Расходомеры газа ультразвуковые FLOWSIC 100

Назначение

Расходомеры газа ультразвуковые FLOWSIC100 (далее - расходомеры) предназначены для измерений и вычислений, объемного расхода, объема газа при рабочих и стандартных условиях, массового расхода, различных газов и пара, в том числе природного, попутного нефтяного и факельных газов.

Описание

Принцип действия расходомеров основан на методе измерения разности между временем прохождения ультразвуковых импульсов по потоку и против потока газа. Измеренная разность времени, пропорциональная скорости потока, преобразуется в значение объемного расхода.

Конструктивно расходомер в стандартном исполнении включает в себя один, два или четыре врезных приемопередающих блока FLSE100 (для передачи, приема и обработки ультразвуковых импульсов, обработки сигналов и вычисления объемного расхода газа при рабочих условиях) и один блок обработки данных - MCU(MCUP) (для обработки сигналов от приемопередающих блоков, управления системными функциями, вычисления объемного расхода и объема газа при стандартных условиях, массового расхода и массы пара и газа, хранения данных, приема и выдачи внешних сигналов). Блок MCU (MCUP) обеспечивает подключение и обработку данных с трех измерительных точек. Исполнение расходомера без MCU (MCUP) в составе позволяет передавать данные объемного расхода газа при рабочих условиях в системы верхнего уровня по интерфейсу RS485 или другим по запросу. Расходомер управляется с помощью меню и клавиш, расположенных на передней панели MCU(MCUP), а также удаленно через имеющиеся интерфейсы связи. На жидкокристаллическом дисплее MCU(MCUP) отображаются сообщения системы самодиагностики, результаты измерений и вычислений, данные архива, показания внешних датчиков. Дополнительное оборудование, в зависимости от модели расходомера, может включать в себя фланцы с патрубками (для монтажа приемопередающих блоков), готовый измерительный участок трубопровода с предустановленными фланцами с патрубками; узел подачи продувочного воздуха, монтируемый отдельно или в блоке MCU(MCUP), который обеспечивает охлаждение и защиту приемопередающих блоков от загрязнения (только для не взрывозащищенных моделей).

Конструкция приемопередающих блоков расходомеров может различаться в зависимости от параметров рабочего процесса. В таблице 1 приведены типы приемопередающих блоков.

Общий вид расходомеров представлен на рисунках 1 и 2.

Схема пломбировки от несанкционированного доступа представлена на рисунках 3 и 4.

Таблица 1 - Типы приемопередающих блоков

Примечания

1) Допускается после согласования с фирмой-изготовителем.

2) С использованием зонда и преобразователей из сплава «хастеллой».

3) Специальные исполнения:

Высокотемпературное исполнение:

- для Ex зоны 1: от -70 до +280 °С (увеличение диапазона по запросу)

- для Ex зоны 2: от -70 до +260 °С (увеличение диапазона по запросу)

Низкотемпературное исполнение: от -196 до +100 °С (увеличение диапазона по запросу)

4) По запросу возможно увеличение диапазона.

5) При высокой концентрации пыли, угол установки 60°.

6) Возможно увеличение диаметра трубы, при установке приемопередающих блоков по хорде профиля сечения трубы.

Рисунок 1 - Общий вид - FLOWSIC100 Process и FLOWSIC100 CEMS

Рисунок 2 - Общий вид - FLOWSIC100 Flare

Место для пломбирования

Рисунок 3 - Пломбирование блока обработки данных (MCU(MCUP))

Рисунок 4

Место для пломбирования

- Пломбирование приемопередающего блока (FLSE100)

В расходомерах предусмотрена возможность измерения расхода газа как в прямом, так и в обратном направлениях (в реверсивном режиме), а также автоматическая самодиагностика и проверка нулевых и контрольных значений измеряемых величин.

Предусмотрена возможность осуществлять замену пары приемопередающих блоков и MCU(MCUP) без дополнительной поверки, при условии повторной параметризации расходомера.

Вычислитель расхода блока обработки данных MCU(MCUP) обеспечивает вычисление объемного расхода и объема газа при стандартных условиях, массового расхода и массы газа и пара. Вычисление теплофизических свойств газовых смесей различного состава, осуществляется по специальным методикам, утвержденным и аттестованным в установленном порядке.

Вычислитель также обеспечивает:

• формирование и хранение энергонезависимых архивов событий, измеренных и вычисленных значений (состав и глубина архивов гибко настраиваемые);

• сигнализацию отказов и превышения установленных пределов измерений подключенных внешних датчиков;

• передачу информации по имеющимся интерфейсам связи, в том числе с выводом на принтер;

• периодическое введение и регистрацию значений условно-постоянных величин;

• защиту от несанкционированного доступа к параметризации и архивам.

Все изменения конфигурируемых параметров или архивов автоматически протоколируются.

В расходомерах предусмотрен следующий стандартный набор устройств ввода/вывода:

• аналоговый выход - активный от 0 до 22 мА/от 2 до 22 мА/от 4 до 22 мА;

• два аналоговых входа - стандартный, без гальванической развязки от 0 до 20 мА - для подключения дополнительных датчиков (температуры, давления, влажности);

• четыре цифровых входа;

• пять цифровых выходов;

• 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:

• частотно/импульсный выход;

• интерфейс RS485;

• интерфейс Ethernet;

Протоколы передачи данных: MODBUS, Profibus DP, TCP/IP, HART, Foundation Fieldbus.

Опционально могут быть установлены дополнительные модули ввода/вывода аналоговых и цифровых сигналов.

Программное обеспечение, устанавливаемое на персональный компьютер (ПК), SOPAS ET предназначено для конфигурирования, параметризации и диагностики расходомера. Содержит процедурные модули предназначенные для проведения проверки технического состояния расходомера и его поверки, такие как DynamiX (модуль автоматического сбора и импорта данных расходомера), калькулятор скорости звука в среде и другие модули.

Алгоритмы вычислений расходомера базируются на программном обеспечении вычислителя расхода блока обработки данных MCU(MCUP) и предназначены для следующих задач:

•  приведения измеренного объемного расхода и объема газа в рабочих условиях в

объемный расход и объем газа при стандартных условиях, вычисление массового расхода и массы газа, пара;

• вычисления теплофизических свойств газа.

Стандартно реализованы следующие методики вычисления теплофизических свойств газов:

• для сухих и влажных многокомпонентных газовых смесей переменных составов, характерных для нефтяного газа, в газовой фазе и во флюидной области согласно методике ГСССД МР 113-03 «Определение плотности, фактора сжимаемости, показателя адиабаты и коэффициента динамической вязкости влажного нефтяного газа в диапазоне температур от 263 до 500 К при давлениях до 15 МПа»;

• для углеводородных газовых смесей переменных составов определение молярной массы газа по скорости звука, температуре и давлению газа; вычисления массового расхода газа на основании данных о молярной массе и показателе адиабаты газа.

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.

Таблица 2 - Идентификационные данные ПО

Уровень защиты ПО в соответствии с Р 50.2.077-2014 - высокий.

Технические характеристики

Знак утверждения типа

наносят на маркировочную табличку ультразвукового расходомера газа фотохимическим способом, на титульный лист руководства по эксплуатации методом компьютерной графики.

Комплектность

Таблица 4 - Комплектность расходомера

Поверка

осуществляется по документу МП 43980-10 с изменением № 3 «Инструкция. ГСИ. Расходомеры газа ультразвуковые FLOWSIC100. Методика поверки», утвержденному ФГУП «ВНИИР» от 11 августа 2018 г. Для расходомеров предусмотрены имитационные методы поверки (имитационная поверка без демонтажа с измерительной линии и имитационная поверка после демонтажа с измерительной линии в испытательной камере) и поверка при использовании поверочной установки.

Основные средства поверки:

- калибратор многофункциональный ASC300-R (регистрационный № 25895-09), диапазон измерения/воспроизведения токового сигнала от 0 до 24 мА, пределы допускаемой погрешности в режиме измерения/воспроизведения токового сигнала ±0,015% от показания ±2 мкА;

- угломер с нониусом (регистрационный № 67115-17), диапазон измерений от 0° до 180°, пределы допускаемой абсолютной погрешности ±0,1°;

- штангенциркуль типа ШЦ (регистрационный № 22088-07), диапазон измерения соответствует внутреннему диаметру расходомера, класс точности 2.

При проведении поверки имитационным методом с использованием испытательной камеры:

- испытательная камера, оснащенная креплениями приемопередающих блоков расходомера, термометром ртутным стеклянным лабораторным (регистрационный № 303-91), диапазон измерений от 8 до 38 °С, цена деления 0,1 °С, портативным измерителем влажности и температуры ИВТМ-7М (регистрационный № 15500-12), диапазоны измерений влажности воздуха от 2 до 98 %, температуры от минус 20 до 60 °С, пределы основной абсолютной погрешности при измерений влажности ±2,0 %, температуры ±0,5 °С, барометром-анероидом метеорологическим БАММ-1 (регистрационный № 5738-76), диапазон измерений от 80 до 106,7 кПа, пределы допускаемой основной погрешности ±0,2 кПа.

При проведении поверки с помощью поверочной установки:

- рабочий эталон 1-го разряда по ГОСТ Р 8.618-2014 (установка поверочная расходоизмерительная, поверочная среда: воздух или природный газ, диапазон задаваемого объемного расхода должен соответствовать рабочему диапазону поверяемого счетчика, с пределом основной относительной погрешности ±0,3%);

- частотомер Ч3-63 (регистрационный № 9084-83) диапазон измеряемых частот от 0,01 Гц до 20 МГц;

- термометр сопротивления типа ТСП (регистрационный № 33565-06), пределы измерений от минус 20 до 70 °C, пределы допускаемой относительной погрешности не более ±0,1 %;

- образцовый манометр МО (регистрационный № 5768-67), с верхним пределом измерений 25 МПа, класс точности 0,16.

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

ГОСТ Р 8.618 - 2014 Государственная система обеспечения единства измерений. Государственная поверочная схема для средств измерений объемного и массового расходов газа

ГОСТ Р 8.733-2011 Государственная система обеспечения единства измерений. Системы измерений количества и параметров свободного нефтяного газа. Общие метрологические и технические требования

ГОСТ 8.611-2013 Государственная система обеспечения единства измерений. Расход и количество газа. Методика (метод) измерений с помощью ультразвуковых преобразователей расхода

Техническая документация фирмы «SICK AG», Германия