Начинается...

Расходомеры ультразвуковые Ирга-РУ

Расходомеры ультразвуковые Ирга-РУ

М. А. ВЕЛИЧКО – к.ф.-м.н., ведущий инженер ООО «ГЛОБУС»

ООО «ГЛОБУС» образовано в 1989 году. Со дня основания и по настоящее время предприятие производит и разрабатывает современные контрольно-измерительные приборы для учета расхода и количества газа, пара, тепловой энергии, жидкостей; поверочные установки. За прошедшие годы освоен выпуск целого семейства приборов под фирменной маркой «Ирга», обеспечивающих успешное решение задач измерения, диспетчеризации, управления и мониторинга технологических процессов.

Ультразвуковые расходомеры в последнее время находят все более широкое применение в различных областях промышленности. Объединив преимущества вихревых и струйных расходомеров: высокую точность измерений, широкий динамический диапазон, низкую инерционность, отсутствие дополнительно вносимых потерь давления, несложную конструкцию – ультразвуковые расходомеры в большинстве задач успешно заменяют ротационные и турбинные расходомеры

В феврале 2018 года в Государственный реестр средств измерения был внесен новый расходомер предприятия ООО «ГЛОБУС» – промышленный времяпролетный ультразвуковой расходомер газа «Ирга-РУ».

Принцип действия ультразвукового расходомера «Ирга-РУ» основан на времяимпульсном методе измерения расхода газа. Он заключается в измерении времени прохождения ультразвуковых (УЗ) импульсов по направлению потока газа в трубопроводе и против него. Возбуждение и прием импульсов производится пьезоэлектрическими преобразователями, которые устанавливаются в цельнометаллический корпус расходомера под углом (от 30° до 45°, в зависимости от исполнения) к направлению потока.

В расходомерах «Ирга-РУ» ультразвуковые колебания, создаваемые пьезоэлементами, направляются по потоку газа и против него. Разность времен прохождения Δt ультразвуковыми импульсами расстояния между излучателем и приемником по потоку и против потока пропорциональна скорости потока.

Скорость ультразвука в среде зависит от физико-химических свойств этой среды: температуры, давления и пр. При этом она значительно больше скорости среды, так что действительная скорость ультразвука в движущейся среде мало отличается от скорости в неподвижной среде.

Разность времен прохождения Δt даже при скоростях потока порядка 10 м/с составляет доли микросекунды, при том что погрешность измерения не должна превышать нескольких наносекунд.

Эти обстоятельства обусловливают необходимость применения сложных электронных схем в сочетании с микропроцессорной техникой, обеспечивающих компенсацию влияния перечисленных факторов.

Расходомер ультразвуковой «Ирга-РУ»

Фото 1. Расходомер ультразвуковой «Ирга-РУ»

Конструктивно расходомер состоит из трех блоков:

  • первичного преобразователя расхода «Ирга-РУП» (далее – Ирга-РУП), представляющего собой корпус со встроенными в него ультразвуковыми приемопередатчиками;
  • электронного блока ВР-100 РУ (далее – ВР-100 РУ), который осуществляет прием-передачу сигналов через ультразвуковые приемопередатчики, их преобразование, обработку и вычисление объемного расхода газа в рабочих условиях с последующим формированием выходного сигнала;
  • блока питания «Ирга-БП» (далее – «Ирга-БП») со встроенным барьером искрозащиты при необходимости обеспечения взрывозащитных цепей.*

* В невзрывоопасных зонах помещений и наружных установок питание расходомера осуществляется от источника постоянного тока с напряжением питания 5 В.

Электронный блок «ВР-100 РУ» осуществляет управление ультразвуковыми приемопередатчиками, прием, обработку, преобразование и передачу в вычислительное устройство (ВУ) сигналов, содержащих, в том числе, информацию о времени распространения УЗ импульсов, необходимую для вычисления объемного расхода газа в рабочих условиях (ГОСТ 8.611 – 2013):

где:
v – скорость потока в трубопроводе,
L – расстояние между приемопередатчиками,
α – угол между осью установки датчиков и осью трубопровода,
t1 и t2 – времена распространения УЗ импульсов по потоку и против.

Расходомер также может поставляться с блоками формирования выходного сигнала «АВ-2» (токовый выходной сигнал 4–20 мА) или «АВ-3» (HART-протокол), барьером искрозащиты.

Конструкция расходомеров исключает возможность несанкционированного влияния на ПО расходомеров и измерительную информацию.

Таблица 1. Метрологические и технические характеристики

Таблица 2. Основные технические характеристики

На предприятии ООО «ГЛОБУС» были разработаны и успешно испытаны собственные схемы управления работой пьезоэлектрических приемопередатчиков, а также созданы новые оригинальные алгоритмы обработки поступающих от них сигналов.

Это позволило:

  • существенно расширить динамический диапазон измерения расхода газа до значений порядка 1:2000;
  • повысить точность измерений до 1% в большинстве задач;
  • использовать расходомеры «Ирга-РУ» на трубопроводах практически любого диаметра;
  • измерять расход разнообразных по своим физико-химическим свойствам газовых сред;
  • проводить измерения с большой скоростью, в широком диапазоне температур и давлений;
  • не вносить в трубопровод дополнительные потери давления;
  • расширить число исполнений расходомеров для применения в различных условиях и отраслях промышленности.

При этом расходомер «Ирга-РУ» имеет достаточно простую конструкцию и не требует значительных длин прямых участков до и после его установки, может работать во взрывоопасных зонах.

На предприятии ООО «ГЛОБУС» была освоена технология нанесения антиадгезионного покрытия на внутренние стенки расходомера во избежание налипания твердой фракции измеряемой среды. Это приводит к увеличению точности измерений и межповерочного интервала.

У предприятия ООО «ГЛОБУС» большой опыт создания полностью укомплектованных всем необходимым оборудованием узлов учета и контроля расхода газа, так называемых систем «под ключ». С появлением расходомеров «ИргаРУ» список задач, где целесообразно применение таких систем, существенно расширится.

Нашим предприятием реализованы новые варианты питания расходомеров, в том числе автономного питания от аккумулятора. В Среднеазиатском регионе особенно востребован вариант питания расходомеров от солнечных батарей. Почти безоблачная погода, периодические перепады энергоснабжения сделали наши узлы учета незаменимыми в Туркмении. Учитывая невысокое энергопотребление, узел учета на базе расходомера «Ирга-РУ», сможет месяцами обходиться без непосредственного обслуживания.

Узлы учета на базе расходомеров «Ирга-РУ» можно объединять в сеть, управляемую телеметрической системой ИРГА-ТС. Метрологическая информация от терминалов в центральный узел может передаваться различными способами: с помощью радиомодемов, GSM/GPRS или 4G/3G модемов и пр.

В электронный блок «Ирга-РУ» предусмотрена установка Wi-Fi модуля, служащего Web-сервером для обмена информацией с вычислительными устройствами. Тогда вычислителем может служить любой стационарный компьютер или мобильный телефон с установленным на нем программным обеспечением предприятия ООО «ГЛОБУС». В этом случае управление узлами учета и съем метрологической информации упрощается благодаря возможности удаленного доступа, отсутствию проводов и необходимости в дополнительном программном обеспечении.

ООО «ГЛОБУС» может модифицировать расходомер «Ирга-РУ» в соответствии с индивидуальными потребностями заказчиков в короткие сроки и без существенных изменений производственного цикла. Это возможно благодаря налаженному собственному производству механической и электронной части расходомера. В программное обеспечение, отвечающее за взаимодействие с пользователем расходомера, также могут быть внесены дополнения и изменения для реализации конкретных задач заказчиков.

На предприятии ООО «ГЛОБУС» была освоена технология нанесения антиадгезионного покрытия на внутренние стенки расходомера во избежание налипания твердой фракции измеряемой среды. Это приводит к увеличению точности измерений и межповерочного интервала.

Аналогичные ИРГА-РУ принципы измерения расхода, электронные схемы, алгоритмы обработки сигналов были применены ООО «ГЛОБУС» при создании ультразвуковых поверочных установок «КРАБ-УМ».

Нижний диапазон измерения расхода с их помощью лежит в окрестности нескольких литров в час, а погрешность этих установок не превышает 0,5%, что еще раз подтверждает высокую точность и возможность применения времяпролетного метода измерения скорости потока в разных отраслях промышленности.

Еще одно применение «Ирга-РУ» – эталон для создание автоматизированных калибровочно-поверочных стендов. У предприятия ООО «ГЛОБУС» есть успешный опыт разработки таких стендов.

Достоинства ультразвукового расходомера «Ирга-РУ»:

  • для диаметров трубопроводов от 25 мм до 200 мм не нужны прямые участки;
  • широкий диапазон измеряемых расходов;
  • отсутствие гидравлического сопротивления;
  • надежность (нет подвижных механических элементов);
  • высокая точность;
  • быстродействие;
  • помехозащищённость.

ООО «ГЛОБУС» осуществляет проектирование, монтаж, пуско-наладку, гарантийное и послегарантийное обслуживание узлов учета газа, пара, жидкости и количества тепловой энергии. Сервисный отдел оказывает услуги по ремонту и калибровке измерительных приборов с обязательной сдачей в поверку.

Продукция, выпускаемая ООО «ГЛОБУС», сертифицирована, лицензирована и внесена в государственные реестры средств измерений РФ и стран ближнего зарубежья (Азербайджан, Беларусь, Казахстан, Туркменистан, Узбекистан, Украина и др.).

Скачать статью в формате pdf →

308023, Белгород,
ул. Садовая, д. 45А
☎ 8 800 350-83-60
globus@irga.ru
www.irga.ru


Читайте также: