Metran Руководство по эксплуатации: Преобразователь расхода вихреакустический Метран-300ПР Manuals & Guides [ru]

Руководство по эксплуатации

СПГК.407131.026 РЭ, версия 46

Метран-30 0 ПР

42 1364

Преобразователи
расхода
вихреакустические
Метран-300 ПР

Руководство по эксплуатации

2

СОДЕРЖАНИЕ

1 Описание и работа ................................................................................................................... 4

1.1 Назначение изделия .................................................................................................. 4

1.2 Характеристики ......................................................................................................... 7

1.3 Состав изделия ......................................................................................................... 21

1.4 Устройство и работа ................................................................................................ 22

1.5 Маркировка и пломбирование ............................................................................... 28

2 Использование по назначению ........................................................................................... 29

2.1 Подготовка изделия к использованию ................................................................. 29

2.2 Использование изделия ........................................................................................... 46

3 Техническое обслуживание ................................................................................................ 53

4 Поверка .................................................................................................................................... 54

5 Хранение ................................................................................................................................. 76

6 Транспортирование ............................................................................................................... 77

Приложение А Перечень документов, на которые даны ссылки в настоящем

руководстве по эксплуатации .................................................................. 78

Приложение Б Перечень материалов преобразователя, контактирующих с

измеряемой средой ..................................................................................... 80

Приложение В Код комплекта монтажных частей преобразователя ........................... 83

Приложение Г Зависимость давления насыщенных паров воды от температуры .... 85

3

Приложение Д Методика оценки потерь давления при установке

преобразователя …………………………………...…………..…...86

Приложение Е Габаритные и установочные размеры преобразователя.……93
Приложение Ж Монтаж преобразователя………………………………………101

Приложение И Конструкция cтруевыпрямителя………………………………..105

Приложение К Вставка технологическая………………………………………..106

Приложение Л Схемы соединений преобразователя со вторичными

приборами…….……………………………………….……107

Приложение М Схема установки приспособления для демонтажа

преобразователя………………………………………………115

Приложение Н Схемы установки тела обтекания…………………………………116

Приложение П Схемы соединений и подключений преобразователя

при поверке…………….……………………………….…….……121

4

Настоящее руководство по эксплуатации предназначено для изучения

устройства, принципа работы, правил эксплуатации, технического обслужива­ния и поверки вихреакустического преобразователя расхода Метран-300ПР (в
дальнейшем - преобразователя).

В руководстве по эксплуатации приведены основные технические харак­теристики преобразователя, сведения о работе отдельных функциональных
устройств, требования, которые должны выполняться при монтаже и эксплуата­ции, указания по поверке, правила транспортирования и хранения и другие све­дения, необходимые для обеспечения правильной эксплуатации преобразователя.

При эксплуатации преобразователя дополнительно руководствоваться
паспортом СПГК.407131.026 ПС.

Конструкция преобразователя предприятием-изготовителем постоянно со-

вершенствуется, поэтому могут быть незначительные отличия от приведенного
в настоящем документе описания, не влияющие на работоспособность и техни­ческие характеристики преобразователя.

Перечень документов, на которые даны ссылки в настоящем руководстве
по эксплуатации, приведен в приложении А.

1 ОПИСАНИЕ И РАБОТА

1.1 Назначение изделия

1.1.1 Преобразователь предназначен для измерения расхода и объема во-

ды и водных растворов в заполненных трубопроводах в системах водо- и тепло­снабжения (питьевого, горячего, технического) как в составе теплосчетчиков или
счетчиков-расходомеров, так и автономно.

1.1.2 Вид климатического исполнения преобразователя УХЛ 3.1 по

ГОСТ 15150, но для работы при температурах от минус 40 С до плюс 70 С.

1.1.3 Преобразователь предназначен для работы во взрывобезопасном

помещении.

5

IV

V

VI

VII

VIII

IX

X

XII

XI

II

I

III

XIII

1.1.4 Порядок записи обозначения преобразователей при заказе:

Метран-300ПР - 50 - А - 0,1 - 02 - 42 - H - Mod - И - ШР - КI - П ТУ4213-026-12580824-96

I – наименование преобразователя.

II - диаметр условного прохода преобразователя Ду, мм (25, 32, 50, 80,

100, 150, 200, 250, 300).

III - код преобразователя в зависимости от способа монтажа:

- А - код преобразователя с коническими переходами, выполненными

в проточной части, для Ду 25, 32, 50, 80, 100 мм;

- В - код преобразователя с коническими переходами, монтируемыми

на трубопровод отдельно от проточной части, для Ду 150, 200 мм;

- L – код преобразователя с проточной частью, выполненной литье-

вым способом (конические переходы в проточной части).

Примечание - Для преобразователей Ду 250, Ду 300 мм код не указывается.

IV – цена импульса выходного сигнала согласно таблице 1.2.

V – код материалов комплекта монтажных частей, контактирующих с изме-

ряемой средой согласно приложению Б.

Примечание - Код не указывается при записи в поле ХI - К0.

VI – код наличия и вида токового выходного сигнала 4-20 мА с линейно
возрастающей характеристикой (42) или 20-4 мА с линейно убывающей харак­теристикой (24).

VII - код наличия цифрового сигнала по HART протоколу – Н (только при
наличии токового выходного сигнала).

VIII - код наличия цифрового сигнала по ModBus протоколу – Mod.

IX - код наличия ЖКИ - И.

X - код электрического подсоединения питания и импульсного выхода:

сальниковый ввод (C) или штепсельный разъём (ШР).

XI - код комплекта монтажных частей согласно приложению В.

XII – код наличия протокола проливки – П.

6

XIII - нормативный документ (технические условия) на преобразователь.

Примечание – При оформлении заказа обозначение ТУ не указывать.

Примеры записи условного обозначения:

- при заказе преобразователя Метран-300ПР с диаметром условного про-

хода проточной части преобразователя Дy80 мм, с коническими переходами, вы­полненными в проточной части преобразователя (исполнение А), с ценой им­пульса 0,01 м

3

/имп, с материалами, контактирующими с измеряемой средой, по
коду 01 (материалы проточной части), с токовым выходным сигналом 4-20 мА, с
цифровым выходным сигналом по HART- протоколу, с ЖКИ, с подключением
внешних электрических цепей питания и импульсного выходного сигнала через
сальниковый ввод (С), с комплектом монтажных частей по коду К1, с протоко­лом проливки:

Метран-300ПР – 80 – А – 0,01 – 01 – 42 – Н – И – С – КI – П;

- в документации другой продукции, в которой может применяться преоб-

разователь Метран-300ПР с диаметром условного прохода проточной части пре­образователя Дy200 мм, с коническими переходами, монтируемыми на трубо­провод отдельно от проточной части (исполнения В), с ценой импульса
0,1 м

3

/имп, с материалами, контактирующими с измеряемой средой, по коду 02

(материалы проточной части), с цифровым выходным сигналом по Modbus-
протоколу, с подключением внешних электрических цепей цепей питания и им­пульсного выходного сигнала через штепсельный разъём (ШР), с комплектом
монтажных частей по коду К2:

Метран-300ПР – 200 – В – 0,1 – 02 – Мod – ШР – К2 ТУ 4213-026-12580824-96.

7

Ду,

мм

Значения расхода, м3/ч

Q

min

Q

max

Q

1

Q

2

25

0,18

9

0,3

0,6

32

0,25

20

0,5

1,0

50

0,40

50

1,0

2,0

80

1,00

120

2,5

5,0

100

1,50

200

4,0

8,0

150

5,00

400

8,0

16,0

200

6,00

700

14,0

28,0

250

12,00

1400

34,0

68,0

300

18,00

2000

48,0

96,0

Примечание: Q1 и Q2 – граничные значения нормирования расхода при

1.2 Характеристики

1.2.1 Преобразователь предназначен для измерения объема и расхода во-

ды и водных растворов со следующими параметрами:

- температура от 1 до 150 С;

- избыточное давление до 1,6 МПа;

- вязкость до 2 10-6 м2/с.

1.2.2 Минимальные и максимальные значения измеряемого расхода в за-

висимости от диаметра условного прохода преобразователя (Ду) указаны в таб­лице 1.1.

Таблица 1.1

1.2.3 Для предотвращения кавитации и обеспечения работоспособности

преобразователя при расходе Q избыточное давление жидкости Р на расстоя­нии 5 Ду ниже преобразователя должно быть не менее вычисленного по форму­ле:

P = 3P+1,3Pнп(t), (1.1)

где P – избыточное давление в трубопроводе на расстоянии 5 Ду ниже преобра-
зователя, МПа (кгс/см

2

);

Pнп(t) - давление насыщенных паров жидкости при ее фактической темпе-

ратуре t, МПа (кгс/см

2

). Значение P

для воды приведено в приложении Г;

нп

8

Q

C

Т

6

106,3 



n1

2



Р – потери давления на преобразователе при расходе Q согласно прило-

жению Д, МПа (кгс/см

2

).

1.2.4 Преобразователь имеет импульсный выходной сигнал типа «замкну-

то/разомкнуто» (оптопара). Дополнительно могут присутствовать, как опции,
выходные сигналы других типов:

- аналоговый сигнал постоянного тока (в дальнейшем – токовый сигнал);

- цифровой сигнал на базе HART протокола в стандарте Bell-202;

- цифровой сигнал на базе протокола ModBus RTU в стандарте EIA RS-485;

- сигнал на ЖКИ.

1.2.5 Параметры импульсного выходного сигнала

1.2.5.1 Импульсный выходной сигнал типа «замкнуто/разомкнуто» обес­печивает максимальный ток коммутации 32 мА, максимальное напряжение
коммутации 30 В и имеет гальваническую развязку от корпуса преобразователя,
аналогового сигнала и цифрового сигнала в стандарте RS-485.

1.2.5.2 Номинальная статическая характеристика преобразователя по им­пульсному выходному сигналу имеет вид:

(1.2)

где Т – период следования выходных импульсов Т, мс;

Q –значение измеренного преобразователем расхода, м3/ч;
С – цена импульса преобразователя, м3/имп.

1.2.5.3 Цена и длительность импульса импульсного выходного сигнала

преобразователя настраивается по цифровым протоколам.

Преобразователь имеет основную цену (С1) и длительность импульса (

приведённую в таблице 1.2.



),

1

Преобразователь так же имеет возможность изменения цены на C2 и дли-

тельности импульса τ

Длительность импульсов τ

.

2

, мс, вычисляется по формуле:

2

, (1.3)

9

1

106,3

max

6

2

2







Q

C



Ду, мм

Основная цена импульса С1, м

3

/имп

Рекомендуемая цена импульса
С

2,

м

3

/имп

Основная длительность импульса



1

=100, мс

Рекомендуемая длительность
импульса



2

= 10 мс



2

= 100 мс

25; 32

0,001

0,0001

0,01

50; 80; 100

0,010

0,0010

0,10

150; 200,

250, 300

0,100

0,0100

1,00

где n – любое целое число из диапазона от 1 до 250 и удовлетворяет условию:

где Q

- максимальное значение измеряемого расхода согласно таблице 1.1.

max

Рекомендуемые значения цены (С

дены в таблице 1.2.

Таблица 1.2

, (1.4)

) и длительность импульса (

2



) приве-

2

1.2.5.4 Максимальное напряжение на импульсном выходе преобразовате-
ля в состоянии “замкнуто” при максимальном токе коммутации не превышает
1,5 В.

1.2.5.5 Объем измеряемой среды V, м3, вычисляется по формуле:

, V=NС, (1.5)

где N – количество импульсов, поступивших на импульсный выход преобразо­вателя, имп;

С- цена импульса преобразователя , м3/имп.

10

,

)()(

minmax

min

НПИВПИ

НПИ

QQ

IIQQ

II







Q

1.2.6 Параметры ЖКИ

1.2.6.1 ЖКИ отображает следующую информацию:

- величину мгновенного расхода, м3/ч;

- величину накопленного объема, м3;

- время наработки преобразователя расхода, ч;

- температуру измеряемой среды, ºС;

- коды исключительных ситуаций - символы «о», «L», «d», «H», «А», «Е».

1.2.6.2 Формат отображения информации на ЖКИ:

- величина мгновенного расхода – ХХХ,ХХ м

3

/ч (число знаков после запя-

той зависит от текущего значения расхода и устанавливается автоматически);

- величина накопленного объема – ХХХХХХХ,Х м3 (число знаков после
запятой определяется ценой импульса и устанавливается автоматически);

- время наработки – ХХХХХ,Х ч;

- температура измеряемой среды – ХХ,Х ºС.

Примечание - Отображение времени наработки и температуры происхо-

дит попеременно в одной строке с интервалом (4 ± 0,5) с.

1.2.7 Параметры токового выходного сигнала

1.2.7.1 Токовый сигнал составляет 4-20 мА (20-4 мА), имеет гальваниче-

скую развязку от корпуса преобразователя, импульсного сигнала, цифрового
сигнала в стандарте RS-485 и передается по токовой петле отдельно от линий
питания преобразователя (четырехпроводная схема включения).

1.2.7.2 Номинальная статическая характеристика преобразователя по то­ковому выходному сигналу с линейно возрастающей зависимостью аналогового
выходного сигнала от входной измеряемой величины имеет вид:

(1.6)

где I – текущее значение выходного сигнала, мА;

– текущее значение расхода, м3/ч;

I

и I

max

– верхнее и нижнее предельные значения выходного сигнала, мА;

min

11

ВПИ

Q

НПИ

Q

,

)()(

minmax

max

НПИВПИ

НПИ

QQ

IIQQ

II







10

1

max

 QQQ

НПИВПИ














,)12(42

0

max

min

UR

R

и

вому сигналу, м

– верхний и нижний пределы измеряемого расхода по токо-

3

/ч.

1.2.7.3 Номинальная статическая характеристика преобразователя по то-

ковому выходному сигналу с линейно убывающей зависимостью аналогового
выходного сигнала от входной измеряемой величины имеет вид:

где I, I

max

, Q, Q

НПИ,

, I

min

, Q

, то же, что и в формуле (1.6).

ВПИ

(1.7)

1.2.7.4 Преобразователь имеет возможность перенастройки характеристи-

ки токового выходного сигнала с линейно возрастающей на линейно убываю­щую и наоборот.

1.2.7.5 Преобразователь имеет возможность изменения измеряемого диа­пазона для токового выходного сигнала (Q

ВПИ

- Q

) по цифровым сигналам,

НПИ

минимальное значение которого вычисляется по формуле:

где Q

, м3/ч - в соответствии с таблицей 1.1.

max

(1.8)

1.2.7.6 Сопротивления нагрузки R, Ом, для токового сигнала преобразова-
теля составляет:

(1.9)

где U – напряжение питания, В, согласно 1.2.10.1.

Примечание - При использовании HART - протокола минимальное сопро-

тивление нагрузки составляет не менее 250 Ом.

1.2.7.7 Питание токового сигнала осуществляется от внутреннего блока
питания преобразователя, гальванически развязанного от напряжения питания и
корпуса преобразователя.

12

1.2.8 Параметры цифровых выходных сигналов

1.2.8.1 Цифровой выходной сигнал на базе HART-протокола обеспечивает

связь преобразователя с другими устройствами при помощи частотно модулиро­ванного сигнала, наложенного на токовый сигнал и соответствует:

а) физические параметры – требованиям спецификации физического уров-

ня HART протокола редакции 8.1 версии HCF-SPEC-54;

б) канальный уровень – требованиям спецификации канального уровня

HART протокола редакции 2.1 версии HCF-TEST-2;

в) прикладной уровень (универсальные, общие и специальные команды) –

требованиям 1.2.8.3.

1.2.8.2 Цифровой выходной сигнал на базе ModBus-протокола обеспечива­ет связь преобразователя с другими устройствами при помощи дифференциаль­ного сигнала по отдельной двухпроводной линии связи и соответствует:

а) физические параметры – требованиям интерфейса EIA RS-485;
б) канальный уровень – требованиям протокола ModBus RTU;
в) прикладной уровень – требованиям протокола ModBus RTU и требова-

ниям 1.2.8.3.

1.2.8.3 Прикладной уровень цифровых сигналов обеспечивает:

а) передачу следующих параметров:

- заводского номера преобразователя;

- заводского номера проточной части;

- максимального и минимального пределов измерений преобра-

зователя, (Q

max

и Q

min

3

), м

/ч (согласно таблице 1.1) ;

- величины мгновенного расхода, м3/ч;

- величины накопленного объема, м3;

- кода нештатных ситуаций;

- времени наработки преобразователя, ч;

- значения выходного токового сигнала, мА;

- процента диапазона (только для HART-протокола ), %;

- частоты образования вихрей (только для HART-протокола ), Гц;

13

- температуры измеряемой среды, ºС;

- верхнего и нижнего пределов измеряемого расхода для токового

сигнала (Q

б) изменение следующих параметров:

сигнала (Q

1.2.9 Погрешность измерения преобразователя

1.2.9.1 Пределы допускаемой основной относительной погрешности из-

ВПИ

и Q

НПИ

), м3/ч;

- цены импульса импульсного выходного сигнала, м3/имп;

- длительности импульса, мс;

- времени демпфирования, с.

- пароля для доступа к программированию режимов;

- верхнего и нижнего пределов измеряемого расхода для токового

ВПИ

и Q

НПИ

), м3/ч;

- времени демпфирования, с;

- цены импульса импульсного сигнала, м3/имп;

- длительности импульса импульсного сигнала, мс.

мерения объема по импульсному выходному сигналу, объема и расхода по циф­ровым выходным сигналам не превышают:

-  1,0 % - при значениях расхода в диапазоне от Q2 до Q

max

;

-  1,5 % - при значениях расхода в диапазоне от Q1 до Q2;

где Q

-  3,0 % - при значениях расхода в диапазоне от Q

и Q2 - величины расходов согласно таблице 1.1.

1

до Q1,

min

1.2.9.2 Пределы допускаемой погрешности преобразования токового вы-

ходного сигнала не превышают  0,2 % от диапазона измерения. Погрешность
измерения расхода по токовому выходному сигналу складывается из основной
погрешности измерения расхода и погрешности преобразования токового вы­ходного сигнала.

1.2.9.3 Пределы допускаемой дополнительной погрешности измерения
расхода по токовому выходному сигналу, вызванной изменением температуры
окружающего воздуха от (20 ± 3) ºС до любой температуры в рабочем диапа-

14

зоне температур (1.1.2), не превышает  0,1 % от диапазона изменения выход­ного сигнала на каждые 10 ºС.

1.2.9.4 Пределы допускаемой основной относительной погрешности измере-

ния времени наработки по цифровым выходным сигналам не превышают  0,1%.

1.2.10 Параметры питания преобразователя

1.2.10.1 Питание преобразователя осуществляется от внешнего источника
постоянного тока напряжением от 16 до 36 В.

Источник питания должен удовлетворять следующим требованиям:

- пульсации выходного напряжения не превышают 0,5 % от номинального
значения выходного напряжения при частоте гармонических составляющих, не
превышающей 500 Гц;

- среднеквадратичное значение шума в полосе частот от 500 Гц до
10 кГц не превышает 2,2 мВ (при использовании цифрового выходного сигнала

на базе HART протокола).

1.2.10.2 Потребляемая мощность преобразователя не более 3,6 Вт.

ВНИМАНИЕ! ДЛЯ ПИТАНИЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ СЛЕДУЕТ ИСПОЛЬ-

ЗОВАТЬ ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ С ПОРОГОМ ОГРАНИЧЕНИЯ ТОКА НЕ МЕНЕЕ
100 мА (ВИД ЗАЩИТЫ ИП ОГРАНИЧЕНИЕ ТОКА) ИЛИ ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ
С ТОКОМ СРАБАТЫВАНИЯ ЗАЩИТЫ НЕ МЕНЕЕ 250 мА (ДЛЯ ИП С ТРИГЕРР­НОЙ ЗАЩИТОЙ).

1.2.11 Требования к функциям самодиагностики

1.2.11.1 Преобразователь прекращает измерение расхода и объема и пере-

ходит в режим сигнализации о возникновении исключительной ситуации в сле­дующих случаях:

- расход отсутствует;

- расход меньше 0,8Q

- расход больше 1,5·Q

min

max

;

;

- хаотичное вихреобразование в проточной части;

- воздух в проточной части;

- отсутствие воды в проточной части.

15

При возникновении любой исключительной ситуации на колодке элек­тронного блока загорается красный светодиод, поступление импульсов на им­пульсный выход прекращается, по цифровым сигналам передается нулевое зна­чение расхода. Значение тока по токовому сигналу устанавливается (3,90 ± 0,05)
или (20,8 ± 0,8) мА при возрастающей или убывающей характеристиках соот­ветственно.

1.2.11.2 При отсутствии расхода на ЖКИ индицируется нулевое значение

расхода и символ “о”. По импульсному сигналу поступление импульсов пре­кращается, по цифровым сигналам передается нулевое значение расхода и уста­новлен флаг «Расход отсутствует». Значение тока по токовому сигналу устанав­ливается (3,90 ± 0,05) или (20,8 ± 0,8) мА при возрастающей или убывающей
характеристиках соответственно.

1.2.11.3 При снижении расхода ниже 0,8Q

на ЖКИ индицируется нуле-

min

вое значение расхода и символ «L». По импульсному сигналу поступление им­пульсов прекращается, по цифровым сигналам передается нулевое значение
расхода, сообщение «Первичная переменная вне диапазона» и установлен флаг
«Расход < мин. доп. для данного Ду». Значение тока по токовому сигналу уста­навливается (3,90 ± 0,05) или (20,8 ± 0,8) мА при возрастающей или убывающей
характеристиках соответственно.

1.2.11.4 При увеличении расхода выше 1,5Q

на ЖКИ индицируется

max

нулевое значение расхода и символ «H». По импульсному сигналу
поступление импульсов прекращается, по цифровому сигналу передается нуле­вое значение расхода и установлен флаг «Расход > макс. доп. для данного Ду».
Значение тока по токовому сигналу устанавливается (3,90 ± 0,05) или
(20,8 ± 0,8) мА при возрастающей или убывающей характеристиках соответ­ственно.

1.2.11.5 При возникновении хаотичного вихреобразования в проточной
части на ЖКИ индицируется нулевое значение расхода и символ «d», при этом
поступление импульсов по импульсному сигналу прекращается, значение тока

16

по токовому сигналу устанавливается (3,90 ± 0,05) или (20,8 ± 0,8) мА при
возрастающей или убывающей характеристиках соответственно, по цифровым
сигналам передается нулевое значение расхода и устанавливается флаг «Пре­вышен порог по дисперсии».

П р и м еч ан и е – Хаотичное вихреобразование в проточной части пре-

образователя может возникнуть при попадании в проточную часть посторонне­го предмета (окалина, камень, тряпка и др.), неполном заполнении трубопрово­да или наличии пузырьков воздуха в измеряемой жидкости.

1.2.11.6 При наличии воздуха в проточной части (в случае когда уровень
воды в трубе более половины диаметра проточной части или при сильной кави­тации за телом обтекания) на ЖКИ индицируется нулевое значение расхода и
символ «А», при этом поступление импульсов по импульсному сигналу пре­кращается, значение тока по токовому сигналу устанавливается (3,90 ± 0,05) или
(20,8 ± 0,8) мА при возрастающей или убывающей характеристиках соответ­ственно, по цифровым сигналам передается нулевое значение расхода и уста­навливается флаг «Воздух в проточной части».

1.2.11.7 При отсутствии воды в проточной части или в случае, когда уро­вень воды менее половины диаметра проточной части на ЖКИ индицируется
нулевое значение расхода и символ “Е”. По импульсному сигналу поступление
импульсов прекращается, по цифровым сигналам передается нулевое значение
расхода и установлен флаг «Проточная часть не заполнена». Значение тока по
токовому сигналу устанавливается (3,90 ± 0,05) или (20,8 ± 0,8) мА при возрастаю­щей или убывающей характеристиках соответственно.

Примечание – При установлении нулевого значения нижнего предела из-

мерения по токовому сигналу значение тока при наступлении исключительных
ситуаций по 1.2.11.3, 1.2.11.4 устанавливается (4,00 ± 0,05) или (20,00 ± 0,05) мА при
возрастающей или убывающей характеристиках соответственно.

1.2.12 Динамические характеристики

1.2.12.1 Время установления всех выходных сигналов преобразователя

17

Ду,

мм

dн,

мм

k,

м3/(чГц)

Ду,
мм

dн,

мм

k,

м3/(чГц)

Ду,

мм

dн,

мм

k ,

м3/(чГц)

25

5,4

0,02398

80

17,0

0,84080

200

34,5

12,42460

32

7,0

0,04859

100

21,0

1,59690

250

50,0

49,91300

50

10,5

0,20110

150

27,5

5,33330

300

50,0

79,09610

Примечание - dн - номинальный размер тела обтекания

t

, с, после скачкообразного изменения расхода от некоторого значения до зна-

Q

чения Q не превышает значения, вычисляемого по формуле:

tQ = 3·tД + 60k/Q, (1.10)

где tД – время демпфирования, устанавливаемое в диапазоне от 0,5 до 85,0 с;

k – коэффициент преобразования (к-фактор) преобразователя выбирается

по таблице 1.3.

Таблица 1.3

1.2.12.2 Время установления всех выходных сигналов преобразова­теля t0, с, после скачкообразного уменьшение расхода до нуля не превышает
значения, вычисляемого по формуле:

t0 = 3·tД + 15k/Q

, (1.11)

min

где tД, k – тоже, что и в формуле (1.10);
Q

– минимальный расход согласно таблице 1.1.

min

Примечания

1 Под временем установления выходного сигнала понимают время, про­шедшее с момента скачкообразного изменения измеряемого параметра, до мо­мента, когда выходной сигнал преобразователя окончательно войдёт в зону
установившегося состояния, отличающуюся на ± 5 % от изменения выходного
сигнала, соответствующего скачку измеряемого параметра.

2 При проверке динамических характеристик импульсного сигнала время
установления импульсного сигнала преобразователя tQ после скачкообразного
изменения расхода от некоторого значения до значения Q, определяемое по
формуле (1.10), увеличивается на период следования импульса, вычисленный
по формуле (1.2).

3 При проверке динамических характеристик цифрового сигнала учиты­вается время опроса HART-мастера – не более 1 с.

18

1.2.13 Параметры электрической изоляции преобразователя

1.2.13.1 Электрическая изоляция преобразователя между электрическими

цепями импульсного, токового, цифрового на базе ModBus-протокола выход­ных сигналов и корпусом преобразователя при температуре окружающего воз­духа (25  10) 0С и относительной влажности от 30 до 80 % выдерживает
напряжение переменного тока синусоидальной формы частотой от 45 до 65 Гц
со среднеквадратическим значением 150 В в течение 1 мин. При этом ток утеч­ки не превышает значения 1 мА.

1.2.13.2 Электрическая изоляция преобразователя между электрическими

цепями импульсного, токового, цифрового на базе ModBus-протокола выходных
сигналов и корпусом преобразователя при относительной влажности (95  3) % с
температурой окружающего воздуха 35 С выдерживает напряжение перемен­ного тока синусоидальной формы частотой от 45 до 65 Гц со среднеквадратиче-

ским значением 150 В в течение 1 мин. При этом ток утечки не превышает зна­чения 1 мА.

1.2.13.3 Электрическое сопротивление изоляции между электрическими
цепями импульсного, токового, цифрового на базе ModBus-протокола выход-
ных сигналов и корпусом преобразователя не менее:

- 1 МОм при относительной влажности (95  3) % и температуре окружа­ющего воздуха плюс от 15 до 35 0С;

- 5 МОм при температуре окружающего воздуха плюс (70 ± 2) 0С;

- 20 МОм при температуре окружающего воздуха (25  10)

0

С и относи-

тельной влажности от 30 до 80 %.

1.2.14 Преобразователь устойчив к воздействию внешнего переменного с
частотой 50 Гц и постоянного магнитного поля напряженностью до 400 А/м.

1.2.15 Преобразователь устойчив к воздействию температуры окружаю­щего воздуха в диапазоне от минус 40 до плюс 70 С.

19

1.2.16 Преобразователь устойчив к воздействию атмосферного давления
от 84,0 до 106,7 кПа (от 630 до 800 мм рт.ст.).

1.2.17 Преобразователь устойчив к воздействию повышенной влажности

окружающей среды (95±3)% при температуре плюс 35 С и более низких тем­пературах, без конденсации влаги.

1.2.18 Преобразователь по защищенности от воздействия окружающей
среды (пыли и воды) соответствует исполнению IР65 по ГОСТ 14254.

1.2.19 Преобразователь прочен при воздействии вибрации, соответству­ющей исполнению N4 по ГОСТ Р 52931.

1.2.20 Преобразователь удовлетворяет требованиям по электромагнитной
совместимости, согласно ГОСТ Р 51649:

1.2.20.1 Устойчивость к воздействию индустриальных радиопомех:

а) преобразователь устойчив к воздействию наносекундных импульсных

помех в соответствии с ГОСТ 30804.4.4, степень жесткости 3;

б) преобразователь устойчив к воздействию микросекундных импульсных

помех большой энергии в соответствии с ГОСТ Р 51317.4.5, степень жесткости
1 по схеме «провод-провод» и степень жесткости 2 по схеме «провод-земля»;

в) преобразователь устойчив к воздействию радиочастотного электромаг­нитного поля (в диапазоне частот от 26 до 1000 МГц) в соответствии с
ГОСТ 30804.4.3, степень жесткости 2;

г) преобразователь устойчив к воздействию электростатических разрядов
в соответствии с ГОСТ 30804.4.2, степень жесткости 2 при контактном разряде
и степень жесткости 3 при воздушном разряде;

Критерий качества функционирования – А.

1.2.20.2 Дополнительная погрешность преобразователя по токовому вы-

ходному сигналу, вызванная воздействием индустриальных помех не превыша­ет  1 % от диапазона измерения.

Примечание – Уровень ВЧ-пульсаций в полосе частот свыше 5 кГц и ам­плитуда импульсов выходного сигнала длительностью менее 100 мс не норми­руются.

1.2.20.3 Преобразователь соответствует нормам помехоэмиссии, уста-

новленным для класса Б по ГОСТ Р 51318.22.

20

1.2.20.4 Преобразователь соответствует требованиям ГОСТ Р 51522.1,

ТР ТС 020/2011 «Электромагнитная совместимость технических средств». Де­кларация о соответствии TC N RU Д-RU.АВ72.В.02116, дата регистрации

14.11.2014, принята ЗАО «Промышленная группа «Метран».

1.2.21 Проточная часть преобразователя должна быть прочной к воздей-

ствию испытательного давления до 2,4 МПа (24 кгс/см

2

).

1.2.22 Материалы, из которых изготовлены контактирующие с измеряе-

мой средой элементы конструкции преобразователя, указаны в приложении Б.

1.2.23 Габаритные и установочные размеры и масса преобразователя при-

ведены в приложении Е.

1.2.24 Требования к преобразователю в транспортной таре

1.2.24.1 Преобразователь в транспортной таре, в зависимости от исполне-

ния, прочен к воздействию температуры окружающего воздуха в диапазоне:

- от минус 50 до плюс 50 С – для исполнений без ЖКИ;

- от минус 40 до плюс 50 С – для исполнений с ЖКИ.

1.2.24.2 Преобразователь в транспортной таре прочен к воздействию по-

вышенной влажности воздуха (95 ± 3) % при температуре плюс 35С и более
низких температурах, без конденсации влаги.

1.2.24.3 Преобразователь в транспортной таре прочен к воздействию виб­рации по группе F3 по ГОСТ Р 52931, действующей в направлении, обозначен­ном на таре манипуляционным знаком "Верх".

1.2.25 Средний срок службы преобразователя - не менее 8 лет.

21

1.3 Состав изделия

1.3.1 Преобразователь представляет собой моноблочную конструкцию,
состоящую из проточной части и электронного блока. В состав изделия входят
также комплект монтажных частей согласно приложению В.

По требованию заказчика за отдельную плату поставляются следующие

изделия:

- переходник с запорной арматурой;

- заглушка;

- технологическая вставка;

- запасное тело обтекания;

- приспособление для демонтажа;

- струевыпрямитель;

- USB – модем Метран - 682 ТУ 4218-052-12580824 ;

- конфигурационная программа HART – Master и руководство пользова-
теля программы HART – Master;

- конфигурационная программа Modbus – Master (версия 2.0 и выше) и
руководство пользователя программы Modbus – Master.

22

Рисунок 1.2 - Блок-схема преобразователя

1

2

4

3

5

6

7

1 2 4

3

5

6

7

1.4 Устройство и работа

1.4.1 Принцип работы преобразователя

В преобразователе реализован вихревой метод измерения расхода. Этот
метод основан на явлении Ван Кармана: при обтекании неподвижного твердого
тела потоком жидкости за телом образуется вихревая дорожка, состоящая из
вихрей, поочередно срывающихся с противоположных сторон тела.

На рисунке 1.1 показано обтекание призмы потоком и образование вихрей.

Рисунок 1.1

Частота образования вихрей за телом пропорциональна скорости потока.
Детектирование вихрей и определение частоты их образования позволяет опре­делить скорость и объемный расход среды.

В качестве тела обтекания применяется призма трапецеидального сече­ния, а детектирование вихрей производится с помощью ультразвукового луча.

1.4.2 Описание функциональной схемы

Преобразователь состоит из проточной части и электронного блока.

Блок-схема преобразователя приведена на рисунке 1.2.

23

В корпусе проточной части расположены тело обтекания - призма трапе­цеидальной формы (1), пьезоизлучатель ПИ (2), пьезоприемник ПП (3) и термо­датчик (7).

Электронный блок включает в себя генератор (4), фазовый детектор (5), мик­ропроцессорный адаптивный фильтр с блоком формирования выходных сигна­лов (6).

Тело обтекания расположено на входе жидкости в проточную часть. При обте­кании этого тела потоком жидкости за ним образуется вихревая дорожка, частота
следования вихрей в которой с высокой точностью пропорциональна объемному
расходу.

За телом обтекания в корпусе проточной части диаметрально противопо­ложно друг другу расположены ультразвуковые пьезоизлучатель ПИ и пьезопри­емник ПП. На ПИ от генератора подается переменное напряжение, которое пре­образуется в ультразвуковые колебания. Пройдя через поток, эти колебания в ре­зультате взаимодействия с вихрями оказываются модулированными по фазе. На
ПП ультразвуковые колебания преобразуются в электрические и подаются на фа­зовый детектор.

Для увеличения динамического диапазона преобразователя за счет изме­рения малых расходов, где характеристика преобразователя нелинейная и зави­сит от температуры теплоносителя, в проточную часть установлен термодатчик.
Показания термодатчика автоматически учитываются при вычислении расхода
в области малых его значений.

На фазовом детекторе определяется разность фаз между сигналами с при­емника и опорного генератора. На выходе фазового детектора образуется
напряжение, частота изменения которого равна частоте образования вихрей и
является мерой расхода.

Для фильтрации случайных составляющих сигнал с фазового детектора
подается на микропроцессорный адаптивный фильтр и затем в блок формиро­вания выходных сигналов.

24

Таким образом, в результате преобразований и программной обработки
электронный модуль формирует выходные сигналы, указанные в 1.2.4.

1.4.3 Конструкция преобразователя

Основные элементы конструкции преобразователя приведены на рисунке 1.3.

Проточная часть преобразователя (1) представляет собой полый цилиндр
специальной конструкции, в котором установлены тело обтекания (2), термо­датчик и пъезопреобразователи.

Для снижения требований к длинам прямых участков до и после преобра­зователя и повышения временной стабильности метрологических характеристик
преобразователя используются конические сужения потока – конфузор и диф­фузор, установленные на входе в проточную часть и выходе из проточной ча­сти. У преобразователей исполнений А и L конфузор и диффузор выполнены
непосредственно в проточной части, у преобразователей исполнения В конфу­зор и диффузор изготовляются и монтируются отдельно. У преобразователей
Ду250, Ду300 мм конфузоры и диффузоры отсутствуют.

Общий вид преобразователей, габаритные и установочные размеры при­ведены в приложении Е.

Для увеличения срока службы преобразователя и минимизации отложе­ний проточная часть изготовлена из нержавеющей стали и обработана по высо­кому классу чистоты поверхности.

25

+ -

Т Е С Т

1 2 3 4

Д

О

О

Д

7

8

3

6

4

5

9

1

2

А

А

в а р и а н т

1 0

1 1

Б

1 2

Б

Рисунок 1.3

26

Для проведения периодической поверки тело обтекания сделано съем­ным. Извлечение и установку тела обтекания следует производить согласно

2.2.5 настоящего руководства по эксплуатации.

Электронный блок преобразователя размещен в отдельном корпусе (3),
соединенном с проточной частью трубчатым кронштейном (4). В корпусе раз­мещены электронные платы и клеммная колодка (5). На колодке размещены два
светодиода (6).

Свечение красного светодиода сигнализирует о возникновении исключи­тельной ситуации (1.2.11.1). Зеленый светодиод мигает при поступлении им-
пульса на импульсный выход преобразователя.

Преобразователь имеет сальниковый ввод (10) или вилку
2РМГ22Б10Ш1Е1Б штепсельного разъема (7) (в зависимости от заказа), кото­рые служат для соединения преобразователя по импульсному выходному сиг­налу со вторичными приборами. При наличии аналогового токового сигнала и
(или) выходного сигнала на цифровом интерфейсе на противоположной боко­вой стороне корпуса располагается розетка 2РМ22Б10Г1В1 (8). Корпус элек­тронного блока закрыт крышками (11) и (12), уплотнение которых производится
резиновыми кольцами.

ЖКИ (при наличии) размещается под стеклом крышки электронного бло­ка (12). У преобразователей без ЖКИ крышка выполнена без стекла.

1.4.4 Выбор типоразмера преобразователя

Одним из важнейших условий штатной работы преобразователя и получения
достоверных результатов измерений при организации учета энергоносителей
является выбор оптимального типоразмера преобразователя, основными крите­риями которого служат:

- соответствие характеристик преобразователей реальным технологиче-

ским параметрам (диапазону реальных расходов, давлению в сети, свойствам
измеряемой среды);

- диаметр условного прохода трубопровода;

- оценка дополнительных гидравлических потерь;

27

- наличие элементов автоматики и регулирования.

При анализе технических условий на установку преобразователя необхо­димо располагать сведениями о реальных параметрах теплоносителя в трубо­проводе и рассматривать этот фактор в комплексе, учитывая тепловую нагрузку
на объект и температурный график (для систем теплоснабжения), количество
водоразборных устройств (для систем горячего и холодного водоснабжения) и
режимы потребления.

Диаметр условного прохода трубопровода зачастую значительно больше
диаметра условного прохода монтируемого преобразователя, поскольку реаль­ные расходы, как правило, меньше расчетных величин, а динамический диапа­зон преобразователя достаточно велик для проведения измерений в широкой
области расходов. Поэтому не следует отождествлять диаметр условного про­хода трубопровода с диаметром условного прохода преобразователя.

При оценке дополнительных гидравлических потерь, обусловленных
установкой преобразователя, важными показателями являются значения суще­ствующих напора и перепада давления в трубопроводе. Меньшее сопротивле­ние имеет преобразователь расхода, диаметр условного прохода которого ближе
к диаметру условного прохода трубопровода (методика оценки потерь давления
приведена в приложении Д). Выбирая преобразователь, необходимо также учи­тывать наличие в системе элементов автоматики и регулирования, поскольку
при регулировании может возникнуть такой режим, когда расход энергоносите­ля может оказаться в области минимального расхода (или ниже) для выбранного
типоразмера преобразователя.

Таким образом, принимая во внимание вышеизложенное и учитывая по­грешность измерений, необходимо стремиться, чтобы реальный расход контро­лируемой жидкости находился во второй трети диапазона расхода выбранного
типоразмера преобразователя.

28

1.5 Маркировка и пломбирование

1.5.1 Маркировка

1.5.1.1 Маркировка преобразователя производится на табличке, прикреп-

ленной к корпусу преобразователя.

1.5.1.2 Маркировка содержит следующую информацию:

- товарный знак предприятия-изготовителя;

- знак ЕАС – единый знак обращения продукции на рынке государств –

членов Таможенного союза;

- знак утверждения типа средства измерений;

- наименование преобразователя;

- технические характеристики:

 типоразмер (Ду);
 максимальный расход (Q
 напряжение питания (U
 максимальное рабочее давление (Р

пит

max

);

);

раб

);

 страна-изготовитель, месяц и год выпуска, заводской номер

преобразователя.

1.5.1.3 На корпусе проточной части стрелкой указано направление потока

измеряемой жидкости.

1.5.2 Пломбирование

1.5.2.1 Пломбирование производится с целью подтверждения прохожде-

ния преобразователем первичной или периодической поверок.

1.5.2.2 Пломбирование преобразователя осуществляется установкой
навесной пломбы Госповерителя на контровочную проволоку болтов, крепящих
тело обтекания в проточной части преобразователя, и установкой мастичной
пломбы Госповерителя и пломбы ОТК на корпусные детали электронного пре­образователя.

29

2 ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПО НАЗНАЧЕНИЮ

2.1 Подготовка изделия к использованию

2.1.1 Меры безопасности

2.1.1.1 При монтаже, эксплуатации, техническом обслуживании и демон-

таже преобразователя необходимо строгое соблюдение общих правил безопас­ности, учитывающих специфику конкретного вида работ.

2.1.1.2 Все операции по проверке, транспортированию и хранению преоб­разователя проводить, соблюдая требования по защите электронного блока от
статического электричества:

- транспортирование и хранение преобразователей на всех этапах произ­водить с закрытыми крышками;

- при поверке и подключении преобразователей пользоваться антистати­ческими браслетами;

- рабочие места при поверке преобразователей должны иметь электропро­водящее покрытие, соединённое с шиной заземления;

- все применяемые для поверки приборы должны быть заземлены.

2.1.1.3 К монтажу (демонтажу), эксплуатации, техническому обслужива-

нию преобразователей должны допускаться лица, изучившие настоящее руко­водство по эксплуатации преобразователей и прошедшие инструктаж по техни­ке безопасности при работе с электротехническими установками.

2.1.1.4 ВНИМАНИЕ: ЗАПРЕЩАЕТСЯ ЭКСПЛУАТАЦИЯ ПРЕОБРА­ЗОВАТЕЛЯ ПРИ СНЯТЫХ КРЫШКАХ!

2.1.1.5 Обязательного заземления корпуса преобразователя не требуется.
Однако, при питании нескольких преобразователей от одного источника пита­ния (при отсутствии гальванического разделения каналов питания) необходимо
обеспечить равенство потенциалов между проточными частями путем их
надежного заземления.

2.1.1.6 Замена, присоединение и отсоединение преобразователей от маги­стралей, подводящих измеряемую среду, должны производиться при полном
отсутствии давления в магистралях.

30

2.1.1.7 ВНИМАНИЕ: ЗАПРЕЩАЕТСЯ УСТАНОВКА И ЭКСПЛУАТА-

ЦИЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ НА ОБЬЕКТАХ, ГДЕ ПО УСЛОВИЯМ РАБОТЫ
ЗНАЧЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ МОГУТ ПРЕВЫСИТЬ ДОПУСТИМОЕ ЗНАЧЕНИЕ
Р = 1,6 МПА!

2.1.1.8 ВНИМАНИЕ: ПРИ ПРОВЕДЕНИИ МОНТАЖНЫХ, ПУСКО­НАЛАДОЧНЫХ РАБОТ И РЕМОНТА ЗАПРЕЩАЕТСЯ:

- ПРОИЗВОДИТЬ ЗАМЕНУ ЭЛЕКТРОРАДИОЭЛЕМЕНТОВ ПРИ
ВКЛЮЧЕННОМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕ;

- ИСПОЛЬЗОВАТЬ НЕИСПРАВНЫЕ ЭЛЕКТРОПРИБОРЫ, ЭЛЕКТРО-

ИНСТРУМЕНТЫ, А ТАКЖЕ ИХ ПРИМЕНЕНИЕ БЕЗ ПОДКЛЮЧЕНИЯ К
ШИНЕ ЗАЩИТНОГО ЗАЗЕМЛЕНИЯ!

2.1.1.9 При проведении монтажных работ опасными факторами являются:

- напряжение питания с действующим значением до 220 В частотой 50 Гц

(при расположении внешнего источника питания преобразователя в непосред­ственной близости от места установки);

- избыточное давление в трубопроводе;

- повышенная температура контролируемой жидкости.

2.1.1.10 Перед проведением работ необходимо убедиться с помощью из-

мерительных приборов, что на трубопроводе отсутствует опасное для жизни
напряжение постоянного или переменного тока.

2.1.2 Монтаж преобразователя

2.1.2.1 Общие указания

Все работы по монтажу, пуско-наладке, техническому обслуживанию и

ремонту преобразователя должны проводиться специализированными предпри-
ятиями, имеющими необходимые лицензии на производство конкретного вида
работ.

Монтаж должен производиться в точном соответствии с проектом, согла-

сованным с энергоснабжающей организацией.