Ультразвуковые расходомеры-счетчики УРС‑003 для учета жидких сред

В статье ООО «Геолинк Ньютек», города Москва  рассмотрены особенности новых ультразвуковых расходомеров серии УРС‑003 от компании «Geolink», приведены их преимущества и основные технические характеристики.

Российская компания Geolink (ООО «Геолинк Ньютек») имеет большой практический опыт в области разработки и производства промышленных расходомеров, в том числе ультразвуковых. Эти приборы широко применяются для непрерывного технологического или коммерческого учета горячей/холодной во­ды и аналогичных жидкостей в напорных трубопроводах различных диаметров. 

Расходомеры серии УРС-003 являются усовершенствованной версией хорошо зарекомендовавшей се­бя модели УРС‑002, модернизация которой бы­ла проведена на основе многолетнего опыта применения. В новых приборах улучшен ряд технических характеристик и учтены пожелания специалистов, эксплуатирующих данные средства измерений. В результате проделанной работы созданы надежные расходомеры с хорошей помехозащищенностью, стойкие к загрязнениям датчики, нечувствительные к гидроударам и пульсациям потока.

Результаты измерений и служебную информацию о настройках работающего прибора можно получить несколькими способами:

— визуально с ЖК-индикатора на лицевой панели электронного блока;

— удаленно через интерфейс RS‑485 по протоколу Modbus RTU в системе сбора данных АСУ;

— с помощью сервисной программы «Симастер» (SiMaster), для этого прибор подключается к компьютеру через преобразователь интерфейса RS‑485 (рис. 1);

— через стандартный нормированный токовый выходной сигнал 4–20 мА (для канала измерений объемного расхода);

— через стандартный нормированный частотный выходной сигнал 0,5–2000 Гц (для канала измерений объемного расхода).

Рис. 1. Интерфейс программы «Симастер»: открытые вкладки «О приборе» и «Настройки ППР» с параметрами подключенного расходомера

Метрологические характеристики ультразвуковых расходомеров‑счетчиков УРС‑003 для учета жидких сред:

— работают на трубопроводах с условными диаметрами (Ду) от 15 до 2000 мм;

— диапазон измерений скоростей потока жидкости (v) – от 0,1 до 10,5 м/с;

— диапазон измерений среднего объемного расхода (Q) – от 0,03 до 120 000 м³/ч;

— относительная погрешность измерения расхода и накопленного объема: ±(0,5 + 0,2/v) %; ±(1,5 + 0,2/v) % (где v – скорость потока жидкости в м/с);

— емкость счетчика накопленного объема (V): 999 999,999 м³;

— относительная погрешность преобразования значения измеренного объемного расхода в частотный выходной сигнал: ±0,05 %;

— пределы приведенной к диапазону погрешности преобразования измеренного объемного расхода в токовый выходной сигнал: ±0,5 %;

— могут иметь один или два независимых канала измерений (для работы на двух трубах);

— межповерочный интервал составляет 4 года, поверку допускается проводить проливкой или имитационным методом.

Конструкция расходомера УРС‑003 состоит из двух частей: измерительного участка с ультразвуковыми датчиками и электронного блока с индикатором (рис. 2). Электронный блок прибора выполнен в корпусе из пластика с прозрачной крышкой и может закрепляться на стене или размещаться в электротехническом шкафу на DIN-рейке.

Рис. 2. Состав исполнения ультразвукового расходомера УРС‑003 с поставляемым измерительным участком

Измерительный участок содержит один или два акустических луча. Акустический луч состоит из двух ультразвуковых датчиков, расположенных на одной оси и направленных друг на друга. В качестве измерительного участка может использоваться и уже имеющийся на объекте трубопровод, тогда на нем (по имеющейся инструкции) привариваются поставляемые в комплекте держатели и другие элементы, обеспечивающие монтаж пьезоэлектрических преобразователей (ПЭП).

Применение двух ультразвуковых лучей в одном канале позволяет компенсировать изменение профиля потока, повысить точность измерений и надежность работы (да­же при отказе одного лу­ча прибор продолжит работу).

В расходомере применяются ультразвуковые датчики ти­па ПЭП-3-4, которые могут иметь разные исполнения по степени защиты оболочки: IP65, IP67 или IP68. Защита зависит от ти­па электрического присоединения, выбор которого связан с условиями эксплуатации. При заказе датчиков указывают вид электрических присоединений в их ко­де (рис. 3).

Рис. 3. Внешний вид исполнений пьезоэлектрических преобразователей: а – ПЭП‑3-4, разъем DIN 43650C (IP65); б – ПЭП‑3-4‑М, разъем M12x1 (IP67); в – ПЭП‑3-4‑С‑ххх, кабельный ввод (IP68) с кабелем заданной длины

Принцип измерений использует разницу во времени прохождения акустических сигналов по потоку и против не­го. Для каждого акустического луча используют два идентичных по характеристикам пьезоэлектрических преобразователей. Датчики ПЭП поочередно работают как излучатель или приемник. Сначала первый преобразует электрический импульсный сигнал, поступающий от электронного блока, в ультразвуковые акустические колебания, которые, пройдя через жидкость трубы, попадают на второй ПЭП, где акустические колебания преобразуются в электрический сигнал, передаваемый по кабелю в электронный блок обработки. Потом у ПЭП функции приема и передачи сигналов меняются. Импульсный ультразвуковой сигнал в одном случае ускоряется потоком жидкости, а в другом, (когда сигнал идет против потока), тормозится. Разница во времени распространения ультразвукового сигнала в прямом и обратном направлениях каждой хорды прямо пропорциональна средней скорости потока. Определение объемного расхода Q производится путем умножения измеренного значения средней скорости потока жидкости на значение площади поперечного сечения измерительного участка. Все эти вычисления выполняет контроллер в электронном блоке, результаты выводятся на ЖК-индикатор и передаются во внешние це­пи через последовательный цифровой интерфейс RS‑485, а также в ви­де частотно-импульсного сигнала 0,5…2000 Гц и токового сигнала 4…20 мА.

Данные измерений и журнал событий сохраняются в энергонезависимой памяти электронного блока. Доступ к этой информации можно получить удаленно или через ме­ню на ЖК-индикаторе.

Типовой вариант применения одноканального расходомера с одним измерительным лучом показан на рис. 4 (фланцы измерительного участка соединяются электропроводными перемычками с ответными фланцами трубопровода, а затем с контуром заземления).

Рис. 4. Пример установки однолучевого исполнения расходомера с заводским измерительным участком

Электронный блок имеет цифровой фильтр помех на входах акустических измерительных каналов и может работать при длине соединительных кабелей между пьезоэлектрическим преобразователем и электронным блоком до 500 м. Информационные линии связи от электронного блока можно применять длиной до 1200 м, эти це­пи имеют гальваническую изоляцию.

Эксплуатационные параметры расходомера указаны в табл. 1.

Таблица 1. Эксплуатационные параметры ультразвуковых расходомеров жидкости серии УРС‑003

Настройка ультразвукового расходомера-счетчика УРС‑003 производится кнопками на лицевой панели электронного блока, ли­бо через интерфейс RS‑485.

Дополнительные преимущества, выделяющие серию ультразвуковых расходомеров жидкости УРС-003 – это:

— стабильность метрологических характеристик на трубопроводах различных диаметров;

— превосходная долговременная стабильность (не требуется перекалибровка канала);

— имеется функция автоматической подстройки под свойства измеряемой жидкости, что позволяет повысить точность проведения измерений для широкого диапазона свойств разных сред;

— доступна возможность использования зондирующих импульсов с амплитудой большей, чем у аналогов (программная регулировка амплитуды);

— может быть предусмотрено крепление ПЭП через переходные вентили при демонтаже без остановки потока;

— электронный блок непрерывно выполняет самодиагностику своего состояния и сообщает о нештатных ситуациях;

— есть специальное ПО для считывания архива результатов измерений и настройки параметров;

— и, что важно, — низкая стоимость технического обслуживания.

Компания «Geolink» имеет сервисное подразделение, специалисты которого всегда готовы проконсультировать заказчиков по различным вопросам, оказывают полный спектр услуг по техническому обслуживанию приборов и выполняют шеф-монтаж на объектах.

 По материалам журнала ИСУП