Анализ всего процесса выбора трубки Вентури: от подбора типа до ключевых решений по получению доступа на российский рынок в сфере метрологии 

Трубка Вентури является одним из типов приборов для измерения расхода по перепаду давления с наименьшими потерями давления. Благодаря таким преимуществам, как короткие требования к длине прямых участков трубопровода до и после трубки, высокая износостойкость и выдающаяся долгосрочная стабильность, она занимает важное место в таких отраслях, как нефтегазовая, энергетическая, химическая и СПГ. Однако выбор трубки Вентури не сводится к простому «подбору стандартного изделия по диаметру» — выбор типа, определение коэффициента β, способ отбора давления, а также требования к метрологической сертификации на целевом рынке — каждый из этих этапов напрямую влияет на возможность долгосрочной и надёжной работы измерительной системы.

I. Сначала определите тип: классическая трубка, трубка с вставкой или сопло Вентури

Трубки Вентури по конструкции в основном подразделяются на три типа: классические трубки Вентури, трубки Вентури с вставкой и сопла Вентури, которые имеют значительные различия в сферах применения. Классическая трубка Вентури используется для измерения объемного расхода однофазных стабильных сред (жидкостей, газов или пара) в закрытых трубопроводах; среди всех стандартных дроссельных устройств она требует наименьшей длины прямых участков трубопровода перед и после дросселя и обеспечивает минимальные потери давления. Трубка Вентури с втулкой имеет дополнительную втулку, установленную снаружи классической трубки, что обеспечивает большую прочность конструкции; она в основном предназначена для измерения и регулирования сред с большим диаметром, высоким давлением или опасных сред в нефтехимической промышленности, а длина установки корпуса у нее также короче, чем у классической трубки. Сопла Вентури, в свою очередь, подходят для условий эксплуатации, предъявляющих повышенные требования к износостойкости или специфическим режимам течения. Первым шагом при выборе модели является определение типа конструкции с учетом того, является ли среда однофазной, а также с учетом диаметра трубопровода, уровня давления и ограничений монтажного пространства.

II. Основные геометрические параметры: коэффициент β и прямые участки трубопровода

Коэффициент β (отношение диаметра горловины к внутреннему диаметру трубопровода) является ключевым геометрическим параметром при выборе трубки Вентури. В инженерной практике обычно используется диапазон значений β от 0,3 до 0,75, а в некоторых стандартах — от 0,316 до 0,775. При небольшом значении β сигнал перепада давления сильный, а чувствительность высокая, но при этом увеличиваются постоянные потери давления; при большом значении β потери давления снижаются, но требования к прямым участкам трубопровода перед соустройством значительно возрастают — минимальная требуемая длина прямого участка увеличивается с ростом значения β. Базовые требования к участкам прямой трубы обычно составляют около 5D вверх по потоку и около 2D вниз по потоку, однако при наличии вверх по потоку элементов, затрудняющих течение, таких как колена или раструбы, фактическая необходимая длина должна определяться по таблице в зависимости от типа таких элементов и значения β; при значении β свыше 0,65 в некоторых условиях эксплуатации участок прямой трубы вверх по потоку может достигать длины, в десятки раз превышающей диаметр трубы. Угловое отклонение оси трубки Вентури от оси трубопровода вверх по потоку также должно удерживаться в пределах 1°, иначе асимметрия поля течения приведет к непосредственным погрешностям измерений.

III. Способы отбора давления и конфигурация системы

Стандартным способом отбора давления в классической трубке Вентури является отбор давления в горловине: входной отбор давления располагается на конце входного цилиндрического участка, а отбор давления в горловине — в центре горловины; выравнивание давления по окружности осуществляется с помощью кольцевой камеры или многоточечного отбора давления. Для трубопроводов большого диаметра при проектировании кольца выравнивания давления необходимо учитывать как прочность конструкции, так и надежность отбора давления. Сама трубка Вентури является лишь первичным элементом, а точность системы в значительной степени зависит от подбора датчика перепада давления: перепад давления, соответствующий типичному расходу, должен находиться в разумном диапазоне диапазона измерения датчика, а перепад давления при максимальном расходе не должен превышать предельное давление, на которое рассчитан датчик. Для сред, требующих компенсации плотности, таких как пар, при выборе модели необходимо одновременно устанавливать датчики температуры и давления.

IV. Специальные соображения для особых условий эксплуатации

Измерение влажного пара — одна из областей, в которой трубки Вентури в последние годы привлекают особое внимание. Влажный пар (двухфазный поток с объемной долей газовой фазы более 95 %) приводит к «завышению» сигнала перепада давления в трубке Вентури, что требует корректировки с учетом доли жидкой фазы. Трубка Вентури с длинным горлом в сочетании с конструкцией с двумя точками измерения перепада давления — отдельное измерение перепада давления между входной частью и горлом, а также между горлом и выходной частью — позволяет рассчитать долю жидкой фазы на основе соотношения перепадов давления, что является достаточно отработанным техническим решением в области измерения влажного газа. Если среда содержит небольшое количество твердых частиц или компонентов, склонных к образованию накипи, гладкие поверхности классической трубки Вентури (сужение — горловина — расширение) сами по себе более устойчивы к эрозии, чем диффузор с острыми краями, однако все же необходимо оценить степень износостойкости материала горловины с учетом твердости частиц.

Сжиженный природный газ (СПГ) и другие низкотемпературные среды накладывают дополнительные ограничения на выбор труб Вентури. Поскольку температура СПГ достигает -162 °C, корпус трубы Вентури должен изготавливаться из нержавеющей стали или сплавов, устойчивых к низким температурам, а класс давления фланцев обычно составляет не менее 300 фунтов на квадратный дюйм (LB); в случаях, когда речь идет о торговых поставках, требуется даже 900 LB и выше. Отопление и теплоизоляция датчиков давления, температура замерзания изолирующей жидкости, а также удобство доступа для поддержания низкой температуры в месте установки — все это инженерные детали, которые нельзя игнорировать при выборе оборудования для работы в условиях низких температур.

V. Ключ к выходу на российский рынок: не следует путать EAC и PAC

При экспорте трубок Вентури в Россию и Евразийский экономический союз необходимо различать два уровня соответствия требованиям. Оценка соответствия EAC охватывает базовые требования, такие как электробезопасность низкого напряжения (TR CU 004/2011) и электромагнитная совместимость (TR CU 020/2011); для трубок Вентури, работающих под давлением, дополнительно применяются требования безопасности к оборудованию, работающему под давлением, согласно TR CU 032/2013. Однако одного сертификата EAC недостаточно для прохождения таможенного оформления и ввода оборудования в эксплуатацию — расходомеры относятся к измерительным приборам, и в случае их использования для торговых расчетов, мониторинга безопасности или промышленных измерений необходимо дополнительно получить сертификат типового одобрения измерительных приборов (PAC), выданный Федеральной службой по техническому регулированию и метрологии (Росстандарт). Сертификат EAC регулирует электробезопасность и электромагнитную совместимость, а сертификат PAC подтверждает точность измерений и долгосрочную стабильность; эти два сертификата являются независимыми и не могут заменить друг друга. Сертификация PAC требует отправки образцов в аккредитованную в России лабораторию для проведения испытаний метрологических характеристик; срок действия сертификата обычно составляет 5 лет, а информация вносится в базу данных FGIS для сетевой проверки таможенными органами и органами приемки проектов; иностранные производители должны оформлять сертификацию через уполномоченного представителя в России. Еще на этапе выбора модели следует включить в план проекта сроки получения сертификации PAC и требования к образцам, чтобы избежать ситуации, когда после завершения производства оборудования его невозможно будет поставить и ввести в эксплуатацию из-за отсутствия метрологического разрешения.

Практика компании «Шанхай Ичан»

Компания «Шанхай Ичан» по производству дроссельных устройств (Shanghai Yichang Throttling Device Manufacturing Co., Ltd.) была основана в 2001 году. Её предшественником был филиал по производству диафрагм при Шанхайском заводе автоматических приборов № 1. Компания является одним из разработчиков национального стандарта Китая GB/T 2624-2006 на дроссельные устройства. Ассортимент труб Вентури компании включает классические трубы Вентури, трубы Вентури в оболочке и сопла Вентури. Продукция разрабатывается и изготавливается в соответствии со стандартами ISO 5167 и GB/T 2624. Компания может подготовить расчетные документы по подбору оборудования с учетом характеристик среды, диаметра трубы, уровня давления и условий монтажа, а также содействовать в подготовке технической документации, необходимой для прохождения сертификации EAC и получения метрологического разрешения PAC. Для российского рынка компания уже получила сертификат EAC и предоставляет клиентам поддержку в расчетах по подбору труб Вентури и обеспечении соответствия нормативным требованиям через официальный сайт на русском языке (www.ycjlzz.ru), официальный сайт на китайском языке (www.ycjlzz.com/), электронную почту (ycshangwu@ycjlzz.com), мобильный телефон (13390803499) и промо-платформу «Всероссийский канал». Приглашаем клиентов обращаться в компанию по вопросам, связанным с конкретными условиями эксплуатации.