Новый класс высокоточных расходомеров повышенной надежности

Проблема создания и производства отечественных высокоточных расходомеров повышенной надежности для трубопроводного транспорта является весьма актуальной – особенно для магистральных газонефтепродуктопроводов.

Сотрудники проблемной лаборатории РИМАН Тульского территориального научного центра В. Е. Титаев, Е. Н. Титаев и др. разработали принципиальные и конструктивные решения по созданию таких расходомеров. Приборы имеют улучшенные эксплуатационные характеристики и предназначены для использования в системах управления, в том числе в системах управления магистральными трубопроводами.

По мнению, высказанному во время реализации авторами проекта вице-президентом АО ВНИИСТ (Всероссийского научно-исследовательского института по строительству и эксплуатации трубопроводов, объектов ТЭК) А. Д. Яблоковым, «приводимые в кратком описании прибора «Магистр» отдельные характеристики (в частности, погрешность измерения ~ 0,15%) для любых диаметров трубопроводов и любого состава среды (без ограничений), говорят о появлении нового класса расходомеров».

В энергетике и промышленности России в настоящее время для измерения расхода веществ используют приборы Государственной системы измерений, основанные на методе переменного перепада давлений. При этом определение массового расхода производят путем измерения объемного расхода рабочей среды и ее плотности с последующим их перемножением, используя расчетные зависимости для косвенных методов измерения.

Расчетные погрешности измерения расхода составляют: для жидкостей - от 0,4 до 1 %, для газов - от 0,5 до 1,5 %. В реальных условиях эксплуатации, по данным ВНИИМС, погрешность приборов, основанных на данном методе, может достигать значений от 10 до 12%.

Высокоточный расходомер повышенной надежности «Магистр» предназначен для прямого измерения непосредственно в технологических потоках расхода веществ, транспортируемых по трубопроводам большого диаметра, в том числе - и по магистральным газопроводам и нефтепроводам.

Погрешность измерения расходомера «Магистр» по предварительным подсчетам не превышает 0,15 %, при этом ограничений по диапазону изменения расхода и диаметру трубопровода не имеется. Показания расходомера «Магистр» не зависят от колебаний температуры, давления, вязкости, электропроводности, профиля скорости, пульсации потока вещества в трубопроводе.

Расходомер «Магистр» разработан на базе серийного прибора НИБ (ДГЛ 2.809.004 ТУ) и является реализацией новых технических решений, улучшающих потребительские качества ранее разработанных приборов, внедренных на предприятиях бывшего СССР (Приморское ПО «Бор», Усть-Каменогорский свинцово-цинковый комбинат, Ровненское ПО «Азот» и др.), а также прибора АСКОН, удостоенного золотой медали Международной Лейпцигской ярмарки 1989 г.

Прибор «Магистр» может стать базовым при создании серии современных приборов технологического контроля и коммерческого учета, предназначенных для использования на предприятиях топливно-энергетического и нефтегазового комплексов, черной и цветной металлургии, химической промышленности (например, для решения задач измерения концентрации кислот и ангидридов, редкоземельных элементов, бора, кадмия, хлора, влажности и т.п.).

Прибор содержит датчик расхода, включающий источник быстрых нейтронов и два детектора медленных нейтронов, размещенные на измеряемом участке трубопровода, а также вычислительное устройство, выход которого является выходом массового расходомера. Техническое решение защищено патентом РФ.

«Магистр» работает следующим образом.

Быстрые нейтроны, испускаемые источником, обладают способностью проникать через поверхность трубопровода, причем потеря энергии нейтронов при этом будет незначительна. В результате взаимодействия быстрых нейтронов с веществом, находящимся внутри трубопровода, образуются медленные нейтроны, распределение которых по сечению трубопровода носит равномерный характер. При движении вещества в результате взаимодействия потока вещества, движущегося по трубопроводу с определенной относительной скоростью, и вращения Земли возникает сила Кориолиса, действующая на вещество и на образовавшиеся медленные нейтроны.

Сила Кориолиса, воздействуя на медленные нейтроны, вызывает их перераспределение по сечению трубопровода, при этом детекторы фиксируют количество нейтронов, а разность показаний детекторов будет пропорциональна воздействующей силе.

Импульсы от детекторов передаются на вычислительное устройство, на выходе которого устанавливается сигнал, величина которого связана с величиной измеряемого расхода.

Следует отметить, что в приборах «Магистр» применяются стандартные, широко используемые в отечественном и зарубежном приборостроении (фирм «Nuclear Chicago Согр.» (США), «Berthold» (Германия), «Toshiba» (Япония), ВО «Изотоп» (РФ)) источники нейтронов с низкой активностью, которые не представляют опасности для обслуживающего персонала.

Расходомер «Магистр» относится к разряду высоких технологий. В России такого прибора нет, рынок приборов данного класса зарубежными фирмами не занят.

Конкурентоспособность прибора «Магистр» на внутреннем и мировом рынках достигается за счет двух факторов:

1. Расходомер «Магистр» имеет лучшие по сравнению с аналогами технические параметры: точность измерения увеличена в 3...10 раз, способ измерения позволяет измерять непосредственно массу вещества, ограничения по диаметру трубопроводов и диапазону измерений отсутствуют, нет непосредственного контакта с анализируемой средой.

2. Расходомер «Магистр» имеет лучшие по сравнению с аналогами экономические параметры: потребительская стоимость на 25...30 % ниже, чем у аналогов, - прежде всего за счет уменьшения капитальных и эксплуатационных расходов.

Привлекательность расходомера «Магистр» для потребителя заключается в том, что его использование позволяет:
- улучшить процесс учета расхода веществ за счет более точного и оперативного метода измерения расхода;
- увеличить пропускную способность трубопроводов за счет использования датчика, «прозрачного» для транспортируемого вещества;
- снизить эксплуатационные затраты за счет использования бесконтактных датчиков;
- обеспечить экологическую чистоту ведения технологических процессов за счет повышения конструктивной надежности трубопроводов (нет необходимости «врезки» датчика в стенку трубопровода);
- обеспечить мониторинг экологической обстановки в районах расположения магистральных трубопроводов за счет уникальной точности и оперативности определения утечек на контролируемом участке трубопровода.

Уже сейчас о желании приобрести расходомеры «Магистр» заявили несколько компаний: ОАО «Тулэнерго», ОАО «Газстройдеталь» и др.

В настоящее время прорабатываются вопросы финансирования работ по аттестации расходомеров, их метрологическому обеспечению, по сертификации производства.

К. т. н. В. Е. ТИТАЕВ, Е. Н. ТИТАЕВ

Источник: http://www.eprussia.ru