Назначение
Счетчики газа ультразвуковые FLOWSIC600-XT (далее - счетчики) предназначены для измерений и вычислений объема и объемного расхода газа при рабочих и стандартных условиях, массового расхода различных неагрессивных и агрессивных газов, в том числе природного и нефтяного газов.
Описание
Принцип действия счетчиков 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 стандартная модификация счетчика состоит из:
- корпуса счетчика, с установленными в нем ультразвуковыми приемопередатчиками. В зависимости от модели, в счетчике может быть установлено до восьми пар ультразвуковых приемопередатчиков, которые передают сигнал без его отражения от внутренней стенки корпуса счетчика. Пары приемопередатчиков располагаются в одной плоскости параллельно друг другу или в двух пересекающихся плоскостях.
- блока обработки информации (SPU), который закреплен с наружной стороны корпуса. В состав блока обработки информации входит процессорная плата, отвечающая за возбуждение и обработку сигналов, поступающих от приёмопередатчиков, интерфейсный блок, отвечающий за входные/выходные сигналы и жидкокристаллический дисплей с клавиатурой. Дисплей оснащен оптическим последовательным интерфейсом.
Корпус блока обработки информации разделен на отсеки, что позволяет вынести процессорную плату в отдельный от интерфейсного блока отсек. Интерфейсный блок может быть размещен во взрывонепроницаемом отсеке (взрывозащита вида Exd) или клеммном отсеке c искробезопасным исполнением (взрывозащита вида Exia). Дополнительно, при размещении интерфейсного блока во взрывонепроницаемом отсеке, терминалы, для удобства подключения, могут быть выведены в клеммный отсек (взрывозащита вида Exdе).
Счетчик сконструирован для двунаправленного измерения потока и имеет настраиваемый параметр «Отсечка нулевого потока», который по умолчанию составляет 0,25Qmin. Он может быть смонтирован как на горизонтальных, так и на вертикальных трубопроводах.
Модификации счетчика:
FLOWSIC600-XT - стандартный счетчик с 4-мя парами ультразвуковых приемопередатчиков и одним блоком обработки информации.
Модификация FLOWSIC600-XT Quatro - в один стандартный корпус встроено два идентичных, независимых счетчика, каждый из которых оснащен четырьмя парами приемопередатчиков и блоком обработки информации. Данная система позволяет осуществлять полное дублирование результатов измерений одним прибором.
Модификация FLOWSIC600-XT 2plex - в один стандартный корпус встроено два независимых счетчика, один из которых оснащен четырьмя парами приемопередатчиков и блоком обработки информации - измерительный счетчик, другой - одной парой приемопередатчиков и блоком обработки информации - контрольный счетчик. Данная система позволяет осуществлять контроль состояния измеряемой среды для дополнительного контроля показаний измерительного счетчика (Контроль Метрологических Характеристик (далее -
КМХ)).
Модификация FLOWSIC600-XT Forte - счетчик с восьмью парами ультразвуковых преобразователей, расположенных в двух плоскостях, и одним электронным блоком. Данная система позволяет снизить требования к длине входного участка измерительного трубопровода.
В счетчике реализована технология «PowerIn Technology™» - в блоке обработки информации расположена резервная батарея, которая позволяет продолжать измерение при отсутствии внешнего питания. Время работы от резервной батареи составляет от 6 до 90 дней в зависимости от конфигурации счетчика. Метрологически значимые параметры и значения объемов хранятся в нестираемой памяти.
Счетчик присоединяется к трубопроводу с помощью фланцев, выполненных по стандартам ANSI, DIN, ГОСТ или специального исполнения (в зависимости от заказа). Требования к входным/выходным участкам измерительного трубопровода в зависимости от модификации счетчика представлены в Таблице 1.
Таблица 1 - Требования к входным/выходным участкам измерительного трубопровода в зависимости от модификации счетчика_
| Модификация счетчика | Требования к входным/выходным участкам |
| 4-х лучевой, 2plex, Quatro | Входной участок 10DN или 3DN+5DN при применении формирователя потока. Выходной участок 3DN |
| Forte | Входной участок 5DN или 2DN+3DN при применении формирователя потока. Выходной участок 3DN |
| Примечание: * - При отсутствии на расстоянии менее 25DN перед счетчиком газа местных сопротивлений, создающих закрутку и/или существенную асимметрию распределения скоростей потока (последовательно размещенные в разных плоскостях два колена и более, регуляторы давления, запорная арматура неполнопроходного типа, совмещенные местные сопротивления неопределенного типа). В противном случае необходимо учитывать входной участок длиной не менее 15 DN. ** - При отсутствии на расстоянии менее 25DN перед счетчиком газа местных сопротивлений, создающих закрутку и/или существенную асимметрию распределения скоростей потока (последовательно размещенные в разных плоскостях два колена и более, регуляторы давления, запорная арматура неполнопроходного типа, совмещенные местные сопротивления неопределенного типа). В противном случае необходимо учитывать входной участок длиной не менее 8 DN. |
Дополнительно счетчик может быть оборудован встроенным датчиком давления и температуры, расположенным в корпусе прибора и используемый для автоматической коррекции изменения геометрии корпуса прибора и чисел Рейнольдса. При отсутствии данного датчика значения давления и температуры могут вноситься в прибор условно-постоянными величинами или через подключенные внешние датчики давления и температуры.
Блок обработки информации может быть оснащен встроенным вычислителем расхода. Модификация счетчика со встроенным вычислителем расхода дополнительно обеспечивает вычисление объемного расхода и объема газа при стандартных условиях, массового расхода. Вычисление теплофизических свойств газовых смесей различного состава, осуществляется по специальным методикам, утвержденным и аттестованным в установленном порядке. Стандартно реализованы следующие методики вычисления теплофизических свойств газов:
- для природного газа, согласно 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»;
- 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 263...500 К при давлениях до 15 МПа».
Счетчик 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.
Дополнительно со счетчиком поставляется конфигурационное программное обеспечение FLOWgate, предназначенное для конфигурирования, параметризации и диагностики счетчика. Оно содержит процедурные модули, предназначенные для проведения проверки технического состояния счетчика и его поверки.
Набор программ FLOWgate защищен многоуровневой системой защиты, которая предоставляет доступ только уполномоченным пользователям и одновременно определяет, какие из данных может вводить или изменять пользователь. При изменении конфигурации счетчика, настройки системы защиты, в том числе уровней доступа пользователей, задают вход по паролю через пользовательские интерфейсы.
Конфигурационное программное обеспечение обладает функцией i-diagnostic™, с помощью которой можно автоматически оценивать состояние системы и выдавать рекомендации по предотвращению негативных ситуаций и их последствий.
В счетчике предусмотрена автоматическая самодиагностика и проверка нулевых и контрольных значений измеряемых величин. Предусмотрена возможность осуществлять замену пары приемопередатчиков и блоков электроники без дополнительной поверки.
В счетчике реализована возможность компенсации сбоя луча на основании постоянно обновляемых значений параметров по каждому из лучей и отношений между ними. Компенсация сбоя луча возможна при выходе из строя одного луча 4-х лучевой системы или двух лучей 8-ми лучевой системы (если они расположены в разных измерительных плоскостях). При этом активируется предупреждение пользователя. При выходе из строя 2-х или более лучей, расположенных в одной плоскости счетчик переходит в состояние ошибки.
Каждая «измерительная плоскость» (состоящая из 4-х измерительных лучей) дополнительно производит измерение по диагностическому центральному лучу (cross beam indication) Рисунок 5). Дополнительно полученные данные измерений используются для автоматического КМХ и для работы интеллектуального помощника.
Таблица 2 - Идентификационные данные программного обеспечения
| Идентификационные данные (признаки) | Значение |
| Идентификационное наименование ПО | FLOWSIC600-XT (Firmware) |
| Номер версии (идентификационный номер) ПО | 1.02.00 | 1.04.00 | 1.04.01 |
| Цифровой идентификатор ПО | 0xD28F | 0x150B | 0xDA12 |
| Алгоритм вычисления контрольной суммы исполняемого кода | CRC-16 |
| Примечания Цифровой идентификатор (контрольная сумма) зависит от версии ПО и особенности конкретной модификации счетчика. Возможно отслеживание целостности ПО по значениям контрольной суммы, представленным заводом изготовителем для конкретного счетчика. |
Уровень защиты ПО в соответствии с Р 50.2.077-2014 - высокий.
V
Информация о версии программного обеспечения и контрольной сумме доступна через дисплей или конфигурационное программное обеспечение FLOWgate. Защита программного обеспечения от преднамеренных или непреднамеренных вмешательств осуществляется при помощи переключателя защиты параметров от записи, многоуровневой системой защиты и пломбированием счетчика при необходимости. Возможные места пломб в целях предотвращения доступа к узлам регулировки, представлены на рисунках 6-8.
Необходимо осуществлять пломбирование только того отсека блока обработки информации, который используется в соответствии с выбранной конфигурацией счетчика.
| 1. | Батарея резервного питания |
| 2. | Предохранительная перегородка |
| 3. | Стикер SICK |
| 4. | Местоположение переключателя |
| | защиты параметров от записи |
| 5. | Крышка переключателя защиты |
| | параметров от записи и батарейки |
| | часов внутреннего времени |
Опломбирование крышек приемопередатчиков при необходимости производится двумя стикерами фирмы-изготовителя, которые необходимо наклеивать на отверстия крепежных винтов.
Технические характеристики
| Таблица 3 - М | етрологические характеристики счетчиков |
| Модификац ия счетчика (количество лучей) | Допустимое рабочее давление эксплуатации, МПа1) | Метод проведения поверки | Пределы допускаемой относительной погрешности измерений объемного расхода и объема газа при рабочих условиях , % |
| от Qt до Qmax | от Qmin до Qt |
| 4 луча и 8 лучей | Не ограниченно | При имитационной поверке счетчиков для типоразмеров DN200 и более (в том числе и для первичной поверки) | ±0,5 | ±0,7 |
| Не ограниченно | При имитационной поверке счетчиков для типоразмеров DN150 и менее | ±0,7 | ±1,0 |
| Не ограниченно | При поверке счетчиков на поверочной установке с пределами основной относительной погрешности ±0,3 % (на воздухе); при имитационной периодической поверке, при условии первичной поверки проливным методом | ±0,5 | ±0,7 |
| Модификац ия счетчика (количество лучей) | Допустимое рабочее давление эксплуатации, МПа1) | Метод проведения поверки | Пределы допускаемой относительной погрешности измерений объемного расхода и объема газа при рабочих условиях , % |
| от Qt до Qmax | от Qmin до Qt |
| 4 луча и 8 лучей | Не выше 1,2 | При поверке на поверочной установке с СКО не более 0,05 % при 11 измерениях, НСП не более 0,1 % на атм. давлении (на воздухе) | ±0,3 | ±0,5 |
| от 0,1 до 24 | При поверке на поверочной установке с пределами основной относительной погрешности ±0,23 % (на природном газе)2) | ±0,3 | ±0,5 |
| 1 луч (дублирующ ая система модификаци и 2plex) | Не ограниченно | При имитационной поверке | ±2,0 | ±3,0 |
| При поверке на поверочной установке (на воздухе или природном газе) | ±1,0 | ±1,5 |
Повторяемость, %
0,05
Пределы допускаемой относительной погрешности счетчика при вычислении массового расхода, объемного расхода и объема газа, приведенных к стандартным условиям,
±0,01
3) %
Пределы допускаемой относительной погрешности измерения времени, %_
±0,01
Пр имечания:
1- Не может превышать расчётное давление счетчика, соответствующее классу фланцевого соединения
2- Диапазоны допустимого рабочего давления эксплуатации счетчика с сохранением заявленных метрологических характеристик в зависимости от Pfix(давление газа при проливном методе поверки).
| Минимальное | Максимальное | pfix, МПа |
| эксплуатационное | эксплуатационное | |
| давление, МПа | давление, МПа | |
| 0,1 | 1,2 | 0,5 |
| 0,5 | 3 | 1 |
| 0,75 | 4,5 | 1,5 |
| 1 | 6 | 2 |
| 1,25 | 7,5 | 2,5 |
| 0,99 | 12 | 3 |
| 1,32 | 16 | 4 |
| 1,65 | 20 | 5 |
| 1,98 | 24 | 6 |
Рекомендуется выбирать давление pflx наиболее приближенное к среднему рабочему давлению эксплуатации.
3- Указанная погрешность вычислений не содержит погрешности определения температуры, давления и цифро-аналоговых преобразований. Погрешность вычисления массового расхода объемного расхода и объема газа, приведенных к стандартным условиям, определяются в соответствии с действующими нормативными документами на системы измерений на базе ультразвуковых преобразователей расхода_
Таблица 4 - Технические характеристики счетчиков
| Измеряемые параметры | Объемный расход при рабочих условиях, объемный расход при стандартных условиях, объем при рабочих условиях, объем при стандартных условиях, скорость газа, скорость звука, массовый расход |
| Диапазон измерений расхода газа, м3/ч | от 5 до 120000 (представлен в таблице 5) |
| Номинальный диаметр трубопровода, мм | от 80 до 1400 |
| Диапазон температур измеряемого газа, °С | от -46 до +180 от -194 до +280 (по запросу) |
| Диапазон давлений измеряемого газа, МПа | от атмосферного до 45 |
| Диапазон значений скоростей потока измеряемого газа, м/с | от 0 до 61 |
| Диапазон температур окружающей среды, °С | от -40 до +70 от -60 до +70 (по запросу) |
| Максимальная относительная влажность окружающей среды, % | 95 |
| Степень защиты от проникновения пыли, влаги и твердых тел по ГОСТ 14254-96 | IP66/67 |
| Напряжение питания постоянного тока, В | от 10,8 до 28,8 |
| от 6 до 16 (при использовании искробезопасного источника питания) |
| 10,8 (PowerIntechnology с резервной батареей 2 400 мА-ч, опционально) |
| Потребляемая мощность, Вт | от 0,45 до 2,45 |
| Атмосферное давление, кПа | от 84 до 106,7 |
| Габаритные размеры (в зависимости от типоразмера и типа марки стали корпуса) длина, мм высота, мм ширина (диаметр фланца), мм | от 240 до 2800 от 454 до 2015 от 190 до 1855 |
| Масса, кг | от 75 до 12100 |
| Средний срок службы, лет, не менее | 20 |
| Параметры взрывозащиты, соответствуют стандартам: | ATEX, IECEx ТР ТС 012/2011 |
| Применяемые виды взрывозащиты | Взрывонепроницаемая оболочка - “d” Повышенная взрывозащита (клеммная коробка) - “е” Искробезопасная электрическая цепь - “ia” Оптическое излучение - “op is” |
| Измеряемые параметры | Объемный расход при рабочих условиях, объемный расход при стандартных условиях, объем при рабочих условиях, объем при стандартных условиях, скорость газа, скорость звука, массовый расход |
| Архивы | Стандартный Архив данных (6 000 записей) 2 Настраиваемых пользователем архива(по 6000 записей каждый) |
| Журналы | Журнал событий (1000 записей) Журнал параметров (250 записей) Журнал метрологически значимых параметров (50 записей) |
| Входные/Выходные сигналы |
| Аналоговый выход | 1 выход 4-20 мА, 250 Ом, Активный/Пассивный, оптически изолированный |
| Цифровые выходы | 4 выхода Пассивные, электрически изолированные, типа открытый коллектор или NAMUR; Настраиваемые, максимальная частота 10кГц |
| Последовательные интерфейсы | Оптический инфракрасный интерфейс на дисплее |
| RS485, 3 выхода, протокол MODBUS ASCII (или RTU) |
| RS232 (RTS/CTS) |
| HART-Master для подключения внешних датчиков давления и температуры |
| Ethernet TCP, протокол MODBUS TCP |
| Encoder |
Таблица 5 - Диапазоны измерений расхода газа (от Qmin до Qmax), пограничное значение расхода (Qt), значение максимальной^^) и пограничной скорости газа (Vt) в зависимости от типоразмера счетчика_
| Типоразмер счетчика | Расход газа в рабочих условиях, м3/ч | Скорость газа, м/с |
| Qmin | Qt | Qmax | Vt | Vmax |
| DN80 | 5 | 40 | 1,000 | 2,5 | 61 |
| DN100 | 8 | 65 | 1,600 | 2,6 | 63 |
| DN150 | 16 | 100 | 3,000 | 1,7 | 52 |
| DN200 | 20 | 160 | 4,500 | 1,6 | 44 |
| DN250 | 25 | 240 | 7,000 | 1,5 | 44 |
| DN300 | 35 | 310 | 8,000 | 1,5 | 39 |
| DN350 | 45 | 420 | 10,000 | 1,5 | 36 |
| DN400 | 60 | 550 | 14,000 | 1,5 | 38 |
| DN450 | 100 | 700 | 17,000 | 1,5 | 37 |
| DN500 | 130 | 850 | 20,000 | 1,5 | 35 |
| DN550 | 150 | 1,000 | 24,000 | 1,5 | 35 |
| DN600 | 180 | 1,200 | 32,000 | 1,5 | 39 |
| DN650 | 240 | 1,400 | 35,000 | 1,5 | 36 |
| DN700 | 280 | 1,700 | 40,000 | 1,5 | 36 |
| Типоразмер счетчика | Расход газа в рабочих условиях, м3/ч | Скорость газа, м/с |
| Qmin | Qt | Qmax | Vt | Vmax |
| DN750 | 320 | 1,900 | 45,000 | 1,5 | 35 |
| DN800 | 360 | 2,200 | 50,000 | 1,5 | 34 |
| DN850 | 400 | 2,500 | 55,000 | 1,5 | 33 |
| DN900 | 450 | 2,800 | 66,000 | 1,5 | 36 |
| DN950 | 500 | 3,100 | 70,000 | 1,5 | 34 |
| DN1000 | 550 | 3,400 | 80,000 | 1,5 | 35 |
| DN1050 | 600 | 3,800 | 85,000 | 1,5 | 34 |
| DN1100 | 650 | 4,100 | 90,000 | 1,5 | 32 |
| DN1150 | 700 | 4,500 | 95,000 | 1,5 | 34 |
| DN1200 | 750 | 4,800 | 100,000 | 1,5 | 30 |
| DN1300 | 900 | 5,600 | 110,000 | 1,5 | 28 |
| DN1400 | 1,000 | 6,500 | 120,000 | 1,5 | 27 |
Знак утверждения типа
наносят на титульный лист руководства по эксплуатации методом компьютерной графики в верхнем левом углу, на боковую панель счетчика в центре методом наклейки.
Комплектность
Таблица 6 - Комплектность средства измерений.
| Счетчик газа ультразвуковой FL0WSIC600-XT | 1 шт. |
| Руководство по эксплуатации | 1 шт. |
| Методика поверки | 1 шт. |
| Программное обеспечение FLOWgate | 1 шт. |
| Комплект заводской документации | 1 шт. |
| Дополнительно в комплект могут входить: | |
| - комплект запасных частей | |
| - устройство для замены приемопередатчиков под давлением | |
| - ответные фланцы, прокладки, крепеж | |
| - прямые участки трубопровода, формирователь потока | |
| - кабель для передачи сигнала, барьеры искробезопасности | |
| - инфракрасный преобразователь | |
| - блок питания | |
| - датчики давления и температуры и т.д. | |
Поверка
осуществляется по документу МП 0513-13-2016 «Инструкция. ГСИ. Счетчики газа ультразвуковые FL0WSIC600-XT. Методика поверки», утвержденному ФГУП «ВНИИР» 30 сентября 2016 г.
Основные средства поверки:
- установка поверочная расходоизмерительная, диапазон задаваемого объемного расхода должен соответствовать рабочему диапазону поверяемого счетчика, с пределом основной относительной погрешности ±0,23 %
- установка поверочная расходоизмерительная со средним квадратическим отклонением результатов измерений не более 0,05 % при 11 независимых измерениях, и неисключенной систематической погрешности не превышающей 0,1 %, диапазон задаваемого объемного расхода должен соответствовать рабочему диапазону поверяемого счетчика;
- установка поверочная расходоизмерительная, диапазон задаваемого объемного расхода должен соответствовать рабочему диапазону поверяемого счетчика, с пределом основной относительной погрешности ±0,3 %;
- секундомер электронный с таймерным выходом СТЦ-2м, диапазон измерения и отработки интервалов времени от 0,01 до 9999,99 с, пределы погрешности измерения интервалов Т времени ±(1510-6Т+0,01) (регистрационный номер 65349-16);
- частотомер электронно-счетный Ч3-63, диапазон измеряемых частот от 0,1 Гц до 200 МГц, по ДЛИ 2.721.007-02 ТО (регистрационный номер 9084-90);
-термометр сопротивления типа ТСП, пределы измерений от минус 20 °С до 70 °C, предел допускаемой погрешности ±0,1 % (регистрационный номер 41891-09);
- манометр деформационный образцовый с условной шкалой МО с верхним пределом измерений 25 МПа, класс точности 0,25 (регистрационный номер 43816-10);
Допускается применение аналогичных средств поверки, обеспечивающих определение и контроль метрологических характеристик поверяемых СИ, с требуемой точностью.
Знак поверки наносится на свидетельство о поверке счетчика.
Сведения о методах измерений
приведены в ГОСТ 8.611-2013 «ГСИ. Расход и количество газа. Методика (метод) измерений с помощью ультразвуковых преобразователей расхода», в эксплуатационном документе.
Нормативные документы
ГОСТ Р 8.618-2006 ГСИ. Государственная поверочная схема для средств измерений объемного и массового расходов газа
Техническая документация фирмы «SICK AG», Германия
67355-17: Методика поверки МП 0513-13-2016Скачать1.2 Мб
810-53