Назначение
Преобразователи расхода ультразвуковые Daniel (далее - расходомеры) предназначены для измерений объемного расхода и объема различных неагрессивных и агрессивных газов, в том числе во взрывоопасных зонах.
Описание
Принцип действия расходомеров основан на измерении разности между временем распространения ультразвуковых (акустических) сигналов по потоку и против потока рабочей среды. Измеренная разность времени пропорциональна скорости потока среды, проходящей через поперечное сечение расходомера, которая в свою очередь пропорциональна объемному расходу (объему) рабочей среды.
Выпускаются следующие модели расходомеров Daniel:
3411, 3412 - преобразователи расхода с одним или двумя акустическими путями с отражением ультразвуковых сигналов;
3414 - преобразователи расхода хордового исполнения с четырьмя акустическими
путями;
3415 - расходомеры, конструктивно объединяющие в одном корпусе два независимых измерительных контура: один измерительный контур с одним акустическим путем с отражением и один измерительный контур хордового типа с четырьмя акустическими путями;
3416 - расходомеры, конструктивно объединяющие в одном корпусе два независимых измерительных контура: один измерительный контур с двумя акустическими путями с отражением и один измерительный контур хордового типа с четырьмя акустическими путями;
3417 - расходомеры, конструктивно объединяющие в одном корпусе два независимых измерительных контура хордового типа с четырьмя акустическими путями;
3418 - преобразователь с восемью различными акустическими путями с одним блоком электроники.
Расходомеры выпускаются с блоками электроники серии 3410 (Series 3410 electronics), модели 3415, 3416, 3417 с двумя независимыми измерительными контурами содержат два блока электроники.
ультразвуковых сигналов
а) схема акустических путей с отражением б) хордовая схема расположения акустических
Рисунок 1 - Схемы акустических путей
Электроакустические преобразователи установлены в корпусе расходомера в строго определенных местах, в зависимости от типоразмера. Расположение преобразователей определяет длины акустических путей и углы между направлением распространения акустических сигналов и продольной осевой линией расходомера.
На преобразователи с блока электроники поочерёдно поступают электрические импульсы, которые преобразуются в акустические колебания, распространяющиеся в проходящей сквозь расходомер среде. Противоположный излучающему электроакустический преобразователь работает как приёмник звуковых колебаний, и генерирует электрические импульсы, также поступающие в блок электроники. Каждый электроакустический преобразователь может работать как в режиме излучения, так и в режиме приёмника ультразвукового сигнала.
В расходомерах используется взрывозащищенный блок электроники, который в стандартном исполнении жестко закреплен на корпусе. При необходимости блок электроники может устанавливаться отдельно от корпуса расходомера на расстоянии до 4,6 м.
Взрывобезопасные исполнения расходомеров соответствуют требованиям технического регламента Таможенного союза ТР ТС 012/2011 «О безопасности оборудования для работы во взрывоопасных средах». Взрывозащищенность расходомеров обеспечивается следующими видами взрывозащиты: взрывонепроницаемые оболочки «d», искробезопасная электрическая цепь «i».
В расходомерах реализована функция вычисления свойств природного газа в соответствии с методом AGA 8, приведения измеренного объемного расхода и объема газа в рабочих условиях в объемный расход и объем газа при стандартных условиях (в том числе по ГОСТ 2939-63 «Газы. Условия для определения объёма»), вычисления массового расхода и массы газа.
Расходомер присоединяется к трубопроводу с помощью фланцев. Длины прямолинейных участков измерительного трубопровода до и после расходомера должны соответствовать требованиям эксплуатационной документации производителя.
Расходомер может измерять расход рабочей среды как в прямом, так и в обратном направлениях.
модель 3414 модель 3412 модель 3411
Рисунок 2 - Общий вид расходомеров Daniel модели 3414, 3412, 3411
модель 3415, 3416 модель 3417
Рисунок 4 - Общий вид расходомеров Daniel моделей 3415, 3416, 3417
Программное обеспечение
Расходомеры Daniel выполнены на базе микроконтроллеров, управляемых встроенным программным обеспечением. Программное обеспечение выполняет сбор, обработку, отображение и передачу на периферийные устройства информации об измерениях. Корректность реализации алгоритмов вычисления объёмного расхода проверяется напрямую при поверке (калибровке) УЗПРГ. Идентификационные данные программного обеспечения приведены в таблице 1.
Таблица 1- Идентификационные данные программного обеспечения
| Идентификационные данные (признаки) | | Значение |
| Идентификационное наименование ПО | | Gas Release |
| Номер версии (идентификационный номер) ПО | | не ниже 1.18 |
| Цифровой идентификатор ПО | | - |
| Алгоритм вычисления цифрового идентификатора | | - |
| Примечания: 1. Номер версии и идентификационное наименование ПО | зависит от модели расходомера и |
| даты его выпуска из производства 2. Цифровой идентификатор ПО (контрольная сумма) зависит от версии ПО |
Информация о версии программного обеспечения и контрольной сумме доступна для просмотра через ЖК дисплей при включении питания расходомера (при наличии ЖК дисплея) или через меню сервисной программы CUI, Meterlink или CBM.
Защита программного обеспечения расходомеров Daniel от изменений через внешние интерфейсы (преднамеренных или непреднамеренных) обеспечивается аппаратными микропереключателями, расположенными внутри пломбируемого корпуса, и непосредственно пломбировкой корпуса преобразователя расхода и его компонентов.
Расположение микропереключателя, защищающего ПО и конфигурацию расходомера от преднамеренных и непреднамеренных вмешательств представлено на рисунке 5.
Защита расходомера Daniel от преднамеренного изменения программного обеспечения через внутренние интерфейсы (вскрытие прибора) обеспечивается пломбированием корпуса блока электроники и преобразователя расхода.
Схема и внешний вид пломбировки от несанкционированного доступа представлены на рисунке 6.
пломбирование крышки блока пломбирование корпуса расходомера с
электроники серии 3410 блоком электроники серии 3410
А - крышка блока электроники А - крышка блока электроники
В - проволока В - проволока
С - винт безопасности D - корпус расходомер Рисунок 6 - Схемы пломбирования блока электроники серии 3410
Программное обеспечение имеет высокий уровень защиты согласно Р 50.2.077-2014. Примененные специальные средства защиты в достаточной мере гарантируют защиту конфигурационных данных и результатов измерений от несанкционированного изменения, удаления и иных преднамеренных или непреднамеренных действий.
Для начального конфигурирования расходомера, обеспечения непрерывного анализа его работы по ключевым параметрам, а также для диагностики используется интерфейсное программное обеспечение Daniel CUI, Meterlink или CBM. При включенной аппаратной защите интерфейсное программное обеспечение пользователя Daniel CUI, Meterlink или CBM не может оказывать влияния на конфигурацию и метрологические характеристики расходомеров.
Таблица 2 - Основные метрологические и технические характеристики
| Наименование характеристики | Значение |
| Диапазон измерений объемного расхода газа в рабочих | Зависит от номинального |
| условиях | диаметра расходомера и максимальной скорости потока газа (см. таблицу 3) |
| Пределы допускаемой относительной погрешности | |
| измерений объемного расхода и объема газа, (кроме | |
| моделей 3411, 3412): | |
| при определении значений корректирующих | |
| коэффициентов (по результатам не менее 3-х измерений | |
| при каждом номинальном расходе) на эталонной | |
| установке с границами интервала относительной | |
| погрешности измерения объёмного расхода (объёма) | |
| (P=0,95) ±0,23% при давлении не ниже 689 кПа 4 | |
| Qt1 < Q < Qmax | ±0,3 |
| Qt V Q < R m Q | ±0,5 |
| при определении значений корректирующих | |
| коэффициентов (по результатам не менее 3-х измерений | |
| при каждом номинальном расходе) на эталонной | |
| установке с границами интервала относительной | |
| погрешности измерения объёмного расхода (объёма) | |
| (P=0,95) ±0,3% в том числе при атмосферном давлении, | |
| либо при имитационном методе поверки при условии | |
| первичной поверки проливным методом | |
| Qt < Q < Qmax | ±0,5 |
| Qmin < Q < Qt | ±0,7 |
| при имитационном методе поверки (в том числе и для | |
| первичной поверки) имеющих условный диаметр DN200 | |
| и выше: | |
| Qt < Q < Qmax | ±0,5 |
| Qmin < Q < Qt | ±0,7 |
| при имитационном методе поверки (в том числе и для | |
| первичной поверки) имеющих условный диаметр DN100 | |
| или DN150: | |
| Qt < Q < Qmax | ±0,7 |
| Qmin < Q < Qt | ±1,0 |
| Наименование характеристики | Значение |
| Пределы допускаемой относительной погрешности измерений объемного расхода и объема газа, для модели 3412 %: при определении значений корректирующих коэффициентов (по результатам не менее 3-х измерений при каждом номинальном расходе) на эталонной установке с границами интервала относительной погрешности измерения объёмного расхода (объёма) (P=0,95) ±0,3% при давлении не ниже 689 кПа Qt < Q < Qmax Qmin < Q < Qt при имитационном методе поверки (в том числе и для первичной поверки): Qt < Q < Qmax Qmin < Q < Qt | ±0,7 ±1,0 ±1,0 ±1,5 |
| Пределы допускаемой относительной погрешности измерений объемного расхода и объема газа, для модели 3411, %: при определении значений корректирующих коэффициентов (по результатам не менее 3-х измерений при каждом номинальном расходе) на эталонной установке с границами интервала относительной погрешности измерения объёмного расхода (объёма) (P=0,95) ±0,3% при давлении не ниже 689 кПа Qt < Q < Qmax Qmin < Q < Qt при имитационном методе поверки (в том числе и для первичной поверки): Qt < Q < Qmax Qmin < Q < Qt | ±1,0 ±1,5 ±1,5 ±2,5 |
| Входные сигналы (в зависимости от модификации) | Аналоговый2) 4 - 20 мА (пределы допускаемой приведенной к диапазону измерений погрешности аналогового входа по току: ±0,1%); частотный/дискретный |
| Диапазон выходных сигналов (в зависимости от модификации) | Аналоговый3 4-20 мА; частотный/дискретный |
| Пределы допускаемой приведенной к диапазону воспроизведения погрешности аналогового выхода по току, % | ±0,2 |
| Пределы допускаемой дополнительной погрешности аналогового выхода вызванной отклонением температуры от 20 С, ррт/°С | ±50 |
| Пределы допускаемой относительной погрешности вычислений объемного и массового расхода, массы и объема газа приведенных к стандартным условиям, свойств газа по AGA 8, % | ±0,01 |
| Наименование характеристики | Значение |
| Параметры каналов ввода/вывода | HART, Modbus RTU/ASCII, Modbus TCP (RS232/RS485 Full Duplex, RS485 Half Duplex), Ethernet TCP/IP |
| Напряжение питания постоянного тока, В | от 10,4 до 36 |
| Потребляемая мощность, Вт, не более | 15 |
| Температура рабочей среды (в зависимости от типа преобразователя), °С | от -50 до +100 |
| Абсолютное давление рабочей среды, кПа | от 100 до 28100 |
| Температура окружающего воздуха (в зависимости от типа преобразователя), °С | от -40 до +60 |
| Относительная влажность, %, не более | 95 (без конденсации) |
| Температура хранения (в зависимости от типа преобразователя), °С | от -50 до +85 |
| Степень защиты от внешних воздействий по ГОСТ 14254-2015 | IP 66 |
| Г абаритные размеры и вес: | Согласно эксплуатационной документации |
| Средний срок службы, лет, не менее | 10 |
| Средняя наработка на отказ, ч | 100000 |
| Пр имечания: ) Переходное значение расхода Qt зависит от условного диаметра и рассчитывается по скорости потока газа из таблицы 3 2) ; Аналоговый вход имеет нагрузочное сопротивление для подключения HART-коммуникатора для конфигурирования подключаемых датчиков температуры и давления 3) Первый аналоговый выход поддерживает протокол HART 4) Для преобразователей расхода газа ультразвуковых двухконтурные диаметром DN450 и более допускается проводить поверку на поверочной установке с верхним пределом воспроизведения расхода Qmax установки. Для диапазона от Qmax установки до Qmax значение пределов допускаемой относительной погрешности измерений объемного расхода и объема газа при рабочих условиях подтверждается имитационным методом. При этом присваиваются следующие значения пределов допускаемой относительной погрешности измерений объемного расхода и объема газа при рабочих условиях ±0,5% в диапазоне от Qmin до Qt; ±0,3% в диапазоне от Qt до Qmax установки; ±0,5% в диапазоне от Qmax установки до Qmax |
Таблица 3 - Диапазоны скоростей потока газа при измерении объемного расхода газа в рабочих условиях (м/с)_
| У словный диаметр расходомера DN | 100, 150 | от 200 до 600 | 700 | 750 | 900 | 1050 |
| Скорость потока, соответствующая минимальному расходу Qmin | 0,3 | 0,3 | 0,3 | 0,3 | 0,3 | 0,3 |
| Скорость потока, соответствующая переходному расходу Qt | 1,5 | 1,5 | 1,5 | 1,5 | 1,5 | 1,5 |
| Скорость потока, соответствующая максимальному расходу Qmax | 45 | 38 | 35 | 33 | 28 | 25 |
Знак утверждения типа
наносится на руководство по эксплуатации и/или паспорт расходомера типографским способом.
Комплектность
Комплект поставки расходомеров соответствует таблице 4
Таблица 4 - Комплектность средства измерений
| Наименование | Количество |
| Преобразователь расхода газа ультразвуковой | 1 |
| Руководство по эксплуатации. | 1 |
| Методика поверки МП 0910-13-2018 | 1 |
| Комплект монтажных частей | 1 (по заказу) |
| Упаковка | 1 |
| Программное обеспечение MeterLink | 1 |
Поверка
осуществляется по документу МП 0910-13-2018 «Инструкция. ГСИ. Преобразователи расхода газа ультразвуковые Daniel. Методика поверки», утвержденному ФГУП «ВНИИР» 13 августа
2018 г.
Основные средства поверки:
- поверочные установки с относительной погрешностью (расширенной неопределенностью) измерения объёмного расхода (объёма) природного газа при избыточном давлении или воздуха при атмосферном давлении не более ±0,3% (не более ±0,23% для расходомеров с пределами погрешности в основном диапазоне расхода ±0,3%), и диапазоном расходов, соответствующим диапазону поверяемого расходомера;
- калибратор многофункциональный MC5-R (рег.№22237-08), диапазон измерения и воспроизведения токового сигнала ±25 мА; пределы абсолютной погрешности измерения и воспроизведения токового сигнала ±(0,02% от показ. +1,5 мкА).
Допускается применение аналогичных средств поверки, обеспечивающих определение метрологических характеристик поверяемых средств измерений с требуемой точностью.
Знак поверки наносится в свидетельство о поверке или паспорт.
Сведения о методах измерений
приведены в эксплуатационном документе
Нормативные документы
ГОСТ Р 8.618-2014 ГСИ. Государственная поверочная схема для средств измерений объемного и массового расходов газа
Техническая документация фирмы «Daniel Measurement and Control, Inc.», США
75580-19: Методика поверки МП 0910-13-2018Скачать5.0 Мб