ВЫБОР НАПОРНОГО УЛЬТРАЗВУКОВОГО РАСХОДОМЕРА

В первую очередь расходомеры подразделяются на те, что используются на напорных, полностью заполненных трубах и на безнапорных стоках. Также они различаются по принципу действия: турбинный, вихревой, время-импульсный (TransitTime), допплеровский, или электромагнитный.

Все большую популярность в сфере ЖКХ и промышленного производства приобретают напорные ультразвуковые расходомеры. Они с успехом применяются на объектах водоканалов, теплосетях, очистных сооружениях. Принцип их работы заключается в определении скорости потока жидкости путем измерения скорости прохождения ультразвука через жидкость от излучателя до приемника (TransitTime). При этом напорные ультразвуковые расходомеры предназначены для установки на трубах, полностью заполненных водой. Стандартный расходомер состоит из вычислительного блока и датчиков.

Основные преимущества ультразвуковых расходомеров:

• высокая точность;
• высокая чувствительность на малых расходах;
• возможность работы с жидкостями, содержащими примеси;
• практически не оказывают влияние на гидравлику системы, в которой установлены;
• простой монтаж;
• доступная цена.
  

На российском рынке представлено большое количество моделей и комплектаций данных расходомеров. При выборе конкретной модели необходимо учитывать следующие параметры:

• тип жидкости, расход которой необходимо измерить (чистая вода, теплоноситель, сточные воды), ее температуру, наличие примесей;
• материал и диаметр труб;
• конструктивные особенности трубопровода, на котором планируется установка расходомера.

Основные типы ультразвуковых расходомеров

Расходомеры с готовыми расходомерными участками

В 80 % случаев расходомеры приобретаются для учета расхода относительно чистой воды и теплоносителя. Классическим вариантом решения такой задачи являются расходомеры с готовыми расходомерными участками (РУ) и встроенными в них датчиками. РУ крепится на фланцевом или резьбовом соединении.

Расходомер с прямыми участками на фланцах

Преимуществом установки расходомеров в составе РУ является то, что расходомерный участок уже заранее откалиброван под конкретный диаметр трубы и не требует дополнительной настройки. Еще одним достоинством РУ является то, что датчики жестко закреплены, соответственно, их нельзя сдвинуть и повлиять на показания прибора.
Недостатком установки расходомера с РУ является необходимость проведения монтажных работ: резка труб, слив воды, выполнение сварных работ в месте установки расходомера с РУ. Более того, данные работы необходимо повторять при процедуре периодической поверки, которую по регламенту проводятся каждые 2 или 4 года (в зависимости от производителя), если расходомер используется для коммерческого учета.

Расходомеры с накладными датчиками

В случае, если проведение перечисленных выше монтажных работ нецелесообразно, имеет смысл обратить внимание на модели расходомеров с накладными датчиками, которые устанавливаются прямо на наружную стенку трубы. Расстояние между датчиками зависит от диаметра трубы. Монтаж накладных датчиков достаточно простой и не требует специальной подготовки сотрудников.

Накладные датчики

Многие приборы имеют функцию автоматического определения расстояния между датчиками. Обычно в меню прибора достаточно ввести только внешний диаметр трубы и толщину ее стенки. Дополнительно указываются тип жидкости и материал трубы. Далее прибор автоматически рассчитывает внутренний диаметр трубы и показывает значение расстояния, на котором надо установить датчики.

Накладные датчики могут устанавливаться практически на всех трубах, изготовленных из наиболее популярных материалов труб, однако есть и исключения. Обычно они не работают на трубах из керамики, бетона, а также из некоторых видов армированного пластика. Возможность установки и корректной работы расходомера с накладными датчиками для перечисленных выше видов труб необходимо уточнять у производителя или поставщика.

Особенности применения ультразвуковых расходомеров для измерения расхода различных жидкостей

Вода с примесями

Ультразвуковые расходомеры могут использоваться для измерения жидкостей, содержащих примеси. В таких случаях не всегда существует возможность применения стандартных решений. Большинство ультразвуковых расходомеров чувствительны к примесям и могут терять точность, особенно это бывает заметно на трубах диаметром от 500 мм. Для таких случаев предлагается использование многолучевых моделей, когда на трубу устанавливается сразу несколько пар датчиков. Это позволяет снизить погрешность измерения, но стоимость таких расходомеров выше, чем однолучевых.
Вместе с тем однолучевые модели также могут применяться на напорной канализации. Обычно жидкость в трубах на таких объектах достаточно однородна, и на погрешность измерения этот фактор влияет очень слабо. Более того, есть случаи успешного применения ультразвуковых расходомеров для учета буровых растворов.

Многолучевой УЗР с пролетающей под лучом частицей

Теплоноситель

Для измерения расхода теплоносителя необходимо предусматривать к установке модель расходомера, оснащенную высокотемпературными датчиками. На практике производители иногда обозначают завышенные значения максимальной рабочей температуры датчиков или указывают предельное значение, которое допустимо только для краткосрочных измерений. Поэтому рекомендуется выбирать такие датчики, у которых максимальная рабочая температура, указанная в паспортных данных, немного превышала бы температуру теплоносителя. Это позволит избежать выхода из строя датчиков и дополнительных затрат, связанных с их заменой.

При использовании расходомера в составе теплосчетчика следует учитывать, что некоторые ресурсоснабжающие организации требуют устанавливать для коммерческого учета только те расходомеры, которые прописаны в списке совместимых с конкретным тепловычислителем. Однако действующая редакция постановления правительства РФ «О коммерческом учете тепловой энергии, теплоносителя» содержит следующее требование к приборам учета: «Узел учета оборудуется теплосчетчиками и приборами учета, типы которых внесены в Федеральный информационный фонд по обеспечению единства измерений».

Схема требований длин прямых участков труб для расходомерного участка

Таким образом, требования ресурсоснабжающих организаций не имеют под собой никаких законных оснований. В составе теплосчетчика можно устанавливать любой сертифицированный в РФ расходомер, соответствующий требованиям, изложенным в [1].

Размещение и доступ

На точность измерения расхода ультразвуковыми расходомерами оказывает большое влияние правильно выполненный монтаж. До и после расходомера должны быть прямые участки труб длиной более 5 диаметров до датчиков и 10 диаметров после датчиков. В тех случаях, когда отсутствует возможность обеспечить прямые участки необходимого размера, измерение также возможно, но погрешность прибора будет выше заявленной в паспорте. Такой подход вполне приемлем, например, для технического учета. Если же снижение точности недопустимо, следует запроектировать установку другого вида расходомера, одним из вариантов является установка электромагнитных расходомеров, которые мы рассмотрим в одной из следующих статей.

У сотрудников водоканалов могут возникнуть вопросы по поводу установки накладных датчиков, так как смещение датчиков может привести к некорректным показаниям измерения расхода. Данная проблема легко решается с помощью герметика и дополнительных скоб, жестко фиксирующих датчики на их местах. Такая фиксация датчиков не оказывает влияния на их работоспобность и точность измерения.

Размещение вычислительного блока возможно как непосредственно на расходомерном участке, так и отдельно, в удобном для эксплуатации месте, например в диспетчерской. При установке блока в отдалении от расходомерного участка необходимо рассчитать длину кабеля до датчиков и заранее уточнить, способен ли прибор принимать сигнал на таком расстоянии. Некоторые расходомеры имеют очень слабый сигал, который быстро затухает. Необходимо принять к установке такую модель, которая будет гарантированно сохранять работоспособность при заданной длине кабеля. В настоящее время на рынке есть варианты моделей с длиной кабеля до 200–300 м.

Также в настоящее время многие производители предлагают облачные сервисы, к которым можно подключить расходомер и наблюдать за показаниями из любой точки мира через Интернет.

Схема облачного сервиса

Если на объекте установлены 1 или 2 прибора, то проще воспользоваться облаком поставщика. Если же на объекте будут установлены несколько десятков расходомеров, то имеет смысл вести работу в собственном облаке. Некоторые поставщики для решения этой задачи предоставляют бесплатное ПО.

Надежность

Ультразвуковые расходомеры достаточно надежные приборы. В них нет движущихся частей, и их надежность обусловлена качеством электроники и заводской сборки. Для выбора расходомера с высоким показателем надежности необходимо обратить внимание на гарантийный срок и межповерочный интервал прибора.

Обычно гарантия составляет 1–2 года, но есть также высоконадежные модели с гарантийным сроком в 5–6 лет. Интересно, что иногда цена приборов с большим сроком гарантии может быть даже ниже их менее надежных аналогов.
Длительность межповерочного интервала также может приниматься во внимание при оценке надежности. Чем реже нужно проверять и калибровать прибор, тем качественнее он сделан и дольше прослужит. Рекомендуется выбирать модели, срок периодической поверки которых не чаще чем 1 раз в 4 года.

Признаком высокой надежности оборудования будет готовность поставщика предложить вам референс-лист предыдущих заказчиков.

Стоимость

Ультразвуковые расходомеры не относятся к сегменту дешевого оборудования. При закупке таких расходомеров следует обратить внимание на следующие факторы.

На российском рынке представлены модели российского или китайского производства. Качество многих из них вплотную приблизилось к европейским аналогам, но при этом стоимость их ниже.

Схема зависимости между стоимостью расходомера и диаметром трубопровода

При установке расходомеров на трубы больших диаметров следует учитывать, что с увеличением диаметра трубы стоимость расходомера с расходомерными участками растет практически по экспоненте, в то время как стоимость приборов с накладными датчиками постоянна и почти не зависит от Ду.

При выборе моделей нужно обратить внимание на комплектацию. Часто бывает, что при схожей цене у некоторых производителей в комплект включаются, например, сразу все типы коммуникационных портов, в то время как у других эти порты не входят в стоимость и должны приобретаться отдельно.

Выводы

Ультразвуковые расходомеры, действительно, позволяют решить большинство задач по контролю расхода жидкостей. Высокая точность, лояльность к любым видам однородных сред, работа с примесями и возможность бесконтактного измерения с помощью накладных датчиков делают эти приборы отличным выбором для предприятий любого типа.

Литература

1. Постановления правительства РФ №?1034 от 18.11.2013 «О коммерческом учете тепловой энергии, теплоносителя». М., 2013.

Материал предоставлен компанией «Энергетика».