Расходомер-счетчик ультразвуковой многоканальный УРСВ "Взлет МР"
Общие сведения
Расходомер-счетчик ультразвуковой многоканальный УРСВ "Взлет МР" 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).
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. УРСВ "Взлет МР":
УРСВ - ультразвуковой расходомер-счетчик;
"Взлет МР" - тип прибора.
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.
Группа устойчивости к атмосферному давлению Р2 по ГОСТ 12997-93 (66-106,7 кПа).
Группы устойчивость к механическим воздействиям N2 (ВП) и V3 (ПЭА, ПП) по ГОСТ 12997-93.
Степень защиты от попадания пыли и влаги IР54 (ВП) и IР68 (ПЭА) по ГОСТ 14254-96.
Взрывозащищенное исполнение расходомера в соответствии с требованиями действующих "Правил устройства электроустановок" обеспечивается укомплектованием его ПЭА искробезопасного исполнения и блоками искрозащиты (БИ).
Уровень взрывозащиты - особовзрывобезопасный. Вид взрывозащиты - искробезопасная электрическая цепь. Маркировка взрывозащиты:
ПЭА - "ОЕхiаIIВТ6 Х в комплекте УРСВ";
БИ - "ЕхiаIIВ в комплекте УРСВ".
Расходомер-счетчик зарегистрирован в Государственном реестре средств измерения под № 18802-99.
Технические характеристики
Расходомер выполняет измерения при постоянном и (или) переменном (реверсивном) направлении потока жидкости в трубопроводе для каждого направления. Расходомер обеспечивает возможность выполнения одно- или многоканальных измерений. Одноканальные измерения выполняются в одном трубопроводе, многоканальные - в нескольких.
Расходомер выполняет измерение, хранение и вывод на пульт управления или персональный компьютер следующих параметров:
среднего объемного расхода жидкости с указанием направления потока;
объемов жидкости нарастающим итогом - отдельно для каждого направления потока;
объемов жидкости нарастающим итогом, как суммы результатов измерения в обоих направлениях потока;
скорости потока жидкости по каждому трубопроводу для каждого направления потока жидкости;
направлении потока жидкости в каждом трубопроводе с указанием знака (знак "+" - соответствует "прямому", а знак "-" - обратному направлению потока;
скорости ультразвука в измеряемой жидкости;
текущей даты и времени;
результатов автодиагностики;
данных журналов отказов, нештатных ситуаций, вмешательств оператора.
Прибор обеспечивает хранение в энергонезависимом архиве:
значений измеренных объемов (часовых, суточных, месячных) для обоих направлений потока за последние 728 ч, 64 сут, 24 мес соответственно;
информации журнала событий (отказов, нештатных ситуаций, вмешательств оператора) с указанием типа события, даты и времени его начала и окончания, в журнале фиксируется до 352 текущих событий.
Срок сохранности информации при отключении внешнего питания не менее 1 года.
Вывод измерительной, диагностической, справочной и архивной информации, ввод необходимых установочных данных осуществляется посредством интерфейсов RS232/RS485 при помощи пульта управления (ПУ) или персонального компьютера (ПК).
Интерфейс RS232 обеспечивает непосредственную связь расходомера с одним ПК, при длине связи до 15 м. Интерфейс RS485 позволяет обеспечивать непосредственную связь в сети из 127 абонентов на расстояние до 1200 м. Дальность связи с помощью модема ограничена только длинной телефонной линии. Скорость передачи по RS232/RS485 - 300 - 38 400 Бод.
Расходомер выполняет вывод измеренных значений объема жидкости по каждому каналу измерения в виде частотного выходного сигнала в диапазоне частот от 15 до 2500 Гц или в виде импульсов с нормированным весом от 0,0001 до 100 м3/имп.
В импульсном режиме вес импульса в диапазоне 0,0001-100 м3/имп и длительности выходного импульса в диапазоне 1-500 мс устанавливается с ПУ или ПК.
При неправильном сочетании длительности и веса импульса и (или) при частоте следования импульсов больше максимально возможной (2500 Гц) появляется сообщение о нештатной ситуации.
Частотные (импульсные) выходы гальванически развязаны через изолированные электронные ключи. Схема выходных цепей частотных (импульсных) выходов представлена на рис. 1.
Схема частотных (импульсных) выходов и выходов разовых команд расходомера:
+5 В - напряжение питания внутреннего источника:
Jxx - перемычка (устанавливается при питании от внутреннего источника);
A - элемент ключа;
GND - "общий" провод расходомера (гальванически развязан)
Допустимое напряжение на ключе +30 В, ток нагрузки - 1 А (при снятой перемычке питания от внутреннего источника и питания от внешнего источника). При питании от внутреннего источника напряжение на ключе +5 В, а ток ограничен резистором сопротивления 1 кОм.
Расходомер имеет входы разовых команд "Управление" (два входа) и выходы разовых команд "Направление потока", "Статус", "Отказ" (по каждому каналу).
Сигнал "Управление" используется для организации внешнего управления работой расходомера. В базовом комплекте поставки расходомера входы "Управление" не задействованы.
В качестве разовых команд могут использоваться сигналы с напряжением +5 В и током до 15 мА. Схема входов разовых команд расходомера представлена на рис. 2.
Схема входов разовых команд расходомера:
UF - напряжение на ключе (1,2-1,8 В);
IF - ток через ключ;
Bx.1, Bx.2 - входы разовых команд;
остальные обозначения - рис. 1
Активному уровню сигнала "Направление потока" соответствует положительное направление потока, пассивному уровню сигнала - отрицательное направление.
Активному уровню сигнала "Статус" соответствует одна из нештатных ситуаций или их комбинация.
Активному уровню сигнала "Отказ" соответствует ситуация, связанная с возникновением отказа в одной из плат расходомера, и требующая ремонта или замены ВП.
Выходы разовых команд обеспечивают коммутацию сигналов с напряжением +5...+30 В и током до 1 А (при снятой перемычке питания от внутреннего источника +5 В). При установленной перемычке для питания от внутреннего источника, напряжение на ключе +5 В, а ток ограничен сопротивлением 1 кОм.
Напряжение питания, В, от: однофазной сети переменного тока - 36; 220
источника постоянного тока - 36 (по заказу)
Частота тока, Гц - 50
Потребляемая мощность, В·А, не более - 20
Диаметр условного прохода трубопровода Ду, мм, для: накладного ПЭА - 50-5000
врезного ПЭА - 10-5000
Измеряемый средний объемный расход жидкости, м3/ч: минимальный - 0,04 Ду/р*
переходный - 0,2 Ду/р *
максимальный - 0,03 Ду2
Пределы допустимых значений относительной погрешности измерения в диапазоне расходов, %, не более: при проливном методе поверки: от минимального до переходного - +2
от переходного до максимального - +1
при типовом монтаже на действующем трубопроводе и имитационном методе поверки: от минимального до переходного - +4
от переходного до максимального - +1,5
Температура измеряемой жидкости, °С, для: накладных ПЭУ - -10...180
врезных ПЭУ - -10...150
Максимальное давление в трубопроводе (только для врезных ПЭА), МПа - 2,5
Ресурс, ч - 100 000
Средняя наработка на отказ, ч - 75 000
Срок службы, лет - 12
Габаритные размеры, мм: ВП - 257x384x125
ПЭА (накладной) - 31x43x69
ПЭА (врезной) - 31x43x69
Масса, кг: ВП - 5
ПЭА (накладной) - 0,6
ПЭА (врезной) - 0,4
* р=1 - при установке накладных ПЭУ по "Z-схеме"; р=2 - при установке накладных ПЭУ по "V-схеме" и врезные ПЭА по "Z-схеме" (под углом между направлением излучения и перпендикуляром к оси трубопровода ?45°); р=0,25 L/Ду - при использовании датчика "U-колено", где L - расстояние между излучающими поверхностями ПЭА.
Структурная схема расходомера приведена на рис. 3.
Структурная схема расходомера:
ВП - вторичный измерительный преобразователь;
ВИП - вторичный источник питания;
ПС - системная плата;
ПР - плата расходомера;
СПВ - сигнал прямого включения;
F1-F4 - частотные (импульсные) выходы;
PK - выходы разовых команд;
ПК - персональный компьютер;
ПУ - пульт управления;
ПЭА - электроакустический преобразователь
Основными составляющими расходомера является ВП и ПП. Индикация выходной информации и установка необходимых исходных данных при вводе в эксплуатацию осуществляется с ПУ или ПК, подключаемого по интерфейсу RS232.
Количество ПЭА, входящих в расходомер, определяется количеством используемых измерительных каналов.
Питание расходомера осуществляется непосредственно от сети переменного тока.
Для подключения внешних устройств используются частотные (импульсные выходы) F1-F4 и выходы разовых команд, информирующие о состоянии расходомера, направлении потока, авариях.
По принципу работы расходомер относится к времяимпульсным ультразвуковым расходомерам, работа которых основана на измерении разности времени прохождения ультразвуковых сигналов (УЗС) по направлению потока жидкости в трубопроводе и против него.
Возбуждение УЗС производится электроакустическими преобразователями, установленными на измерительный участок.
По способу организации зондирования потока жидкости ультразвуковыми импульсами расходомер относится к автоциркуляционным расходомерам с попеременной коммутацией.
Особенность этих ультразвуковых расходомеров (УЗР) является попеременное функционирование двух синхроколец. Синхрокольца образованы приемно-усилительным трактом, охваченным запаздывающей обратной связью через электроакустический тракт (ПЭА1 - стенка трубопровода - жидкость - стенка трубопровода - ПЭА2).
Составными частями расходомера являются:
вторичный измерительный преобразователь;
электроакустические преобразователи.
Вторичный измерительный преобразователь представляет собой законченный функционально-конструктивный блок, выполняющий обработку входных сигналов и формирующий выходную информацию.
В состав ВП входят:
платы многоканального расходомера;
вторичный источник питания.
Связь ВП с внешними системами по интерфейсу RS232 выполняется через разъем; связь с ПЭА, внешними системами по частотным (импульсным) выходам и разовым командам осуществляется через гермовводы, расположенные на корпусе ВП, и клеммные соединители, размещенные на системной плате.
Выход RS485, выведенный на соединитель, размещенный на системной плате, позволяет объединить несколько расходомеров в единую сеть.
На системной плате расположены элементы, реализующие каналы измерения и элементы коммутации и управления.
На рис. 4 показан размещение элементов коммутации и управления на системной плате.
Размещение элементов коммуникации и управления на системной плате:
XS1-XS7 - клеммные соединители;
XP4, ХР7, ХР8, ХР10, ХР15, ХР19-XP22 - разъемные соединители;
SK1 - переключатель режимов;
SK2 - выключатель питания расходомера;
FU1 - предохранитель;
H1-H5 - индикаторы режимов работы;
J5-J16 - технологические контакты
Клеммные соединители служат:
ХS1-ХS4 - для подключения ПЭА каналов 1-4;
ХS5 - для обеспечения частотных (импульсных) выходов F1-F4;
ХS6, ХS7 - переходные соединители для подключения ПЭА к плате расходомера.
Назначение разъемных соединителей:
ХР15 - подключения питания 220 В;
ХР9 - выходы разовых команд "Направление потока 1-4";
ХР20 - выходы сигналов состояния ("Статус");
ХР21 - выходы сигналов "Отказы";
ХР22 - интерфейс RS485.
Через разъем ХР10 выводятся сигналы по интерфейсу RS232, на разъем ХР4 - контрольные сигналы с каждого из каналов измерения.
Через разъем ХР7 ("Поверка") обеспечивается подключение в поверочном режиме имитатора расхода. На разъем ХР выведены и частотные (импульсные) выходы, параллельно выходам ХS5.
Переключатели SК1 служат для задания режимов расходомера ("эксплуатация", "поверка", "редактирование", "программирование", "тестовый").
Плата расходомера является повторением системной платы в части реализации каналов измерения, и может быть использована как функционально законченное устройство для наращивания необходимого числа измерительных каналов.
Функциональная схема расходомера (один канал) показана на рис. 5.
Функциональная схема расходомера:
КС - коммутатор сигналов;
ФЗИ - формирователь запускающих импульсов;
ПУС - приемник ультразвукового сигнала;
ПС - преобразователь сигнала;
БПГС - блок приема и генерации сигналов;
ГОЧ - генератор опорной частоты;
ГУВ - генератор ударного возбуждения;
МСИП - мультиплексор сигналов имитационной поверки;
ФДВ - формирователь дополнительных входов;
ФСПИ - формирователь сигналов последовательного интерфейса;
ФЧВ - формирователь частотных (импульсных) выходов;
ФН - формирователь направления потока;
ФСС - формирователь сигналов статуса;
ФСА - формирователь сигналов аварий;
ИПП - измерительный промежуточный преобразователь;
ВИП - вторичный источник питания;
счетчик-таймер - счетчик часов реального времени
Центральным звеном расходомера является микроконтроллер, состоящий из микропроцессора, оперативного запоминающего устройства, Flаsh-памяти, регистратора и шинного формирователя.
Микроконтроллер управляет совместной работой каналов измерения, обрабатывает измеренные значения, ведет обмен информацией с внешними устройствами.
Измерение временных интервалов между зондирующим и принимаемым сигналом осуществляется в измерительном промежуточном преобразователе, включающем блок приема и генерации сигналов БПГС имитационной поверки.
Запускающий сигнал, определяющий начало цикла измерения, формируется микроконтроллером. По запускающему сигналу обеспечивается установка БПГС в исходное состояние, формирование ряда вспомогательных сигналов и команды на формирование зондирующего сигнала, направляемого на один из двух ПЭА. Зондирующий сигнал в ПЭА преобразуется в ультразвуковой сигнал, который пройдя через контролируемую жидкость, попадает на второй ПЭА с задержкой, определяемой рядом параметров, в том числе и скорость потока жидкости.
На втором ПЭА УЗС вновь преобразуется в электрический сигнал, усиливается в приемном устройстве, преобразуется в импульс и поступает в БПГС для измерения временного интервала между зондирующими и принятом сигналом.
По окончании излучения в одном направлении происходит изменение направления зондирования.
Обработка полученных временных интервалов выполняется в микроконтроллере.
Микроконтроллер управляет также работой интерфейсных формирователей, обеспечивающих связь расходомера с внешними устройствами.
Формирование и измерение временных интервалов осуществляется с использованием кварцевого генератора опорной частоты и генератора ударного возбуждения.
Мультиплексирование поверочных и контролируемых сигналов позволяет выполнять контроль и поверку всех измерительных каналов, осуществляя их переключения программным способом.
Вторичный источник питания служит для питания плат расходомера постоянным напряжением. ВИП выполнен в виде самостоятельного модуля.
Внешний вид ВП показан на рис. 6.
Внешний вид ВП расходомера:
1 - разъем RS232:
2 - гермовводы выходов разовых команд;
3 - гермовводы сигнальных кабелей ПЭА;
4 - вывод защитного заземления;
5 - гермовводы частотных (импульсных) выходов;
6 - гермовводы кабеля питания
В зависимости от типоразмера и назначения расходомер может быть укомплектован электроакустическими преобразователями различных типов и размеров.
ПЭА работают последовательно в двух режимах: излучения, когда приходящий от ВП электрический импульсный сигнал преобразуется в ультразвуковые колебания, и приема, когда принятые из измеряемой среды ультразвуковые колебания преобразуются в соответствующий электрический сигнал.
Накладные ПЭА базового комплекта расходомера, внешний вид которых показан на рис. 7, выполнены в сплошном корпусе с нижней гранью, являющейся излучающейся поверхностью.
Внешний вид накладного ПЭА:
1 - коаксиальный радиочастотный кабель;
2 - излучающая поверхность;
3 - риска акустического центра
На боковой поверхности корпуса нанесена риска акустического электроизоляционного компаунда. Корпус полностью герметизирован заливкой термостойкого кабеля ПЭА, жестко закрепленного в корпусе и выполненного длиной не менее 1,5 м, установлен разъем для его подключения к линии связи со вторичным преобразователем. Взрывозащищенное исполнение ПЭА предусматривает выполнение соединения ПЭА и ВП в соединительной коробке взрывозащищенного исполнения.
Конструкция врезного ПЭА базового комплекта расходомера показана на рис. 8.
Внешний вид врезного ПЭА:
1 - коаксиальный радиочастотный кабель;
2 - излучающая поверхность
Врезные ПЭА представляют из себя неразборную конструкцию цилиндрической формы с излучающей поверхностью и соединительным кабелем. На трубопровод ПЭА крепится с помощью монтажного патрубка.
Схема соединения и подключения расходомера представлена на рис. 9.
Схема соединения и подключения расходомера:
ВП - вторичный преобразователь;
ПУ - пульт управления;
XS1-XS4 - клеммные соединители;
XP1, ХР4, ХР5, ХР7, ХР8, ХР10, ХР15, ХР19-XP23 - разъемные соединители
ПЭА (ПП) могут устанавливаться на вертикальных, горизонтальных и наклонных трубопроводах и не требуют установки фильтра в трубопровод.
На трубопроводах с диаметром условного прохода до 300 мм накладные ПЭА рекомендуется устанавливать по V-схеме, а при Ду более 300 мм - по Z-схеме (рис. 10).
Положение ПЭА на трубопроводе:
а - установка по V-схеме;
б - установка по Z-схеме
Рекомендуется устанавливать ПЭА (ПП) на горизонтальный трубопровод таким образом, чтобы плоскость, проходящая через оба ПЭА и ось трубопровода, была расположена под углом примерно 45° к вертикали. В комплект поставки входят: вторичный измерительный преобразователь, электроакустический преобразователь (по заказу), комплект монтажных частей, инструкция по настройке и поверке, комплект технической документации, ЗИП. По заказу поставляются: пульт управления, программное обеспечение пользователя (на дискетах).
Характеристики Электротехнического оборудования
Характеристики станков
Характеристики КПО
Характеристики импортного оборудования
Характеристики насосного оборудования
Марки стали и сплавов
Прочее оборудование
