Последний выпуск

Журнал "НЕФТЕГАЗ INTERNATIONAL"
Выпуск №1 МАЙ 2018


NG052018.jpg

Главный конструктор по датчикам давления ЗАО ПГ «Метран» Фетисов А.В. уверен, что применение рычажных и мембранных тензопреобразователей с КНС структурой, характерное для большинства российских датчиков давления, не позволяет обеспечить стабильность характеристик датчиков в процессе эксплуатации.

Прошло более чем два с половиной года после выпуска комплекса датчиков давления Метран-150 на рынок. Наступило время рассказать о процессе создания, возникших проблемах и итоговом результате. С момента образования компании, 1992 год, конструктора в «Метране» стремились создавать датчики давления, которые отсутствовали в России, например, низкопредельные датчики давления Метран-45, или разрабатывали конструкции с улучшенными характеристиками. Так были разработаны серии датчиков давления Метран-43, коррозионностойкие Метран-49, малогабаритные Метран-55. Мы разрабатывали новые конструкции измерительных преобразователей и совершенствовали электронный преобразователь.

В 2000 году появился первый российский комплекс интеллектуальных датчиков давления Метран-100. Он понравился потребителям. Цифровой выходной сигнал НАRT, жидкокристаллический индикатор, который работает при температуре -400С, кнопочный интерфейс, позволяющий настраивать датчик в полевых условиях. Это был большой успех, и Промышленная Группа «Метран» быстро стала лидером по номенклатуре и объему продаж в России.

Все эти годы многие российские компании «фотографировали» наши идеи и шли по пути «Метрана», поэтому мы продолжали вести исследовательскую работу по повышению метрологических характеристик датчиков давления, стабильности, стойкости к перегрузкам высоким давлением. Но, проведя в течение длительного времени огромную программу ОКР, мы убедились, что применение российских рычажных и мембранных тензопреобразователей с КНС структурой не позволяет обеспечить стабильные характеристики датчиков давления в процессе эксплуатации. Применяемые в конструкции датчиков перепада давления рычажные тензопреобразователи и упругие элементы, измерительные мембраны, гарантированно дают усадку после незначительных перегрузок давлением, не говоря уже о перегрузке предельно допускаемым рабочим давлением.

Мембранные же тензопреобразователи серии D, применяемые во всех датчиках избыточного давления, не выдерживают перегрузки более 1,25 от максимальной настройки, а при резком повышении давления выходят из строя при подаче давления, меньше, чем Рmax.

Конструкторский коллектив ЗАО ПГ «Метран», по многим достижениям лучший в России, окончательно убедился, что поколение всех российский датчиков, в которых сейчас применяются тензопреобразователи на КНС структуре, не может соответствовать современным требованиям в области измерения давления. В июле 2004 года компания «Еmerson Process Management» стала инвестором и стратегическим партнером ЗАО ПГ «Метран». С этого времени в компании многое изменилось, сейчас «Метран» не узнать. Новое современное оборудование на производстве и в испытательных лабораториях, отличные условия работы, но главное - это создание Глобального инженерного центра.

В 2004 году коллектив конструкторов приступил к разработке нового комплекса датчиков давления. Основной вопрос был в выборе чувствительного элемента. Было решено использовать разработку Rosemount: емкостную ячейку для датчиков перепада давления и капсулу с КНК структурой для датчиков избыточного и абсолютного давления.

Для создания датчиков перепада давления с емкостной ячейкой в дивизионе Rosemount используется достаточно дорогое оборудование для спайки капилляров ячейки с корпусом измерительного узла. Компания «Метран» не считала эффективным покупать такую дорогую установку, поэтому мы изменили конструкцию модуля с целью возможности применения более дешевых установок для пайки капилляров и нашли российского поставщика, на чем сэкономили сотни тысяч долларов. Это был успех.

Мы быстро отработали пайку на имитаторах капилляров и приступили к изготовлению прототипов. Конструкция измерительного узла с применением емкостной ячейки очень проста. Нет упругих измерительных мембран, влияющих на метрологию, только мягкие разделительные диафрагмы, передающие давление жидкости. Емкостная ячейка выдерживает высокое статическое и одностороннее давление до 70 МПа без гистерезиса, то есть стабильность и метрологические характеристики после воздействия давления остаются без изменений. По сравнению с датчиками перепада давления, в которых применяются тензопреобразователи с КНС, а это все российские датчики давления, объем жидкости в измерительном узле в новой конструкции уменьшился с 4,5-5 см3 до 0,2 см3. Это очень важно для обеспечения метрологических характеристик, для повышения стабильности датчиков давления. За год мы провели опытно-конструкторские и приемочные испытания по программе, принятой в дивизионе Rosemount, с целью определения жизнестойкости датчиков давления. Параллельно проводилась и подготовка производства. Действующая линия сборки Метран-150 укомплектована совершенным оборудованием по очистке и мойке деталей, сварочными установками для приварки диафрагм и корпусных деталей. Установка для подготовки «модулей» и заливки разделительной жидкости обеспечивает 100%-ный выход годных сборок, весь процесс по заливке автоматизирован.

Все это позволило компании в короткие сроки разработать и вывести в серию полный комплекс датчиков давления Метран-150. Сейчас все модели датчиков давления Метран-100 заменяются на датчики давления Метран-150. Новый комплекс датчиков давления Метран-150 имеет отличные характеристики по функциональности, метрологии, надежности и стабильности. Приведем характеристики Метран-150, заданные в ТУ: - основная погрешность ±0,075% в диапазоне 1:1÷1:10; - температурная погрешность ±0,05% на 10°С; - влияние статического давления ±0,015% на 1МПа; - стабильность – ±0,075% в течение года; - перенастройка – 1:50; 1:100.

Эти характеристики установлены на весь срок эксплуатации, имеется большой запас по погрешности по сравнению с ТУ.

Важным отличием комплекса Метран-150 является применение двух конструкций датчиков перепада давления: копланарного дизайна, запатентованного Rosemount, и традиционного бипланарного дизайна с двумя фланцами. Только «Метран» имеет такое предложение в Росии. Все датчики избыточного и абсолютного давления выполнены в виде штуцерной конструкции, причем датчики абсолютного давления штуцерного исполнения измеряют давление от 2,5кПа абс до 25МПа абс. Датчики избыточного давления выдерживают перегрузку до 10Рmax.

И в заключении хочу еще раз обратиться к отработке и испытаниям датчиков. В Промышленной Группе «Метран» имеется испытательный полигон под открытым небом. На этом полигоне уже более трех лет мы тестируем более 30 штук датчиков давления Метран-150, при этом датчики периодически стоят под статическим давлением, потом без давления, в жару и в холод. Происходит автоматический съем показаний датчиков, поэтому мы имеем большой объем данных, по которым судим о характеристиках датчиков давления, стабильности, температурной погрешности, о работе ЖКИ, интерфейса, коррозии деталей и т. д. Также мы тестируем и датчики других зарубежных и российских производителей, а также датчики Rosemount.

Результаты испытаний Метран-150 подтверждают высокую надежность и стабильность, не зафиксировано ни одного отказа, наблюдается стабильность нуля и отсутствие влияния изменения температуры. Это хороший результат. К сожалению, результаты тестов датчиков давления всех остальных российских производителей показывают огромную разницу в сравнении с комплексом Метран-150. Они подтверждают все то, о чем написано выше.

В Глобальном инженерном центре Метрана каждый год разрабатывается план НИОКР, мы продолжаем выпускать на рынок новые продукты торговой марки Метран и других марок компании Emerson Process Management. Например, мы надеемся, что скоро наши заказчики получат новые современные малогабаритные датчики давления, заменяющие датчики Метран-55.

Фетисов Александр Владимирович, Главный конструктор по датчикам давления.

ЗАО «ПГ «Метран»

Центр поддержки Заказчиков (351) 247-16-02, 247-1-555

Info.Metran@Emerson.com

www.metran.ru