Назначение
Измерители скорости воздушного потока ультразвуковые FLOWSIC 200 (далее -измерители) предназначены для измерений скорости воздушного потока в тоннелях (автодорожных, железнодорожных).
Описание
Принцип действия измерителей основан на методе измерения разности между временем прохождения ультразвуковых импульсов по направлению потока и против движения потока воздуха.
На обеих сторонах тоннеля под определенным углом к потоку устанавливаются приемопередающие блоки (см. рисунок 1). Приемопередающие блоки имеют пьезоэлектрические ультразвуковые преобразователи, работающие попеременно как приемник и передатчик. Звуковые импульсы посылаются под углом а к направлению потока. В зависимости от угла а и скорости потока наблюдается различное время распространения для определенного направления звуковых импульсов.
Скорость потока рассчитывается из разницы значений времени распространения звуковых импульсов по и против потока, независимо от значения скорости звука в среде.
Конструктивно измерители в стандартном исполнении включают в себя два приемопередающих блока FLSE200 (для передачи, приема и обработки ультразвуковых импульсов, обработки сигналов и вычисления скорости воздушного потока) и один блок обработки данных - MCU (для обработки сигналов от приемопередающих блоков, управления системными функциями, ввода/вывода сигналов, энергоснабжения подключенных приемопередающих блоков, коммуникации с системами управления верхнего уровня через дополнительные модули).
Два приемопередающих блока FLSE200 работают как Master (ведущий) и Slave (ведомый). Ведущий FLSE200 оснащен вторым интерфейсом для обеспечения четкого разделения коммуникации между ведомым FLSE200 и MCU. Ведущее устройство запускает ведомое устройство и принимает соответствующий режим измерения. MCU независимо от этого может (асинхронно по отношению к такту измерения) запрашивать данные измерения от ведущего FLSE200. Связь между приемопередающими блоками и MCU осуществляется через интерфейс RS485.
С помощью блока MCU при использовании линии шины можно обеспечить подключение и обработку данных с нескольких измерительных точек (до четырех пар датчиков).
Измеритель управляется с помощью меню и клавиш, расположенных на передней панели MCU, а также удаленно при наличии опционального интерфейса связи. Блок обработки MCU может поставляться с жидкокристаллическим дисплеем или без него. На жидкокристаллическом дисплее MCU отображаются сообщения системы самодиагностики, результаты измерений и вычислений, данные архива.
Приемопередающий блок состоит из блока электроники и ультразвукового преобразователя. Блок электроники содержит все необходимые узлы для обработки сигналов, преобразования в цифровую форму и для коммуникации. Ультразвуковой преобразователь прочно соединен с корпусом. Коммуникация с MCU обеспечивается через подключаемое к шине соединение. Конструкция приемопередающих блоков FLSE200 может различаться в зависимости от рабочих условий эксплуатации. В таблице 1 приведены типы приемопередающих блоков.
| Тип приемопере дающего блока FL0WSIC200: FLSE200 | Применение | Рекомендованный угол установки к оси тоннеля | Измерительное расстояние, м | Констру кция преобразо вателя | Корпус блока электро ники |
| Н | Применение в атмосферном воздухе с высоким содержанием соли, при больших измерительных расстояниях или при некачественной передаче ультразвукового импульса | 45° до 10 м 60° свыше 10 м | от 5 до 40 | Преобразователь из титана, высокая мощность | нержаве -ющая сталь V4A |
| НМ | Применение в атмосферном воздухе с высоким содержанием соли | от 5 до 25 | Преобразователь из титана, средняя мощность |
В измерителях предусмотрена возможность измерения скорости воздушного потока как в прямом, так и в обратном направлениях (в реверсивном режиме), самодиагностика и проверка нулевых и контрольных значений измеряемых величин.
Блок обработки данных MCU обеспечивает
• управление передачей и обработкой данных от приемопередающих блоков, подключенных через интерфейс RS485;
• вывод сигнала через аналоговый выход (измеренное значение) и релейные выходы (состояние прибора);
• ввод сигнала через аналоговые и цифровые входы;
• энергоснабжение подключенных приемопередающих блоков;
• коммуникацию с системами управления верхнего уровня через дополнительные модули. Параметры установки и оборудования возможно настроить с помощью ноутбука и
сервисной программы через интерфейс USB. Установленные параметры сохраняются даже при отключении энергоснабжения. С помощью шинного варианта к MCU можно подключить до 8 приемопередающих блоков.
Блок обработки данных MCU стандартно встроен в корпус из нержавеющей стали.
INTERFACE-MODULE
I/0-MDDULE
О
POWER
ERROR
Все изменения конфигурируемых параметров или архивов автоматически протоколируются.
В измерителях предусмотрен следующий стандартный набор устройств ввода/вывода:
• аналоговый выход - активный 0/2/4 - 22 мА (с гальванической развязкой, активный);
• два аналоговых входа - стандартный, без гальванической развязки 0-20 мА;
• два цифровых входа для подключения беспотенциальных контактов, для подключения переключателя в случае техобслуживания или для активирования контрольного цикла;
• пять переключающихся контактов (48 В, 1 А) для вывода сигналов состояния;
• 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:
• модуль аналоговых выходов с 2 выходами 0/4-22 мА, для вывода дополнительных измеряемых величин (полное сопротивление нагрузки 500 Ом);
• модуль аналоговых входов с 2 входами 0/4-22 мА, для ввода значений внешних датчиков;
• модуль цифровых выходов с 2 выходами (переключающий контакт, допустимая нагрузка 48 В перем.т./пост. т. 5А);
• модуль цифровых выходов с 4 выходами (переключающий контакт, допустимая нагрузка 48 В перем.т./пост. т. 5А);
• интерфейс RS485;
• интерфейс Ethernet.
Протоколы передачи данных: MODBUS, Profibus DP.
Программное обеспечение SOPAS ET, устанавливаемое на персональный компьютер (ПК), предназначено для конфигурирования, параметризации и диагностики измерителя. Содержит процедурные модули, предназначенные для проведения проверки технического состояния расходомера и его поверки (модуль автоматического сбора и импорта данных измерителя), калькулятор скорости звука в среде и другие модули.
Схема пломбировки от несанкционированного доступа представлены на рисунках 6 и 7.
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.
Уровень защиты программного обеспечения «средний» в соответствии с Р 50.2.077-2014.
Таблица 2 - Идентификационные данные программного обеспечения
| Идентификационные данные (признаки) | Значение |
| Идентификационное наименование ПО | SOPAS ET |
| Номер версии (идентификационный номер) ПО | не ниже 4.0 |
| Цифровой идентификатор ПО | - |
Технические характеристики
Таблица 3 - Метрологические характеристики
| Наименование характеристики | Значение |
| Диапазон измерения скорости воздушного потока, м/с | От 0,1 до 20 (в прямом и обратном направлении потока) |
| Пределы допускаемой абсолютной погрешности измерений скорости воздушного потока, м/с: | ± 0,25 |
Таблица 4 - Основные технические характеристики
| Наименование характеристики | Значение |
| Напряжение питания, В - переменного тока 50/60 Гц | от 90 до 250 |
| - постоянного тока | от 22 до 28 |
| Потребляемая мощность, Вт, не более | 20 |
| Диапазон температур окружающей среды, °С | от - 40 до +60 |
| Максимальная относительная влажность окружающей среды, % | 95 |
| Атмосферное давление, кПа | от 84 до 106,7 |
| Наименование характеристики | Значение |
| Масса, кг, не более - приемопередающий блок - блок обработки данных | 3 5 |
| Габаритные размеры (в зависимости от модели исполнения) - приемопередающий блок - блок обработки данных | приведены в эксплуатационной документации (различаются в зависимости от модели исполнения и условий применения) |
| Степень защиты от проникновения пыли, влаги и твердых тел по ГОСТ 14254-2015 - приемопередающий блок - блок обработки данных | IP66 IP65 |
| Средний срок службы, лет, не менее | 15 |
| Максимальная длина кабельных линий между приемопередающими блоками и блоком обработки данных, м | 1000 |
| Примечание: При установке приемопередающих блоков на стенках тоннеля требуется соблюдение рекомендаций, изложенных в Руководстве по эксплуатации, и следующих условий: отклонение от соосности в плоскости измерения скорости не более ±1,0°; отклонение от соосности в горизонтальной плоскости не более ±1,0°; ошибка при измерениях угла установки ±1,0°, измерительного расстояния ±0,5 % |
Знак утверждения типа
наносят на маркировочную табличку измерителя фотохимическим способом, на титульный лист руководства по эксплуатации типографским способом.
Комплектность
Таблица 5- Комплектность средства измерений
| Наименование | Обозначение | Количество |
| Блок обработки данных | MCU | 1 шт. |
| Приемопередающие блоки для FL0WSIC200: блокиFLSE2001) | (HM, H) | 2 шт. |
| Руководство по эксплуатации | - | 1 экз. |
| Методика поверки | МП 4.29.002-2019 | 1 экз. |
| Программное обеспечение для конфигурирования, параметризации и диагностики измерителя | SOPAS ET | 1 шт. |
| Монтажные принадлежности | - | 1 комплект |
| Соединительный кабель | - | 1 комплект |
| Дополнительное оборудование2-*: | - | |
| Шасси модуля | - | По заказу |
| Соединительный кабель для дополнительных модулей ввода/вывода | - | По заказу |
| Интерфейсный модуль Profibus DP с соединительным кабелем для MCU | - | По заказу |
| Интерфейсный модуль Ethernet с соединительным кабелем для MCU | - | По заказу |
| Интерфейсный модуль Ethernet 3-кратн. с соединительным кабелем для MCU | - | По заказу |
| Интерфейсный модуль Modbus RS485 с соединительным кабелем для MCU | - | По заказу |
| Наименование | Обозначение | Количество |
| Интерфейсный модуль Modbus TCP с соединительным кабелем для MCU | - | По заказу |
| Крючковый ключ | - | По заказу |
| Прибор для измерения расстояния DME 2000 | - | По заказу |
| Комплект запасных частей | - | По заказу |
| Примечания 1) Тип приемопередающего блока выбирается в зависимости от рабочих условий эксплуатации в тоннеле. 2) Поставляются по дополнительному заказу. |
Поверка
осуществляется по документу МП 4.29.002-2019 «ГСИ. Измерители скорости потока ультразвуковые FLOWSIC 200. Методика поверки», утвержденному ФГУП «ЦАГИ» 25 июля 2019 г.
Основные средства поверки:
- установка аэродинамическая измерительная, диапазон измерений от 0,1 до 20 м/с, пределы допускаемой относительной погрешности измерения скорости воздушного потока ±1,5 %;
- вторичный эталон по ГОСТ Р 8.886-2015 (Эталонный приемник воздушного давления комбинированный типа ПД-53 №61 из состава вторичного эталона единицы скорости воздушного потока «ЭМС 0,05/100» (рег. № 2.1.АОЛ.0035.2016));
- дальномер лазерный, верхний предел измерений не менее 40 м, пределы допускаемой абсолютной погрешности ±25 мм.
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
Приказ Минприроды России от 7 декабря 2012 г. № 425 «Об утверждении перечня измерений, относящихся к сфере государственного регулирования обеспечения единства измерений и выполняемых при осуществлении деятельности в области охраны окружающей среды, и обязательных метрологических требований к ним, в том числе показателей точности измерений».
ГОСТ Р 8.886-2015 ГСИ. Государственная поверочная схема для средств измерений воздушного потока.
Техническая документация фирмы «SICK AG», Германия
76581-19: Методика поверки МП 4.29.002-2019Скачать2.9 Мб