Если одним предложением – то потому, что контроль топлива на мобильных объектах с помощью механических проточных топливных расходомеров в долгосрочных проектах по нашему опыту и убеждению - обман самих себя и своих партнёров.

Опытную партию дифференциальных топливных расходомеров мы выпустили в 2012 году. В основе этих приборов был камерный счётчик жидкости на овальных шестернях. Шестерни выполнены из пластика с низким коэффициентом трения. В одну из шестерён был встроен магнит, перемещение которого отслеживалось элементом с датчиком Холла.

Стендовые испытания показали, что в лабораторных условиях изделие обладает хорошими параметрами по точности и низким сопротивлением проходящему потоку. Откалибровав пробную партию изделий, приступили к их опытной эксплуатации. Устанавливали их там, где более простой и дешёвый способ контроля по остатку топлива в баке по тем или иным причинам не мог быть применён. Сельхозмашины, погрузчики, генераторы, холодильные установки – всё, что считается «неудобным» для контроля при помощи датчиков уровня.

 

Важно знать, что так называемые проточные топливные расходомеры, включая и дифференциальные, по определению являются кольцевыми или камерными механическими счётчиками жидкости. Все они содержат движущиеся элементы, приводимые в движение проходящим потоком жидкости. Скорость и характер потока, трение, вязкость жидкости, её температура, зазоры в трущихся парах влияют на точность измерений. А наличие любых твёрдых частиц, замёрзших кристаллов льда, парафина в топливе приводит к замедлению или даже остановке движущихся элементов. Далее требуется вмешательство: разборка, очистка и повторная калибровка. Что стало неожиданностью – это наличие частиц металла в «обратке» топливных систем оказалось намного больше, чем в прямой подаче. И эти частицы липнут к магниту движущейся части счётчиков, замедляя и останавливая их движение. Дополнительные фильтры только отдаляют момент вмешательства, попутно внося дополнительное сопротивление в проходящий поток. Те же проблемы наблюдаются и с магнитными фильтрами-уловителями, которые только удорожают систему.

Из нашего опыта и опыта наших коллег-интеграторов, работавших со всеми расходомерами массовых серий, период обслуживания топливных расходомеров обычно не превышает срока гарантии. При разборке-сборке счётчиков повторяемость параметров калибровки не гарантируется. А калибровка – дополнительные время и деньги. Даже самый надёжный счётчик кольцевого типа серии VZO редко работает без вмешательства больше года. У копий и клонов период исправной работы и того ниже, т.к. материалы из которых они изготовлены проще, задиры и закусывания происходят чаще. Конечно, в системах контроля расхода топлива для горелок в котельных, для чего изначально предназначались камерные проточные расходомеры и где поток ламинарный, работоспособность этих приборов намного выше. Наши расходомеры в системах маслоподачи модернизируемых станков тоже работают безотказно. Но это в ламинарных потоках, в которых, кстати, расходомеры и калибруются. Большим вопросом ещё является правомерность переноса параметров точности, полученных в ламинарных потоках при лабораторной калибровке, на реальные топливные системы двигателей с пульсирующим потоком топлива. А ещё нужно учитывать и то, что в той же «обратке» будет присутствовать и парогазовая составляющая (проявления кавитации), искажающая реальные данные. Причём на агрегатах с плунжерными насосами на холостом ходу объём парогазовой смеси «обратки» может быть выше объёма прямой подачи. Т.е. по показаниям расходомера объём топлива в баке при работающем двигателе должен будет увеличиваться. Наблюдаются также и другие артефакты.

Вопросов по применимости проточных расходомеров на мобильных объектах много.

Кажущаяся простота метода контроля наталкивается на множество деталей, превращающих первое впечатление в иллюзию или, по крайней мере, в необходимость организации хорошей службы регламентного обслуживания и калибровки (метрологическая процедура с соответствующей стоимостью) применяемых средств. Об этих сопутствующих затратах задумываются не всегда. Иногда даже кажется, что это делается сознательно, чтобы по истечению пары-тройки лет свести к нулю эффект от введения процедуры мониторинга расхода топлива на вверенных объектах. Ну и навязчивая реклама делает своё дело. Выгоднее продать один расходомер, чем четыре датчика уровня топлива.

В любом случае нельзя позволять менеджерам по продажам навязывать решения, противоречащие трезвому инженерно-экономическому анализу, т.к. стоимость решений с расходомерами намного выше других альтернатив.

Теория и практика применения счётчиков расхода описаны в энциклопедическом труде профессора Кремлёвского П.П. «Расходомеры и счётчики количества веществ: Справочник: Кн.1. 409с. и Кн.2. 412с.». Пять изданий только на русском языке. Там подчёркнуто: «…достоинство кольцевого счётчика – простота его устройства, прежде всего движущегося элемента – кольца. Это упрощает и облегчает разборку и очистку счётчика», кн., стр. 372, изд. 2002г. Т.е. разборка и очистка — это как данность, но подвижное кольцо, с применением магнита, трансформировалось в разрезной поршень, что попутно уменьшило потери в зазорах, но увеличило поверхности трения, а в итоге повысило риск остановки при попадании в топливо твёрдых частиц. Камерные счётчики других типов тоже изучены досконально. В работе авторов Киясбейли А.Ш. и Лифшица Л.М. («Счётчики и расходомеры жидкости с овальными шестернями», М., Машиностроение, 1983г.,144с.) исчерпывающе и достаточно изложена теория и методы их расчёта.

По нашему мнению, именно счётчики с овальными шестернями, в силу их преимуществ, могли бы применяться в системах мониторинга расхода топлива при исключении из их конструкции магнита, на котором скапливаются ферромагнитные частицы, тормозящие вращение шестерён. В целом же, по нашему мнению, для достижения качества «поставил – и забыл», снижающего объём сервисных работ, мониторинг расхода топлива в абсолютном большинстве случаев следует вести по остатку топлива в баках с применением емкостных датчиков уровня топлива. А для коррекции их показаний при изменении типа топлива следует учитывать данные по заправкам из сертификатов качества топлива, либо автоматически через проточный расходомер кориолисового типа, в котором плотность и другие параметры топлива определяются на проходе при заправке. Система контроля становится замкнутой с корректировкой данных, как по тарировке баков, так и при изменении параметров заправляемого топлива.

Кандидат технических наук,

Кузьмич Анатолий Иванович