Metran Руководство по эксплуатации: Преобразователь расхода вихреакустический Метран-305ПР|Metran Manuals & Guides

Руководство по эксплуатации

СПГК.5204.000.00 РЭ, версия 23.0

Метран-305 ПР

42 1383

Преобразователи
расхода
вихреакустические
Метран-305 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

1.6 Обеспечение взрывозащищенности .......................................................... 29

1.7 Требования охраны окружающей среды .................................................. 30

2 ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПО НАЗНАЧЕНИЮ ....................................................... 31

2.1 Подготовка изделия к использованию ...................................................... 31

2.2 Использование изделия .............................................................................. 41

3 ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ .............................................................. 47

4 ПОВЕРКА ........................................................................................................... 49

5 ХРАНЕНИЕ ......................................................................................................... 50

6 ТРАНСПОРТИРОВАНИЕ ................................................................................. 51

ПРИЛОЖЕНИЕ А Перечень документов, на которые даны ссылки в настоящем

руководстве по эксплуатации..............…......................…….…………………....52

ПРИЛОЖЕНИЕ Б Перечень материалов преобразователя, контактирующих с

измеряемой средой..................................................................................................54

ПРИЛОЖЕНИЕ В Код комплекта монтажных частей преобразователя….....55

ПРИЛОЖЕНИЕ Г Зависимость давления насыщенных паров воды от

температуры ........................................................................................................... 56

ПРИЛОЖЕНИЕ Д Габаритные, установочные размеры и масса

преобразователя..............................................................…................. .……….....57

ПРИЛОЖЕНИЕ Е Монтаж преобразователя........................…...........................59

ПРИЛОЖЕНИЕ Ж Вставка технологическая .........................……....................62

ПРИЛОЖЕНИЕ И Схемы соединений преобразователя с вторичными

приборами.....................................................................................….......................63

ПРИЛОЖЕНИЕ К Чертеж средств взрывозащиты........................................ …77

ПРИЛОЖЕНИЕ Л Перечень рекомендуемых кабельных вводов.................….78

3

Настоящее руководство по эксплуатации (РЭ) предназначено для изуче-

ния устройства, принципа работы, правил эксплуатации и технического обслу­живания вихреакустического преобразователя расхода Метран-305ПР (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, правила транспортирования и хранения и другие сведения, необходимые для
обеспечения правильной эксплуатации преобразователя.

Конструкция преобразователя постоянно совершенствуется предприяти­ем-изготовителем, 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.

4

1 ОПИСАНИЕ И РАБОТА

1.1 Назначение изделия

1.1.1 Преобразователь предназначен для измерения расхода, объема во-

ды и водных растворов в заполненных трубопроводах. Область применения:
нагнетательные скважины систем поддержания пластового давления на нефтяных
месторождениях при условии, что материалы конструкции, приведенные в при­ложении Б, устойчивы к используемой среде.

Преобразователи предназначены для работы во взрывобезопасных и взры-

воопасных условиях.

Преобразователи, предназначенные для работы во взрывоопасных зонах

помещений и наружных установок согласно главе 7.3 ПУЭ, ГОСТ 30852.13 и
другим нормативным документам, регламентирующим применение электро­оборудования во взрывоопасных условиях, имеют вид взрывозащиты «взры­вонепроницаемая оболочка» и обозначение Метран-305ПР-Ех.

Преобразователи с видом взрывозащиты «взрывонепроницаемая обо-

лочка» соответствуют требованиям ТР ТС 012/2011, ГОСТ 30852.0,
ГОСТ 30852.1 и имеют уровень взрывозащиты «взрывобезопасный» с марки­ровкой взрывозащиты «1ExdIIСT5 Х».

Преобразователь имеет сертификат соответствия № TC RU C-

RU.ГБ06.В.00200, срок действия с 12.03.2014 по 11.03.2019, выдан органом по
сертификации взрывозащищенных средств измерений, контроля и элементов
автоматики ФГУП «ВНИИФРТИ» (ОС ВСИ «ВНИИФТРИ»), Россия, 141570,
Московская область, Солнечногорский район, городское поселение Менделее­во.

1.1.2 Вид климатического исполнения преобразователя УХЛ 3.1 по

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

1.1.3 Порядок записи обозначения преобразователей при заказе и в другой

документации:

I – наименование преобразователя;

– Метран-305ПР – преобразователь общепромышленного исполнения;

5

– Метран-305ПР-Ех – преобразователь взрывозащищенного исполнения с
маркировкой «1ExdIIСT5 Х».

II – диаметр условного прохода трубопровода 100 мм / значение максимального

измеряемого расхода 120 м

3

/ч;

III – код давления измеряемой среды:
20 – для давления до 20 МПа;
25 – до 25 МПа;
30 – до 30 МПа.

IV – цена импульса выходного сигнала согласно 1.2.5.3;
V – код наличия и вида токового выходного сигнала 4-20 мА с линейно возрас-

тающей характеристикой (42) или 20-4 мА с линейно убывающей характеристикой
(24);

VI – код наличия цифрового сигнала по HART протоколу – Н;
Примечание – Всегда присутствует при наличии токового выходного сигна-

ла.

VII – код наличия цифрового сигнала по ModBus протоколу – Mod;
Примечание – Для преобразователей взрывозащищенного исполнения дан-

ный сигнал доступен только при отсутствии токового выходного сигнала.

VIII – код наличия ЖКИ – И;

IX – код электрического подсоединения питания и импульсного выхода: ка-

бельный ввод (C) или штепсельный разъём (ШР);

Примечание - Подключение питания и выходных сигналов преобразовате­лей взрывозащищенного исполнения осуществляется только через кабельный
ввод. Подключение токового и цифровых выходов преобразователей общепро­мышленного исполнения осуществляется только через штепсельный разъем.

X – код исполнения тела обтекания по материалу согласно приложению Б (ука-

зывается только для исполнения из 12Х18Н10Т).

Примечание - У преобразователей с рабочим давлением 25 МПа тело обте­кания изготавливается только из 12Х18Н10Т.

XI – код наличия протокола проливки – П;
XII – нормативный документ (технические условия) на преобразователь.

6

Примечание - При оформлении заказа обозначение ТУ не указывать.

Примеры записи условного обозначения преобразователя при его заказе
и в документации другой продукции, в которой он может применяться:

- преобразователь Метран-305ПР с диаметром условного прохода про-

точной части 100 мм, с максимальным расходом 120 м3/ч, максимальным дав-
лением измеряемой среды 20 МПа, с ценой импульса 0,001 м

3

/имп, с токовым
выходным сигналом 4-20 мА, с цифровым выходным сигналом по HART­протоколу, с ЖКИ, с подключением питания и импульсного выхода через
штепсельный разъем:

Метран-305ПР – 100/120 –20 – 0,001 – 42 – Н – И – ШР ТУ 4213-048-12580824-2004;

- преобразователь Метран-305ПР с диаметром условного прохода про-

точной части 50 мм, с максимальным расходом 50 м

3

/ч, с максимальным дав-

лением измеряемой среды 25 МПа, с ценой импульса 1,0 м3/имп, с цифровым
выходным сигналом по Modbus-протоколу, с подключением питания и им­пульсного выхода через штепсельный разъем, с обтекателем из стали
12Х18Н10Т:

Метран-305ПР – 50/50 – 25 – 1,0 – Мod – ШР – ХНТ ТУ 4213-048-12580824-2004.

- преобразователь Метран-305ПР с диаметром условного прохода про-

точной части 50 мм, взрывозащищенного исполнения, с максимальным расхо­дом
50 м3/ч, с максимальным давлением измеряемой среды 25 МПа, с ценой им­пульса 1,0 м

3

/имп, с подключением питания и импульсного выхода через ка-

бельный ввод, с обтекателем из стали 12Х18Н10Т:

Метран-305ПР – Ex – 50/50 – 25 – 1,0 – С – ХНТ ТУ 4213-048-12580824-2004.

7

Обозначение

Ду,

мм

Значение расхода, м

3

/ч

Q

min

Q2

Q1

Q

max

Метран-305ПР-50/50

50

0,4

1,0

2,0

50,0

Метран-305ПР-100/50

100

0,4

1,0

2,0

50,0

Метран-305ПР-100/120

1,0

2,5

5,0

120,0

Метран-305ПР-100/200

1,5

4,0

8,0

200,0

Примечание - Q1 и Q

2 -

граничные значения нормирования расхода при

нормировании погрешностей

1.2 Характеристики

1.2.1 Рабочая среда – вода и водные растворы со следующими параметра-

ми:

- температура от 1 С до 100 С;

- давление до 30,0 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

П р и м е ч а н и е – Для предотвращения кавитации и обеспечения работо-

способности 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(Т), (1.1)

где P – избыточное давление в трубопроводе на расстоянии 5 Ду ниже

преобразователя, МПа (кгс/см

2

);

Pнп(Т) - давление насыщенных паров жидкости при ее фактической тем-

пературе , МПа (кгс/см2). Значение P
Т – фактическая температура, 0С;

для воды приведено в приложении Г;

нп

8

Q

C

T

6

106,3 



Р – потери давления на преобразователе при расходе Q согласно 1.2.3,

МПа (кгс/см

2

).

1.2.3 Потеря давления жидкости Р на преобразователе при расходе Q

не превышает 0,12·(Q/ Q

где Q

– максимальный расход согласно таблице 1.1, м3/ч.

max

)2, МПа,

max

1.2.4 Выходные сигналы

1.2.4.1 Преобразователь имеет импульсный выходной сигнал типа «за-

мкнуто/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 в соответствии с таблицей 1.2 (C1

или C

, в зависимости от исполнения), м

2

3

/имп;

3,6∙106 – коэффициент перевода часов в миллисекунды, мс/ч..

1.2.5.3 Преобразователь имеет два исполнения цены и длительности им-

пульса (кроме преобразователей взрывозащищенного исполнения с выходным
сигналом на базе HART или Modbus протокола).

9

Обозначение

Ду,

мм

Исполнение 1

Исполнение 2

Цена импульса

С1, м

3

/имп

Длительность

импульса



1

, мс

Цена импульса

С2, м

3

/имп

Длительность

импульса



2

, мс

Метран-305ПР-50/50

50

0,001

0,01; 0,1; 1,0

101

100  1

0,001

40  2

Метран-305ПР-100/50

100
Метран-305ПР-100/120

12  2

Метран-305ПР-100/200

8  2

n1

1



1

106,3

max

6

1

1







Q

C



Рекомендованные значения цены и длительности импульса исполнений 1

и 2 приведены в таблице 1.2

Таблица 1.2

Переключение между исполнениями 1 и 2 осуществляется перемычкой

на колодке преобразователя, при установленной перемычке преобразователь
имеет исполнение 1, при снятой – исполнение 2.

Преобразователи взрывозащищенного исполнения с выходным сигна-

лом на базе HART или Modbus протокола всегда имеют исполнение 1 (пере­мычка отсутствует).

Преобразователь также имеет возможность изменения цены импульса C1

и длительности импульса τ

(для исполнения 1) по цифровым протоколам.

1

Потребитель имеет возможность заказать любое указанное значение це-

ны импульса C1 с длительностью τ1, удовлетворяющей условию (1.4).

Длительность импульсов τ

, мс, вычисляется по формуле:

1

, (1.3)

где n – любое целое число из диапазона от 1 до 250; и должна удовлетворять
условию:

где Q

- максимальное значение измеряемого расхода согласно таблице 1.1.

max

, (1.4)

1.2.5.4 Максимальное напряжение на импульсном выходе преобразова­теля 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;

С – цена импульса преобразователя, м3/имп.

10

,

)()(

minmax

min

НПИВПИ

НПИ

QQ

IIQQ

II







Q

ВПИ

Q

НПИ

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 за-

пятой 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 гальвани­ческую 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

вому сигналу, м

– верхнее и нижнее предельные значения выходного сигнала, мА;

min

и

– верхний и нижний пределы измеряемого расхода по токо-

3

/ч.

11

,

)()(

minmax

max

НПИВПИ

НПИ

QQ

IIQQ

II







10

1

max

 QQQ

НПИВПИ














,)12(42

0

max

min

UR

R

1.2.7.3 Номинальная статическая характеристика преобразователя по то­ковому 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 характеристи­ки 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 преобразо­вателя составляет:

(1.9)

где U – напряжение питания, В, согласно 1.2.10.1.

Примечание - При использовании HART - протокола минимальное сопро-

тивление нагрузки составляет 250 Ом.

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

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:

12

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 на сигнал 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:

вателя, (Q

max

- заводского номера преобразователя;

- заводского номера проточной части;

- максимального и минимального пределов измерений преобразо-

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;

сигнала (Q

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

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

- температуры измеряемой среды, ºС;

- верхнего и нижнего пределов измеряемого расхода для токового

ВПИ

и Q

НПИ

), м3/ч;

13

- цены импульса импульсного выходного сигнала (для исполне-

ния 1, согласно таблице 1.2), м

- длительности импульса (для исполнения 1, согласно таблице 1.2 ), мс;

- времени демпфирования, с.

б) изменение следующих параметров:

- пароля для доступа к программированию режимов;

- верхнего и нижнего пределов измеряемого расхода для токового

сигнала (Q

ВПИ

и Q

НПИ

), м3/ч;

- времени демпфирования, с;

- цены импульса импульсного сигнала, м3/имп;

- длительности импульса импульсного сигнала, мс.

1.2.9 Погрешность измерения преобразователя

1.2.9.1 Пределы допускаемой основной относительной погрешности из-

3

/имп;

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

-  1,0 % - при значениях расхода в диапазоне от Q1 до Q

max

;

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

где Q

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

и Q2 - величины расходов согласно таблице 1.1.

1

до Q2,

min

1.2.9.2 Пределы допускаемой погрешности преобразования токового выход-

ного сигнала не превышают  0,2 % от диапазона измерения. Погрешность измере-
ния 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 диапа­зоне температур (1.1.2), не превышают  0,1 % от диапазона изменения вы­ходного сигнала на каждые 10 ºС.

14

1.2.9.4 Пределы допускаемой основной относительной погрешности из-

мерения времени наработки по цифровым выходным сигналам и по ЖКИ не
превышают  0,1 %.

1.2.9.5 Проверка имитационным методом
Пределы допускаемой основной относительной погрешности измерения

преобразователя не превышают:

- ± 0,3 % от значения расхода при измерении объёма по импульсному и

цифровым выходным сигналам;

- ± 0,3 % от значения расхода при измерении расхода по цифровым выход-

ным сигналам;

- ± 0,3 % от значения расхода плюс одна единица младшего разряда при из-

мерении расхода и объёма по ЖКИ.

Пределы допускаемой основной погрешности измерения преобразователя

не превышают ± 0,2 % от величины установленного диапазона измерения рас-
хода при измерении расхода по токовому выходному сигналу.

1.2.9.6 Пределы допускаемой основной относительной погрешности изме-

рения расхода и объема по ЖКИ не превышают:

-  1,0 % плюс одна единица младшего разряда при значениях расхода в

диапазоне от Q1 до Q

max

;

-  1,5 % плюс одна единица младшего разряда при значениях расхода в

диапазоне от Q2 до Q1;

-  3,0 % плюс одна единица младшего разряда при значениях расхода в

диапазоне от Q

до Q2.

min

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;

15

- 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 ИС-

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

1.2.11 Функции самодиагностики

1.2.11.1 Преобразователь прекращает измерение расхода и объема и пере­ходит 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.

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

16

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 ну-

min

левое 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
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 е ч а н 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

17

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 1.2.11.2 - 1.2.11.7 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

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.

Примечание – При изготовлении преобразователя время демпфирования

устанавливается равным 4 с.

18

Обозначение

Ду, мм

dн, мм

k, м3/(чГц)

Метран-305ПР-50/50

50

10,5

0,20110

Метран-305ПР-100/50

100

11,5

0,20110

Метран-305ПР-100/120

17,0

0,84080

Метран-305ПР-100/200

21,0

1,59690

Примечание - dн - номинальный размер тела обтекания

Таблица 1.3

1.2.12.2 Время установления всех выходных сигналов преобразовате­ля t

, с, после скачкообразного уменьшение расхода до нуля не превышает зна-

0

чения, 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.

19

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 окружающе-

го воздуха (25  10) 0С и относительной влажности от 20 % до 80 % выдержи­вает напряжение переменного тока синусоидальной формы частотой (50 ± 2) 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 выход-
ных сигналов и корпусом преобразователя при относительной влажности

(95  3) % с температурой окружающего воздуха 35 С выдерживает напряжение
переменного тока синусоидальной формы частотой (50 ± 2) Гц со среднеквад­ратическим 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 окружа-

ющего воздуха плюс от 15 С до 35 0С;

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

сительной влажности от 30 % до 80 %.;

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

0

С и относи-

тельной влажности от 20 % 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 окружаю-

щего воздуха в диапазоне от минус 40 С до плюс 70 С.

20

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 до 95 % 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, соответству-

ющей исполнению N4 по ГОСТ Р 52931.

1.2.20 Проточная часть преобразователя выдерживает воздействие испы-

тательного давления, равного:

- 30,0 МПа (300 кгс/см2) при избыточном давлении рабочей среды 20 МПа;

- 37,5 МПа (375 кгс/см2) при избыточном давлении рабочей среды 25 МПа;

- 45,0 МПа (450 кгс/см2) при избыточном давлении рабочей среды 30 МПа.

1.2.21 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.02061, дата регистрации

27.10.2014, принята ЗАО «Промышленная группа «Метран».

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

приведены в приложении Д.

1.2.24 Требования к преобразователю в транспортной таре

1.2.24.1 Преобразователь в транспортной таре, в зависимости от исполне-

ния, выдерживает воздействие 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 выдерживает воздействие

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

21

1.2.24.3 Преобразователь в транспортной таре выдерживает воздействие

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 12 лет.

1.2.26 Взрывонепроницаемая оболочка преобразователя выдерживает

испытательное давление внутри оболочки, равное 1,5 МПа (15 кгс/см

1.3 Состав изделия

1.3.1 Преобразователь представляет собой моноблочную конструкцию,

состоящую из проточной части и электронного блока.

Преобразователь может комплектоваться кабельным вводом. Перечень
рекомендуемых кабельных вводов приведен в приложении Л.

По требованию заказчика за отдельную плату поставляются следующие
изделия:

- комплект монтажных частей согласно приложению В;

- технологическая вставка;

- запасное тело обтекания (только для исполнений c рабочим давлением

2

).

20 МПа и 30 МПа);

- HART – 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 1.1

1.4 Устройство и работа

1.4.1 Принцип работы преобразователя

В преобразователе Метран-305ПР 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.

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

В преобразователе Метран-305ПР в качестве тела обтекания применяется
призма трапецеидального сечения, а детектирование вихрей производится с по­мощью ультразвукового луча

23

Рисунок 1.2 - Блок-схема преобразователя

1

2

4

3

5

6

7

1

2 4 3 5 6

7

1.4.2 Описание функциональной схемы

Блок-схема преобразователя приведена на рисунке 1.2.

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.

24

Для увеличения динамического диапазона преобразователя при измере­нии малых расходов, где характеристика преобразователя нелинейна и зависит
от температуры теплоносителя, в проточную часть установлен термодатчик.
Показания термодатчика 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.

Таким образом, в результате преобразований и программной обработки
электронный модуль формирует импульсный выходной сигнал и другие вы­ходные сигналы (в зависимости от исполнения преобразователя).

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 увеличения срока службы преобразователя и минимизации отложе-

ний проточная часть изготовлена из нержавеющей стали и обработана по вы­сокому классу чистоты поверхности.

Для проведения периодической поверки тело обтекания преобразовате­лей с максимальным давлением среды 20 МПа и 30 МПа сделано съемным.
Преобразователи с максимальным давлением среды 25 МПа имеют несъемное
тело обтекания.