Обзор

Интеллектуальный ротационно-вихревой расходомер — это новая модель газового измерительного прибора, разработанная и созданная нашей компанией. Этот расходомер объединяет в себе функции измерения расхода, температуры и давления, а также обеспечивает автоматическую компенсацию по температуре, давлению и коэффициенту сжимаемости. Он является идеальным прибором для учета газа в таких отраслях, как нефтяная, химическая, энергетическая и металлургическая промышленности.

Особенности продукта

1. Нет механических движущихся частей, устойчиво к коррозии, стабильно и надежно, долговечно, не требует специального обслуживания при длительной эксплуатации;

2. Используется 16-разрядный компьютерный чип, обладающий высокой интеграцией, компактными размерами, отличными характеристиками и мощными функциями всего устройства;

3. Интеллектуальный расходомер объединяет в себе датчик расхода, микропроцессор, а также датчики давления и температуры; его конструкция выполнена в виде встроенного модуля, что делает устройство более компактным. Он позволяет непосредственно измерять расход, давление и температуру жидкости, а также автоматически отслеживать и корректировать поправочные и компрессионные коэффициенты в реальном времени.

4. Применение технологии двойного детектирования позволяет эффективно повысить интенсивность детектируемого сигнала и подавить помехи, вызванные вибрацией трубопровода;

5. Использование передовых отечественных технологий интеллектуальной сейсмостойкости позволяет эффективно подавлять помеховые сигналы, вызванные вибрациями и колебаниями давления;

6. Используется матричный дисплей с китайскими иероглифами, который отображает большое количество разрядов, обеспечивая интуитивно понятное и удобное считывание; он может непосредственно показывать объёмный расход в рабочих условиях, объёмный расход в стандартных условиях, общий объём, а также такие параметры, как давление и температура среды.

7. Использование технологии EEPROM обеспечивает удобное настройку параметров, их постоянное сохранение, а также возможность хранения исторических данных сроком до одного года;

8. Преобразователь может выдавать частотные импульсы, аналоговый сигнал 4–20 мА и оснащён интерфейсом RS485, позволяющим прямое подключение к микрокомпьютеру с возможностью передачи на расстояние до 1,2 км;

9. Выходная сигнализация по нескольким физическим параметрам, любой из которых может быть выбран пользователем;

10. Корпус расходомера может поворачиваться на 360 градусов, что делает его простым и удобным в монтаже и использовании;

11. Сигналы давления и температуры подаются на вход датчиков, обладают высокой взаимозаменяемостью;

12. Низкое энергопотребление всего устройства позволяет использовать как встроенную батарею, так и подключать внешний источник питания.

Основное применение

Интеллектуальные ротационно-вихревые расходомеры широко применяются для измерения расхода различных газов в нефтяной, химической, энергетической, металлургической отраслях, а также в сфере городского газоснабжения; это современный специализированный продукт для учета и коммерческого измерения при транспортировке и распределении природного газа на нефтяных месторождениях и в городах.

Структура и принцип работы

Конструкция расходомера

Расходомер состоит из следующих семи основных компонентов (рис. 1):

1. Тело, вызывающее вихри

Изготовленная из алюминиевого сплава, она имеет винтовые лопасти с определённым углом, которые закреплены на передней части сужающейся части корпуса и вынуждают жидкость создавать интенсивный вихревой поток.

2. Корпус

Сам по себе имеет фланец и имеет форму каналов для жидкости; в зависимости от рабочего давления материал корпуса может быть изготовлен из литого алюминиевого сплава или нержавеющей стали.

3. Интеллектуальный счетчик-интегратор расхода (принцип работы см. на рис. 3)

Состоит из аналогового канала контроля температуры и давления, цифрового канала контроля расхода, а также микропроцессорного блока, схемы управления ЖК-дисплеем и других вспомогательных цепей, и оснащён внешним интерфейсом передачи сигнала.

4. Датчик температуры

Термостойким элементом служит платиновый резистор Pt100, который в определённом диапазоне температур имеет прямую зависимость сопротивления от температуры.

5. Датчик давления

В качестве чувствительного элемента используется мостовая схема из диффузионного кремния с пьезорезистивным эффектом, при воздействии внешнего давления сопротивление плеч моста изменяется в заданной степени. Поэтому при определённом токе возбуждения разность потенциалов на двух выходных клеммах прямо пропорциональна внешнему давлению.

6. Пьезокристаллический датчик

Установленный в горловине, расположенной рядом с расширительным участком корпуса, он способен обнаруживать частотный сигнал прецессии вихрей.

7. Ракемизатор

Закреплён на выходном участке корпуса; его задача — устранять вихревые потоки, чтобы уменьшить влияние на работу приборов, расположенных ниже по потоку.

Принцип работы

Проходной профиль датчика расхода аналогичен профилю трубки Вентури (рис. 2). С одной стороны входа размещена группа спиральных направляющих лопастей, которые при поступлении жидкости в датчик вынуждают её образовывать интенсивные вихревые потоки. Когда жидкость попадает в диффузорную секцию, на вихревые потоки начинает действовать обратный ток, вызывая вторичное вращение и приводя к явлению прецессии гироскопического вихря. Частота этой прецессии прямо пропорциональна величине расхода и не зависит от физических свойств и плотности жидкости. Благодаря этому детектор элемент измеряет частоту вторичного вращательного движения потока, что обеспечивает высокую линейность в широком диапазоне расходов. Сигнал затем усиливается предварительным усилителем, фильтруется, формируется и преобразуется в импульсный сигнал, пропорциональный скорости потока. После этого этот сигнал совместно с другими измерительными сигналами — такими как температура и давление — поступает в микропроцессор для интегральной обработки, после чего результаты измерений отображаются на ЖК-дисплее (мгновенный расход, суммарный расход, а также данные о температуре и давлении).

Рисунок 2

Основные технические параметры и функции

Технические характеристики, основные параметры и эксплуатационные показатели расходомера

Электрические характеристики

Рабочий источник питания:

A. Внешний источник питания: +24 В пост. тока ±15%, пульсация <5%, подходит для выходов 4–20 мА, импульсных выходов, сигнальных выходов, RS-485 и т.д.;

B. Внутренний источник питания: 1 комплект литиевых батарей 3,6 В (ER26500); при напряжении ниже 3,0 В срабатывает индикация пониженного напряжения.

Потребляемая мощность всего устройства:

A. Внешний источник питания: <2 Вт;

B. Внутренний источник питания: среднее энергопотребление 1 мВт, позволяет непрерывно работать более двух лет.

Способ импульсного вывода:

А. Условный импульсный сигнал, непосредственно передающийся измерительным датчиком расхода через оптоизолятор с последующим усилением и выводом на выход; высокий уровень ≥20 В, низкий уровень ≤1 В.

B. Калибровочный импульсный сигнал, совместимый с контроллером клапана на основе IC-карты, с амплитудой высокого уровня ≥2,8 В и низкого уровня ≤0,2 В; объем, представляемый одним импульсом, может быть установлен в диапазоне от 0,001 м³ до 100 м³. При выборе этого значения необходимо учитывать: частота калибровочного импульсного сигнала должна быть ≤900 Гц.

C. Калибровочный импульсный сигнал, изолированный и усиленный с помощью оптрона, выходной сигнал: высокий уровень ≥20 В, низкий уровень ≤1 В.

Коммуникация RS-485 (оптико-электронная изоляция), позволяющая реализовывать следующие функции: используя интерфейс RS-485, можно напрямую подключаться к верхнему компьютеру или вторичному прибору для дистанционной передачи данных о температуре и давлении носителя, а также о стандартном объёмном расходе и общем стандартизированном объёме с учётом компенсации по температуре и давлению. Стандартный токовый сигнал 4–20 мА (оптико-электронная изоляция) пропорционален стандартному объёмному расходу: 4 мА соответствует 0 м³/ч, а 20 мА — максимальному стандартному объёмному расходу (это значение можно установить в первом меню). Конфигурация: двухпроводная или трёхпроводная; расходомер автоматически распознаёт установленный токовый модуль и корректно выводит данные.

Выходной сигнал управления:

A. Сигнал тревоги нижнего предела (LP): оптоэлектрическая развязка, тревога на высоком и низком уровнях, уровень тревоги настраиваемый, рабочее напряжение +12 В ~ +24 В, максимальный ток нагрузки 50 мА;

B. Сигнал тревоги верхнего предела (UP): оптоэлектрическая развязка, тревога на высоком и низком уровнях, уровень тревоги настраиваемый, рабочее напряжение +12 В ~ +24 В, максимальный ток нагрузки 50 мА;

C. Выход сигнализации при отключении клапана (клеммы BC, используется с контроллером на основе IC-карты): выход логической схемы, в нормальном состоянии выдает низкий уровень напряжения амплитудой ≤0,2 В; при срабатывании сигнализации — высокий уровень напряжения амплитудой ≥2,8 В, сопротивление нагрузки ≥100 кОм.

D. Выход сигнала тревоги при недостаточном напряжении батареи (вывод BL, используется в контроллере IC-карты): выход логической схемы, в нормальном состоянии — низкий уровень напряжения, амплитуда ≤0,2 В; при срабатывании сигнала тревоги — высокий уровень напряжения, амплитуда ≥2,8 В, сопротивление нагрузки ≥100 кОм.

Выбор и установка

Выбор расходомера

При выборе оборудования следует придерживаться двух принципов: во-первых, обеспечивать безопасность производства, а во-вторых, гарантировать точность использования. Для этого необходимо учесть три основных параметра выбора: максимальный, минимальный и обычный расход в ближайшей и отдаленной перспективе (применяются главным образом для определения условного прохода прибора), расчетное рабочее давление измеряемой среды (используется в первую очередь для выбора номинального класса давления прибора) и фактическое рабочее давление (необходимо, прежде всего, для определения класса давления датчика давления прибора).

а. Когда известен измеряемый расход в рабочих условиях объемного потока, можно непосредственно выбрать соответствующий условный проход из диапазона расходов, указанного в таблице;

б. Когда известен объемный расход в стандартных условиях, сначала следует пересчитать стандартный объемный расход QN в рабочий объемный расход Qv, а затем выбрать соответствующий условный диаметр из диапазона расходов, указанного в таблице технических параметров;

c. Когда оба типа расходомеров способны охватить минимальный и максимальный объемные расходы, при допустимых потерях давления следует по возможности выбирать прибор меньшего диаметра;

d. Не допускайте, чтобы фактический минимальный расход Qmin опускался ниже нижнего предела расходомера выбранного условного прохода;

e. При наличии особых требований к диапазону расхода и номинальному давлению возможен заказ по договоренности.

Формула для выбора типоразмера выглядит следующим образом:

В этой формуле: T, P и Pa обозначают те же величины, что и выше; Q — объёмный расход, Qn — стандартный объёмный расход, значения Z/Zn приведены в таблице 2. Из-за большого шага расчётов данные в таблице представлены только для справки; они рассчитаны при реальной относительной плотности природного газа Gr = 0,600 и мольных долях азота и диоксида углерода, равных 0,00 каждая. Когда давление среды ниже 0,1 МПа, можно принимать Z/Zn = 1 для упрощённых оценок.

Заводской дисплей

Честь шоу

Выставочный стиль