Уже на стадии проекта, а в ряде случаев и в процессе сборки узлов, выявляются спорные моменты, связанные с требованиями по установке расходомера газа (далее РСГ), прямолинейных участков, монтажу средств измерений по температуре и давлению. Многие проектировщики, монтажники, а в конечном счете и потребители задаются вопросом о правомерности утверждения касательно п. 9.2.2.6 ГОСТ Р 8.740-2011 «...ротационные РСГ рекомендуется располагать после прямолинейного цилиндрического участка ИТ длиной не менее 2DN, если давление газа более 0,7 МПа или измерения давления и/или температуры осуществляется перед РСГ вне его корпуса. После ротационного РСГ рекомендуется устанавливать прямолинейный цилиндрический участок ИТ длиной не менее 2DN, если давление газа более 0,7 МПа и измерения давления и/или температуры осуществляется после РСГ вне его корпуса.»?
Данное требование объясняется теорией и экспериментом. Поток газа представляет собой струю, движущуюся с определенной скоростью, следовательно обладающую кинетической энергией, максимальное значение которой приходится на середину потока (по осевой трубопровода), где исключена потеря напора из-за шероховатости стенок трубопровода. В случае, когда поток газа стационарен (эпюра распределения скоростей изображена на рис. 1) и максимальная энергия потока приходится на ось роторов счетчика, происходит равномерное заполнение камеры счетчика, затем поворот ротора. На счетной головке счетчика мы видим фактический прошедший объем газа.
| Рисунок — 1 | Рисунок — 2 |
Если на участке 2DN до и после имеется местное сопротивление, то под его воздействием поток газа отклонится от осевого направления и эпюра скоростей примет вид на рис 2.
При давлении газа в трубопроводе до 0,7 МПа искривление эпюры скоростей не сказывается на характере заполнения рабочих камер в связи с тем, что образуемая при этом энергия не способна совершить работу по перемещению роторов.
При давлении газа в трубе более 0,7 МПа, когда скорость потока газа превысит 15 м/сек, значение энергии таково, что наблюдается «эффект струи» и вращение роторов происходит не по мере наполнения камер, а в результате силы воздействия «струй» на ротор в том месте, где сосредоточена наибольшая величина кинетической энергии (где больше скорость потока). Это приводит к недостоверности показаний счетчика.
Для того, чтобы избежать подобной ситуации необходимо стабилизировать поток газа, что достигается исключением местных сопротивлений на прямом участке 2DN до и 2DN после ротационного счетчика газа.
Отверстие для отбора давления будет являться местным сопротивлением в том случае, если его наличие будет оказывать воздействие на кинематическую структуру потока газа, что подтверждается п. 9.2.3.4 ГОСТ Р 8.740-2011 «...рекомендуется выбирать диаметр отверстия для отбора давления не менее 3 мм и не более 12 мм. При этом диаметр отверстия не должен быть более 0,13D». Располагать такое отверстие нужно за пределами прямого участка 2DN в том случае, если давление газа в месте установки РСГ равно или превышает 0,7МПа.
Местным сопротивлением будет являться и чувствительный элемент либо гильза преобразователя температуры, которые оказывают влияние на структуру потока газа. Поэтому к месту его установки в трубопроводе предъявляются определенные требования:
- для турбинных счетчиков — от 2DN до 5 DN до или после РСГ (за пределами прямого участка);
- для ротационного счетчика:
- при давлении до 0,7 МПа не более 5 DN до или после РСГ (требований к прямым участкам нет);
- при давлении более 0,7 МПа — от 2DN до 5 DN до или после РСГ (за пределами прямого участка);
- для вихревых счетчиков — после РСГ на расстоянии не более 6DN (за пределами прямого участка).
Отдельно хотелось бы рассмотреть вопросы по применению ГОСТ Р 8.740-2011 на практике:
«Если какое-либо средство измерения (далее СИ) вышло из строя на узле измерения, то необходима ли реконструкция по ГОСТ Р 8.740-2011г. ?»
При решении этого вопроса необходимо исходить из определения слова реконструкция.
Реконструкция узла измерений — изменение параметров УИ, совокупности измерительных, связующих, вычислительных компонентов, и вспомогательных устройств (компонентов измерительной системы), функционирующих как единое целое, которое влечет за собой изменение первоначально установленных метрологических характеристик УИ.
- если замена вышедшего из строя СИ производится на прибор с идентичными, либо с улучшенными метрологическими и техническими характеристиками без вмешательства в конструкцию измерительного участка трубопровода и не влечет за собой изменение первоначально установленных метрологических характеристик, то это не будет являться реконструкцией узла измерения и на нем, при наличии действующего акта проверки состояния и применения СИ и соблюдения требований МИ ПР 50.2.019-2006, дополнительного обследования производить не нужно. Достаточно будет произвести расчеты расширенной неопределенности по ГОСТ Р 8.740-2011г. и на основании нового расчета и действующего акта проверки состояния и применения СИ по ПР 50.2.019 выписать акт проверки состояния и применения СИ по ГОСТ Р 8.740-2011г., либо сделать отметку в действующем акте.
- если необходимо произвести замену СИ с вмешательством в конструкцию измерительного участка трубопровода, либо устанавливаемые СИ имеют метрологические и технические характеристики, отличные от характеристик заменяемых СИ, что влечет за собой изменение первоначально установленных метрологических характеристик, то необходимо провести обследование УИ в соответствии с требованием ГОСТ Р 8.740-2011г. и оформить акт проверки состояния и применения СИ по ГОСТ Р 8.740-2011г.
«Какими требованиями и документами руководствоваться при проверке монтажа СИ ранее введенных в эксплуатацию узлов измерений, аттестованных по ПР 50.2.019-2006?»
В случае применения комплексов для измерения объема газа, у которых преобразователи температуры, давления, перепада давления смонтированы непосредственно в корпус расходомера газа и монтаж регламентирован заводом-изготовителем, допускается на основании действующего акта по ПР 50.2.019-2006 произвести расчет расширенной неопределенности объемного расхода газа. В случае, если полученные результаты расчетов не превышают договорных значений, оформляется акт проверки состояния и применения СИ по ГОСТ Р 8.740-2011г. со ссылкой на имеющийся акт проверки состояния и применения СИ по ПР 50.2.019-2006г (можно использовать его в качестве приложения), либо делается отметка в действующем акте. Если полученные результаты расчетов превышают договорные значения предлагается реконструкция узла измерений.
В заключении хотелось бы остановиться еще на одном аспекте.
В ГОСТ Р 8.740-2011 определены требования по расположению места для отбора давления, если отбор давления производится на измерительном участке трубопровода.
«Расстояние от точки отбора давления до ближайшего МС должно быть не менее 1,5DN».
Это очень важно учитывать, т.к по величине давления газа в трубопроводе определяется работоспособность РСГ (перепад давления на РСГ) и расчетный объем газа (приведение к стандартным условиям).
Однако в ГОСТ Р 8.740-2011 не приведена классификация местных сопротивлений (далее МС), оказывающих влияние на измерение давления, а лишь в п. 3.5.2 дано понятие МС.
Исходя из этого понятия следует, что любое устройство, приводящее к искажению кинематической структуры потока, является МС и вносит неопределенность в результат измерения давления и располагать его нужно на расстоянии не менее 1,5DN от места отбора давления.
И последний вопрос — «Что делать, если выявится несоответствие УИ требованиям ГОСТ Р 8.740-2011».
В случае выявления несоответствия УИ требованиям ГОСТ Р 8.740-2011 необходимо произвести его реконструкцию. Зачастую это дорогостоящее мероприятие, требующее остановки производственного процесса (что не всегда возможно).
В этом случае можно произвести оценку несоответствия требованиям ГОСТ Р 8.740-2011 в рамках индивидуальной методики измерений (далее МИ) с внесением ее в Федеральный информационный фонд МИ.
Разработать и внести МИ может организация, аккредитованная на право проведения данных работ.
