекс персонала.
Примерновое поколение расходомеров. Погружной вихревойрасходомеров-счетчик«EMCO» серии V-Bаr., PhD.
Существуетцелый ряд методик измерения расхода и количества энергоносителей, сырьевыхресурсов при коммерческом учете. Не станем рассматривать их все в этой работе, ввидубольшого объема информации. Уверен, каждая из них найдет свое место оптимальнойреализации в зависимости от конкретных условий. Я остановил свое внимание наизмерительном комплексе, удовлетворяющем вышеперечисленным требованиям этоуниверсальные расходомеры «EMCO» (V-bar, PhD). Универсальныерасходомеры фирмы «EMCO» (США) используются для учета расходов сжатого воздухаи практически любых технических газов, насыщенного или перегретого пара, питьевойи технической воды, конденсата, низковязких углеводородов и других непроводящихжидкостей, щелочей, кислот и других химикатов. Диаметры трубопроводов дляустановки расходомеров — от 12 до 2500 мм. В России эксплуатируются с 1996 года. Расходомеры ЕМСО могут использоваться в комплекте с отечественнымивычислителями, например: ИМ-2300, СПТ, СТД (ВТД), ВИС.Т, Карат, а такжетермометрами и термопреобразователями ТСП, ТПТ, КТСПР, КТПТР датчиками давленияКРТ, КРС, Сапфир и др. что позволяет существенно снизить стоимость комплектаоборудования для узлов учета без снижения качества.
Приборысертифицированы согласно международных и Российских стандартов на данный видпродукции. Высокая точность измерения расходомеров сохраняется постоянной вовсем диапазоне, что подтверждают Международный Сертификат Качества ISO 9001, НациональныйИнститут Стандартов и Технологии США (NIST) [6], Госстандарт России.Использование частотного сигнала, микропроцессорная обработка результатаизмерения обеспечивают высокую точность и помехоустойчивость в самых сложныхусловиях применения.
Конструкциярасходомера РhD предусматривает возможность извлечения сенсора с электроннымблоком без демонтажа расходомера из трубопровода, а расходомер V-Bаr может бытьне только снят, но и установлен по технологии «горячей врезки», когда отверстиев трубопроводе прорезается без снятия давления через изолирующий клапан.
Вихревыерасходомеры V-Bаr не имеют подвижных частей, нечувствительны к превышениюверхнего предела измерения расхода. Использование специальных сплавовзначительно уменьшает абразивное влияние среды, и, кроме того, даже коррозияили эрозия тела обтекания не приводят к значительному снижению точности.Высокая точность измерений сохраняется постоянной во всем диапазоне измеренийрасхода, а частотный вихревой сигнал обеспечивает долговременную стабильностьпоказаний, воспроизводимость и отсутствие дрейфа нуля. Вихревые расходомерыV-Bаr имеют пожизненную калибровку, т.е. метрологические характеристикиостаются неизменными в течение всего срока службы расходомера и не требуюткакой-либо регулировки или подстройки при периодической поверке.
Особенностии преимущества
— один и тот же расходомер одной и той же стоимости может быть установлен натрубопроводе диаметром как 75, так и 2000 мм.
— высокая температура и давление среды
— пренебрежимо малые потери давления
— отсутствие подвижных частей
— высокая точность измерений в широком диапазоне расходов
— отсутствие дрейфа нуля и высокая воспроизводимость показаний
— простота установки и демонтажа без снятия давления в трубопроводе. (методмонтажа «горячая врезка» позволяет установку и удаление расходомеров безперекрытия трубопровода и остановки технологического процесса; что не толькопозволяет избежать затрат, связанных с прекращением подачи энергии, но изначительно сокращает трудовые затраты.) [7].
— унифицированный токовый и частотный выходные сигналы (протокол связи HARTпозволяет использовать расходомеры в автоматизированных системах
управлениятехнологическими процессами.)
— пользовательский интерфейс позволяет программирование расходомеров по месту.
— измерение давления и температуры
— нечувствителен к превышению верхнего предела измерении
— большой межповерочный интервал– 4 года..
Чтодаёт потребителю применение погружного расходомера:
— снижение расходов на демонтаж и обратную установку
— снижение до 0 (нуля) времени простоя технологического оборудования дляпроведения регламента
— снижение энергетических затрат за счёт уменьшения сопротивления потоку
— снижение затрат — цена / диаметр трубопровода (экономическая целесообразностьприменения на трубопроводе от 250 мм)
— унификация оборудования в снижение затрат на ЗИП
— снижение потерь от погрешности измерения на малых расходах
— снижение затрат на метрологическое обслуживание
Стоимостьвихревой расходомер-счетчик «EMCO» серии V-Bаr от 188.795 руб., стоимостьизмерительного комплекса на основе метода переменного перепада давлениясоставит примерно 120000 руб.
Заключение.
Применяемыев данный момент измерительные комплексы учета расхода и количестваэнергоносителей, сырьевых ресурсов основанные на методе переменного перепададавления морально устарели и физически исчерпали свой ресурс. Дальнейшая ихэксплуатация может стать причиной неадекватного учета расхода и техническихаварий. Ремонт или полная замена составных элементов измерительного комплексаэкономически неэффективна, к тому же данные элементы измерительного комплексауже не соответствуют современным требованиям.
Необходимовнедрение расходомеров нового поколения способных соответствоватьвышеперечисленным требованиям, и как следствие — требованиямэнергоэффективности и энергосбережения. «Модернизация – это всегда ломка.Технологическая модернизация – создание новых отраслей производства, переход нановые технологии, развитие новых источников энергии, фармацевтическаяпромышленность, космос, все это — большой объем задач.
Сопротивлениечиновников всегда есть, и это не потому, что все чиновники такие плохие. Простоесть определенный консерватизм мышления, люди привыкают жить в определеннойсистеме координат. Кого-то приходится убеждать, кого-то приходится ломать. Такустроена жизнь»- Дмитрий Медведев. [8].
Список литературы
1.Закон РФ «Об обеспечении единства измерений»
2.РД 50-411-83 «Расход жидкостей и газов. Методика выполнения измерений с помощьюспециальных сужающих устройств»
3ПР 50.2.019-2006 «ГСИ. Методика выполнения измерений при помощи турбинных, ротационныхи вихревых счетчиков».
4Пистун Е.П., Дубиль Р.Я. Учет и экономия природного газа. — Материалы
ФорумаМеждунар. Н.-п. конф. 10-я конф. «Коммерческий учет энергоносителей»,
11-яконф. посвящена памяти проф. Кремлевского П.П. «Совершенствованиеизмерений расхода жидкости, газа и пара», Санкт-Петербург: Политехника, 1999,с. 19-29.
5.Техническое описание и инструкция по эксплуатации ТО-1054.
6.Сайт компании «EMCO» www.emcoflow.com
7Монтаж на трубопроводе ( погружного вихревого расходомера V-Bаr (flash-видео):depart.infontr.ru/flash8.htm
8.Сайт Первого канала www.1tv.ru/news/polit/164799
Дляподготовки данной работы были использованы материалы с сайта referat.ru