В настоящее время для учета объема прошедшего газа применяются преимущественно турбинные, ротационные и вихревые счетчики газа. Принцип действия турбинных и вихревых счетчиков газа основан на измерении скорости потока, которая при известном значении площади проточной части позволяет вычислить расход и, соответственно, за заданный промежуток времени объем протекающего газа. В ротационных счетчиках газа объем прошедшего газа определяется как объем, заключенный между лопастями ротора и корпусом счетчика, переносимый за один оборот ротора, умноженный на количество оборотов. Однако с течением времени метрологические характеристики счетчиков газа, подтвержденные поверкой при выпуске из производства, могут изменяться относительно своих первоначальных значений. Это связано с тем, что в измеряемом газе содержатся, в той или иной степени, различные загрязнения в виде продуктов смазки компрессоров, сальниковой набивки запорной арматуры, смолы, парафины, продукты коррозии и другие посторонние частицы. В процессе эксплуатации эти загрязнения откладываются на стенках счетчиков, лопатках турбин, «телах обтекания» вихревых счетчиков, изменяя площадь сечения и эпюру скоростей, попадают в подшипники и торцевые зазоры ротационных счетчиков, приводя к уменьшению или увеличению частоты вращения роторов и турбинок. В результате градуировочные характеристики смещаются относительно своих первоначальных значений. В отдельных случаях, при взаимодействии с попавшими в проточный тракт прибора посторонними включениями (сварочный град, «забытые» болты и гайки и др.) возможно повреждение турбинок, роторов, тел обтекания.  Это приводит к увеличению (в последнем случае – резкому) погрешности измерения сверх предельно допустимых значений.

Для  постоянного контроля за состоянием приборов учета газа и своевременного выявления подобных ситуаций  правилами   ПР50.2.019-2006 «Методика выполнения измерений при помощи турбинных, ротационных и вихревых счетчиков» предписано в обязательном порядке (п.11.5) «… на турбинных и ротационных счетчиках, фильтре и струевыпрямителе необходимо периодически контролировать изменение перепада давления. Если с течением времени в процессе эксплуатации перепад давлений на счетчике более чем на 50% превысит допускаемое значение, то произошло или засорение проточной части, или загрязнение, или износ подшипников счетчика, либо имеется иной дефект, приводящий к торможению его подвижных частей. В этом случае должны быть проведены работы по техническому обслуживанию счетчика или его ремонту».

Контроль перепада давлений должен проводиться с помощью сертифицированных средств измерений (СИ), прошедших Государственные испытания для целей утверждения типа, и иметь отметку о калибровке или поверке органами Государственной метрологической службы.

Технические требования к приборам контроля разности (перепада) давлений вытекают из требований, предъявляемых к счетчикам газа. Основными техническими характеристиками являются: пределы измерения разности давлений; максимально допустимое статическое давление газа; погрешность измерения; температурный диапазон; устойчивость к вибрации и ударам; минимальные масса и габариты.

Для определения  верхних пределов измерения разности давлений воспользуемся данными  [1], согласно которым допустимое значение разности давлений (?P) на счетчике для конкретных рабочих условий рассчитывают по формуле:

 , (1)

где:

∆Р_р- перепад давления на счетчике, определенный из графика, приведенного в эксплуатационной документации на конкретный счетчик, Па; P=Pизм+Pа - абсолютное давление газа при конкретных рабочих условиях, Па.; Pизм – измеренное избыточное давление, Па;  Pа – атмосферное давлении, Па; Р_р – значение давления газа, для которых регламентированы потери давления (для которых построены графики) Р_р= 0,1МПа (1 кГс/см²); ρ_с – значение плотности измеряемого газа при стандартных условиях, кг/м³; ρ_ср  – значение плотности газа при стандартных условиях, для которого регламентированы потери давления (для которых построены графики), для воздуха ρ_ср =1,29 кг/м³; Q – расход газа при конкретных рабочих условиях, м³/ч; Q_р – расход газа, для которого регламентированы потери давления, м³/ч; 

Поскольку перепад давления ∆Р_р  определяется по графику перепада давления при значении Q_р= Q, то соотношение Q /Q_р в формуле (1) принимается равным 1.

В качестве примера определения допустимого перепада давления воспользуемся данными для ротационного счетчика газа RVG G250 (Q_max = 400 м³/ч) при конкретных рабочих условиях.

Исходные данные:

• Расход газа  при рабочих условиях Q= Q_р = 400 м³/ч
• Измеренное избыточное давление P_изм = 1МПа
• Рабочая среда - природный газа с плотностью при стандартных условиях  ρ_с=0,73 кг/м³
• Атмосферное давление Ра = 0,1 МПа.

1) Из графика зависимости перепада давления на счетчике который приведен в Приложении  руководства по эксплуатации на счетчик газа ротационный RVG, находим значение перепада давления ∆P_p= 740 Па при расходе  Q_p= 400 м³/ч и при физических условиях, для которых построен график.

2) Вычисляем перепад давления на счетчике при конкретных рабочих условиях и расходе газа на счетчике на  период измерения перепада давления.

Как правило, счетчики газа устанавливают во входном трубопроводе, где избыточное давление газа может составлять от 0,4 до 1,6 МПа. Это связано со стремлением потребителей минимизировать применяемые счетчики газа по диаметру условного прохода и, соответственно, по цене. Исходя из приведенных выше условий, рекомендуемого 50% запаса согласно п.11.5 и дополнительного запаса по шкале прибора, по формуле (1) вычисляем значения разности давлений при минимальном и максимальном рабочем давлении газа. В результате получаем необходимые верхние пределы измерения для приборов измерения разности давлений, которые должны находиться в диапазоне 2,5 – 10 кПа.

Средства измерения перепада давлений должны выдерживать статическое давление газа – до 1,6 МПа в диапазоне рабочих температур  измеряемой среды от – 30 до +60^оС и окружающей среды от – 40 до +60^оС.

Для обеспечения монтажа в шкафных газовых установках для редуцирования газа типа ГРПШ, крышных котельных, пунктах учета расхода газа ПУРГ применяемые средства измерения должны быть компактны, иметь минимальную массу и габариты, обеспечивать удобство монтажа, а также демонтажа средства измерения для поверки или замены (при выходе из строя) без отключения подачи газа.

Применяемые средства измерения должны выдерживать вибрации и удары характерные для условий эксплуатации счетчиков газа.

В настоящее время для контроля перепада давления применяются различные механические показывающие и электронные приборы (см., например, статью [2]). Однако практически все они разработаны для решения других задач, и приспособлены для использования в данном случае. Например, это дифманометры ДСП-160, предназначенные для применения в атомной энергетике, имеющие минимальный предел измерения 6,3 кПа, рассчитанные на статические давления до 100 МПа и более, имеющие массу  в сборе с вентильным блоком более 12 кг, большие габариты и громоздкие вентильные блоки, которые должны подсоединяться к трубопроводу с помощью протяженных импульсных трубок. Или дорогостоящие электронные приборы, предназначенные для точного измерения разности давлений типа МЕТРАН или САПФИР, также имеющие достаточно большой вес и габариты, требующие подвода электричества для их питания и обеспечения необходимых требований по взрывозащите.

Хотим обратить внимание, что имеют место случаи  применения для контроля перепада давлений на газовых счетчиках индикаторов, не сертифицированных как средство измерения. Это просто не допустимо, так как, во-первых, является прямым нарушением требований Правил ПР50.2.019-2006 « Методика выполнения измерений при помощи турбинных, ротационных и вихревых счетчиков» (п.п.11.1,11.3), а во-вторых, не позволяет точно диагностировать техническое состояние эксплуатируемых счетчиков газа.

На основании накопленного опыта эксплуатации используемых в настоящее время приборов, по техническому заданию ООО «НПФ «РАСКО», разработан дифманометр ДСП-80-РАСКО, предназначенный специально для контроля разности давлений на счетчиках газа, фильтрах и струевыпрямителях. Изделие отличается от своих аналогов не только малыми габаритами и весом при обеспечении всех необходимых требований по точности, надежности и устойчивости к внешним воздействующим факторам, но и современной конструкцией компактного вентильного блока. Для обеспечения удобства установки дифманометра и подключения к счетчику газа, фильтру или струевыпрямителю  прибор комплектуется специально разработанным компактным вентильным блоком. Подобный вентильный блок не выпускался отечественной промышленностью, имеет запорные органы игольчатого типа, оптимизирован по массе и габаритам. Вентильный блок и дифманометр монтируются на едином кронштейне и соединяются между собой соединительными муфтами. Благодаря этому обеспечивается компактность, исключаются промежуточные импульсные трубки, повышается надежность и герметичность системы. В кронштейне предусмотрена возможность его крепления на стойку. Благодаря  комплектации прибора ДСП-80-РАСКО вентильным блоком обеспечивается плавный пуск дифманометра в работу, его снятие и установка при проведении поверки или других профилактических работ без отключения подачи газа и понижения давления в газопроводе.

Прибор выпускается в двух исполнениях:

ДСП-80-РАСКО – дифманометр;

ДСП-80В-РАСКО – дифманометр с вентильным блоком в моноблочном исполнении.

Приборы ДСП-80-РАСКО и ДСП-80В-РАСКО обеспечивают:

• возможность  измерения  малых  перепадов  давления  в дипазонах 0-2,5; 0-4; 0-10; 0-16; 0-25 кПа;
• низкую погрешность измерения (1,5%; 2,5%);
• стабильные метрологические характеристики при  рабочем давлении измеряемой среды до 1,6 МПа в диапазон температур окружающей среды от -40 до +70 оС;
• защиту от воздействия окружающей среды согласно исполнению IР55 по ГОСТ 14254;
• устойчивость к механическим воздействиям  по ГОСТ 12997;
• имеют минимальную массу и габариты (масса ДСП-80-РАСКО не  более 0,8 кг, с ветильным блоком - 2 кг).

По сравнению с аналогами, ДСП-80-РАСКО существенно более удобен и надежен в эксплуатации и имеет более низкую цену.

ПО заданию НПФ «РАСКО» серийный выпуск дифманометров ДСП-80-РАСКО и ДСП-80В-РАСКО освоен в ОАО «Саранский приборостроительный завод», продукция которого традиционно отличается высоким качеством изготовления и надежностью. Это подтверждается многолетним опытом производства и эксплуатации аналогичной продукции, например, дифференциальных напоромеров и тягонапоромеров типа ДНМП-100, НМП-52, ДН-СВ, пневматических устройств типа ЭПП и  других приборов.

В соответствии с договором между НПФ «РАСКО» и ОАО «СПЗ» реализацией изделий ДСП-80-РАСКО и ДСП-80В-РАСКО занимается наша фирма и ее авторизованные представители.

Дифманометр имеет сертификат № РОСС RU.МЕ15.В01573 соответствия требованиям безопасности ГОСТ 12997-84 п.п.2.16, 2.25, 2.27, 2.28 р.3; ГОСТ 18140-84 п.п 3.11; 3.14; 3.22, 3.37; 8.1-8.3 раздел 4.

Прибор допущен к применению в РФ, имеет сертификат об утверждении типа средств измерений, зарегистрированный в Государственном реестре средств измерений под № 37049-08 от 28.02.2008г., и разрешение на применение Ростехнадзора.

Выводы:

1. Дифманометры ДСП-80-РАСКО – оптимальное решение для контроля перепада давлений на счетчиках газа, газовых фильтрах и струвыпрямителях, в том числе для применения в составе шкафных и блочных пунктов учета газа.
2. Дифманометры ДСП-80-РАСКО освоены в серийном производстве и поставляются потребителям с 1-го квартала 2008 года.

Литература:

1. Правила метрологии ПР 50.2.019-2006 «Объем и энергосодержание природного газа. Государственная система обеспечения единства измерений. Методика выполнения измерений при помощи турбинных, ротационных и вихревых счетчиков».
2. Кошкин А.И., Каталымов И.Г. ПР 50.2.019-2006 и контроль перепада давления на турбинных и ротационных счетчиках газа. -  "Газ России", С.-Петербург, № 3, 2007 г., стр.88-91.