II. Основная часть

2.1. Эксплуатация и назначение Метран-300пр

Параметры потока жидкости

7

Температура 1...150°С

Давление до 1,6 МПа

Вязкость до 2*10^-6 м²/с

Минимальное абсолютное давление, необходимое для обеспечения работы преобразователя

Pmin=3∆Р+1,3Рнп(t),

где ∆Р, МПа (кгс/см²) – потери давления на преобразователе при расходе Q, Рнп(t), МПа (кгс/см²) - давление насыщенных паров жидкости при ее фактической температуре.

Степень защиты от воздействия пыли и воды IP65

по ГОСТ14254-96.

Параметры внешних факторов

Преобразователь устойчив к воздействию:

- температуры окружающего воздуха:

-40...70°С - для исполнений без ЖКИ;

-40...70°С - для исполнений с ЖКИ;

- внешнего переменного с частотой 50 Гц и постоянного магнитного поля напряженностью до 400 А/м;

- атмосферного давления от 84,0 до 106,7 кПа (от 630 до 800 мм рт.ст.);

- повышенной влажности окружающей среды до 95% при температуре от плюс 15 до 35°С без конденсации влаги;

Преобразователь прочен при воздействии вибрации, соответствующей исполнению N4 по ГОСТ 12997.

Электромагнитная совместимость

Преобразователь удовлетворяет требованиям по электромагнитной совместимости, согласно ГОСТ Р 51649.

Преобразователь соответствует нормам:

- помехоэмиссии, установленным для класса Б по ГОСТ Р 51318.22;

- наносекундных импульсных помех в соответствии с ГОСТ Р 51317.4.4, степень жесткости 3;

- 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";

- электростатических разрядов в соответствии с ГОСТ Р51317.4.2, степень жесткости 2 при контактном разряде и степень жесткости 3 при воздушном разряде.

8 2.2 Принцип работы и применение прибора

Применяется в системах коммерческого учета тепловой энергии, ГВС, ХВС, а также для технологических измерений расхода воды и водных растворов в промышленности, в т.ч в составе АСУТП. Используется в составе счетчика тепла Метран-400, выпускаемого ПГ «Метран», а также в составе счетчиков тепла, сертифицированных и производимых другими предприятиями (счетчики тепла СТД, ТСК-5, Эльф, Карат-ТМК.10, ТЭКОН-20К, ИМ2300Т). Принцип работы преобразователя Метран-ЗООПР основан на ультразвуковом детектировании вихрей, образующихся в потоке жидкости при обтекании ею призмы специальной формы, расположенной поперек потока. Преобразователь содержит призму трапециевидной формы (тело обтекания), пьезоэлементы-излучатели, пьезоалементы-приемники, генератор, фазовый детектор, адаптивный фильтр и блок формирования выходного сигнала. При обтекании призмы потоком жццкости образуется вихревая дорожка, частота вихрей в которой с высокой точностью пропорциональна расходу. За призмой расположены две пары пьезоэлементов. На пьезоэлементы-излучатели 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 пьезоэлементах-приемниках ультразвуковые колебания преобразуются в электрические, которые и подаются на фазовый детектор. На выходе фазового детектора образуется напряжение, которое по частоте и амплитуде соответствует интенсивности и частоте вихрей. В связи с тем, что частота вихрей пропорциональна расходу, она является мерой расхода. Для фильтрации паразитных составляющих (вибрация трубопровода, изменение температуры жидкости) сигнал с фазового детектора подается на цифровой адаптивный фильтр, выполненный на базе однокристальной микро-ЭВМ, который с блоком формирования выходного сигнала образует импульсы с частотой пропорциональной расходу. Суть вихреакустического принципа измерения расхода состоит в измерении скорости потока путем определения частоты образования вихрей за телом обтекания, установленным в проточной части преобразователя расхода. Определение частоты вихреобразования производится при помощи ультразвука, имеющего частоту 1МГц ("ультразвуковое детектирование вихрей").

9

Смотреть приложения 1 и 2. Преобразователь представляет собой моноблочную конструкцию, состоящую из проточной части и электронногоблока. В корпусе проточной части расположены: тело обтекания - призма трапецеидального сечения (1), пьезоизлучатели ПИ (2), пьезоприемники ПП (3) и термодатчик (7). Электронный блок включает в себя генератор (4), фазовый детектор (5), микропроцессорный адаптивный фильтр с блоком формирования выходных сигналов (6), смонтированные на печатной плате. Для контроля работы преобразователя Метран-300ПР на колодке установлены 2 светодиода - зеленый и красный. Зеленый светодиод сигнализирует о нормальной работе преобразователя, при этом частота мигания соответствует частоте следования импульсов выходного сигнала преобразователя. Красный светодиод загорается при возникновении нештатной ситуации: расходе, меньшем 0,8Qmin или хаотичном характере процесса вихреобразования, который возможен, в частности, при попадании посторонних предметов на тело обтекания. Тело обтекания (ТО) установлено на входе жидкости в проточную часть. При обтекании ТО потоком жидкости за ним образуется вихревая дорожка, частота следования вихрей в которой с высокой точностью пропорциональна скорости потока, а, следовательно, и расходу. За ТО в корпусе проточной части диаметрально противоположно друг другу установлены стаканчики, в которых собраны ультразвуковой пьезоизлучатель (ПИ) и пьезоприемник (ПП). В зависимости от типа преобразователи имеют 2 конструктивных исполнения: - однолучевые преобразователи - одна пара ПИ-ПП (Dу 25-200 мм); - двухлучевые преобразователи - две пары ПИ-ПП (Dу 250, 300 мм). От генератора на ПИ подается переменное напряжение, которое преобразуется в ультразвуковые колебания. При прохождении через поток, в результате взаимодействия с вихрями, ультразвуковые колебания модулируются по фазе. На ПП модулированные ультразвуковые колебания вновь преобразуются в напряжение, которое подается на фазовый детектор. На фазовом детекторе определяется разность фаз между: - сигналами с ПП и опорного генератора – для однолучевых преобразователей; - сигналами с ПП первой и второй пары пьезоэлементов - для двухлучевых преобразователей. Напряжение на выходе фазового детектора по частоте и амплитуде соответствует частоте и интенсивности следования вихрей, которая, в силу пропорциональности скорости потока, является мерой расхода.

Для фильтрации случайных составляющих сигнал с фазового детектора подается на микропроцессорный адаптивный фильтр и, затем, в блок формирования выходных сигналов. Для повышения достоверности показаний при обработке сигнала вычисляется дисперсия периода колебаний вихрей. Для расширения динамического диапазона в область малых расходов, где характеристика преобразователя нелинейна и зависит от температуры теплоносителя, применяется температурная коррекция. Для этого в корпусе проточной части установлен термодатчик, сигнал от которого вводится в программу вычисления расхода. Проточная часть преобразователя изготовлена из нержавеющей стали и обработана по высокому классу чистоты поверхности, что минимизирует образование отложений и тем самым стабилизирует метрологические характеристики. Для проведения периодической поверки по беспроливной (имитационной) методике ТО выполнено съемным. Электронный блок размещен в отдельном корпусе, соединенном с проточной частью трубчатым кронштейном. Внутри трубчатого кронштейна проходят провода, соединяющие плату электроники с пьезоэлементами. Преобразователи в базовом исполнении имеют в обязательном порядке импульсные выходные сигналы. На боковой стороне корпуса электронного блока располагаются штепсельный

10

разъем или сальниковый кабельный ввод, которые служат для соединения преобразователей с вторичными приборами (вычислителями) и источниками питания. Корпус закрыт крышками, уплотнение которых производится резиновыми прокладками, что обеспечивает его герметичность. Внесен в Госреестр средств измерений под No16098-02, сертификат No12877/1. Сертификат соответствия No РОСС RU.ME55.HO2341. Сертификат соответствия «Газпромсерт» NoPCC 00 RU.1109 Санитарно-эпидемиологическое заключение No74.50.02.421.П.000996.07.05. Разрешение Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомномунадзору NРСС 00-18673.