Назначение
Расходомеры вихревые Prowirl 200 (далее расходомеры) предназначены для измерений объемного расхода, объема, массового расхода и массы жидкостей, газа (в том числе природного, попутного и свободного нефтяного газа, насыщенного и перегретого пара).
Описание
Принцип действия расходомеров основан на преобразовании датчиком, встроенным в сенсор, частоты отрыва вихревой дорожки (дорожки Кармана), образующейся за установленным в потоке телом, в частоту электрического сигнала, которая пропорциональна скорости потока.
Расходомер состоит из первичного вихревого преобразователя расхода (далее сенсора) типа D (для безфланцевого подключения), F (фланцевого подключения), O (фланцевого подключения для высокого давления процесса), R (фланцевого подключения с внутренним сужением) и электронного преобразователя 200 в герметичном корпусе, различающихся конструктивным исполнением. Имеется исполнение Dualsens, состоящее из первичного вихревого преобразователя расхода с двумя независимыми датчиками и двумя электронными преобразователями 200 в герметичном корпусе, а также исполнение со встроенным датчиком температуры и преобразователем давления.
Настройка расходомера осуществляется как оперативно с помощью кнопок на самом приборе, так и удаленно в программном режиме через интерфейс. Измерительная информация отображается на цифровом жидкокристаллическом дисплее или передается через интерфейс для дальнейшей обработки или отображения.
Расходомер может иметь компактное или раздельное исполнение, при котором измерительный преобразователь и первичный преобразователь расхода соединяются кабелем, обычное или взрывозащищенное, различные выходные сигналы: токовые, частотные и цифровые. Информация о настройках и последних ошибках прибора автоматически сохраняется в энергонезависимой памяти расходомера ПЗУ (HistoROM), встроенной в корпус электронного преобразователя расходомера. Настройки прибора можно также сохранить в энергонезависимой памяти, встроенной в дисплей расходомера и, при помощи данного дисплея, перенести настройки на другие расходомеры Prowirl 200. Измеренные значения показаний прибора могут быть сохранены в энергонезависимой памяти расходомера ПЗУ (HistoROM) с опцией расширенного исполнения (расширенный HistoROM).
В расходомере поддерживаются функции:
- самодиагностики;
- индикации неисправностей датчика;
- предупреждений в виде кода ошибок;
- детектирования наличия сконденсированной жидкости в паре;
- коррекции измерений при малых прямых участках (условия применения расходомеров с функцией коррекции прямых участков см. в технической документации производителя на соответствующий тип расходомера).
Расходомер имеет модификации:
- со встроенным в сенсор датчиком температуры (Pt 1000), что позволяет рассчитать массовый расход воды при переменной температуре.
- со встроенным в сенсор датчиком температуры (Pt 1000) и преобразователем давления, что позволяет рассчитать массовый расход среды при переменных температуре и давлении.
Блок электроники имеет встроенный дополнительный вычислитель расхода, благодаря которому осуществляется вычисление массового расхода и индикация количества теплоты воды и насыщенного пара, перегретого пара (при постоянном давлении), массового расхода, а также индикация скорректированного по температуре и давлению объемного расхода различных газов.
По измеренному значению объемного расхода и рассчитанному значению плотности пара и воды расходомер автоматически вычисляет массовый расход пара. Расчет массового расхода пара и воды проводится в электронном преобразователе расходомера с использованием таблиц IAPWS (Международная Организация Свойств Воды и Пара) (соответствует ГСССД 187-99).
Расчет плотности осуществляется в соответствии с:
- ГСССД МР 273-2018 - для многокомпонентного состава газа;
- ГСССД №134-07 и ГСССД МР 242 - 2015 - для однокомпонентных газов и воздуха;
- ГОСТ Р 8.769-2011 (ISO 12213-3) - для расчета массового расхода природного газа.
В комплекте с внешними вычислителем, датчиком абсолютного давления и температуры расходомер может использоваться для расчета объемного расхода (объема) газа, приведенного к нормальным условиям.
Для обслуживания, настройки и диагностики расходомеров с персонального компьютера могут использоваться сервисные программы FieldCare, SIMATIC PDM, AMS Device Manager и др. В расходомерах Prowirl 200 реализована технология Heartbeat™, позволяющая осуществлять имитационную поверку (самоповерку) путем контроля исправности датчика и электронных элементов первичного преобразователя и дрейфа характеристик электронного преобразователя, влияющих на метрологические характеристики прибора. Имитационная поверка может быть выполнена без демонтажа расходомера с трубопровода и остановки технологического процесса.
Расходомеры могут иметь взрывозащищенное исполнение и специальные присоединения. Расходомеры Prowirl 200 могут иметь исполнение, сертифицированное согласно требованиям стандарта IEC 61508 (ГОСТ Р МЭК 61508) на применение в электрических, электронных, программируемых электронных системах, связанных с безопасностью и имеющих уровень полноты безопасности SIL2 (1oo1) и SIL3 при однородном резервировании.
Для применения расходомера в учетно-расчетных операциях конструктивно предусмотрено пломбирование корпуса электронного преобразователя.
Внешний вид расходомеров приведен на рисунке 1.
а) б) в)
г)
д)
е)
Рисунок 1 - Внешний вид расходомеров Prowirl 200 в различных исполнениях: a) сенсор D, б) сенсор F, в) сенсор R, г) сенсор O, д) в исполнении Dualsens е) исполнение со встроенным датчиком давления и температуры для сенсоров F/R/O
Схема пломбирования приведена на рис. 2.
Рисунок 2 - Схема пломбирования корпуса электронного преобразователя.
Программное обеспечение
Программное обеспечение расходомеров состоит из двух частей Firmware и Software. Обработка результатов измерений и вычисление (метрологически значимая часть ПО) производится по специальным расчетным соотношениям, сохраняемых во встроенной программе (firmware) в виде Hex-File. Доступ к цифровому идентификатору firmware (контрольной сумме) невозможен.
Наименование ПО имеет структуру X.Y.Z, где:
Х - идентификационный номер firmware,обозначается 01;
Y - идентификационный номер текущей версии Software (от 00 до 99) -характеризующий функциональность преобразователя (различные протоколы цифровой коммуникации, а также совместимость с сервисными программами).
Z - служебный идентификационный номер (например, для усовершенствования или устранения неточностей (bugs tracing)) - не влияет на функциональность и метрологические характеристики расходомера.
Наименование ПО отображается на дисплее преобразователя при его включении (как неактивное, не подлежащее изменению).
Идентификационные данные программного обеспечения расходомера приведены в таблице 1.
Таблица 1 - Идентификационные данные программного обеспечения
| Идентификационные данные (признаки) | Значение |
| Идентификационное наименование ПО | Prowirl 200 |
| Номер версии (идентификационный номер) ПО | не ниже 01.yy.zz |
| Цифровой идентификатор ПО | не отображается |
Согласно Р50.2.077-2014 программное обеспечение расходомера от непреднамеренных и преднамеренных изменений имеет уровень защиты «высокий».
Технические характеристики
Таблица 2 - Метрологические и технические характеристики
| Наименование характеристики | Значение |
| Тип первичного преобразователя расхода | D | F | O | R |
| Диаметр условного прохода ДУ, мм | от 15 до 150 | от 15 до 300 | от 15 до 300 | от 25 до 250 |
| Максимальный расход жидкости, м3/ч | 650 | 2360 | 2360 | 550 |
| Температура рабочей среды, °С | от -200 до +400 (+450 - опция) |
| Максимальное давление рабочей среды, МПа | 5 | 10 | 25 | 5 |
| Пределы допускаемой относительной погрешности измерений объема (объемного расхода)1) , % а) для жидкостей - при Re > Re? б) для газа и пара - при Re > Re? в) при имитационной поверке при Re > Re? | ±0,65/±0,75 ±0,9/±1,0 ±1,0 |
| Наименование характеристики | Значение |
| Тип первичного преобразователя расхода | D | FOR |
| Пределы допускаемой относительной погрешности измерений массы (массового расхода), %: а) для воды - при Re > Re2 б) для газа и пара2) - при Re > Re2 в) при имитационной поверке - для воды при Re > Re2 - для газа и пара при Re > Re2 | ±0,75/±0,85 от ±1,4 до ±2,6 ±1,5 ±3,0 |
| Пределы допускаемой абсолютной погрешности измерения температуры, °С | ±1,0 |
| Пределы допускаемой относительной погрешности измерений давления3), % | - | ±0,5 |
| Исполнение | Компактное/Раздельное |
| Степень защиты по ГОСТ 142542015 | IP 66/67 |
| Температура окружающего воздуха, °С | от -40 до +85 от -50 до +85 (опция) |
| Максимальная скорость потока, м/с: - газ, пар - жидкость | 120 9 |
| Минимальная скорость потока, м/с | Vmin = , , 6 , РкГкг / м3 ] V = 3,5 (опция) V min / 3 д/ рркг / м |
| Температура транспортировки и хранения, °С | от -50 до +80 от -40 до 80 модуль дисплея |
| Электропитание постоянного тока, В | от 9 до 35 |
| Выходные сигналы: - постоянного тока, мА - импульсный, имп/с - частотный, Г ц - цифровые | от 4 до 20 100 от 0 до 1000 HART, PROFIBUS PA, FOUNDATION Fieldbus |
| Дисплей | 4-х строчн. |
| Масса (в зависимости от исполнения), кг, не более | от 3 до 450 |
| Средний срок службы, лет | 20 |
| 1) при включенной функции коррекции прямых участков дополнительная погрешность составляет ±0,5 % для расходомеров с первичным вихревым преобразователем расхода типа F (15<ДУ<150). Re2 = 20000 для первичного вихревого преобразователя типа D Re2 = 10000 для первичных вихревых преобразователей типа F/O/R |
Условия применения расходомеров с функцией коррекции прямых участков указаны в технической документации производителя на соответствующий тип расходомера.
2) конкретное значение погрешности расходомера определяется типом первичного вихревого преобразователя расходомера и условиями процесса, определенными в эксплуатационной документации.
3) Значение диапазона измерений давления встроенным преобразователем давления определяется в эксплуатационной документации на расходомер.
Комплектность
Таблица 3 - Комплектность средства измерений
| Наименование | Обозначение | Кол. | Примечание |
| Расходомер в составе: - первичный преобразователь (в том числе основной и дублирующий преобразователь для исполнения Dualsens) - электронный преобразователь | Prowirl D/F/O/R Prowirl 200 | 1 шт. | В соответствии с заказом |
| Преобразователь давления (спец. исполнение) | DPC21 | 1 шт. | В соответствии с заказом Prowirl F/O/R |
| Пр инадлежности: - монтажный комплект - выпрямитель потока - набор для преобразования компактной версии расходомера в раздельную - искрозащитный барьер с питанием по сигнальной цепи - блок питания для взрывобезопасных зон - модем HART - модем HART | DK7Dxx- xxx DK7ST-xxxx DK7003-xx RN221N-xxx RNS221-xx FXA195-xx FXA291-xx | 1 компл. | В соответствии с заказом |
| Руководство по эксплуатации | | 1 экз. | Для соответствующего исполнения расходомера |
| Паспорт | | 1 экз. | |
| Методика поверки | | 1 экз. | На партию |
Сведения о методиках (методах) измерений изложены в эксплуатационном документе.
Нормативные документы
Приказ Росстандарта от 07.02.2018 № 256 Об утверждении Государственной поверочной схемы для средств измерений массы и объема жидкости в потоке, объема жидкости и вместимости при статических измерениях, массового и объемного расходов жидкости.
Приказ Росстандарта от 29.12.2018 № 2825 Об утверждении Государственной поверочной схемы для средств измерений объемного и массового расходов газа.
ГОСТ 28723-90 Расходомеры скоростные, электромагнитные и вихревые. Общие технические требования и методы испытаний.
Техническая документация фирмы-изготовителя.
