Назначение
Расходомеры газа ультразвуковые FLOWSIC100 (далее - расходомеры) предназначены для измерений и вычислений, объемного расхода, объема газа при рабочих и стандартных условиях, массового расхода, различных газов и пара, в том числе природного, попутного нефтяного и факельных газов.
Описание
Принцип действия расходомеров основан на методе измерения разности между временем прохождения ультразвуковых импульсов по потоку и против потока газа. Измеренная разность времени, пропорциональная скорости потока, преобразуется в значение объемного расхода.
Конструктивно расходомер в стандартном исполнении включает в себя один, два или четыре врезных приемопередающих блока FLSE100 (для передачи, приема и обработки ультразвуковых импульсов, обработки сигналов и вычисления объемного расхода газа при рабочих условиях) и один блок обработки данных - MCU(MCUP) (для обработки сигналов от приемопередающих блоков, управления системными функциями, вычисления объемного расхода и объема газа при стандартных условиях, массового расхода и массы пара и газа, хранения данных, приема и выдачи внешних сигналов). Блок MCU (MCUP) обеспечивает подключение и обработку данных с трех измерительных точек. Исполнение расходомера без MCU (MCUP) в составе позволяет передавать данные объемного расхода газа при рабочих условиях в системы верхнего уровня по интерфейсу RS485 или другим по запросу. Расходомер управляется с помощью меню и клавиш, расположенных на передней панели MCU(MCUP), а также удаленно через имеющиеся интерфейсы связи. На жидкокристаллическом дисплее MCU(MCUP) отображаются сообщения системы самодиагностики, результаты измерений и вычислений, данные архива, показания внешних датчиков. Дополнительное оборудование, в зависимости от модели расходомера, может включать в себя фланцы с патрубками (для монтажа приемопередающих блоков), готовый измерительный участок трубопровода с предустановленными фланцами с патрубками; узел подачи продувочного воздуха, монтируемый отдельно или в блоке MCU(MCUP), который обеспечивает охлаждение и защиту приемопередающих блоков от загрязнения (только для не взрывозащищенных моделей).
Конструкция приемопередающих блоков расходомеров может различаться в зависимости от параметров рабочего процесса. В таблице 1 приведены типы приемопередающих блоков.
Общий вид расходомеров представлен на рисунках 1 и 2.
Схема пломбировки от несанкционированного доступа представлена на рисунках 3 и 4.
Таблица 1 - Типы приемопередающих блоков
| Тип приемопередающего блока FLOWSIC100 FLSE100 | Диапазон рабочей температуры газа, °С | Рекомендованный угол установки к оси трубы | Внутренний диаметр трубопровода, м6) | Максимальная концентрация пыли в газе, при ст. усл., г/м3 | Рабочее избыточное давление газа, кПа |
| CEMS | PM | от -40 до +450 | от 45 до 60 °5) | от 0,35 до 2,5 | 1 | ±3 ±101) |
| PH | от 0,7 до 8,7 | 100 |
| от 0,7 до 3 | >100 |
| PHS | от 1,4 до 11,3 | 100 |
| от 1,4 до 3,5 | >100 |
| M | от -40 до +260 | от 0,15 до 3,4 от 0,15 до 1,72) | 1 | ±10 |
| H | от 1,4 до 13 от 1,4 до 4,32) | 100 |
| PR | 45 ° | >0,4 | 1 |
| PR AC | от -40 до +350 | >0,4 | 1 |
| SA | от -40 до +150 | от 45 до 60 °5) | от 0,15 до 1,7 | 1 |
| SD |
| M AC | от -40 до+450 | от 0,14 до 3,4 | 1 |
| H AC | от 1,4 до 11,3 | 100 |
| P | от -40 до +260 | от 0,15 до 1,7 | 1 | от -5 до +16004) |
| PROCESS | EXZ2 |
| EXZ2 RE |
| FLARE | EX S, EX S RE | от -70 до +1803) | 90 ° | от 0,1 до 0,6 | 1 |
| EX, EX RE | 75 ° | от 0,2 до 1,8 | 1 |
| EXPR, EXPR RE | >0,3 | 1 |
Примечания
1) Допускается после согласования с фирмой-изготовителем.
2) С использованием зонда и преобразователей из сплава «хастеллой».
3) Специальные исполнения:
Высокотемпературное исполнение:
- для Ex зоны 1: от -70 до +280 °С (увеличение диапазона по запросу)
- для Ex зоны 2: от -70 до +260 °С (увеличение диапазона по запросу)
Низкотемпературное исполнение: от -196 до +100 °С (увеличение диапазона по запросу)
4) По запросу возможно увеличение диапазона.
5) При высокой концентрации пыли, угол установки 60°.
6) Возможно увеличение диаметра трубы, при установке приемопередающих блоков по хорде профиля сечения трубы.
Рисунок 1 - Общий вид - FLOWSIC100 Process и FLOWSIC100 CEMS
Рисунок 2 - Общий вид - FLOWSIC100 Flare
Место для пломбирования
Рисунок 3 - Пломбирование блока обработки данных (MCU(MCUP))
Рисунок 4
Место для пломбирования
- Пломбирование приемопередающего блока (FLSE100)
В расходомерах предусмотрена возможность измерения расхода газа как в прямом, так и в обратном направлениях (в реверсивном режиме), а также автоматическая самодиагностика и проверка нулевых и контрольных значений измеряемых величин.
Предусмотрена возможность осуществлять замену пары приемопередающих блоков и MCU(MCUP) без дополнительной поверки, при условии повторной параметризации расходомера.
Вычислитель расхода блока обработки данных MCU(MCUP) обеспечивает вычисление объемного расхода и объема газа при стандартных условиях, массового расхода и массы газа и пара. Вычисление теплофизических свойств газовых смесей различного состава, осуществляется по специальным методикам, утвержденным и аттестованным в установленном порядке.
Вычислитель также обеспечивает:
• формирование и хранение энергонезависимых архивов событий, измеренных и вычисленных значений (состав и глубина архивов гибко настраиваемые);
• сигнализацию отказов и превышения установленных пределов измерений подключенных внешних датчиков;
• передачу информации по имеющимся интерфейсам связи, в том числе с выводом на принтер;
• периодическое введение и регистрацию значений условно-постоянных величин;
• защиту от несанкционированного доступа к параметризации и архивам.
Все изменения конфигурируемых параметров или архивов автоматически протоколируются.
В расходомерах предусмотрен следующий стандартный набор устройств ввода/вывода:
• аналоговый выход - активный от 0 до 22 мА/от 2 до 22 мА/от 4 до 22 мА;
• два аналоговых входа - стандартный, без гальванической развязки от 0 до 20 мА - для подключения дополнительных датчиков (температуры, давления, влажности);
• четыре цифровых входа;
• пять цифровых выходов;
• интерфейсы USB1.1 и RS232 - для запроса результатов измерений, параметризации и обновления программно-аппаратного обеспечения;
• интерфейс RS485 - для подключения приемопередающих блоков.
При использовании опционального интерфейсного модуля:
• частотно/импульсный выход;
• интерфейс RS485;
• интерфейс Ethernet;
Протоколы передачи данных: MODBUS, Profibus DP, TCP/IP, HART, Foundation Fieldbus.
Опционально могут быть установлены дополнительные модули ввода/вывода аналоговых и цифровых сигналов.
Программное обеспечение, устанавливаемое на персональный компьютер (ПК), SOPAS ET предназначено для конфигурирования, параметризации и диагностики расходомера. Содержит процедурные модули предназначенные для проведения проверки технического состояния расходомера и его поверки, такие как DynamiX (модуль автоматического сбора и импорта данных расходомера), калькулятор скорости звука в среде и другие модули.
Алгоритмы вычислений расходомера базируются на программном обеспечении вычислителя расхода блока обработки данных MCU(MCUP) и предназначены для следующих задач:
• приведения измеренного объемного расхода и объема газа в рабочих условиях в
объемный расход и объем газа при стандартных условиях, вычисление массового расхода и массы газа, пара;
• вычисления теплофизических свойств газа.
Стандартно реализованы следующие методики вычисления теплофизических свойств газов:
• для сухих и влажных многокомпонентных газовых смесей переменных составов, характерных для нефтяного газа, в газовой фазе и во флюидной области согласно методике ГСССД МР 113-03 «Определение плотности, фактора сжимаемости, показателя адиабаты и коэффициента динамической вязкости влажного нефтяного газа в диапазоне температур от 263 до 500 К при давлениях до 15 МПа»;
• для углеводородных газовых смесей переменных составов определение молярной массы газа по скорости звука, температуре и давлению газа; вычисления массового расхода газа на основании данных о молярной массе и показателе адиабаты газа.
Программное обеспечение
Конфигурационные параметры, значения условно-постоянных величин, параметры хранения измеренной информации и другие метрологически значимые параметры определяемые, изменяемые, передаваемые в процессе эксплуатации защищены многоуровневой системой паролей доступа с обязательным протоколированием всех вмешательств. Целостность метрологически значимого ПО, не относящегося к области кода, определяют по журналам событий и состояниям специально выделенных параметров конфигурации, предназначенных для целей проверки целостности ПО в соответствии с руководством по эксплуатации.
Таблица 2 - Идентификационные данные ПО
| Идентификационное наименование ПО | Номер версии (идентификационный номер) ПО | Цифровой идентификатор (CRC32) |
| Process, Flare (MCUP) | 01.12.01 | 0x3ACC4EF0 |
| 01.12.02 | 0x42CC34F0 |
| 01.16.01 | 0xF7C4F2F4 |
| 01.16.02 | 0x9391B6E5 |
| CEMS (MCU) | 01.12.01 | 0x6E1A6C80 |
| 01.12.02 | 0x8F6AA5FE |
| 01.12.03 | 0x48ADA3ED |
| 01.12.04 | 0x519F4077 |
Уровень защиты ПО в соответствии с Р 50.2.077-2014 - высокий.
Технические характеристики
| Таблица 3 - Метрологические и технические ха] | рактеристики |
| Наименование характеристики | Значение |
| Диапазон измерений расхода газа при рабочих условиях м3/ч | В зависимости от модели расходомера и диаметра измерительной линии |
| Диапазон измерения скорости потока газа, м/с1) | от 0,03 до 120 |
| Наименование характеристики | Значение |
| Пределы допускаемой относительной погрешности измерений объемного расхода и объема газа при рабочих условиях (в зависимости от скорости потока газа): | Скорость потока газа, м/с |
| 0,03< Q <0,1 | 0,1< Q <0,3 | Q>0,3 |
| При имитационном методе поверки: | |
| - однолучевое исполнение | ±5,0 | ±3,5 | ±2,0 ±(1,5)2) |
| - двулучевое исполнение | ±3,0 | ±2,5 | ±1,5 ±(1,0)2) |
| При поверке на поверочной установке: | |
| - однолучевое исполнение | ±3,0 | ±2,0 | ±1,5 |
| - двулучевое исполнение | ±2,0 | ±1,0 | ±1,0 |
| Пределы допускаемой относительной погрешности расходомера при вычислении массового расхода пара, газа, объемного расхода и объема газа, приведенных к стандартным условиям, %4) | ±0,005 |
| Пределы допускаемой относительной погрешности измерения времени, % | ±0,01 |
| Пределы допускаемой абсолютной погрешности по каналу ввода аналоговых сигналов, мА | 0,016 |
| Пределы допускаемой абсолютной погрешности по каналу вывода аналоговых сигналов, мА | ±0,04 |
| Напряжение питания, В: - переменного тока 50/60 Гц - постоянного тока | от 90 до 250 от 22 до 28 |
| Потребляемая мощность, Вт, не более: - модели без узла подачи продувочного воздуха - модели с узлом подачи продувочного воздуха | 20 75 |
| Диапазон температур окружающей среды, °C1) - приемопередающий блок - блок обработки данных - узел продувочного воздуха | от - 50 до +70 от - 40 до +60 от - 20 до +40 |
| Максимальная относительная влажность окружающей среды, % | 95 |
| Атмосферное давление, кПа | от 84 до 106,7 |
| Масса (в зависимости от модели расходомера), кг, не более: - приемопередающий блок - блок обработки данных | от 3 до 6 от 5 до 14 |
| Габаритные размеры (в зависимости от модели исполнения): - приемопередающий блок - блок обработки данных - узел продувочного воздуха | приведены в эксплуатационной документации (различаются в зависимости от модели исполнения и условий применения) |
| Степень защиты от проникновения пыли, влаги и твердых тел по ГОСТ 14254-96 - приемопередающий блок - блок обработки данных - узел продувочного воздуха | IP65/IP67 IP20/IP65/IP66 IP54 |
| Наименование характеристики | Значение |
| Средний срок службы, лет, не менее | 15 |
| Максимальная длина кабельных линий между приемопередающими блоками и блоком обработки данных, м | 1000 |
| Примечания: При установке приемопередающих блоков на существующем трубопроводе требуется соблюдение следующих условий: отклонение от соосности не более ±4,9 мм; ошибка при измерениях угла установки ±0,5 °, измерительного расстояния ±0,5 %, площади сечения ±0,5 %. 1) Указано максимальное значение, может отличаться в зависимости от модели расходомера (см. Руководства по эксплуатации). 2) Для модификаций расходомера в комплекте с измерительным участком трубопровода с предустановленными приемопередающими блоками. ) Указанная погрешность вычислений, не содержит погрешности определения температуры, давления и цифроаналоговых преобразований. Погрешность определения массового расхода пара, объемного расхода и объема газа, приведенных к стандартным условиям, определяются в соответствии с действующими нормативными документами на системы измерений на базе ультразвуковых преобразователей расхода (МВИ). |
Знак утверждения типа
наносят на маркировочную табличку ультразвукового расходомера газа фотохимическим способом, на титульный лист руководства по эксплуатации методом компьютерной графики.
Комплектность
Таблица 4 - Комплектность расходомера
| Наименование | Обозначение | Количество |
| Блок обработки данных | MCU-N/MCUEX /MCUP | 1 шт. |
| Приемопередающие блоки: | - | |
| для расходомера FLOWSIC100, блоки FLSE100 | (M, H, PR, PH, PM, PRAC, SA, SD, MAC, HAC, PHS, P)1) | 1, 2 или 4 шт. |
| для расходомера взрывозащищенного исполнения FLOWSIC100 EX, блоки FLSE100 | (EX, EXS,EX s RE, EX RE, EXPR, EX PR RE, EXZ2, EXZ2 RE)1) | 1, 2 или 4 шт. |
| Руководство по эксплуатации | - | 1 экз. |
| Методика поверки | МП 43980-10 c изменением №3 | 1 экз. |
| Программное обеспечение для конфигурирования, параметризации и диагностики расходомера | SOPASET | 1 шт. |
| Дополнительное оборудование: 2) | - | |
| фланцы с патрубками | - | 1, 2 или 4 шт. |
| узел продувочного воздуха | - | от 1 до 4 шт. |
| редуктор к блоку продувочного воздуха | - | 1 шт. |
| датчик давления | - | 1 шт. |
| датчик температуры | - | 1 шт. |
| климатозащитный кожух | - | До 5 шт. |
| соединительные кабели | - | 1 комплект |
| блок повторителя | - | 1 шт. |
| Наименование | Обозначение | Количество |
| измерительный участок трубопровода | - | 1 шт. |
| модули ввода/вывода сигналов | - | 3 шт. |
| специальное устройство для монтажа патрубков с фланцами | - | 1 шт. |
| шаровой кран с глухим фланцем | - | от 1 до 4 шт. |
| комплект запасных частей | - | 1 комплект |
| Примечания: 1)Тип приемопередающего блока выбирается в зависимости от параметров газохода и параметров газового потока. 2)Поставляются по дополнительному заказу. |
Поверка
осуществляется по документу МП 43980-10 с изменением № 3 «Инструкция. ГСИ. Расходомеры газа ультразвуковые FLOWSIC100. Методика поверки», утвержденному ФГУП «ВНИИР» от 11 августа 2018 г. Для расходомеров предусмотрены имитационные методы поверки (имитационная поверка без демонтажа с измерительной линии и имитационная поверка после демонтажа с измерительной линии в испытательной камере) и поверка при использовании поверочной установки.
Основные средства поверки:
- калибратор многофункциональный ASC300-R (регистрационный № 25895-09), диапазон измерения/воспроизведения токового сигнала от 0 до 24 мА, пределы допускаемой погрешности в режиме измерения/воспроизведения токового сигнала ±0,015% от показания ±2 мкА;
- угломер с нониусом (регистрационный № 67115-17), диапазон измерений от 0° до 180°, пределы допускаемой абсолютной погрешности ±0,1°;
- штангенциркуль типа ШЦ (регистрационный № 22088-07), диапазон измерения соответствует внутреннему диаметру расходомера, класс точности 2.
При проведении поверки имитационным методом с использованием испытательной камеры:
- испытательная камера, оснащенная креплениями приемопередающих блоков расходомера, термометром ртутным стеклянным лабораторным (регистрационный № 303-91), диапазон измерений от 8 до 38 °С, цена деления 0,1 °С, портативным измерителем влажности и температуры ИВТМ-7М (регистрационный № 15500-12), диапазоны измерений влажности воздуха от 2 до 98 %, температуры от минус 20 до 60 °С, пределы основной абсолютной погрешности при измерений влажности ±2,0 %, температуры ±0,5 °С, барометром-анероидом метеорологическим БАММ-1 (регистрационный № 5738-76), диапазон измерений от 80 до 106,7 кПа, пределы допускаемой основной погрешности ±0,2 кПа.
При проведении поверки с помощью поверочной установки:
- рабочий эталон 1-го разряда по ГОСТ Р 8.618-2014 (установка поверочная расходоизмерительная, поверочная среда: воздух или природный газ, диапазон задаваемого объемного расхода должен соответствовать рабочему диапазону поверяемого счетчика, с пределом основной относительной погрешности ±0,3%);
- частотомер Ч3-63 (регистрационный № 9084-83) диапазон измеряемых частот от 0,01 Гц до 20 МГц;
- термометр сопротивления типа ТСП (регистрационный № 33565-06), пределы измерений от минус 20 до 70 °C, пределы допускаемой относительной погрешности не более ±0,1 %;
- образцовый манометр МО (регистрационный № 5768-67), с верхним пределом измерений 25 МПа, класс точности 0,16.
Допускается применение аналогичных средств поверки, обеспечивающих определение метрологических характеристик поверяемых СИ с требуемой точностью.
Знак поверки наносится на свидетельство о поверке или паспорт.
Сведения о методах измерений
приведены в эксплуатационном документе.
Нормативные документы
ГОСТ Р 8.618 - 2014 Государственная система обеспечения единства измерений. Государственная поверочная схема для средств измерений объемного и массового расходов газа
ГОСТ Р 8.733-2011 Государственная система обеспечения единства измерений. Системы измерений количества и параметров свободного нефтяного газа. Общие метрологические и технические требования
ГОСТ 8.611-2013 Государственная система обеспечения единства измерений. Расход и количество газа. Методика (метод) измерений с помощью ультразвуковых преобразователей расхода
Техническая документация фирмы «SICK AG», Германия
