Когда мы покупаем спортивные часы, зачастую обращаем внимание не на параметры точности хода, а на защиту от внешних факторов - глубину, на которую можно с ними погружаться, высоту, с которой можно ронять их на пол и т.д. При этом, разумеется, никто не собирается нырять в этих часах и специально бросать их. Эти параметры воспринимаются как показатели качества изготовления устройства, а не его эксплуатационные характеристики.
Видимо по этой же причине, при выборе расходомера такие характеристики, как протяженность прямых участков трубопровода до и после прибора, минимальная скорость течения жидкости и т.д., часто воспринимаются как рекомендательные и необязательные условия при монтаже расходомера.
Вместе с тем, в понятие узла учета входит не только сам электромагнитный расходомер, но и окружающие трубопроводы и арматура, обеспечивающие в совокупности с прибором требуемую точность измерения расхода. Следует всегда помнить, что погрешность прибора, указываемая в паспорте, соответствует идеальным условиям измерения в составе поверочной установки - ламинарный поток жидкости, номинальный диапазон расходов, отсутствие пульсаций потока и пузырьков газа.
В реальных условиях практически невозможно повторить стендовые условия измерения, поэтому точность узла учета будет всегда ниже точности, обеспечиваемой расходомером. Можно применять расходомер со сколь угодно малой заявляемой погрешностью, но если установить его без соблюдения всех требований к монтажу, можно получить узел учета с неожиданно плохими характеристиками. И в таком случае нужно четко отдавать себе отчет в том, что виноват в этом не расходомер - он лишь часть системы, чьи метрологические характеристики зависят от монтажа. Это справедливо не только для электромагнитных расходомеров, но и для любых других типов этих приборов.
Узел учета расхода жидкости, как правило, включает следующие элементы:
- Расходомер
- Прямые "успокоительные" участки трубопровода
- Заземляющие кольца, если труба пластиковая
- U- или V-образный сифон, куда устанавливаются первые три элемента
- Байпасная линия (опечатывемая при коммерческом учете), необходимая для перепуска потока при демонтаже расходомера для проведения поверки или ремонта
- Запорная арматура, позволяющая производить переключение потока и осушать участок трубопровода с установленным расходомером для его демонтажа
Прямые или "успокоительные" участки трубопровода необходимы для того, чтобы сделать поток жидкости ламинарным, т.е. "гладким", без завихрений. Вихри потока (турбулентность) возникает на любых неровностях и искривлениях трубопровода - клапанах, задвижках, поворотах. В результате возникновения турбулентности, слои жидкости перемешиваются, и искажается профиль скоростей потока. В результате, показания расходомера будут неверными и нестабильными.
Большинство распространенных типов расходомеров - электромагнитные, ультразвуковые, вихревые измеряют скорость течения жидкости. При этом для правильного вычисления расхода необходимо, чтобы все сечение трубопровода было заполнено. Если расходомер стоит на частично заполненной трубе, он будет завышать показания расхода.
 а) б) в)Рис.1. а) U-образный сифон б) V-образный сифон в) горизонтальный участок с подпором. |
Кроме того, если уровень жидкости опускается ниже электродов электромагнитного расходомера, то на измерительные цепи расходомера начинают воздействовать наводки промышленной сети, что может приводить к непредсказуемым показаниям прибора. Расходомеры далеко не всех производителей имеют функцию определения "пустой трубы". Если эта функция есть, как у расходомеров Симаг-11, прибор автоматически перестанет производить измерения, если труба опустошена. Но даже если устройство обладает этой функцией, устанавливать расходомеры нужно на полностью заполненных участках трубопровода - восходящих или горизонтальных с подпором.
На горизонтальных участках отличным вариантом для установки расходомера является организация U- или V-образного сифона (рис.1). Даже если горизонтальная труба опустошена, сифон будет всегда заполнен, успокоительные участки будут соблюдены. При необходимости, например при демонтаже расходомера для проведения поверки, через ревизию в нижней точке сифона можно выпустить воду и удалить накопившуюся грязь.
Для электромагнитного расходомера важно обеспечение контакта между корпусом сенсора и протекающей через него электропроводной жидкостью. Это связано с особенностью процесса измерения и исключением влияния помех, наводимых в трубопроводе (и жидкости) промышленными силовыми сетями. В случае стального трубопровода, для обеспечения такого контакта фланцы расходомера необходимо надежно электрически соединить медными проводниками с ответными фланцами трубопровода (рис.2).
Не стоит полагаться на надежность контакта болтового фланцевого соединения - оно существует для механического крепления, и электрический контакт в нем, с учетом коррозии, может быть нестабилен во времени. Если трубопровод и фланцы пластиковые, то между фланцами расходомера и фланцами трубопровода необходимо вставлять стальные заземляющие кольца. Заземляюще кольцо - это шайба с внутренним диаметром, равным диаметру трубопровода, а внешним - равным диаметру фланцев расходомера.
Рис.2. Заземление сенсора электромагнитного расходомера.
Электромагнитный расходомер производит измерение скорости потока периодически, как правило, от 5 до 20 раз в секунду. Поэтому быстрые изменения скорости потока, вызванные, например, работой близкорасположенного насоса, могут сказаться на результатах измерений. Очевидно, если отсчеты расходомера совпадют по частоте с пульсациями потока и приходятся на их максимумы, то прибор будет выдавать завышенные значения расхода. Это справедливо не только для электромагнитных, но и для ультразвуковых расходомеров, действие которых также не является непрерывным. Поэтому воздействие пульсаций потока нужно максимально ослаблять: устанавливать расходомер как можно дальше от выхода насоса или устанавливать между ними демпферы - гасители пульсаций.
Таким образом, для обеспечения наилучших метрологических характеристик узла учета, нужно помнить о следующих правилах применения электромагнитного расходомера:
- Обеспечивать полное заполнение трубопровода жидкостью при любых расходах и при отсутствии течения вообще;
- Обеспечить заземление корпуса и соединение его со средой
- Исключить возможное опорожнение трубопровода при остановке процесса.
- Соблюдать при монтаже длины прямых "успокоительных" участков трубопровода;
- Максимально исключать пульсации потока. Не ставить расходомеры близко к выходу насоса, и никогда не ставить расходомер на его входе!
И также следует помнить, что любую качественную вещь можно испортить неправильным применением.
