Для обеспечения надежной работы счетчиков газа, регуляторов давления, газопотребляющего оборудования (котлов, плит и пр.), другой газовой аппаратуры широко применяются различные устройства очистки газа (УОГ): пылеуловители, фильтры-сепараторы и газовые фильтры. По принципу действия и типу фильтрующего элемента различают циклонные, волосяные, сетчатые, со сменным полимерным фильтрующим картриджем и другие газовые фильтры. Они осуществляют очистку поступающего природного газа от пыли, песка, металлической окалины, продуктов коррозии и других механических частиц и включений. Вместе с тем, для эффективной работы газовых фильтров требуется контроль их степени загрязнения и периодическая очистка или замена фильтрующего элемента.

Перепад давлений газовых фильтров

Наиболее информативным параметром, характеризующим степень загрязнения фильтра, является разность (перепад) давлений до и после фильтра, которая определяется по формуле:

• где ζ – коэффициент гидравлического сопротивления фильтра;
• ρ – плотность газа (зависит от его состава, прямопропорциональна абсолютному давлению и обратно пропорциональна абсолютной температуре газа);
• Q – объемный расход газа при рабочих условиях (давлении и температуре),
• D – внутренний диаметр трубопровода.

Из формулы видно, что по мере загрязнения фильтрующего элемента (при условии обеспечения постоянства расхода в трубопроводе и, соответственно, через фильтр) коэффициент гидравлического сопротивления фильтра ζ увеличивается, что эквивалентно уменьшению пропускной способности фильтрующего элемента, а разность давлений ΔP растет. Отсюда непосредственно вытекает необходимость контроля загрязнения фильтра по изменению перепада давлений на фильтрующем элементе.

Новые требования к приборам, контролирующим загрязнение

При выборе способа и средств контроля перепада давлений специалисты, занимающиеся проектированием и эксплуатацией газовых фильтров, в настоящее время руководствуются требованиями Правил метрологии ПР 50.2.019–2006 «Методика выполнения измерений при помощи турбинных, ротационных и вихревых счетчиков» (п. 11.5), которые определяют не только необходимость контроля данного параметра, но и максимально допустимые значения перепада давлений в зависимости от типафильтра.

Однако следует иметь в виду, что с 1 января 2013 года приказом Росстандарта от 13 декабря 2011 года № 1049-ст взамен Правил метрологии ПР 50.2.019–2006 вводится в действие национальный стандарт РФ ГОСТ Р 8.740–2011 «Расход и количество газа. Методика измерений с помощью турбинных, вихревых и ротационных расходомеров и счетчиков».

Указанный стандарт сохраняет основные положения упомянутых Правил метрологии. В частности, в соответствии с п. 12.2.4 указанного стандарта, «для контроля в процессе эксплуатации целостности фильтрующего элемента УОГ и степени его засорения применяют стационарно установленные индикаторы или средства измерения перепада давления».

Данное положение еще раз подтверждает недопустимость контроля перепада давлений по манометрам, установленным на входе и выходе фильтра, как это делают до настоящего времени некоторые производители газового оборудования, так как даже при относительно невысоком статическом давлении использование для этих целей манометров не позволяет измерить перепад давлений с необходимойточностью.

Изменения вводимые новым национальным стандартом

• В частности, новым ГОСТом вводятся более жесткие требования к погрешности измерения применяемых индикаторов и средств измерения. Так, в соответствии с п. 9.3.1.1 стандарта «рекомендуется, чтобы относительная расширенная неопределенность измерений (при коэффициенте обхвата 2) перепада давления1 при проверке технического состояния УОГ, УПП и струевыпрямителей не превышала 5 %».
• Новое требование ГОСТ Р 8.740–2011 фактически запрещает применение различных индикаторов и механических устройств, имеющих неопределенность измерений (погрешность) более 5 %, а также устройств контроля перепада давления, в технической документации которых отсутствуют сведения о погрешности измерения. Соответственно, согласно рекомендациям ГОСТ Р 8.740–2011, недопустимым является применение для контроля перепада давлений на газовых фильтрах индикаторов перепада давлений, не имеющих оцифрованных шкал, а оснащенных только секторами зеленого и красного цвета [1].
• Еще одно изменение, вводимое ГОСТ Р 8.740–2011, заключается в конкретизации рекомендаций по определению предельно допустимых значений перепада давлений на газовомфильтре.

В правилах ПР 50.2.019–2006 (п. 11.5) были даны лишь ориентировочные рекомендации по выбору данного параметра: «… с целью обеспечения достаточной степени очистки газа без уноса частиц и фильтрующего материала… перепад давлений на сетчатых фильтрах не должен превышать 5 кПа, а на волосяных фильтрах и с синтетическим фильтрующим материалом – 10 кПа».

В действительности максимальная величина допустимого перепада давлений на газовом фильтре определяется его конструкцией, исходя из недопущения возможности разрушения указанным перепадом давлений фильтрующего элемента. Так, например, ООО «Эльстер Газэлектроника» (Россия) рекомендует для своих фильтров ФГ 16 и ФГ16В тонкой очистки максимальное значение перепада давлений 4 кПа. У фильтров ФН производства СП «Термобрест» (Беларусь) максимально допустимый перепад давлений составляет 10 кПа. Для фильтров GFK, выпускаемых фирмой Kromschroder (Германия), FG фирмы AVCON CONTROLS PVT. LTD (Индия), Giuliani Anello s. r.l. (Италия) рекомендуемый перепад давлений на чистом фильтре не должен превышать 2 кПа. Аналогичным образом к данному вопросу подходят в своих рекомендациях и другие производители.

В то же время пункт 9.3.1.1 ГОСТ Р 8.740–2011 дает четкие рекомендации по выбору верхних пределов измерения: «Для проверки технического состояния турбинных и ротационных РСГ, УОГ, УПП и струевыпрямителей выбирают СИ перепада давления с верхним пределом измерений, равным наименьшему значению ?p из стандартного ряда, удовлетворяющему следующему условию: Δp > 1,5ω, где ω – потери давления, оответствующие максимальному расходу газа в условиях эксплуатации».

Соответственно, срок службы фильтра от момента установки до замены или очистки фильтрующего элемента определяется периодом времени, в течение которого перепад давлений на фильтре (по мере загрязнения фильтрующего элемента) достигнет максимально допустимого значения. Превышение рекомендованных значений перепада давлений на фильтре ведет к снижению эффективности его работы, снижению пропускной способности, а в пределе может привести к разрушению фильтрующего элемента и попаданию грязи и элементов конструкции фильтрующего элемента в установленное ниже по потоку газовое оборудование.

Из изложенного выше очевидна необходимость регулярного контроля перепада давлений на газовых фильтрах.

Выбор приборов контроля перепада давлений

При выборе приборов контроля перепада давлений на фильтрах следует также учитывать современные требования по обеспечению возможности дистанционной передачи информации о контролируемом параметре на внешние устройства верхнего уровня.

В частности, согласно пунктам 9.4 и 9.7 стандарта СТО «Газпромрегионгаз» 7.1–2011 «Технические требования к материалам, оборудованию и технологическим схемам блочных газорегуляторных пунктов, шкафных пунктов редуцирования газа» [2], «блочные газорегуляторные пункты (ГРП) и шкафные пункты редуцирования газа должны оборудоваться комплексом средств автоматизации, обеспечивающим мониторинг состояния входящих в них технических устройств и пунктов в целом за счет применения датчиков и сигнализаторов, работающих в автоматическом режиме».

Следовательно, применяемые в ГРП газовые фильтры должны оснащаться устройствами контроля перепада давления, способными регистрировать и автоматически передавать информацию в систему диспетчеризации о выходе контролируемого параметра за установленные пределы. Более того, с учетом большого разброса значений максимально допустимого перепада давлений на газовых фильтрах различных производителей, приборы контроля должны иметь возможность оперативной настройки порога срабатывания сигнализирующего устройства прибора контроля, в том числе непосредственно на месте эксплуатации.

Литература:

1. Апарин Е. Л., Золотаревский С. А. Контроль перепада давлений на газовых фильтрах – необходимое условие надежной работы газораспределительных систем и газопотребляющего оборудования – Реформа ЖКХ. – 2008. – № 10.
2. СТО «Газпромрегионгаз» 7.1–2011 «Технические требования к материалам, оборудованию и технологическим схемам блочных газорегуляторных пунктов, шкафных пунктов редуцирования газа». СПб., 2011.

Продолжение в следующем номере ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ №7–2012