50818
advertisement
Анализ конструктивных исполнений диафрагменных счетчиков газа Технические характеристики выпускаемых диафрагменных счетчиков газа должны соответствовать ГОСТ Р 50818 при первичной поверке, а также сохраняться в течение межповерочного интервала и заявленного срока эксплуатации. Диафрагменные счетчики газа разных производителей имеют один физический принцип действия, но различные конструкторские решения, которые условно можно разделить на два вида: - надежные; - упрощённые. Надежные конструкторские решения отличаются: - качественными материалами (специальные пластмассы, оцинкованная и нержавеющая стали, герметики, стойкие к воздействию компонентов газа, материал мембраны, резиновые уплотнения, специальные смазки) - надежными способами крепления (прессование, завальцовка, двухсторонние и односторонние защёлки) - раздельными узлами настройки измерительного механизма - отсутствием возможности манипуляции счетчика без его повреждения Отличительными особенностями упрощенных конструкторских решений являются: - материалы низкого качества (с течением времени происходит коробление пластмассовых деталей, разрушение и деформация резиновых уплотнений, коррозия металлических деталей, деформация мембран) - способы крепления (самонарезающиеся резьбы) - совмещенные узлы настройки измерительного механизма - высокая вероятность осуществления манипуляций с целью занижения показаний счетчика газа Современный диафрагменный счетчик газа должен отвечать следующим требованиям: – сохранение метрологических характеристик в течение межповерочного интервала – иметь большой диапазон измерения – минимальные потери давления – защищенность от несанкционированного вмешательства – срок эксплуатации не менее 20 лет – автономность работы от внешних источников энергии – возможность подключения к автоматизированным системам сбора информации Целью производителей, применяющих упрощенные конструкторские решения, является снижение себестоимости счетчика. При выходе из производства метрологические характеристики таких счетчиков могут соответствовать ГОСТ Р 50818. Однако, во время эксплуатации метрологические характеристики в силу отличительных особенностей применяемых конструкторских решений ухудшаются. Погрешность становится отрицательной и тем самым поставщик газа несет потери при расчетах с покупателем. Сравнение конструктивных решений Упрощенная конструкция Конструкция измерительного механизма Применение максимально упрощенной классической схема измерительного механизма без блокировки обратного хода позволяет осуществлять манипуляции с показаниями прибора. Длинные приводные рычаги, отсутствие дополнительных степеней свободы, упрощенная компоновка механизма, рычаги привода мембран, соединенные напрямую с редуктором, осуществляющим связь мембран со счетным механизмом, приводят к появлению в кинематике узла ярко выраженной «мертвой точки», как следствие частое заклинивание устройства в процессе эксплуатации. Мембрана в виде арены из тонкого резинового полотна в процессе эксплуатации под воздействием постоянных динамических нагрузок изменяет свои геометрически размеры и теряет герметичность из-за появления микротрещин, что приводит к ухудшению метрологических характеристик. Надежная конструкция Наличие звеньев, обеспечивающих дополнительные степени свободы, практически исключают заклинивание измерительного механизма в «мертвой точке» даже при длительной и интенсивной работе узла на максимальных расходах. Наличие блокировки обратного хода позволяет полностью исключить возможность манипуляций с показаниями Мембрана в виде гофрированного сильфона, изготовленной из резинового полотна большей толщины, позволяет добиться стабильной и надежной работы прибора. Использование резьбового соединения с пружинным поджимом для фиксации механизма настройки коэффициента передачи измерительного механизма в процессе эксплуатации приводит к изменению метрологических характеристик прибора, вызванного самопроизвольным ослаблением данного соединения. Использование соединения «зуб – впадина» для фиксации механизма настройки коэффициента передачи измерительного механизма исключает возможность самопроизвольного перемещения регулирующего элемента в процессе эксплуатации прибора, то есть прибор сохраняет свои изначальные характеристики во время всего срока службы. Применение совмещенного узла настройки биметаллической пластины и настройки коэффициента передачи измерительного механизма приводит к значительному ухудшению метрологических характеристик счетчика в случае изменения в процессе эксплуатации установленных настроек, так как и биметаллическая пластина и измерительный механизм работают в данном случае некорректно. Применение независимых узлов настройки коэффициента передачи измерительного механизма и биметаллической пластины позволяет обеспечить большую стабильность метрологических характеристик прибора. В случае изменения настроек одного из узлов другой продолжает работать без изменения своих характеристик, тем самым погрешность счетчика изменяется незначительно. 3 Элемент формирования импульсов вмонтирован в последний цифровой барабан счетного механизма, что делает практически невозможным использование внешнего магнитного поля для стопорения счетного механизма, ввиду приложения большого вращающего момента на данный элемент со стороны механизма. Крепления счетного механизма на корпус счетчика происходит с зазором между элементами, позволяет с помощью тонкого плоского предмета заблокировать магнитную муфту, передающую вращательное движение от измерительного механизма. соединений Типы применяемых Конструкция счетного механизма Элемент формирования импульсов (магнит) в счетном механизме выполнен на промежуточном передаточном колесе. В виду схемы редуцирования механизма в целом, вращающий момент на данном колесе является незначительным, что позволяет легко заблокировать его вращение внешним магнитным полем. Наличие дополнительного элемента, используемого для крепления счетного механизма (основание), позволяет исключить образование зазора между корпусом счетчика и счетным механизмом, следовательно, отсутствует возможность внешнего вмешательства в работу устройства с целью стопорения муфты. Крепления мембраны осуществляется способами обжима и «холодной сварки», что обеспечивает сохранение герметичности измерительных камер и стабильность метрологических характеристик прибора в течение всего срока службы. Мембрана в корпусе измерительного механизма фиксируется только прижимом крышки камерного блока, что приводит к образованию зазоров между элементами в процессе эксплуатации прибора и, как следствие, к значительному ухудшение метрологических характеристик счетчика. 4 Применение резьбовых соединений для фиксации элементов конструкции измерительного механизма не обеспечивает надежного крепления подвижных звеньев в течение всего срока службы прибора, что приводит к ухудшению метрологических характеристик счетчика. Применение классического, хорошо себя зарекомендовавшего, надежного способа крепления элементов – одно и двухсторонних угловых замковых зацепов – позволяет добиться надежного соединения в течение всего срока службы прибора с сохранением заявленных метрологических характеристик. 5 Применяемые материалы Крышки камерного блока изготовлены из АБС пластика вторичной переработки, что не обеспечивает стабильность геометрических параметров и прочностные характеристики, что является причиной появления зазоров в измерительной камере и приводит ухудшения метрологических характеристик счетчика. Применение более качественных материалов позволяет получить детали, геометрические размеры которых и механические свойства остаются постоянными во всем диапазоне рабочих температур прибора и в течение всего его срока службы, тем самым гарантируя стабильность метрологических показаний и надежную работу прибора. Применяемый герметик изменяет свои механические свойства (эластичность, прочность) под воздействием агрессивных химических веществ, содержащихся в газе и, как следствие, приводит к возникновению негерметичности измерительных камер и ухудшению метрологических характеристик прибора. Применяемый герметик сохраняет свои механические свойства в течение всего срока службы прибора. 6 Рычаги выполнены из черного металла с цинковым покрытием, под воздействием влаги и жидких углеводородов, присутствующих в газе, температурных перепадов, они будут подвергаться коррозии, создавая дополнительное сопротивление перемещению и увеличению перепада давления внутри счётчика. Рычаги выполнены из черного металла с цинковым покрытием, с добавками для устранения пористости поверхности, дополнительно защищены пластмассовой «рубашкой». 7 Изменение погрешности измерения счетчика в течение межповерочного интервала Упрощенная конструкция Надежная конструкция Проведенный анализ показывает, что при выходе из производства счетчики газа обоих конструктивных решений имеют нормированную погрешность в соответствии с ГОСТ. Однако, у счетчиков упрощенной конструкции, в отличие от надежных счетчиков, в течение срока эксплуатации погрешность значительно изменяются и становится отрицательной, причем процесс изменения погрешности непрогнозируем во времени, что значительно снижает объективность учета газа. Пример расчета величины недоучета газа Диафрагменный счетчик G6, используемый в течение 10 лет, может стать причиной появления недоучетов в силу изменения его метрологических характеристик. При этом для счетчика надежной и упрощенной конструкции возможные величины недоучета следующие Счетчик надежной конструкции Счетчик упрощенной конструкции При условии, что, усреднено, счетчик работает круглогодично 24 часа в сутки на номинальном расходе, а погрешность прибора со временем изменяется, как показано на рисунке выше, то недоучет составит 6 24 365 10 1,5% 7884 м3 6 24 365 10 12,5% 65700 м3 где 6м3/ч – средний расход газа; где 6м3/ч – средний расход газа; 24 ч – время работы счетчика в сутки; 24 ч – время работы счетчика в сутки; 365 дней – количество дней в году 365 дней – количество дней в году работы прибора; работы прибора; 10 лет – срок службы прибора; 10 лет – срок службы прибора; 1,5% - средняя погрешность прибора за 12,5% - средняя погрешность прибора 10 лет. за 10 лет. Возможная величина недоучета, вызванная изменением метрологических характеристик счетчика упрошенной конструкции, в 8,3 раза превышает величину возможного недоучета для счетчика надежной конструкции 8
