Назначение
Комплексы для измерения количества газа «ULTRAMAG» предназначены для измерения рабочего объема природного газа по ГОСТ 5542-2014, свободного нефтяного газа по ГОСТ Р 8.615-2000, других газов и автоматического приведения измеренного объема газа к стандартным условиям в зависимости от давления, температуры и коэффициента сжимаемости газа.
Описание
Принцип действия комплекса основан на измерении рабочего объема газа ультразвуковым преобразователем расхода, рабочего давления и рабочей температуры газа -преобразователями давления и температуры и вычисления по измеренным значениям объема газа, приведенного к стандартным условиям.
На комплексе использованы методы расчета коэффициента сжимаемости:
- природного газа по ГОСТ 30319.2-2015, ГОСТ 30319.3-2015, AGA-8 (международный стандарт ISO 20765-1:2005);
- свободного нефтяного газа, азота, воздуха, углекислого газа, инертных газов с использованием данных ГСССД.
В состав комплекса входят:
- измерительно-вычислительный блок (ИВБ) в состав которого входят корпус, микропроцессор, модуль связи, оптопорт, дисплей, клавиатура, автономный источник питания;
- ультразвуковой преобразователь рабочего расхода (УЗПР);
- интегрированный преобразователь абсолютного (избыточного) давления (ПД);
- интегрированный преобразователь температуры газа (ПТ).
Измерительно-вычислительный блок (ИВБ) представляет собой микроЭВМ, выполненный на базе современной микропроцессорной технологии, позволяющей производить с высокой точностью измерение требуемых параметров, проведение вычислений, а также хранение и вывод информации на внешние устройства.
В качестве дисплея применяется индикатор , предоставляющий возможность пользователю выводить информацию в доступном для него виде.
Управление работой индикатора, просмотр информации и программирование комплекса осуществляется с помощью клавиатуры
Обмен с комплексом и его программирование можно также производить с использованием сервисной программы «ULTRAMAG.ехе», входящей в штатный комплект поставки комплекса.
Электропитание комплекса осуществляется:
- от автономного встроенного источника питания батарейного типа напряжением не более 3,9 В. Напряжение холостого хода и ток короткого замыкания источника питания не превышают 3,9 В и 0,18 А;
- от внешнего источника питания (вход ~ 220 В; 50 Гц, выход = 6 В ±2 %, 220 мА).
На комплексе реализован ультразвуковой импульсный метод измерения рабочего расхода газа. Принцип действия УЗПР основан на измерении разницы времени прохождения ультразвуковых колебаний в прямом и обратном направлении (относительно потока газа). Ультразвуковые колебания генерируются и принимаются электроакустическим преобразователями (далее - ПЭА). Время распространения ультразвуковых колебаний зависит от скорости ультразвука в газе и скорости потока газа. Полученные с ПЭА электрические сигналы обрабатываются микропроцессором и вычисляется рабочий объем. На основе вычисленного значение рабочего объема и измеренных значений давления и температуры определяется стандартный объем.
На комплексе применяется ряд интегрированных преобразователей абсолютного (избыточного) давления от 0,08 до 1,6 (от 0 до 1,6) МПа. Максимальное значение рабочего диапазона измерения давления - 1:11. Преобразователи интегрированы в общую электрическую схему комплекса, электропитание их осуществляется от общей схемы, они могут быть встроенными в корпус ИВБ или выносными. Ток в цепи преобразователей давления 300-320 мкА напряжение 1,2-1,5 В, выход 10 мВ.
В качестве преобразователей температуры газа применяются термопреобразователи сопротивления по ГОСТ 6651-2009. Преобразователи температуры могут быть встроенными в корпус ИВБ или выносными. Ток в цепи преобразователей температуры 300-345 мкА, напряжение 0,04 В, выход 10 мВ.
Обмен комплекса с внешними устройствами производится по интерфейсам RS-232 и RS-485 и оптическому интерфейсу. Скорость передачи информации по интерфейсу RS-232 и оптическому интерфейсу 2400 бод (по умолчанию) и 19200 бод (по команде), при обмене используется протокол MODBUS-RTU. Обмен с внешними устройствами (компьютером, принтером, модемом, диспетчерской системой) осуществляется без переключения разъемов.
На комплексе предусмотрен низкочастотный НЧ-выход (частота не более 100 Гц) для подсоединения частотомера при проверке канала измерения рабочего объема.
Комплекс формирует архивы часовых, суточных, месячных значений параметров по учету газа, а также архивы нештатных ситуаций, изменений и т.д. Глубина часового архива не более 20 месяцев, суточного архива не более 60 месяцев, месячного архива не более 2000 месяцев, архивов нештатных ситуаций и изменений не более 4000 и 2000 записей соответственно.
Комплексы имеют фланцевое и муфтовое исполнение.
Предусмотрено реверсное (по направлению потока газа) изготовление комплекса.
Комплексы имеют 3 варианта исполнения по погрешности измерения рабочего расхода и следующие модификации в зависимости от верхней границы диапазона измерения рабочего расхода: G10, G16, G25, G40, G65, G100, G 160, G250.
Рисунок 1 - Общий вид комплекса «ULTRAMAG»
Конструкцией комплексов предусмотрено ограничение доступа к определенным его частям в целях предотвращения несанкционированной настройки и вмешательства, которые могут привести к искажению результатов измерений.
На патрубках корпуса комплекса (при резьбовом соединении с трубопроводом) установлены 2 пломбы для предотвращения доступа в проточный канал комплекса. Пломбируются крышка ИВБ (2 пломбы и два пломбировочных винта для пломбировки комплекса в условиях эксплуатации), установлены 2 пломбы, закрывающие доступ к платам вычислителя и УЗПР. Пломбы установлены на переключателе программирования (1 пломба) и разъеме программирования (1 пломба).
Все вмешательства в работу блока и произведенные изменения фиксируются в архивах нештатных ситуаций и изменений с указанием времени и даты. Контрольная сумма калибровочных коэффициентов каналов измерения давления и температуры заносится в паспорт комплекса после проведения первичной поверки.
Рисунок 2 - Схема пломбировки комплекса
Программное обеспечение
Программное обеспечение является встроенным. Преобразование измеряемых величин и обработка измеренных данных выполняется с использованием внутренних аппаратных и программных средств. ПО «ULRTAMAG» хранится в энергозависимой памяти.
Программное обеспечение комплексов «ULTRAMAG» разделено на:
- метрологически значимую часть;
- метрологически незначимую часть;
Разделение программного обеспечения выполнено внутри кода ПО на уровне языка программирования. К метрологически значимой части ПО относятся:
- программные модули, принимающие участие в обработке (расчетах) результатов измерений или влияющие на них;
- программные модули, осуществляющие отображение измерительной информации, ее хранение, защиту ПО и данных;
- параметры ПО, участвующих в вычислениях и влияющие на результат измерений;
- компоненты защищенного интерфейса для обмена данными между «ULTRAMAG» и внешними устройствами.
Идентификационные данные метрологически значимой части программного обеспечения комплекса приведены в таблице 1.
Таблица 1
| Идентификационные данные (признаки) | Значение |
| Идентификационное наименование ПО | СЯМИ.00047-01 12 01 |
| Номер версии (идентификационный номер) ПО | В.0.0.2.5 |
| Цифровой идентификатор ПО | 2СС4 |
| Алгоритм вычисления цифрового идентификатора | CRC-16 |
Уровень защиты метрологически значимой части программного обеспечения комплексов для измерения количества газа «ULTRAMAG» от преднамеренных изменений - «высокий» по Р 50.2.077-2014.
Технические характеристики
Таблица 2 - Метрологические характеристики
| Наименование параметра | Значение параметра |
| Пределы допускаемой относительной погрешности канала измерения рабочего объема при температуре окружающей среды от минус 40°С до плюс 60°С, % - вариант 1 в диапазоне расходов от Qmin до 0,05Q max. в диапазоне расходов от 0,05Qmax. до Qmax. - вариант 2 в диапазоне расходов от Qmin до 0,05Qmax. в диапазоне расходов от 0,05Qmax. до Qmax. - вариант 3 в диапазоне расходов от Qmin до 0,05Qmax. в диапазоне расходов от 0,05Qmax. до Qmax. | ±1,7 ±0,75 ±2 ±1 ±1,2 ±0,75 |
| Пределы допускаемой относительной погрешности канала измерения давления в рабочем диапазоне измерения давления и при температуре окружающей среды от минус 40°С до плюс 60°С, % | ±0,4 |
| Пределы допускаемой относительной погрешности канала измерения температуры газа при температуре окружающей среды от минус 40°С до плюс 60°С, % | ±0,1 |
| Пределы допускаемой относительной погрешности определения коэффициента коррекции, % | ±0,5 |
| Пределы допускаемой относительной погрешности вычисления объема газа, приведенного к стандартным условиям, % | ±0,05 |
| Пределы допускаемой относительной погрешности приведения рабочего объема газа к стандартным условиям по ГОСТ 2939 в рабочем диапазоне измерения давления и при температуре окружающей среды от минус 40°С до плюс 60°С % - вариант 1 в диапазоне расходов от Qmin до 0,05Q max. в диапазоне расходов от 0,05Qmax. до Qmax. - вариант 2 в диапазоне расходов от Qmin до 0,05Qmax. в диапазоне расходов от 0,05Qmax. до Qmax. - вариант 3 в диапазоне расходов от Qmin до 0,05Q max в диапазоне расходов от 0,05Qmax. до Qmax | ±2 ±1 ±2,3 ±1,3 ±1,5 ±1 |
Таблица 3 - Основные технические характеристики
| Наименование параметра | Значение параметра для типоразмера |
| Модификация | G10 | G16 | G25 | G40 | G65 | G100 | G160 | G250 |
| Измеряемая среда | Природный газ по ГОСТ 5542-2014 свободный нефтяной газ по ГОСТ Р 8.615-2005, азот, воздух и другие газы |
| Номинальный диаметр, DN | 32 40 | 40 50 | 50 | 50 | 50 | 80 | 80 | 100 | 100 | 100 |
| Максимальный расход, Qmax, м3/ч | 16 | 25 | 40 | 65 | 100 | 160 | 250 | 400 |
| Диапазон измерений Qmax.:Qmin. | | :100 / | 1:160 /1:200 |
| Температура измеряемой среды, °С | от -20 до +60 |
| Порог чувствительности, не более | 0,33 Q min. |
| Рабочее избыточное давление, МПа, не более | 1,6 |
| Потери давления, Па, не более: диапазон измерения 1:160/1:200 диапазон измерения 1:100(1:20) | 720 320 |
| Габаритные размеры, мм, не более: длина, ширина, высота | 320 150 225 | 380 195 255 | 380 215 275 |
| Масса, кг, не более | 17 | 21 | 25 |
| Значения импульса выходного сигнала канала измерения рабочего объема, м3 | 0,01 | 0,1 |
| Емкость индикаторного устройства: а) при измерении рабочего объема, 3 м б) при измерении стандартного объема, м3 | 999999999,99 999999999,99 |
| Длина прямого участка трубопровода, DN - на входе в комплекс - на выходе из комплекса | 5DN 3DN |
| Степень защиты от воздействия окружающей среды по ГОСТ 14254-96 | IP 66 |
| Средний срок службы, лет, не менее | 12 |
| Средняя наработка на отказ, ч, не менее | 60000 |
| Условия эксплуатации: - температура окружающего воздуха, °С - относительная влажность воздуха, % при 35 °С, не более - атмосферное давление, кПа | от -40 до +60 95 от 84 до 106,7 |
Знак утверждения типа
наносится на приборную панель комплекса методом плоской фотопечати и на титульные листы руководства по эксплуатации и паспорта типографским способом.
Комплектность
Комплектность поставки комплекса представлена в таблице 4.
Таблица 4
| Наименование | Обозначение | Количество | Примечание |
| Комплекс для измерения количества газа ««ULTRAMAG» | СЯМИ.407229- 671 СП | 1 | |
| Руководство по эксплуатации | СЯМИ.407229- 671 РЭ | 1 | |
| Паспорт | СЯМИ.407229- 671 ПС | 1 | |
| Методика поверки | СЯМИ.407229- 671 МП | 1 | |
| Сервисная программа «U LTRAMAG.ехе» (диск CD-R) Руководство оператора | СЯМИ. 00048-01 12 01 СЯМИ. 00049-01 34 01 | 1 1 | |
| Жгут связи RS-232 для обмена с ПК | 623-СБ15 СП | 1 | |
| Оптическая головка | 623-СБ7 СП | 1 | по заказу |
| Жгут для модемной связи | 623-СБ11 СП | 1 | по заказу |
| Жгут для подсоединения принтера | 623-СБ16 СП | 1 | по заказу |
| Комплект прямых участков | СЯМИ.407229-671 Д1 СП | 1 | по заказу |
Поверка
осуществляется по документу СЯМИ.407229-671 МП «Инструкция. ГСИ. Комплексы для измерения количества газа «ULTRAMAG»» с изменением №1, утвержденному ФГУП «ВНИИР» 09.12.2016 г.
Основные средства поверки:
- установка поверочная для счётчиков газа - рабочий эталон 1го разряда по ГОСТ Р 8.618-2014, диапазон расходов от 0,01 до 2500 м3/ч, пределы допускаемой относительной погрешность ±0,25%; ±0,33%;
- манометр МТИ (регистрационный №1844-15), диапазон измерения от 0 до 2,5 МПа, класс точности 1,5;
- гигрометр психрометрический типа ВИТ-1, ВИТ-2 (регистрационный №42453-09), диапазон измерения относительной влажности от 20 до 90 %, диапазон измерения температуры от 15 до 40 °С, погрешность по температуре ±2 °С, по влажности ±5 %;
- барометр-анероид М 67 (регистрационный №3744-73), диапазон измерения от 81130 до 105320 Па, погрешность ±106 Па;
- секундомер СОС пр-2б-2 (регистрационный №11519-11), диапазон измерения от 0 до 3600 с, класс точности 2;
- частотомер электронно-счетный Ч3-64 (регистрационный №9135-83), пределы допускаемой относительной погрешности по частоте опорного генератора ±1,540-7;
- прибор цифровой для измерения давления DPI 145 (регистрационный №16348-05), диапазон измерения от 0 до 3,5 МПа, пределы допускаемой относительной погрешности ±0,025%;
- термостат жидкостный «Термотест-100» (регистрационный №25777-03), диапазон регулирования температуры от минус 30 до плюс 100 °C, нестабильность поддержания установленной температуры ±0,01 °C, неоднородность температурного поля в рабочем объёме термостата ±0,01 °C.
Допускается применение аналогичных средств поверки, обеспечивающих определение метрологических характеристик поверяемых СИ с требуемой точностью.
Знак поверки наносится в свидетельство о поверке и (или) паспорт
Сведения о методах измерений
ГОСТ 8.611-2013 ГСИ. Расход и количество газа. Методика (метод) измерений с помощью ультразвуковых преобразователей расхода
Нормативные документы
ГОСТ Р 8.618-2014 ГСИ. Государственная поверочная схема для средств измерений объемного и массового расхода
СЯМИ. 407229 - 671 ТУ. Комплексы для измерения количества газа «ULTRAMAG». Технические условия.
ТР ТС 012/2011 О безопасности оборудования для работы во взрывоопасных средах
ГОСТ 30319.2-2015 Газ природный. Методы расчета физических свойств. Вычисление физических свойств на основе данных о плотности и содержании азота и диоксида углерода
ГОСТ 30319.3-2015 Газ природный. Методы расчета физических свойств. Вычисление физических свойств на основе данных о компонентном составе
