2 Технические средства

2.1 Расходомер «Рапира»: назначение и устройство

Расходомеры - счётчики жидкости ультразвуковые РАПИРА-ПВ предназначены для измерения объёмного расхода и объёма жидких сред.

Область применения приборов - системы поддержания пластового давления в нефтедобывающей отрасли в соответствии с требованиями ПБ 08-624. По согласованию с изготовителем допускается применение прибора для измерения объёмного расхода и объёма других жидких сред.

Прибор с повышенной стойкостью к внешним воздействиям может эксплуатироваться при температуре окружающей среды от минус 40 до плюс 70С со степенью защиты оболочки IP 66

Принцип работы РАПИРА-ПВ основан на измерении разности времени прохождения ультразвуковых сигналов по направлению потока жидкости в трубопроводе и против него.

Формирование ультразвуковых сигналов производится двумя преобразователями электроакустическими (ПЭА1, ПЭА2), установленными на блоке первичного преобразования (БПП). Работа ПЭА1 и ПЭА2, образующих один измерительный канал, в режиме излучения и приёма происходит попеременно, обеспечивая распространение ультразвуковых сигналов по и против потока жидкости.

При зондировании потока ультразвуковыми сигналами разность времён задержки распространения их по потоку и против потока жидкости пропорциональна скорости потока жидкости. Электронный блок БПП, подключённый к ПЭА1 и ПЭА2, преобразует принятые ультразвуковые сигналы в цифровую форму и осуществляет измерение указанной разности времён задержки, по которой вычисляет объёмный расход жидкости в трубопроводе и передаёт данные об объёмном расходе на цифровой выход БПП

В исполнениях без взрывозащиты данные об измеренном расходе с цифрового выхода БПП передаются на персональный компьютер по интерфейсу RS-485 (протокол MODBUS RTU или внутренний, в зависимости от заказа). Электронный блок БПП производит также формирование импульсов на импульсном выходе, количество которых пропорционально измеренному расходу жидкости.

Во взрывозащищённых исполнениях данные об измеренном расходе с цифрового выхода БПП поступают на блок регистрации расхода (БРР), который осуществляет приём результатов измерения от БПП взрывозащищённого исполнения, расчёт объёмов нарастающим итогом и суммарного времени исправной работы прибора, сохранение результатов измерения в энергонезависимой памяти в виде архива часовых результатов объёмом 1536 записей (64 суток), индикацию результатов измерения на жидкокристаллическом индикаторе, обмен данными с персональным компьютером по интерфейсу RS-485 (протокол MODBUS RTU), а также формирование импульсов на импульсном выходе, количество которых пропорционально измеренному расходу жидкости.

MODBUS – коммуникационный протокол, основанный на master-slave (главный/подчиненный) архитектуре, при которой только главное устройство (master) может инициировать передачу (формировать запросы). Подчиненные устройства (slaves) передают запрашиваемые главным устройством данные, или производят запрашиваемые действия. Главный может адресоваться индивидуально к подчиненному или может инициировать передачу широковещательного сообщения для всех подчиненных устройств. Подчиненное устройство формирует сообщение и возвращает его в ответ на запрос, адресованный именно ему. Ответное сообщение не формируется в ответ на широковещательный запрос от главного.

Программа «Терминал расходомера Рапира» реализована как главное устройство, инициирующее обмен в линии (или сети). Для передачи данных по последовательным линиям связи в сетях MODBUS может быть использован один из двух способов передачи: ASCII или RTU. При использовании ASCII-режима каждый байт сообщения передается как два ASCII-символа. При использовании RTU-режима каждый байт сообщения содержит два 4-х битных шестнадцатеричных числа. Каждое сообщение передается в этом режиме непрерывным потоком.

Параметры конфигурации порта обмена программы: режим – RTU, скорость –19200 Бод, 8 бит данных, младшим значащим разрядом вперед, контроль четности – EVEN (1 бит четности), 1 стоп-бит.

Т.к. программа обеспечивает прием/передачу пакетов по протоколу MODBUS RTU, то далее будет рассматриваться только данный режим протокола MODBUS

Рис.1 Структурная схема датчика расхода Рапира