Размещено на http://www.allbest.ru/

Статья

на тему: Опыт применения электромагнитных расходомеров

Выполонил:

В.С. Коптев

Метрологические характеристики.

Типичный динамический диапазон измерений расхода электромагнитными (индукционными) расходомерами (ЭМР) в несколько раз превышает динамические диапазоны ультразвуковых, вихревых и тахометрических расходомеров. При этом для осесимметричных потоков показания ЭМР не зависят от характера движения, что позволяет измерять очень низкие скорости, соответствующие ламинарному режиму. м Диапазон измеряемых скоростей потока ЭМР простирается от единиц миллиметров в секунду 2 до 10-15 м/с, однако некоторые производители :-- ограничивают этот диапазон из технологических а или метрологических соображений. Например, к фирма Foxboro рекомендует измерять расход 1 при скорости потока в диапазоне 0,9-4,6 м/с, g при возможности эрозии канала первичного 31 преобразователя расхода (ППР) ограничивать о верхний предел скорости (0,9-1,8 м/с), при возможности выпадения осадков - нижний предел скорости (1,8-4,6 м/с).

Типичная погрешность измерений находится в пределах ±0,5% от измеряемой величины. Многие производители предлагают в качестве опции калибровку ЭМР с погрешностью ±0,2% и/или по более, чем 3-м точкам задаваемого расхода. Динамический диапазон измерения расхода многими западными производителями не указывается, а если указывается, то обычно он охватывает скорости потока, при которых относительная погрешность составляет 5% и более.

Воспроизводимость показаний ЭМР, изготовленных в дальнем зарубежье, обычно не превышает ±0,1% от текущего значения расхода, производители ЭМР в России и ближнем зарубежье обычно не нормируют этот метрологический параметр.

ЭМР давно стали основой поверочных расходоизмерительных установок сличения [1], обеспечивая в сравнительно узком диапазоне расходов и эталонных условиях предельную точность в пределах относительной погрешности ±0,15%. Принимая во внимание, что большинство западных ЭМР имеет воспроизводимость показаний на уровне ±0,1 %, то, видимо, этот уровень и определяет предел погрешности для настоящего уровня развития ЭМР.

Технологические характеристики.

Диапазон температур рабочей среды составляет от криогенных (-100 ^ОС) до перегретой воды (+200 ^ОС), при давлениях от вакуума (10-² мм рт. ст.) до высоких скважинных (40 МПа).

Диаметры ППР для полнопроходных ЭМР находятся в пределах от 3 до 3000 мм, а для погружных ЭМР с локальными измерителями скорости от 300 до 4000 мм.

Проведение натурной калибровки полнопроходных ЭМР с диаметрами более 1000 мм требует совершенно уникальных поверочных установок, которых в мире единицы. В этом случае использование имитационных средств для поверки является разумной альтернативой более точным, но дорогостоящим натурным методам.

Требуемые прямолинейные участки без гидравлических сопротивлений различны у разных производителей и составляют от 3-5 Ду до и 1-3 Ду после места установки ППР. Для расходомеров с прямоугольным каналом прямолинейные участки трубопровода не требуются.

Как хорошо известно, ЭМР практически нечувствительны к характеру движения жидкости, т.е. ламинарному, переходному или турбулентному, при условии симметричности профиля скоростей относительно оси трубопровода, а также к давлению, температуре и вязкости измеряемой среды. В случае осаждения на электродах осадков различной природы (накипь, заиливание) предусматривается периодическая чистка электродов без снятия ППР с трубопровода с помощью источника постоянного и переменного тока, подключаемого к ним и обеспечивающего пробой или выжигание этих осадков.

Опыт внедрения ЭМР в России.

Если продвижение в России ЭМР для технических целей проходило достаточно спокойно, то для коммерческого учета энергоносителей носило поистине драматический характер, и было сопряжено со значительными трудностями. Несмотря на то, что электромагнитный принцип измерения расхода обладает рядом неоспоримых достоинств, таких как: высокая достижимая точность, широкий диапазон измерений скоростей, инвариантность к физико-химическим параметрам среды и характеру течения жидкости, применение ЭМР в системах теплоснабжения находило сопротивление. Так, под видом «опыта», родились некие мифы и ложные представления, которые надолго овладели умами некоторых весьма авторитетных специалистов.

Начало этому было положено статьей [2], в которой исследовался опыт специалистов Danfoss использования ЭМР в системах теплоснабжения Дании и делался вывод об их непригодности в указанных целях. Вместо ЭМР рекомендовались ультразвуковые расходомеры (УЗР) Sonoflo этой же фирмы. Эта статья быстро была «разобрана на цитаты» и ужасающие своей безысходностью цифры появлялись то в одном, эксплуатации, постепенно, через 6-12 мес., их (ЭМР - прим. авт.) показания становятся на 30-40% ниже действительных значений…» [3], «…они (ЭМР-прим. авт.) не способны с необходимой точностью измерять расход при незначительных скоростях потока», поэтому «вынуждает… выполнять местное сужение… что неизбежно приводит к дополнительным потерям давления…» [4].

На самом деле, были, а может, и остаются, совершенно объективные и субъективные причины для тревоги по поводу использования ЭМР в системах теплоснабжения Дании. Во-первых, теплоноситель в Дании имеет весьма низкую электропроводность, что может являться проблемой для измерения расхода ЭМР, во-вторых, возможно в системах теплоснабжения Дании находится значительное количество магнетита. Магнетит (Fe₃O₄) - это обычная окалина, черного цвета, образующаяся при сварке, резке стальных конструкций и при контакте стали с водяным паром, например, в паровых котлах. В Российских системах теплоснабжения чаще встречается гидроксид железа III (Fe(OH)₃) - это ржавчина, цветом от оранжевого до красно-коричневого, преимущественно состоящей из немагнитной формы бFe₂O₃(3-H₂O), т.к. магнитная форма гFe₂O₃(3-H₂O) имеет меньшее значение энергии Гиббса, а значит менее стабильна [5]. В-третьих, схемотехнические решения расходомера Magflo с целью снижения стоимости имеют однополярное питание катушек индуктора, что приводит к постоянной составляющей магнитного поля и теоретической возможности осаждения магнетита или других ферромагнитных частиц на футеровку канала ППР и короткого замыкания электродов.

С другой стороны, данные эксплуатации Magflo в г. Санкт-Петербурге, опубликованные в [6] представителем Danfoss, наоборот, подчеркивают отличия российских условий применения от датских: «…средняя суточная погрешность измерения массового расхода за этот период (267 дней отопительного сезона 1994-1995 гг.) составила ±0,09%, а максимальная ±0,25%...». электромагнитный расходомер энергоноситель

Скорее всего, основная задача публикации исходила из субъективной причины: цены Magflo (кстати, одного из самых лучших ЭМР на мировом рынке) совершенно неконкурентны по сравнению с УЗР и, тем более, отечественными приборами. Это подтверждается заключением экспертов ведущего института НИИтеплоприбор [7]: «…Тем не менее, делаются попытки изыскать доводы, ограничивающие применение электромагнитного метода измерения расхода в указанных целях. Такие попытки носят сугубо конъюнктурный характер и направлены на рекламирование других методов измерения расхода…» И, наконец, длительный успешный опыт эксплуатации ЭМР в различных регионах России подтверждается в [8].

Часто нечеткие формулировки приводят к смешению понятий и возникают казусы. Так, в работе Шорникова Е.А. [9] в одном классе оказались и ЭМР, и вихревые расходомеры с электромагнитным съемом информации и был сделан обобщающий вывод «…стоимость эксплуатации ЭМР выше, чем УЗР, по следующим причинам. В процессе эксплуатации ЭМР периодически необходимо изнутри датчики прочищать иногда часто (при «плохой» воде, содержащей много осаждающих примесей, влияющих на работу)…». Если для вихревых расходомеров с постоянным магнитом накопление магнитных осадков действительно крайне важно, то для ЭМР с двуполярным импульсным магнитным полем это мало актуально. Например, известен факт использования ранних модификаций теплосчетчиков SA-94 на базе ЭМР в г. Мурманске, где действительно пришлось отказаться от их применения вследствие осаждения магнитных частиц из-за постоянной составляющей магнитного поля индуктора. В то же время другие теплосчетчики (СТЭМ) на базе ЭМР с двуполярным магнитным полем успешно работали в тех же самых трубопроводах.

Интересно, что в 2-х российских мегаполисах по-разному складывалось формирование парка теплосчетчиков для узлов коммерческого учета. Если в «первопрестольной» внедрение теплосчетчиков на базе ЭМР велось активно, благодаря усилиям филиала «Тепловые сети» ОАО «Мосэнерго» и МУП «Мосгортепло», в первую очередь, за счет поставок теплосчетчиков ТС-01 на базе расходомера ИПРЭ-1 Арзамасского приборостроительного завода (г. Арзамас) и теплосчетчиков ТС-45 на базе расходомера ИР-45, а впоследствии AS 2000A/45 и SA-94 производства «таллиннской» фирмы (бывший ПО «Промприбор», ставший АО Aswega), а также ряда других теплосчетчиков, в основном московских производителей, то в «культурной столице» доминировали акустические расходомеры (ультразвуковые и корреляционные). И только когда ЗАО «Взлет» освоило производство расходомера MP400 чешской фирмы «EESA» и разработало собственный ЭМР, а затем и другой петербургский производитель «Теплоком» начал производство ЭМР, то ситуация стала меняться в пользу ЭМР.

Некоторые эксперты полагают, что широкий динамический диапазон, низкая погрешность измерений, а также длительный межповерочный интервал, декларируемый в нормативно-технической документации многих отечественных производителей расходомеров (в том числе и электромагнитных) не обеспечивается не только в течение межповерочного интервала, но и при их выпуске из производства [10, 11].

В настоящее время ЭМР и теплосчетчики на их основе являются самыми перспективными в России и СНГ средствами коммерческого учета воды и тепловой энергии не только в высшем и среднем, но и даже низшем ценовом диапазоне и успешно конкурируют с тахометрическими расходомерами и счетчиками.

Литература

1. Kinghorn F.C.and MacLean E.A. The use of electromagnetic meters as transfer standards. National Engineering Laboratory, UK and J.Eberle and H.G.Kalkhof, Physikalisch-Technische Bundesanstalt, Braunschweig, Federal Republic of Germany. FLOMEKO'85 Melbourne, Australia.

2. Петерсен, Алекс. Расходомеры, измеряющие со скоростью звука // Специальный выпуск журнала АВОК, М.: АВОК, 1993.

3. Разумов С.В., Чипулис В. П. Обзор рынка приборов учета тепловой энергии и тенденции его развития в России // Организация коммерческого учета энергоносителей. СПб.:МЦЭНТ, 1995.

4.Лупей А.Г. Об особенностях применения электромагнитных расходомеров и счетчиков в узлах учета тепловой энергии // Внедрение коммерческого учета энергоносителей. СПб.:МЦЭНТ, 1996. С. 150-158.

5.Улиг Г.Г., Реви Р.У. Коррозия и борьба с ней.: Пер. с англ., под ред. А.М. Сухотина. Л.: Химия, 1989. С. 99-100.

6. Козлов А.И. Опыт внедрения и эксплуатации промышленной контрольно-измерительной аппаратуры компании Данфосс (Дания) для коммерческого учета тепловой энергии на объектах потребителей // Внедрение коммерческого учета энергоносителей. СПб.: МЦЭНТ, 1996. С. 175-177.

7. Каргапольцев В.П., Порошин А.А. и др. О применении электромагнитных расходомеров для учета расхода теплоносителя // Внедрение коммерческого учета энергоносителей. СПб.: МЦЭНТ, 1996. С. 147-149.

8. Вельт И.Д. и др. Преимущества электромагнитных тепо-счетчиков при коммерческом учете тепловой энергии // Внедрение коммерческого учета энергоносителей. СПб.: МЦЭНТ, 1996. С. 125-130.

9. Шорников Е.А. Выбор расходомеров и гильз термометров для узлов учета //Коммерческий учет энергоносителей: Труды 19-й международной конференции. СПб.: Борей-Арт, 2004. С. 341-342.

10. Канев С.Н., Глухов А.П., Старовойтов А.А. Теплосчетчики: мифы и реальность. Труды 19-й международной конференции. СПб.: Борей-Арт, 2004. С. 361-369.

11. Милейковский Ю.С. Реальности коммерческого учета тепловой энергии и теплоносителя в России.

Размещено на Allbest.ru