Ультразвуковой расходомер

   Входным и выходным патрубками счетчик подключается к трубопроводу с помощью переходных устройств через муфтовые или  фланцевые соединения.

   Профильный  диск служит для установки ПЭП  соосно потоку газа, а также для герметичного вывода его соединительных проводов в ИВБ. Профильные диски установлены на входе и выходе ПР между фланцами измерительного участка и фланцами входного и выходного патрубков. Пьезоэлектрические преобразователи установлены в профильных дисках, обтекаются проходящим потоком газа и обеспечивают излучение и прием ультразвуковых сигналов по оси направления потока. Провод, соединяющий ПЭП с ИВБ, выводится через специальное отверстие, находящееся внутри одного из ребер профильного диска.

   Измерительный участок является важнейшим элементом  счетчика, обеспечивающим высокие метрологические  характеристики счетчика. В измерительном  участке происходит сложение векторов скоростей потока газа и распространения  ультразвуковых сигналов. Для каждого  типоразмера счетчика нормированы  его геометрические размеры —  внутренний диаметр D и расстояние L между торцами ПЭП. Обеспечение  высокой повторяемости этих параметров является особенно важным при серийном производстве счетчиков.

   Преобразователь давления служит для измерения абсолютного  давления газа. Чувствительный элемент  расположен во входной части ПР. Измеряемое давление подается на чувствительный элемент через отверстие, выполненное  в профильном диске и опорной  стойке. В качестве ПД используют серийно  выпускаемые преобразователи-датчики  абсолютного давления тензорезистивного  типа ИПН-А-2кл.0,5/100 кПа с термокомпенсацией в рабочем диапазоне температур со следующими техническими параметрами:

- диапазон давления 0-400 кПа;

- выходной сигнал 0—(50±0,5) мВ;

- напряжение питания (5±0,02) В;

- основная погрешность ±0,25 % (при индивидуальной градуировке в составе канала измерения);

- диапазон рабочих температур -40—+85 °С.

   Преобразователь температуры предназначен для измерения  температуры газа. Чувствительный элемент  преобразователя температуры размещен в защитной гильзе, выполненной из материала с высокой теплопроводностью. Гильза с чувствительным элементом  вводится в поток газа, вворачивается  в профильный диск и контрится  опорной гайкой. В качестве чувствительного  элемента используются серийно выпускаемые  чувствительные элементы полупроводникового типа ТМР36.

   Измерительно-вычислительный блок размещен в корпусе счетчика и имеет мембранную клавиатуру с  многоразрядным жидкокристаллическим индикатором. Питание измерительно-вычислительного  блока осуществляется от встроенного  в герметичный отсек литиевого  элемента питания. Для подключения  к внешним устройствам используется разъемный соединитель, установленный  на корпусе блока. На лицевой панели размещаются надписи маркировки счетчика, а также поясняющие назначение элементов индикации, управления и  коммутации. Электронная плата с  индикатором крепится к крышке корпуса  счетчика.

   Автономный  источник питания устанавливают  в специальный герметичный отсек  и закрывают крышкой, которую  пломбируют.

   Основным  измеряемым параметром счетчика является объем газа, приведенный к стандартным  условиям. Для решений этой задачи в счетчике созданы три измерительных  канала — канал измерения объема и объемного расхода газа в  рабочих условиях, канал измерения  абсолютного давления и канал  измерения температуры. На основании  полученных измерений производится вычисление за данный интервал времени  объема газа, приведенного к стандартным  условиям.

   По  способу измерения объемного  расхода газа в рабочих условиях в счетчике реализован ультразвуковой время-импульсный метод. Принцип работы основан на измерении разности времен прохождения импульсов ультразвуковых колебаний (УЗК) по направлению потока газа в трубопроводе и против него. Возбуждение зондирующих импульсов производится пьезоэлектрическими преобразователями, установленными в ПР, по которому протекает поток газа.

   ИВБ имеет две платы: модуля измерений (МИ) и индикации (ПИ).

   Плата модуля измерений обеспечивает:

• формирование управляющих сигналов, синхронизирующих работу счетчика;
• посылку зондирующих импульсов на пьезопреобразователи;
• прием, коммутацию и усиление сигналов от пьезопреобразователей, формирование и измерение временных интервалов;
• выполнение вычислений, хранение введенных уставок и результатов вычислений;
• передачу информации на плату индикации и во внешние устройства;
• питание узлов счетчика необходимыми для функционирования напряжениями.

   По  результатам измерения расхода  в рабочих условиях, давления и  температуры вычисляются расход и объем газа, приведенные к  стандартным условиям.

   Микропроцессор MSP430P337AIPJM управляет работой счетчика и осуществляет все вычислительные и сервисные операции по программе, размещенной во встроенном ПЗУ. Тактирование микросхемы осуществляется с частотой 32,768 кГц и задается кварцем ZQ3.

   Конструкция счетчика предусматривает возможность  передачи информации на расстояние до 1200 м по стандартным протоколам обмена.

   Электропитание  счетчика осуществляется от автономного  источника питания и обеспечивает его работоспособность в течение 2 лет. Замена источника питания происходит без нарушения работоспособности  и полного распломбирования счетчика.

   К месту установки счетчика не налагается никаких ограничений по конфигурации газопроводной магистрали.

   Размеры присоединительных частей счетчика и комплекта переходных устройств  в зависимости от типоразмера  счетчика указаны в табл. 1.5..

   Счетчик устойчив к воздействию окружающего  воздуха:

• в диапазоне температур от -40 до +50°С для исполнения Т;
• в диапазоне температур от 0 до +50°С для исполнения Н;
• при относительной влажности (95±3) % при температуре 35°С и более высокой без конденсации влаги для исполнения СЗ (ГОСТ 12997). Счетчик устойчив и прочен к воздействию синусоидальных вибраций в соответствии с исполнением L2 (ГОСТ 12997).

   Степень защиты корпуса от проникновения  воды, пыли и посторонних твердых  частиц — IP54 (ГОСТ 14254). 

   Достоинства расходомера:

• Счетчик совмещен с газовым корректором, имеет единое конструктивное исполнение и состоит из первичных преобразователей расхода, давления, температуры.
• Конструкция счетчика, в зависимости от исполнения, обеспечивает возможность его установки на вертикальных и горизонтальных участках трубопроводов. Предусмотрены варианты муфтового или фланцевого подсоединения.
• Счетчик устойчив к воздействию постоянных и переменных электромагнитных полей с частотой 50 Гц и напряженностью до 400 А/м.

   Индицируемые  параметры: 

1. Объемный расход газа в рабочих условиях;
2. Температура газа;
3. Давление газа;
4. Объем газа нарастающим итогом, приведенный к стандартным условиям;
5. Текущее время (часы, минуты);
6. Текущая дата (год, месяц, число);
7. Время нахождения счетчика в нерабочем состоянии (часы);
8. Результаты самодиагностики каналов измерения расхода, давления, температуры;
9. Заводской номер счетчика.  

SONOFLO

   Ультразвуковые  расходомеры SONOFLO применяются в основном в системах учета расхода горячей и холодной воды, не проводящих жидкостей и нефти, а также при учете расхода в трубопроводах больших диаметров. В основе принципа измерений расхода лежит времяпролетный метод измерения скорости потока. Благодаря конструкции расходомера, обеспечивается высокая помехозащищенность, точность и воспроизводимость измерений. Технология установки позволяет монтировать врезной комплект ультразвукового расходомера без "остановки" трубопровода. Ультразвуковые расходомеры SONOFLO позволяют измерять расход жидкости с температурой от -200ºС до +200ºС и расходом от 4 м3/час до 470 000 м³/час.

   Ультразвуковые  расходомеры SONO 3100 / 3000 используются преимущественно для измерения объема:

• Воды и сточные воды.
• Нефть и сжиженный газ.
• Низкотемпературные приложения для жидкостей.
• Системы централизованного теплоснабжения.

   К особенностям этих расходомеров можно  отнести:

• Возможность замены электроакустического преобразователя под давлением.
• Измерение любых жидкостей с вязкостью ниже 350 cSt, проводящих и не проводящих.
• Нет перепада давления.
• Надежные и точные измерения расхода.
• Долговременная стабильность.
• По желанию:
• измерительный датчик из специального материала, например, Duplex;
• измерительный датчик + 250 °C (+482 °F) / - 200 °C (-382 °F);
• макс. 1140 кг (2500 lbs) / 400 бар (5800 psi);
• измерительный датчик с 4-трековой технологией.

   Назначение  и принцип действия:

   Расходомер-счетчик  ультразвуковой SONOFLO предназначен для  измерения расхода и объема различных  жидкостей при технологических  и учетно-расчетных операциях. Области  применения расходомеров: энергетическая, химическая, пищевая промышленности, коммунальный сектор.

   Измерение расхода происходит путем измерения  разности времени прохождения ультразвуковых импульсов по направлению и против потока. Звуковой сигнал в направлении  потока распространяется быстрее, чем  против потока. Разность времени распространения  сигнала пропорциональна скорости потока.

   Вторичный преобразователь SONO 3000 на основе измеренной разности во времени и геометрических размеров первичного преобразователя (таких как расстояние между ультразвуковыми преобразователями, площадь поперечного сечения трубопровода и др.) определяет объемный расход и количество прошедшей жидкости.

   Две пары ультразвуковых преобразователей позволяют осуществить более  надежное измерение расхода, учитывающее  возможное искажение профиля  скорости потока. Кроме того повышается надежность прибора, т.к. он может работать и с одной парой преобразователей.

   Погрешность измерения: 

   Погрешность измерения при эталонных условиях; в % от измеренного значения v > 0.5 ... 10м/сек, < ±0.5% от измеренного значения (v = скорость потока).

   Предел  допускаемой относительной погрешности  измерений объема в диапазонах расхода:

   ± 0,5 (от 0,05 Q_max до Q_max)

   ± 1,0 (от 0,025 Q_max до 0,05Q_max)

   ± 2,0 (от 0,008 Q_max до 0,025Q_max) 

Взлет МР

   Расходомер-счетчик  ультразвуковой многоканальный "Взлет  МР", структурная схема которого представлена на рис. 1.7, предназначен для измерения среднего объемного расхода и объема различных жидкостей (горячей и холодной воды, сточных вод, кислот, щелочей, молочных продуктов, нефти и нефтепродуктов, в том числе мазутов, масел и т.д.) в напорных трубопроводах при различных условиях эксплуатации, в том числе во взрывоопасных зонах (в специальной комплектации).  

 

Рисунок1. 7. Структурная схема расходомера «Взлет МР» 

   Расходомер  может применяться в энергетике, коммунальном хозяйстве, нефтегазовой, химической, пищевой и других отраслях промышленно-хозяйственного комплекса. Расходомер может использоваться в  составе различных комплексов, в  том числе в составе теплосчетчиков, измерительных систем, АСУ ТП и т. д.  

   Условия эксплуатации:

   Температура окружающего воздуха от минус 40 до 65°С для вторичного измерительного преобразователя (ВП), от минус 60 до 180°С для преобразователя электроакустического (ПЭА) и первичного преобразователя (ПП).

   Относительная влажность окружающего воздуха  не более 95% при температуре 35°С и более низких температурах без конденсации влаги для ВП, 100% при температуре 40°С и ниже с конденсацией влаги для ПЭА и ПП.