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