Главная - Продукция - Ультразвуковые счетчики SICK - Основная техническая информация на ультразвуковой счетчик газа Flowsic 600

Основная техническая информация на ультразвуковой счетчик газа Flowsic 600

1. Принцип измерения ультразвукового счетчика

 

В корпусе счетчика напротив друг друга, под углом к оси потока установлены два преобразователя А и B, таким образом формируя измерительный луч. Одновременно может использоваться до 4 измерительных лучей. Преобразователи работают попеременно как передатчики и приемники сигнала. Ультразвуковой импульс пересекает поток газа от одного датчика к другому. При отсутствии потока газа, импульсы распространяются с одинаковой скоростью (скоростью звука в данной среде) в обоих направлениях. При движении газа через счетчик импульс в направлении потока газа проходит быстрее, в то время как импульс, проходящий против течения газа, медленнее. Это значит, что время прохождение импульса по направлению потока (tv) меньше, чем время прохождения импульса против потока (tr). После определения времени прохождения луча по потоку и против потока по нижеприведенной формуле счетчик рассчитывает скорость проходящего газа:

где:

v - скорость газа, м/с;

L - расстояние между преобразователями, м;

tv - время прохождения сигнала по потоку, с;

tr - время прохождения сигнала против потока, с;

- угол расположения преобразователей к оси потока, град.

После определения скорости газа рассчитывается объемный расход:


где:

Q - объемный расход, м3/час;

D - внутренний диаметр счетчика.

 

2. Устройство ультразвукового счетчика

 

Ультразвуковой счетчик газа Flowsic 600 состоит из стального корпуса отлитого заодно с присоединительными фланцами, ультразвуковых преобразователей установленных в корпусе счетчика и электронного блока обработки сигналов. Корпус счетчика изготавливается из стального литья. Точная обработка на прецизионных станках обеспечивает высокую воспроизводимость геометрических размеров. Сжатие или иные эффекты коробления, вызванные сваркой, которые являются дополнительной причиной неточности измерений, полностью отсутствуют. Корпус счетчика сконструирован таким образом, что он полностью герметизирует все датчики и кабельную разводку, тем самым, экранируя датчики от внешних влияний и защищая кабели от повреждения, которые могут возникнуть при транспортировке, монтаже или техническом обслуживании.

 

Преобразователь представляет собой пьезокерамический элемент, соединенный с диафрагмой. Чтобы передать сигналы на пьезокерамический элемент подается переменный ток, который приводит к колебанию пьезокерамического элемента (пьезоэлектрический эффект). Эти колебания передаются в измеряемую среду. Колебания распространяются как акустические волны в среде и воспринимаются диафрагмой на противоположном датчике через некоторое время распространения, которое зависит от скорости звука в измеряемой среде и скорости движения самой среды. С помощью обратного пьезоэлектрического эффекта акустические волны, дошедшие до преобразователя, преобразуются в электрический сигнал и затем используются для анализа и расчетов. Преобразователи герметично уплотнены и закрыты внешней металлической оболочкой. В качестве стандартного материала используется титан. В особо агрессивных условиях применяются нержавеющая сталь или сплав Hastelloy. Датчики могут работать при давлениях до 250 бар (или при давлениях ниже внешнего атмосферного давления) и температурах до плюс 220°C. Характеристика временной задержки датчика также предельно стабильна вне зависимости от времени, давления и температуры. Датчики фактически не имеют дрейфа.

Многолучевая конфигурация ультразвукового счетчика без применения метода отражения сигнала имеется ряд преимуществ:

  • отсутствие необходимости в рефлекторе в измерительном канале счетчика. Характеристики рефлектора могут меняться из-за загрязнения или изменения шероховатости стенок, тем самым, создавая дополнительную погрешность;
  • сохранение акустической энергии, которая обеспечивает уменьшение электрической мощности (искробезопасная электрическая цепь Exia) и дает возможность применять счетчики больших диаметров при любых рабочих условиях, включая атмосферное давление и газы низкой плотности (H2) или с высоким акустическим затуханием (CO2);
  • в действительности эта специальная конфигурация каналов не измеряет внеосевых составляющих скорости, возникающих из-за вихревых эффектов, но очень хорошо компенсирует их, что подтверждено проведенными многочисленными испытаниями в системах с высоким давлением и в системах с давлением равным атмосферному;
  • исследования показали, что четырех каналов измерения достаточно для обеспечения высокой точности результатов в практических условиях применения.

Блок обработки сигналов содержит все электронные компоненты, необходимые для управления ультразвуковыми преобразователями. Он генерирует передаваемые сигналы и рассчитывает в соответствии с принятыми сигналами измеренное значение. Кроме того, он снабжен интерфейсами для выдачи сигналов и связи с терминалом для конфигурации и настройки. Текущие показания счетчика, ошибки, предупреждения и сбои в электроснабжении сохраняются в энергонезависимом запоминающем устройстве (FRAM). FRAM обладает неограниченном количеством циклов записи и гарантирует надежное сохранение данных в течении минимум 10 лет. Блок обработки сигнала может быть снабжен передней панелью со светодиодами LED для отображения состояния или жидкокристаллическим LCD дисплеем. Выбор показаний осуществляется с помощью специального магнитного карандаша. Клеммы для подключения питания и монтажных соединений размещены в задней части блока в отдельной соединительной коробке с обеспечением защиты и контроля от несанкционированного вскрытия.

 

3. Основные технические характеристики

 

Количество измерительных лучей

1, 2, 4

Минимальная скорость газа

0,001 м/с

Максимальная скорость газа

65 м/с

Vмин./Vмакс.

максимально 1:120

Измеряемая среда

Природный, попутный нефтяной газ, технологические и агрессивные газы, воздух.

Диапазон давлений измеряемого газа

0 бар...250 бар (до 450 бар по заказу)

Диапазон температур измеряемого газа

-30°С...+180°С (-194°С...+280°С по заказу)

Допускаемая относительная погрешность измерения объемного расхода и объема газа при рабочих условиях:

при одной паре преобразователей- ± 2%;

при двух парах преобразователей- ± 1%;

при 4 парах преобразователей- ± 0,5%;

при 4 парах преобразователей и калибровке на специальной установке - ± 0,3%

Взрывозащита

1Exdeib[ia]IIC T4X

Рабочее напряжение

12-28 В постоянного тока

Потребляемая мощность

<1 Вт

Диапазон температур окружающей среды

-40°С...+60°С  (-60°С по заказу)

Температура хранения

-40°С...+60°С

Защитное исполнение по ГОСТ 14254-96

IP67

Максимальная относительная влажность окружающей среды

<95%

Периодичность проведения поверок

1 раз в 4 года.

Диапазоны измеряемых расходов для различных типоразмеров

Типоразмер счетчика

Минимальный расход газа, р.у., м3/час

Максимальный расход газа, р.у., м3/час

Максимальная скорость газа, м/с

DN 50

6

400

65

DN 80

12

1 000

65

DN 100

20

1 600

60

DN 150

32

3 000

50

DN 200

40

4 500

45

DN 250

50

7 000

40

DN 300

65

8 000

33

DN 350

80

10 000

33

DN 400

120

14 000

33

DN 450

130

17 000

33

DN 500

200

20 000

33

DN 600

320

32 000

33

DN 700

650

40 000

30

DN 800

800

50 000

30

DN 900

1 000

66 000

30

DN 1000

1 200

80 000

30

 

4. Габаритные размеры и вес

 

Типоразмер счетчика

Класс давления

Длина А, мм

Высота В, мм

Диаметр фланца С, мм

Вес, кг

DN 80

PN 16

240

340

200

33

PN 64

240

347,5

215

36

PN 100

240

355

230

39

DN 100

PN 16

300

385

220

36

PN 64

300

400

250

47

PN 100

300

407,5

265

55

DN 150

PN 16

450

447,5

285

80

PN 64

450

477,5

345

100

PN 100

450

482,5

355

115

DN 200

PN 16

600

495

340

120

PN 64

600

532,5

415

170

PN 100

600

540

430

190

DN 250

PN 16

750

542,5

405

195

PN 64

750

575

470

240

PN 100

750

592,5

505

290

DN 300

PN 16

900

585

460

275

PN 64

900

620

530

370

PN 100

900

647,5

585

460

DN 350

PN 16

1050

637,5

520

420

PN 64

1050

677,5

600

550

PN 100

1050

705

655

680

DN 400

PN 16

1200

691

580

520

PN 64

1200

736

670

670

PN 100

1200

 

 

 

DN 450

PN 16

1350

 

 

 

PN 64

1350

 

 

 

PN 100

1350

 

 

 

DN 500

PN 16

1500

808,5

715

900

PN 64

1500

 

 

 

PN 100

1500

 

 

 

DN 600

PN 16

1800

921

840

1350

PN 64

1800

 

 

 

PN 100

1800

 

 

 

DN 700

PN 16

1400

1019,45

910

1800

PN 64

1400

 

 

 

PN 100

1400

 

 

 

DN 800

PN 16

1600

1127

1025

2450

PN 64

1600

 

 

 

PN 100

1600

 

 

 

DN 900

PN 16

1900

1229,5

1125

2750

PN 64

1900

 

 

 

PN 100

1900

 

 

 

DN 1000

PN 16

2000

1344,5

1255

4400

PN 64

2000

 

 

 

PN 100

2000

 

 

 

 

Примечание:

1.  Размеры В и С указаны при исполнении фланцев счетчика по DIN 2633, 2636 и 2637;

2.  Неуказанные размеры и размеры В и С при исполнении фланцев счетчика по ГОСТ или ANSI B16.5 предоставляются ООО «АСУ Нефтегаз» по запросу;

3.  При исполнении фланцев счетчика по любому из стандартов DIN, ANSI или ГОСТ размер A не изменяется.

 

5. Способы монтажа

Счетчик устанавливается в газопровод в соответствии с выполняемыми задачами по измерению различных потоков газа.

 

В соответствии с нормативными документами и рекомендациями изготовителя счетчика при движении газа в одном направлении счетчик устанавливается между прямолинейными участками длиной 10Ду до и 3Ду после. При ограниченном пространстве для размещения прямолинейного участка длиной 10Ду возможно применение прямолинейного участка с устройством подготовки потока (УПП) и сокращением его длины до 5Ду.

Преобразователь температуры устанавливается в прямолинейном участке, расположенном за счетчиком на расстоянии не менее 1,5Ду.

 

В соответствии с нормативными документами и рекомендациями изготовителя при движении газа в обоих направлениях счетчик устанавливается между прямолинейными участками  длиной 10Ду до и 10Ду после.  При ограниченном пространстве для размещения прямолинейных участков длиной 10Ду возможно применение УПП и сокращением длины прямолинейных участков до 5Ду. Преобразователи температуры устанавливаются в прямолинейные  участки на расстоянии не менее 5Ду от счетчика. При применении прямолинейных участков с УПП преобразователи размещаются на расстоянии за УПП  и перед УПП на расстоянии не менее 1,5Ду от УПП с обеих сторон от счетчика.

Преобразователь давления подключается с помощью импульсной трубки к штуцеру отбора давления установленному в корпусе счетчика. Присоединительный размер штуцера отбора давления 1/4" (для счетчика DN80-1/8").

6. Варианты конфигурации входов-выходов счетчика

Номера клемм

Выход

Конфигурация

1

2

3

4

5

6

7

31-32

DO/АО

Импульс

Импульс

Статус

Аналог

Аналог

Датчики P, T HART

Аналог

33-34

RS 485

RS 485

RS 485

RS 485

RS 485

RS 485

RS 485

RS 485

51-52

DO1

Импульс

Импульс

Импульс

Импульс

Статус

Импульс

Импульс

41-42

DO2

Статус

Статус

Статус

Статус

Статус

Статус

Статус

81-82

DO3

Статус

RS 485

Статус

Статус

Статус

Статус

RS 485


7. Программное обеспечение

Программа MEPAFLOW 600 CBM предназначена для параметризации и диагностики ультразвукового счетчика газа Flowsic 600. Программа  обеспечивает доступ  ко всем параметрам системы, реализует показ информации из сохраненных  архивов по измерениям и по диагностике прибора, предоставляет возможность сохранения всей архивной информации на внешних носителях.

Программа MEPAFLOW 600 CBM позволяет создавать и сохранять диагностические сессии, которые возможно направить по электронной почте техническим специалистам компании «АСУ Нефтегаз» для проведения анализа работоспособности счетчика, разработки рекомендаций по улучшению работы счетчика, определению неисправности и рекомендации по ее устранению.

 

8. Режимы работы счетчика

Flowsic 600 имеет следующие режимы работы:

Измерение:

Нормальная безотказная работа системы. Периодически обновляется состояние импульсных входов, токового выхода и выходных ключей. В этом режиме непрерывно контролируются соотношение скоростей звука и луча, настройки коэффициентов усиления и отношение «сигнал/шум». Если эти параметры отклоняются от предустановленных границ, генерируется предупреждающий сигнал. Дополнительные функции диагностики системы и сигнала контролируют точность измеряемых значений, проверяя достоверность принятых ультразвуковых сигналов и расчетное время прохождение сигнала. Если соотношение непригодных измерений к пригодным превышает пороговое значение, соответствующая пара преобразователей перестает использоваться для вычисления среднего расхода газа.

Пониженная точность:

Этот режим активизируется в системах с несколькими парами преобразователей при отказе пары преобразователей. Измерительная система компенсирует эту неисправность и продолжает измерение, но точность может быть несколько снижена.

Конфигурация:

Режим для изменения параметров и выполнения системных тестов.

Сбой:

Режим активизируется при возникновении неисправностей, мешающих системе производить измерения точно. Если причина, вызвавшая неисправность устраняется, система автоматически возвращается в нормальный режим «Измерения».

 

9. Методика поверки счетчика

В соответствии с методикой поверки разработанной ФГУП «ВНИИР» для ультразвукового счетчика газа Flowsic 600 очередная поверка может производиться тремя способами:

  • проливным методом на специальной установке;
  • имитационным методом после демонтажа счетчика с измерительной линии;
  • имитационным методом без демонтажа счетчика с измерительной линии.

Имитационный метод может применяться для счетчиков с пределом относительной погрешности измерений 0,5% и более.

Выдержки из методики поверки:

6.4.1.1 Определение метрологических характеристик имитационным методом после демонтажа счётчика с измерительной линии.

Счётчик помещается в контрольное помещение, закрывается со стороны фланцев (стандартных фланцевых заглушек не требуется) и находится не менее 24 часов при стабильной температуре окружающей среды.

Счётчик не должен подвергаться воздействию солнечных лучей, т.к. это может вызвать внутри него конвекционные потоки.

Проводят измерения скорости звука и скорости газа. Измерения проводятся в течение 15 мин с осреднением полученных результатов. Максимальные взаимные отклонения скоростей звука измерительных лучей должны составлять не более 0,1%.

Счётчик считается прошедшим поверку, если для каждой пары приёмников-передатчиков полученное значение скорости газа не превышает 0,3 м/с, а значение скорости звука отличается от расчётной величины (для воздушной среды) не более чем на 0,3%. Взаимные отклонения скоростей звука измерительных лучей должны составлять максимум ±0,1%.

6.4.1.2 Определение метрологических характеристик счётчика без снятия с измерительной линии.

Примечание: данный метод может быть применён только в том случае, если отрезок трубопровода, куда вмонтирован счётчик газа, может быть полностью перекрыт и в измерительном корпусе полностью отсутствует течение газа.

Работы проводятся при рабочем давлении.

Работы проводятся при стабильной температуре окружающей среды. Счётчик и трубная обвязка не должны подвергаться воздействию осадков, солнечных лучей и т.п., так как это может вызвать образование конвекционных потоков внутри счётчика.

Проверяется стабилизация температуры в пределах 2 °C в течение 15 минут. Поверка начинается, если изменение получаемых значений скорости звука в газе в течение 15 минут не будет превышать 0,2 м/с.

Перед началом поверки изолируют участок трубопровода со счётчиком.

Контролируют давление в изолированной части трубопровода. Изменение давления в изолированной части трубопровода означает наличие протечек через запорную арматуру. В этом случае поверку счётчика проводят любым другим методом, указанным в данном документе.

Рассчитывают значение скорости звука в поверочной смеси. Скорость звука в рабочей смеси определяют в соответствии с нормативными документами, устанавливающими методы расчёта физических свойств. Для природного газа - ГОСТ 30319.1-96 «Газ природный. Методы расчёта физических свойств».

Поверяемым счётчиком измеряют скорость звука и скорость газа. Измерения проводятся в течение 15 минут с осреднением полученных результатов.

Находят разность между значением скорости звука, полученным в результате измерений, и значением скорости звука, полученным расчётным методом.

Счётчик считается прошедшим поверку, если для каждой пары приёмников-передатчиков полученное значение скорости газа не превышает 0,3 м/с, а значение скорости звука отличается от расчётной величины не более чем на 0,3%. Взаимные отклонения скоростей звука измерительных лучей должны составлять максимум ±0,1%.

ООО «АСУ Нефтегаз»

Тел./Факс: +7(846)273-89-20, +7(846)273-89-21

E-mail: info@asu-ng.ru asu-ng@mail.ru Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра. <!-- document.write( '</' ); document.write( 'span>' ); //-->