Назначение
Расходомеры-счетчики вихревые ИРВИС-РС4М (далее - расходомеры-счетчики) предназначены для измерения и индикации объемного расхода и объема при рабочих условиях водорода, гелия, неагрессивных горючих и инертных газов (далее - газы), водяного пара, и вычисления объемного расхода (объема) газов, приведенных к стандартным условиям по ГОСТ 2939-63, массового расхода пара, количества тепловой энергии на основании измеренных температуры, давления и объемного расхода.
Описание
Принцип действия расходомеров-счетчиков основан на эффекте формирования за телом обтекания цепочки вихрей (вихревой дорожки Кармана), частота следования которых в широком диапазоне скоростей пропорциональна объемному расходу среды. Фиксация частоты срыва вихрей производится чувствительным элементом детектора вихрей (далее - ДВ), чувствительного к пульсациям скорости либо давления, расположенным в канале перетока тела обтекания. При этом безразмерная частота формирования вихрей (число Sh) зависит только от соотношения инерционных и вязких сил при обтекании тела (числа Рейнольдса Re). Соотношение между этими двумя числами гидродинамического подобия является универсальным для различных сред и их параметров. Градуировочная зависимость расходомера-счетчика, полученная в результате сличения с образцовым расходомером, позволяет по частоте выходного сигнала определять значение объемного расхода среды.
Расходомеры-счетчики проводят расчет коэффициента сжимаемости газов, для приведения измеренного объемного расхода (объема) к стандартным условиям. Для природного газа коэффициент сжимаемости вычисляется по ГОСТ 30319.2-2015 и ГОСТ 30319.3-2015, для свободного нефтяного газа по ГСССД МР 113-2003, для других газов - в соответствии с нормативно-справочной документацией на эти газы, в том числе по ГСССД МР 118-2005, ГСССД МР 135-2007 и ГСССД МР 147-2008.
Расходомеры-счетчики в зависимости от модификации, конструктивного исполнения и комплектации состоят из первичных преобразователей (далее - ПП) и блоков интерфейса и питания (далее - БИП), являющихся автономными блоками, а также измерительных участков (далее - ИУ), устройств подготовки потока (далее - УПП), шлюзовых камер, соединительных кабелей, соединительных кабелей первичных преобразователей давления и температуры. В составе расходомера-счетчика может быть более одного ПП и/или более одного БИП.
ПП состоит из первичного преобразователя расхода (далее - ППР), первичного преобразователя давления (далее - ППД), первичного преобразователя температуры (далее -ППТ), блока преобразователя-усилителя (далее - БПУ), индикатора потока ИРВИС - ИП.
ППР представляет собой отрезок трубопровода с установленным в нем вихревым преобразователем расхода. Вихревой преобразователь расхода представляет собой тело обтекания с установленным в нем ДВ.
БИП состоит из корпуса БИП, блока индикации с кнопками управления БИ, барьера искрозащиты БИЗ, специализированного многоканального регистратора информации РИ, токового интерфейса ТИ, блока питания сетевого БПС, блока питания внешнего БПВ, адаптера внешнего питания АВП, устройства бесперебойного питания ИРВИС-УБП,
коммуникационного кабеля, блока четырехзначной индикации БИ4, блока управления БУ, адаптера питания АП. Состав БИП зависит от модификации расходомера-счетчика и может выпускаться в бескорпусном исполнении для монтажа на DIN-рейку.
Сигналы ДВ, ППД и ППТ обрабатываются в БПУ и в виде цифрового кода передаются по соединительному кабелю в РИ.
БИП обеспечивает питание одного или нескольких ПП по искробезопасной цепи. Специализированный многоканальный регистратор информации РИ, в составе БИП, обеспечивает прием данных об измеренных параметрах с одного или нескольких ПП.
ИУ и УПП представляют собой отрезки трубопроводов прямой или специальной формы, предназначенные для нормализации потока с целью обеспечения корректности измерений, производимых расходомером-счетчиком. В зависимости от условий применения и конструктивных особенностей УПП могут иметь следующие модификации: «Турбулизатор-ТР», «Турбулизатор-У», «Турбулизатор-У-Эндо», «Турбулизатор-Шг» и «Турбулизатор-Шг-Эндо».
Расходомеры-счетчики по конструктивному исполнению ПП имеют три модификации: полнопроходную (ИРВИС-РС4М-Пп), вставную (ИРВИС-РС4М-В) и погружную (ИРВИС-РС4М-Пр).
Расходомеры-счетчики по условиям применения имеют три исполнения, которые обозначаются:
ИРВИС-РС4М-ХХ-16(25...100) Газ с давлением до 1,6 (2,5; 4,0; 6,3; 10) МПа;
ИРВИС-РС4М-ХХ-Пар Газ при давлении до 10 МПа, водяной пар при давлении до
2,5 МПа и температурой до 250 °С;
ИРВИС-РС4М-ХХ-АэрМ Водород технический ГОСТ 3022 марок А, Б и В, гелий
ТУ 51-490-80 марок А, Б и В.
Расходомеры-счетчики в зависимости от типа, примененного ДВ имеют три исполнения: ППС, ДДП, ДИМ.
В состав расходомера-счетчика может входить устройство ИРВИС-Извещатель, предназначенное для дистанционного контроля текущих значений и получения архивов, а также оповещения о нештатной работе. Для копирования архивов из памяти расходомера счетчика используется комплект вспомогательных устройств «Диспетчеризация ногами».
Для диагностики расходомеров-счетчиков, а также считывания, обработки и анализа архивных и текущих данных с расходомеров-счетчиков может применяться программное обеспечение «ИРВИС-ТП. Диспетчер».
В состав расходомеров-счетчиков может входить индикатор потока, предназначенный для индикации расхода газа ниже порога чувствительности расходомера-счетчика.
Общий вид расходомеров-счетчиков представлен на рисунке 1. Внешний вид БИП представлен на рисунке 2
а) модификация ИРВИС-РС4М-Пп
б) модификация ИРВИС-РС4М-Пп-Пар(АэрМ)
в) модификация ИРВИС-РС4М-Пр
г) модификация ИРВИС-РС4М-В
Рисунок 1 - Общий вид ПП расходомеров-счетчиков
а) корпусное исполнение б) бескорпусное исполнение
Рисунок 2 - Общий вид БИП
Пломбировка расходомеров-счетчиков осуществляется нанесением знака поверки и установкой пломб предприятия, проводившего пусконаладочные работы и (или) установкой специальных разрушаемых стикеров изготовителя.
Пломбировка расходомеров-счетчиков нанесением знака поверки осуществляется давлением на свинцовые (пластмассовые) пломбы, установленных на контровочных проволоках, проведенных через специальные отверстия, отмеченные цифрой 1 на рисунке 3 и в виде оттиска каучукового клейма, нанесенного на маркировочные таблички первичного преобразователя и блока интерфейса и питания, отмеченные цифрой 4 на рисунке 3.
Пломбировка расходомеров-счетчиков предприятием, производившим
пусконаладочные работы, осуществляется установкой свинцовых (пластмассовых) пломб, установленных на контровочных проволоках, проведенных через специальные отверстия, отмеченных цифрой 2 на рисунке 3.
Пломбировка расходомеров-счетчиков установкой специальных разрушаемых стикеров изготовителя осуществляется для блока интерфейса и питания, имеющего бескорпусное исполнение. Места нанесения специальных разрушаемых стикеров отмечены цифрой 3 на рисунке 3.
Заводской номер расходомера-счетчика наносится на маркировочную табличку методом лазерной гравировки.
а) модификация ИРВИС-РС4М-Пп
б) модификация ИРВИС-РС4М-Пп-Пар
в) модификация ИРВИС-РС4М-Пр
г) модификация ИРВИС-РС4М-В
д) блок интерфейса и питания в корпусном
исполнении
е) блок интерфейса и питания в бескорпусном
исполнении
з) маркировочная табличка первичного преобразователя
Рисунок 3 - Схема пломбировки от несанкционированного доступа, обозначение места нанесения знака поверки
ж) маркировочная табличка блока интерфейса и питания
Программное обеспечение
Программное обеспечение (далее - ПО) является встроенным ПО БИП, БПУ и обеспечивает реализацию функций расходомеров-счетчиков.
Защита ПО расходомеров-счетчиков от непреднамеренных и преднамеренных изменений и обеспечение его соответствия утвержденному типу, осуществляется путем разделения, идентификации, защиты от несанкционированного доступа. Идентификация ПО расходомеров-счетчиков осуществляется путем отображения на дисплее структуры идентификационных данных. Часть этой структуры, относящаяся к идентификации ПО расходомеров-счетчиков, представляет собой хэш-сумму (контрольную сумму) ПО. Программный код от непреднамеренных и преднамеренных изменений и считываний защищен с помощью log-битов защиты, ведения доступного только для чтения журнала событий.
Доступ к ПО расходомеров-счетчиков для пользователя закрыт. При изменении установленных параметров (исходных данных) в ПО системы обеспечивается подтверждение изменений, проверка изменений на соответствие требованиям реализованных алгоритмов, при этом сообщения о событиях (изменениях) записываются в журнал событий, доступный только для чтения. Данные, содержащие результаты измерений, защищены от любых искажений путем кодирования.
Уровень защиты ПО «высокий» в соответствии с Р 50.2.077-2014.
Таблица 1 - Идентификационные данные ПО
| Идентификационные данные (признаки) | Значение |
| Наименование ПО | расходомеров-счетчиков одноканальных | расходомеров-счетчиков многоканальных | расходомеров-счетчиков многоканальных специальной комплектации (с индикатором потока, реверсивных и т.п.) |
| Идентификационное наименование ПО1 | РИ | РИ | РИ |
| Номер версии ПО2 | 423..449, 461..499 | 863..899 | 613..619, 623..629, 657..670 |
| Цифровой идентификатор ПО | 0x641666AF | 0x3B476C2C | 0xCCC0EC4C |
| Идентификационные данные (признаки) | Значение |
| Алгоритм вычисления цифрового идентификатора ПО | CRC-32 | CRC-32 | CRC-32 |
| Примечания: 1 В документации, распечатываемых отчетах, при выводе через интерфейс пользователя, интерфейс связи (RS232, RS485) идентификационное наименование ПО, номер аппаратной комплектации, номер версии ПО могут разделяться знаком «дефис» («-»), идентификационное наименование ПО может выводится кириллицей («РИ») или латиницей («RI»). 2 Последняя цифра трехзначного номера версии ПО относится к обозначению метрологически незначимой части ПО, по этой причине не влияет на контрольную сумму метрологически значимой части ПО. |
Для конфигурирования, диагностики расходомера-счетчика вихревого ИРВИС-РС4М, проведения поверки, а также считывания, обработки и анализа архивных и текущих данных с расходомеров-счетчиков может применяться программное обеспечение «ИРВИС-ТП».
Технические характеристики
Таблица 2 - Метрологические характеристики
| Наименование параметра | Значение параметра |
| Модификация расходомера-счетчика |
| ИРВИС-РС4М-Пп-1 | ИРВИС-РС4М-Пп-0,7 | ИРВИС-РС4М-В | ИРВИС-РС4М-Пр |
| Диапазон измерений объемного расхода газа при рабочих условиях, м3/ч | от 7 до 12000 | от 11 до 12000 | от 717 до 120001 (при DN300) |
| Диапазон измерений массового расхода пара, т/ч | от 0,0049 до 130,9 | от 0,015 до 130,9 | от 0,5 до 139 (при DN300)1 |
| Диапазон измерений температуры, °С | от - 40 до + 250 |
| Диапазон измерений абсолютного давления, МПа: - природного газа - прочих газов | от 0,05 до 10,00 от 0,05 до 10,00 |
| Номинальный диаметр DN | 27, 50, 80, 100, 150, 200, 300 | 50, 80, 100, 150, 200, 300 | от 300 до 2000 |
| Пределы допускаемой относительной погрешности (относительной расширенной неопределенности) при измерении объемного расхода (объема) газа и пара при рабочих условиях, %: Qпор — Q < Опер Опер — Q — Q. | ±(0,533 + 1,467Qop/Q) ±0,9 | ±(0,133+ 1,867Qop/Q) ±0,6 | ±(0,933 + 1,067Qm3p/Q) ±1,2 | ±(0,933+ 1,067Qm3p/Q) ±1,2 |
| Наименование параметра | Значение параметра |
| Модификация расходомера-счетчика |
| ИРВИС-РС4М-Пп-1 | ИРВИС-РС4М-Пп-0,7 | ИРВИС-РС4М-В | ИРВИС-РС4М- Пр |
| Пределы допускаемой относительной погрешности (относительной расширенной неопределенности) при измерении температуры, % | ±0,25 |
| Пределы допускаемой относительной погрешности (относительной расширенной неопределенности) при измерении абсолютного давления, % | ±0,3 |
| Пределы допускаемой относительной погрешности (относительной расширенной неопределенности) вычислений объемного расхода (объема) газа при стандартных условиях, обусловленной алгоритмом вычислений и его программной реализацией, % | ±0,05 |
| Пределы допускаемой основной относительной погрешности (относительной расширенной неопределенности) расходомера-счетчика при измерении объемного расхода (объема) газа, приведенного к стандартным условиям, или массы газа, с учетом погрешностей измерения объемного расхода, давления, температуры и вычисления коэффициента сжимаемости в диапазоне расходов, %: Qnop < Q < Q^ Рпер < Q < Рнаиб | ±(0,5 + 2Qпoр/Q) ±1 | ±(0,1 + 2,4Qop/Q) ±0,7 | ±(0,67 + 3,33Qop/Q) ±1,5 | ±(0,67 + 3,33Qop/Q) ±1,5 |
| Наименование параметра | Значение параметра |
| Модификация расходомера-счетчика |
| ИРВИС-РС4М-Пп-1 | ИРВИС-РС4М-Пп-0,7 | ИРВИС-РС4М-В | ИРВИС-РС4М-Пр |
| Пределы допускаемой относительной погрешности при измерении энергосодержания (без учета погрешности определения теплоты сгорания газа) и количества тепловой энергии (без учета погрешности вычисления энтальпии водяного пара) в диапазоне расходов, %: Qпор — Q + Qпер Рпер — Q — Рнаиб | +(0,5 + 2Qпор/Q) +1 | +(0,1 + 2^пор^ +0,7 | +(0,67 + З,ЗЗQпор/Q) +1,5 | +(0,67 + 3,33Qпор/Q) +1,5 |
| Пределы допускаемой относительной погрешности преобразования цифровых сигналов в выходные аналоговые (токовые) по ГОСТ 26.011-80, % | +0,2 |
| Пределы допускаемой относительной погрешности расходомера-счетчика при наборе дозы от 100 до 9999 м3, % | +2 |
| Пределы допускаемой относительной погрешности счетчика времени наработки, % | +0,01 |
| Пределы дополнительной относительной погрешности расходомера-счетчика при измерении объемного расхода (объема) от влияния изменения температуры окружающей среды от (20+5) С в рабочем диапазоне температур, %/10 °С. | +0,15 |
Примечания:
1 Диапазон измерения зависит от диаметра трубопровода, на котором применяется расходомер-счетчик, и определяется в соответствии с руководством по эксплуатации.
Qпор - пороговое значение измеряемого расхода;
Qпер - переходное значение измеряемого расхода;
Рнаиб - наибольшее значение измеряемого расхода.
Методика определения Qпор и Qпер приведена в технических условиях.
Значения объемных расходов измеряемой среды даны для следующих условий:
рабочий газ - воздух; давление Рабс = 0,1 МПа, температура - плюс 20 °С;
рабочий газ - перегретый или насыщенный сухой водяной пар при температуре плюс 250 °С.
Таблица 3 - Основные технические характеристики
| Наименование параметра | Значение |
| Измеряемая среда | природный газ по ГОСТ 5542-2014, свободный нефтяной газ, водород, гелий, ацетилен, другие горючие газы, воздух, инертные газы, перегретый водяной и насыщенный сухой пар |
| Выходные сигналы | частотный (от 0 до 10000 Гц); импульсный; аналоговый1 (от 0 до 5 мА и от 4 до 20 мА); |
| Цифровые интерфейсы связи | RS232, RS485, Ethernet TCP/IP1, сотовая связь1, СТРП-18.21 |
| Параметры измеряемой среды: - вязкость газов, Па •с | от 6-10-6 до 35-10-6 |
| Параметры электрического питания: - напряжение переменного тока, В - частота переменного тока, Гц | 220 + 50+1 |
| Потребляемая мощность, Вт, не более | 25 |
| Габаритные размеры ПП, мм, не более: - высота - ширина - длина Габаритные размеры БИП, мм, не более: - высота - ширина - длина | от 193 до 260 от 190 до 202 от 200 до 1115 250 430 155 |
| Масса, кг, не более - ПП - БИП | от 3,5 до 302 3,5 |
| Условия эксплуатации: - температура окружающей среды, °С а) ПП б) БИП - относительная влажность при температуре плюс 35 °С, %, не более - атмосферное давление, кПа | от -40 до +45; от -10 до +452 (95 + 3)% от 84,0 до 106,7 |
| Устойчивость к воздействию синусоидальных вибраций: - ИРВИС-РС4-ХХ-ДДП - ИРВИС-РС4-Пп-ППС | частота синусоидальных вибраций от 5 до 150 Гц, амплитуда ускорения не более 6,8 м/с2; частота синусоидальных вибраций от 5 до 55 Гц, амплитуда смещения для частоты ниже частоты перехода 0,35 мм, амплитуда ускорения для частоты выше частоты перехода 19,6 м/с2 |
| Средняя наработка на отказ, ч Средний срок службы, лет | 80000 15 |
| Наименование параметра | Значение |
| Маркировка взрывозащиты: - ПП - БИП | 1Ex ib d ПС T4 Gb X [Ex ib Gb] IIC |
| Степень защиты по ГОСТ 14254-2015 | IP543 |
| Примечания: 1 Комплектуется по заказу. 2 По специальному заказу возможно исполнение БИП - от минус 40 до плюс 45 °С. 3 Степень защиты БИП в бескорпусном исполнении определяется степенью защиты шкафа (корпуса), в котором он установлен (не менее IP54). |
Знак утверждения типа
наносится на маркировочные таблички, прикрепляемые к ПП и БИП расходомера-счетчика методом лазерной гравировки (шелкографии и т.п.) и на титульные листы руководства по эксплуатации типографским способом.
Комплектность
Таблица 4 - Комплектность средства измерений
| Наименование | Обозначение | Количес тво | Примечание |
| Первичный преобразователь1 | В зависимости от модификации | от 1 до 4 шт. | Количество ПП определяется по заказу |
| Индикатор потока ИРВИС-ИП | | от 1 до 2 шт. | Поставляется по заказу в составе расходомера-счетчика |
| ИУ | | от 1 до 4 шт. | Поставляется по заказу в составе расходомера-счетчика |
| УПП | | от 1 до 4 шт. | Поставляется по заказу в составе расходомера-счетчика |
| Блок интерфейса и питания | | от 1 до 4 шт. | Количество БИП определяется по заказу |
| ИРВИС-Извещатель | | 1 шт. | Поставляется по заказу |
| Расходомеры-счетчики ИРВИС-РС4М. Паспорт | ИРВС 9100.0000.00 ПС5 | 1 экз. | |
| Расходомеры-счетчики ИРВИС-РС4М. Руководство по эксплуатации | ИРВС 9100.0000.00 РЭ5 | 1 экз. | На каждые 5 расходомеров-счетчиков, направляемых в один адрес |
| Первичный преобразователь температуры. Паспорт | В зависимости от типа | 1 экз. | — |
| Первичный преобразователь температуры. Свидетельство о поверке (при его наличии) | В зависимости от типа | 1 экз. | — |
| Наименование | Обозначение | Количес тво | Примечание |
| Соединительный кабель | МКЭШ 5^0,52 ГОСТ 10348-80 | 10 м | — |
| Более 10м | Поставляется по заказу в составе расходомера-счетчика |
| Комплект ЗИП: - вставка плавкая ВП-1-2; - детектор вихрей | ОЮО.480.003.ТУ | 2 шт. 1 шт. | В составе расходомера-счетчика модели ИРВИС-РС4М-ХХ-ППС |
| Комплект монтажный. | | 1 шт. | Поставляется по заказу в составе расходомера-счетчика |
| ИУ. Паспорт. | | 1 экз. | Поставляется по заказу в составе расходомера-счетчика |
| Комплект «Диспетчеризация ногами» | | 1 комплект. | — |
| ИРВИС-РС4. Инструкция по эксплуатации комплекта «Диспетчеризация ногами» | И9101-204 | 1 экз. | — |
| Модуль «ИРВИС-ТП. Диспетчер», в комплекте с нуль-модемным кабелем | ПО ИРВИС-ТП. Диспетчер. Версия ХХ | 1 шт. | Поставляется по заказу в составе расходомера-счетчика |
Примечания:
1 Первичный ППД поверяется в составе расходомера-счетчика. Отдельного свидетельства о поверке ППД не выпускается.
2 Марка кабеля может быть заменена на другую с аналогичными характеристиками;
3 Только для бескорпусного исполнения БИП.
Сведения о методах измерений
Методика измерений газа изложена в ГОСТ Р 8.740-2011 «ГСИ. Расход и количество газа. Методика измерений с помощью турбинных, ротационных и вихревых расходомеров и счетчиков»
Методика измерений водяного пара изложена в ФР.1.29.2003.00885 «ГСИ. Расход и количество газа. Методика выполнения измерений расходомерами газа вихревыми».
Нормативные документы
Приказ Росстандарта от 29.12.2018 №2825 «Об утверждении Государственной
поверочной схемы для средств измерений объемного и массового расходов газа»
ГОСТ 30319.2-2015 Газ природный. Методы расчета физических свойств. Вычисление физических свойств на основе данных о плотности при стандартных условиях 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
ГОСТ Р 8.740-2011 ГСИ. Расход и количество газа. Методика измерений с помощью турбинных, ротационных и вихревых расходомеров и счетчиков
ГОСТ Р 8.741-2011 ГСИ. Объем природного газа. Общие требования к методикам измерений
ГОСТ Р 8.615-2005 ГСИ. Измерения количества извлекаемых из недр нефти и нефтяного газа
ГОСТ Р 8.733-2011 ГСИ. Системы измерений количества и параметров свободного нефтяного газа. Общие метрологические и технические требования
Расходомеры-счетчики вихревые ИРВИС-РС4М. Технические условия.
ИРВС 9100.0000.00 ТУ5
10565-86
