Счетчики ультразвуковые УЗС-1

Назначение

Счетчики ультразвуковые УЗС-1 (далее - УЗС-1) предназначены для измерений параметров потока (объема и объемного расхода) жидкостей в напорных трубопроводах с диаметром условного прохода Ду от 8 до 2400 мм. и избыточным давлением не более 20 МПа.

Описание

Принцип действия УЗС-1 основан на зависимости времени распространения ультразвуковых импульсов в акустически прозрачной жидкости от скорости ее движения. УЗС-1 является вре-мя-импульсным ультразвуковым устройством, преобразующим разность АТ времен распространения ультразвуковых импульсов по потоку жидкости и против него в параметры потока жидкости и в электрические сигналы. УЗС-1 состоит из блока электронного преобразования (ЭП), измерительного участка (ИУ) и соединительных кабелей.

Разновидности УЗС-1 по типу и количеству ИУ:

- модель 1.1 - один одноканальный ИУ, Ду от 8 мм до 2400 мм;

- модель 2.1 - один двухканальный ИУ, Ду от 80 мм до 1000 мм, для измерения расхода жидкости с повышенной точностью;

- модели 3.1.1 и 3.1.2 - один трехканальный ИУ, Ду от 80 мм до 1000 мм, для измерения расхода жидкости с высокой точностью (модель 3.1.2 для повышения точности измерения расхода имеет дополнительные точки калибровки по рабочему диапазону расходов);

- модели 4.1.1 и 4.1.2 - один четырехканальный ИУ, Ду от 150 мм до 1000 мм, для измерения расхода жидкости с высокой точностью (модель 4.1.2 для повышения точности измерения расхода имеет дополнительные точки калибровки по рабочему диапазону расходов);

- модель 2.2 - два одноканальных ИУ, Ду от 8 мм до 2400 мм, для измерения расходов жидкостей в двух трубопроводах.

Разновидности УЗС-1 по конструктивному исполнению:

- "К" - компактная версия (ЭП и ИУ объединены в составе единого узла), применяется для моделей 1.1, 2.1, 3.1, 4.1;

- "Р" - раздельная версия, ЭП и ИУ соединены дистанционно при помощи коаксиального кабеля длиной не более 250 м, применяется для всех моделей;

- "МК" - раздельная версия, предназначенная для установки УЗС-1 на действующем трубопроводе с Ду свыше 150 мм с использованием монтажного комплекта (МК) и комплекта соединительных кабелей, применяется для моделей 1.1 и 2.2.

Разновидности УЗС-1 по наличию индикации на ЭП:

- "И" - индикация имеется;

- без буквы - индикация отсутствует.

ЭП служит для возбуждения пьезоэлектрических преобразователей (ПП), расположенных на ИУ, усиления и обработки приемных сигналов с ПП, формирования импульсного сигнала с частотой, пропорциональной расходу, формирования сигналов для индикации значений суммарного и мгновенного расходов и формирования выходных сигналов.

ЭП вычисляет параметры потока с учетов констант, введенных в память ЭП УЗС-1:

- внутренний диаметр трубопровода, D м;

- расстояние между ИИ, Lпп , м;

- угол установки ИИ, a, o;

- гидродинамический коэффициент, m;

- время задержки сигнала в ИИ, с;

- коэффициент коррекции за счет смещения акустической оси относительно оси трубопровода, Ксо (модели 2.1, 3.1, 4.1);

- коэффициент влияния конкретного акустического канала на значение расхода УЗС-1, Квл (модели 2.1, 3.1, 4.1).

Примечание - Значения Ксо, Квл определяются экспериментально при калибровке УЗС-1.

ИУ представляет собой отрезок трубы с фланцами и установленными на нем ПП.

ИУ могут изготавливаться с ультразвуковым каналом, ориентированным вдоль оси ИУ (ИУ, исполнение 1), с ультразвуковым каналом, ориентированным под углом к оси ИУ и использующим отражение от внутренней стенки ИУ (ИУ, исполнение 2) и с ультразвуковым каналом, ориентированным под углом к оси ИУ, расположенным по диаметру трубопровода или смещенными от оси трубопровода на определенное расстояние, по хорде, (ИУ, исполнение 3). В зависимости от исполнения ИУ используется различный коэффициент масштабирования, указанный в таблице 1.

Таблица 1 - Коэффициент масштабирования, используемый в УЗС-1, в зависимости от исполнения ИУ

Примечание - n - число ультразвуковых каналов в ИУ.

Программное обеспечение. Вычисление расхода в УЗС-1 осуществляется по встроенному программному обеспечению (в дальнейшем - ПО).

ПО имеет уровень защиты "С" от непреднамеренных и преднамеренных изменений по МИ 3286-2010.

Доступ к параметрам УЗС-1 приведен в таблице 2

Таблица 2 - Доступ к параметрам УЗС-1

Идентификационные данные программного обеспечения приведены в таблице 3.

Таблица 3 - Идентификационные данные программного обеспечения

Конструкцией УЗС-1 предусмотрена пломбировка УЗС-1.

Схема пломбировки - мастичная пломба, закрывающая один из винтов, скрепляющих половинки корпуса блока ЭП или свинцовая (пластмассовая) пломба, закрепленная на проволоке, перекрывающей от откручивания один из винтов, скрепляющих половинки корпуса блока ЭП. Место пломбировки - нижние боковые винты.

Влияние ПО на метрологические характеристики УЗС-1 в рабочем режиме - отсутствует.

Вычисление расхода в УЗС-1 осуществляется по формулам, приведенным в методике "Счетчики ультразвуковые УЗС-1. Методика поверки М12-70-2011". После проведения операций поверки УЗС-1 вход в метрологически значимые разделы ПО блокируются кнопкой "Запрет" и прибор пломбируется.

Запрет доступа для изменения параметров, влияющих на метрологические характеристики УЗС-1, - за счет использования кнопки "Запрет", находящейся внутри опломбированного УЗС-1, пароля на вход в метрологически значимые разделы ПО и пломбирования УЗС-1.

Внешний вид блока ЭП УЗС-1 представлен на рисунке 1.

Рисунок 1 - Внешний вид ЭП УЗС-1

Технические характеристики

Диаметры условных проходов (Ду) трубопроводов и соответствующие им значения нижнего расхода (Qh), первого переходного расхода (Qn1), второго переходного расхода (Qn2) и верхнего расхода (Qis) для УЗС-1 приведены в таблицах 4 и 5

Таблица 4 - Диаметры условных проходов (Ду) трубопроводов и соответствующие им значения расхода Qh, Qii 1, Qii2 и Qв для УЗС-1, модели 1.1 и 2.2 .

Примечания

1 УЗС-1 для трубопроводов с условным диаметром Ду от 8 мм до 300мм поставляется в комплекте с ИУ. Данный вариант предусматривает градуировку УЗС-1 с помощью расходомерной поверочной установки (РПУ) или (при отсутствии РПУ) для Ду от 150 мм до 300 мм градуировку теоретическим методом.

2 УЗС-1 для трубопроводов с условным диаметром более 300 мм поставляется с монтажным комплектом. Данный вариант предусматривает монтаж ПП непосредственно на трубопроводе и градуировку УЗС-1 теоретическим методом.

3 Значение Qв дано при скорости течения жидкости 10 м/с. По желанию Заказчика Qв может быть выше указанного в таблице.

Таблица 5 - Диаметры условных проходов трубопроводов и соответствующие им значения расходов (модели 2.1, 3.1, 4.1)

Примечания

1 УЗС-1 поставляется в комплекте с ИУ (компактная и раздельная версии).

2 Знак ”+” означает использование УЗС-1, модели 2.1, 3.1, 4.1 в зависимости от Ду.

Контролируемая жидкость:

- акустически прозрачная жидкость (объемное содержание в жидкости механических примесей и газовых включений не более 3 %) - холодная и горячая вода, сточные воды, нефть и нефтепродукты, и другие жидкости;

- температура от плюс 15 °С до плюс180 °С;

- давление от 0,1 до 20 МПа;

- кинематическая вязкость не более 300-10-6 м2/с (300 сСт) при условии прохождения через нее ультразвука.

Погрешности УЗС-1, модели 1.1 и 2.2 (Ду от 8мм до 300мм) и модели 2.1, 3.1, 4.1. Градуировка УЗС-1 осуществляется с использованием расходомерной поверочной установки (РПУ).

Пределы допускаемой относительной погрешности 5о измерений объема жидкости, пределы допускаемой относительной погрешности 5w измерений объема жидкости по импульсному выходному сигналу, пределы допускаемой приведенной погрешности ур измерений расхода по частотному выходному сигналу, пределы допускаемой приведенной погрешности yQ измерений расхода по индикатору УЗС-1 и пределы допускаемой приведенной погрешности ут измерений расхода по токовому выходному сигналу при определении коэффициента преобразования объема жидкости в число импульсов (при градуировке УЗС-1 по РПУ) приведены в таблице 6.

Таблица 6 - Пределы допускаемых погрешностей УЗС-1 при градуировке на РПУ

Примечание - УЗС-1, модели 3.1.2 и 4.1.2 отличаются от УЗС-1, модели 3.1.1 и 4.1.1 соответственно индивидуальной калибровкой УЗС-1 (наличие дополнительных точек калибровки УЗС-1, модели 3.1.2 и 4.1.2).

Погрешности УЗС-1, модели 1.1 и 2.2 (Ду от 150мм до 2400мм) при градуировке УЗС-1 теоретическим методом приведены в таблице 7.

Таблица 7 - Пределы допускаемых погрешностей, 5о, 5w, yF, yQ, ут, УЗС-1, модели 1.1 и 2.2, при градуировке УЗС-1 теоретическим методом.___________________________________________

Примечание - Погрешности указаны при числах Рейнольдса 4000 и более.

Индикация объёма цифровая, максимальная емкость счетчика объема 99999999999,999 м3. Цена единицы младшего разряда (весовой коэффициент ”В”): 1л, 10л, 100л, 1м3, 10м3 или 100м3 (выбирается при настройке прибора, в зависимости от значения Qmax для данного УЗС-1, в соответствии с таблицей 8).

Таблица 8 - Весовой коэффициент ”В” УЗС-1____________________________________________

Изменение информации на счетчике объема происходит с дискретностью, равной весовому коэффициенту ”В”. При отключении электропитания УЗС-1 информация о значении объема сохраняется в памяти ЭП.

У ЗС-1 имеет возможность учета объема жидкости, прошедшей в прямом и обратном направлениях и суммарного объема.

Индикация расхода цифровая, с плавающей запятой, в м3/час. Минимальное значение единицы младшего разряда 0,0001 м3/час. При изменении направления потока УЗС-1 индицирует отрицательное значение расхода.

Индикация времени цифровая, в формате: ХХчХХмХХс. Таймер времени исправной работы считает время, когда УЗС-1 находится в рабочем режиме. Таймер время не считает при: - отсутствии жидкости в ИУ;

- обрыве соединительных кабелей;

- неисправности ПП или блока ЭП;

- отсутствии электропитания УЗС-1. При отключении питания часы реального времени в приборе работают от внутреннего источника питания.

Выходные сигналы УЗС-1:

- импульсно-частотный выход - сигнал в виде замыкания цепи клемм ”IMP+” и ”IMP-” блока ЭП оптоэлектронным ключом;

- токовый выход, кроме УЗС-1, модель 2.2, (клеммы ”+Iout” и ”-Iout”), (0:5) мА или   (0:20) мА,

или (4:20 ) мА.

- интерфейсные выходы, RS - 232, RS - 485, USB выход, выход Ethernet.

У ЗС-1 формирует архив, часовой - 2400 ч, суточный - 370 суток, месячный архив - 150 месяцев.

Электропитание УЗС-1 - постоянное напряжение (24 ± 6) В.

Электрическая мощность, потребляемая УЗС-1, не более 6 Вт.

Габаритные размеры, мм:

- ЭП, раздельная версия УЗС-1, длина - 248, ширина - 146, высота - 113;

- ЭП, компактная версия УЗС-1, длина - 222, ширина - 146, высота - 82;

- ИУ, в зависимости от Ду и Ру, длина - (550:950), диаметр фланцев - (90:800), высота -

(160:800).

Масса, блок ЭП- не более 3,0 кг, ИУ - от 3,4 до 235,4 кг (в зависимости от Ду и Ру).

Рабочие условия эксплуатации:

- компактная версия без индикации:

а) температура окружающей среды от минус 30°С до плюс 45°С;

б) относительная влажность воздуха до 95% при температуре + 35 °С и менее, без конденсации влаги (группа С4 по ГОСТ Р 52931-2008);

в) группа исполнения по виброустойчивости N1 по ГОСТ Р 52931-2008;

г) исполнение IP-65 по ГОСТ 14254;

- компактная версия с индикацией, блок ЭП (раздельная версия с индикацией):

а) температура окружающей среды от минус 10 °С до плюс 45 °С;

б) относительная влажность воздуха до 80% при температуре + 35 °С и менее, без конденсации влаги (группа В4 по ГОСТ Р 52931);

г) группа исполнения по виброустойчивости N1 по ГОСТ Р 52931;

д) исполнение IP-53 по ГОСТ 14254 (без выходов RS-232, USB, Ethernet), IP-21 (с используе

мыми выходами RS-232, USB, Ethernet);

- раздельная версия ИУ (ПП):

а) температура окружающей среды от минус 40°С до + 60 °С (по спецзаказу от минус 60°С до

+ 80°С);

б) относительная влажность воздуха до 100 % при температуре + 30°С и менее, с конденсацией влаги (группа С2 по ГОСТ Р 52931);

в) группа исполнения по виброустойчивости N2 по ГОСТ Р 52931-2008;

г) исполнение IP-67 по ГОСТ 14254.

Средний срок службы УЗС-1 - не менее 12 лет.

Знак утверждения типа

наносится на лицевую панель УЗС-1 методом шелкографии и ставится на обложке паспорта

407251.002 ПС полиграфическим способом.

Комплектность

Таблица 9 - Комплектность УЗС-1

Поверка

осуществляется по документу «Счетчики ультразвуковые УЗС-1. Методика поверки» М1270-2011, утвержденному ГЦИ СИ ФГУ «Самарский ЦСМ» 19.08.2011 г.

В перечень основного поверочного оборудования входят:

- установка расходомерная поверочная, ПГ ± (0,05.0,33) %.

Ттакт

- частотомер Ч3-63, ПГ ±( । ± 1 ’ 10 8 । + “П———Т—"—" ) %       ДЛИ2.721.007-02 ТУ;

Тк

— вольтметр В7-40, ПГ ± ( I ± 0,2 I + 0,02 (_________1 ) ]   %, Тг 2.710.016 ТУ.

1х

Сведения о методах измерений

Руководство по эксплуатации407251.004 РЭ.

Нормативные документы

1 ГОСТ 8.145-75 ГСИ. Государственный первичный эталон иобщесоюзная поверочная схема для средств измерений объемного расхода жидкости в диапазонеОсуществлени 3-10-6.. .10 м3/с.

2 ТУ 4213-001-21220450-2011 - Счетчики ультразвуковые УЗС-1. Технические условия.

Рекомендации к применению

Осуществление торговли и торговых операций