Расходометр-счётчик жидкости ультразвуковой US 800

б) 5МОм при температуре 50 и относительной влажности от 30 до 80%.

9. Средняя наработка на отказ с учётом технического обслуживания, регламентированного руководством по эксплуатации, не менее 50 000 часов при нормальных условиях. US 800 относится к восстанавливаемым, ремонтируемым, однофункциональным изделиям. Среднее восстановление работоспособного состояния не более 6 часов.

10. Средний срок службы US 800 не менее 25 лет.

11. US 800 сохраняет информацию при отключении и включении питания.

 

 

 

 

Устройство прибора и принцип действия

Устройство прибора

     Первичный преобразователь расхода УПР представляет собой отрезок стальной трубы, к торцам которой приварены два фланца. В средней зоне трубы напротив друг друга под углом 45 приварены два держателя (патрубка). Держатели служат для установки ПЭП1 и ПЭП2. ПЭП1 и ПЭП2 устанавливаются с паронитовыми прокладками и фиксируются в держателях гайками.

     Конструктив вторичного преобразователя ЭБ представляет собой приборный корпус из пластмассы для настенного монтажа. В нижней части корпуса расположены разъёмы для подключения питания, ПЭП1 и ПЭП2 при  помощи высокочастотных кабелей и входов других приборов и устройств, принимающих аналоговые и постоянные сигналы ЭБ. Лицевая панель ЭБ защищена прозрачной крышкой, крепящейся четырьмя винтами к корпусу через уплотнение.

     На лицевой панели ЭБ расположены:

- функциональная клавиатура  из четырёх кнопок «», «ВВОД», «», «СБРОС»;

- девятизарядный цифровой индикатор;

- два единичных светодиодных  индикатора «НОРМА», «ОТКАЗ».

     Размещение функциональных узлов ЭБ внутри корпуса выполнено по платно-модульному принципу. Соединение между платами, являющимися функционально законченными узлами ЭБ, осуществляется через генплату.      На генплату при помощи разъёмных соединений установлены:

- аналоговая плата;

- микропроцессорная плата.

Аналоговая плата обеспечивает:

- посылку мощных импульсов  через кабельную линию с волновым  сопротивлением 50 Ом на датчики  ПЭП1 и ПЭП2;

- приём (усиление и детектирование) слабых сигналов от датчиков  ПЭП1 и ПЭП2;

- логическое согласование  временных процессов посылки  и приёма импульсов;

- автоматическую регулировку  коэффициента усиления приёмника  в зависимости от уровня сигнала, поступающего на его вход;

- увеличение разрешения  для точного измерения временных  интервалов.

 

 

Микропроцессорная плата:

- управляет процессом  попеременного зондирования потока  жидкости ультразвуковыми импульсами;

- вычисляет значения измеряемых  параметров;

- обеспечивает ввод программируемых  параметров с клавиатуры и  вывод информации на индикатор;

- проводит периодическую  самодиагностику.

Плата питания (она же генплата) обеспечивает:

- необходимые напряжения  питания;

- формирование выходных  токового и частотного сигналов.

US 800 имеет два режима функционирования:

- режим работы;

- режим программирования.

     В режиме работы обеспечивается вывод на индикатор текущего расхода. Значения накопленного объёма и времени наработки выводятся при нажатии кнопки на левой стенке корпуса ЭБ со стороны лицевой панели. Кроме того, в режиме работы обеспечивается непрерывный вывод значений текущего расхода на частотный и токовый выходы.

     В режиме программирования обеспечивается с помощью клавиатуры ввод программируемых параметров, а также проведение поверки US 800.

Принцип действия

     US 800 относится к время-импульсным ультразвуковым расходомерам, принцип работы которых основан на измерении разности времён прохождения импульсов ультразвукового колебания по направлению движения потока жидкости и против него. Возбуждение импульсов производится пьезоэлектрическими преобразователями ПЭП), устанавливаемыми на измерительном участке трубопровода, в котором производится измерение расхода жидкости.

     Участок трубопровода с установленными не нём ПЭП1 и ПЭП2 образует первичный ультразвуковой преобразователь расхода (УПР). ПЭП1 и ПЭП2 работают попеременно в режиме приёмник-излучатель и обеспечивают излучение в жидкость и приём из неё ультразвуковых импульсов под углом к оси трубопровода. Движение жидкости вызывает изменение времени полного распространения ультразвуковых сигналов по потоку и против него.        Скорость распространения ультразвукового импульса в воде, заполняющей трубопровод, представляет собой сумму скоростей ультразвука в  неподвижной воде и скорости потока воды V в проекции на рассматриваемое направление распространения ультразвука. Таким образом, время распространения ультразвука по потоку и против него определяется по формулам:

 

t1 = + ;              t2 = + ,

где t1, t2 – время распространения ультразвукового импульса по потоку и против потока

 – длина активной  части акустического канала;

Lд – расстояние между мембранами ПЭП;

 – скорость ультразвука  в неподвижной воде;

V – скорость движения воды в трубопроводе;

 - угол в соответствии с рис.1

     Устройство, содержащее электронные узлы формирования и преобразования ультразвуковых импульсов, вычисления расхода, объёма и вывода на основе измеренных времён распространения ультразвуковых импульсов, образует вторичный преобразователь электронный блок (ЭБ). Вычисление расхода Q в ЭБ осуществляется по формулам:

V =                Q = ,

где  D – диаметр УПР на месте установки ПЭП1 и ПЭП2;

       K – коэффициент коррекции, рассчитываемый в зависимости от гидродинамических свойств жидкости и характера её потока по УПР.

Для исключения влияния изменения скорости ультразвука в жидкости от температуры, в приборе учитывается фактическая скорость ультразвука, рассчитанная по формуле: 

= ,

которая является хорошим приближением формулы:

= .

 

 

 

 

Монтаж

     Для выполнения работ, связанных с монтажом US 800, должны применяться следующие технические средства и приспособления:

- штангенциркуль ИЩ-III400-0,1;

- рулетка 3ПК2-10АНТ-1;

- угломер с нониусом  тип 2-2, модель 127 с диапазоном измерений     внутренних углов от  40 до 80, наружных углов – от 0 до 360 и основной    погрешностью не более 5%;

- приспособление для сварки  ПР 001;

- приспособления для доработки  держателей ПР 002.

 

     Монтаж US 800 включает в себя:

- монтаж ПЭП (при поставке  без УПР);

- монтаж УПР;

- монтаж ЭБ;

- прокладку кабеля; 
- присоединение кабеля к ПЭП;

- заземление УПР.

 

1. Монтаж ПЭП осуществляется при поставке US 800 без УПР на трубопроводах с диаметрами Ду 2501800 по нижеследующей методике.

     Выбрать участок трубопровода, на котором будут осуществляться измерения и врезка ПЭП. Места врезки ПЭЖП не должны совпадать со сварными швами и должны быть удалены на достаточное расстояние от стен и прочих препятствий, способных помешать дальнейшим работам.

     Обеспечить в выбранном участке трубопровода отсутствие жидкости и остаточного давления. Очистить поверхность на предполагаемом для врезки участке от грязи, изоляции, покрытия и т.п. до металла.

     Измерить наружный диаметр трубопровода Dн, м.

     Нанести разметки на трубопровод в соответствии с рисунком 1.

     Провести с помощью профиля (3) длиной не менее 1 Ду, имеющего два плоскопараллельных ребра (швеллер, уголок и т.д.) осевую линию АВ в плоскости, перпендикулярной плоскости врезки ПВ.

     При вертикальном расположении трубопровода это будет любая удобная для дальнейшей разметки линия.  На нанесённой линии с помощью рулетки разметить отрезок АВ равный Dн. Провести через точки А и В с помощью гибкой металлической ленты (линейки, рулетки и т.д.) линии СД и ДС, перпендикулярные линии АВ.

     Измерить в плоскости точек САД и СВД не менее 3 раз рулеткой длину окружности Сн и найти среднее значение Снср.

     Разместить точки С, С, Д, Д на расстоянии Снср/4 от точек А и В.

     Измерить с помощью штангенциркуля или рулетки расстояния СС, ДД, СД, СД и проверить выполнение условий:

==Dн,

=,

==Снср/2.

рисунок 1

    

     Если хотя бы одно из условий не выполняется – разметку повторить.

     Произвести разметку овалов, в соответствии с рисунком 2, совместив при этом центр О и ось ЕГ лекала с точкой С(Д) и линией разметки СС(ДД).          Допускается производить разметку мест приварки держателей при помощи трафарета, с размеченными заранее точками в зависимости от Ду.

     Вырезать отверстия в трубопроводе в местах разметки овалов. Обработать их – зачистить кромки, удалить окалины, снять заусенцы. Приварку держателей ПЭП на трубопровод производить при помощи приспособления для сварки (штанга определённой длины с гайками и шайбами), которое обеспечивает требуемое взаимное расположение держателей относительно друг друга.

     Штангу изготавливать из углеродистой стали. Штанга должна быть ровной и отшлифованной. Производить работы с изогнутой штангой не допускается. Длину штанги определить в зависимости от диаметра трубопровода и угла врезки датчиков.

     Рекомендуется доработать опорную поверхность держателей ПЭП в соответствии с образующей поверхностью трубопровода, на котором будет произведён монтаж.

     Для более точной приварки держателей на их наружную цилиндрическую поверхность нанести осевые риски, соответствующие точкам пересечения большой и малой осей эллипса.

     Установить держатели на штангу, совместив нанесённые риски на держателе с линиями разметки трубопровода АС, СС и ВД, ДД, и закрепить их гайкой.

     Прихватить сваркой держатель в одной точке. Провернуть штангу вокруг своей оси, откорректировать угол наклона штанги. Прихватить сваркой другой держатель в аналогичной точке. Далее процесс поочерёдной прихватки каждого держателя произвести в четырёх диаметрально-противоположных точках (крестообразно). После прихватки в каждой точке делать паузу для остывания металла в местах сварки. Повторить такую операцию на каждом держателе в промежуточных диаметрально-противоположных четырёх точках, делая выдержку с целью остывания металла.

     Убедившись в правильности предварительной сварки, приступить к окончательному привариванию шва, постоянно совершая колебательно-вращательные движения штанги вокруг своей оси для устранения возможных перекосов.

     Измерить суммарную толщину стенки трубопровода и отложений.

Для этого рекомендуется вварить гильзы в плоскости врезки (ПВ). После измерений гильзы закрыть заглушками на резьбе.

     Доработать с помощью развёртки отверстие диаметром в одном из держателей до диаметра мм. Одновременно зенкером доработать плоскость упора ПЭП в держателе на  глубину, позволяющую захватить всю обрабатываемую поверхность. Повторить эти операции для другого держателя.

     Рассчитать внутренний диаметр трубопровода Dn.

      Измерить смещение оси акустического канала относительно центральной оси трубопровода.

     Измерить угол наклона оси акустического канала.

     Установить один ПЭП и измерить расстояние между ПЭП.

 

2. Монтаж УПР Ду50 …200 осуществляется по нижеследующей методике.

     Выбрать участок трубопровода, на котором будут осуществляться измерения и установка УПР. Обеспечить в выбранном участке трубопровода отсутствие жидкости и остаточного давления.

     Разместить и вырезать в трубопроводе участок L в соответствии с приложением 4 и таблицей 6.

 

Таблица №6.

Ду, мм	50	65	80	100	150	200
L, мм	355	390	405	445	495	555

 

     Оценить по вырезанному участку трубопровода состояние его внутренней поверхности (отложения, степень коррозии). Измерить внутренний диаметр с учётом отложений. Проверить выполнение условия:

(Dn – Dn) 0,05Dn, где Dn – внутренний диаметр УПР,

                                   Dn – внутренний диаметр трубопровода.

     Если условие не выполняется, очистить трубопровод от наслоений на длину не менее 10Ду до места установки УПР и 5Ду после, пока условие не будет выполнено.

     Если состояние внутренней поверхности трубопровода не позволяет произвести очистку (сильная коррозия и отложения), следует вварить в трубопровод отрезки новой трубы длиной 10Ду до установки УПР и 5Ду после.

     Расточить посадочные отверстия фланцев по измеренному размеру с учётом зазора для сварки. Надеть на концы трубопровода, не приваривая, ответные фланцы.

     Установить УПР в трубопровод и стянуть болтами с ответными фланцами (предварительно установив между фланцами прокладки из комплекта поставки). Сделать отметки мелом на трубопроводе для приварки фланцев к трубопроводу.

     Снять УПР.

     Приварить ответные фланцы к трубопроводу по отметкам.

     Установить УПР в магистральный трубопровод, положив прокладки между фланцами, и равномерно стянуть их болтами из комплекта поставки.

3. ЭБ закрепить на опорной поверхности с помощью специальных пластин, предусмотренных на корпусе прибора, в вертикальном положении.

Место установки ЭБ оборудовать двухполюсной розеткой, подключённой к сети однофазного переменного тока напряжением 220 (+22;-33)В.

4. Кабели проложить в трубах, кабельных каналах или в плетёнках типа ПМЛ (0) - 1016 мм. Перед прокладкой кабелей убедиться в отсутствии внешних повреждений.