Ультразвуковой газовый расходомер серии WU

1. Обзор

Ультразвуковой расходомер газа серии WU изготовлен с использованием передовой немецкой технологии, при этом основные компоненты поставляются из оригинальных импортных запчастей. Он отличается высокой надежностью, стабильной работой и длительным сроком службы, что делает его новым типом высокоточного и надежного прецизионного измерительного прибора. Он широко применяется для измерения расхода газа в таких отраслях, как городская газовая, нефтяная, химическая, энергетическая и  металлургическая.

Ультразвуковой расходомер газа серии WU имеет многоканальную конструкцию, которая компенсирует эффекты вихрей и асимметричного потока. Несколько каналов включают резервные резервные каналы, повышающие надежность системы . Он соответствует международным стандартам, включая ISO 17089, американскому  стандарту AGA Report № 9, а также китайским стандартам GB/T 34041.1-2017 и GB/T 18604-2014.

Продукт соответствует требованиям GB/T3836.1-2021 «Взрывоопасная атмосфера — Часть 1: Общие требования к оборудованию» и GB/T 3836.4-2021 «Взрывоопасная атмосфера — Часть 4: Оборудование, защищенное искробезопасностью «i»». Он имеет маркировку взрывозащиты Ex ib IIB T4 Gb и пригоден для использования в зонах 0, 1 или 2, где  присутствуют взрывоопасные смеси, образованные горючими газами или парами групп IIB, T1–T4 и воздухом.

2. Ключевые особенности

• Изготовлено по передовой немецкой технологии, обеспечивающей превосходные характеристики продукта.

• Многоканальное измерение с помощью вихревых токов и обнаружение асимметричного потока обеспечивает  точность измерений.

• Встроенное регулирование расхода снижает требования к установке, позволяя осуществлять прямую замену турбинных  или ротационных счетчиков.

• Многоуровневая экранировка от электрических и магнитных полей обеспечивает высокую помехоустойчивость.  

• Автоматическая коррекция дрейфа нуля обеспечивает точность, не зависящую от изменений окружающей среды.  

• Класс точности измерения: опционально 1,0 или 1,5.  

• Сверхширокий диапазон измерения 1:700, подходящий для измерения в сценариях со значительными колебаниями пиковых значений.

• Сверхнизкий «нулевой» пусковой расход, максимальная перегрузочная способность Q до 50% при сохранении точности в пределах _{технических} характеристик  .

• Нет движущихся частей, поддерживается как горизонтальная, так и вертикальная установка.  

• Двойной резервный источник питания из литиевой батареи обеспечивает срок службы батареи более пяти лет.  

• Высокоточная компенсация температуры и давления с коррекцией объема.  

• Интеллектуальное переключение между различными условиями эксплуатации газа и стандартными условиями.  

• Хранилище большой емкости для хранения данных до одного года.  

• Интеллектуальное обнаружение неисправностей и сигнализация для немедленного выявления проблем с прибором.   Не требует обслуживания, легко чистится и имеет длительный срок службы.    

• Дополнительный встроенный IoT-модуль для удаленного мониторинга данных.

3. Принцип работы

3.1 Принцип работы ультразвукового расходомера газа

Ультразвуковой расходомер работает по принципу измерения зависимости времени газа распространения звуковой волны в текущей среде от скорости потока . Общепризнано, что реальная  скорость распространения звуковых волн в жидкости складывается из скорости звука в неподвижной среде (C _f ) и составляющей средней осевой скорости потока (V _m ) жидкости вдоль направления распространения звуковой волны. Как показано на диаграмме, взаимосвязь между временем распространения в нисходящем и восходящем направлении и соответствующими переменными выглядит следующим образом:

Используя формулу (1), можно получить выражение для скорости потока жидкости.

Измеренные скорости жидкости Vi ₍  i=1, 2, … k) по нескольким акустическим путям объединяются с использованием математической функциональной зависимости для получения расчетной средней скорости трубопровода.  Умножение на площадь поперечного сечения A дает объемный расход q _v , как показано в уравнении (3):

3.2 Многолучевой ультразвуковой расходомер газа

Многолучевой ультразвуковой расходомер газа имеет многоканальную конструкцию, отличающуюся высокой помехозащищенностью, способностью обнаруживать вихри и асимметричные потоки, устранением неопределенных задержек, присущих датчикам и схемам обработки, а также высокой точностью измерения. Кроме того, многолучевая конфигурация служит резервной копией, гарантируя, что ультразвуковой газовый расходомер серии WU продолжает работать надежно даже в случае повреждения отдельных датчиков, что значительно повышает надежность обнаружения.

РИС. 2.  Схема конфигурации многоканального режима (Тип B: DN25–DN100 с двойным каналом; Тип A: DN80–DN250 с четырехканальным каналом)

3.3 Принцип работы корректора объема

Корректор объема состоит из цифровых каналов определения температуры и давления, цифрового канала определения расхода, микропроцессорного блока, схемы управления ЖК-дисплеем и других вспомогательных схем. It is  also equipped with external signal output interfaces. Принцип его работы показан на фиг.2. Входные сигналы от различных датчиков преобразуются и обрабатываются, после чего микропроцессор производит расчеты по уравнению состояния газа. Это обеспечивает локальное отображение и передачу нескольких сигналов на большие расстояния. Газовый закон можно выразить так:

РИС.3 Функциональная блок-схема корректора объема

4. Технические характеристики

4.1 Применимые стандарты

а. Ультразвуковые расходомеры газа серии WU соответствуют регламенту проверки JJG1030-2007 «Ультразвуковые расходомеры».

б. Изделие также соответствует стандарту предприятия Q / WD011-2022 « Ультразвуковые расходомеры газа» .

4.2 Класс точности

а. Класс точности в диапазоне измерения: класс 1,0 и класс 1,5.

Класс 1.0: 0,2Q _макс ~ Q _макс : ±1,0%; Q _мин ~ 0,2Q _макс : ±2,0%.

Класс 1,5: 0,2Q _макс ~ Q _макс : ±1,5%; Q _мин ~ 0,2Q _макс : ±3,0%.

б. Погрешность отображения температуры: ≤±0,5°C

в. Погрешность отображения давления: ≤±0,2% (≥20% от P _max ). (Верхний предел диапазона (P _max ) датчика давления  доступен в следующих вариантах: 0,2, 0,5, 1,0, 5,0, 10 МПа (абсолютное)).

4.3 Электрические характеристики корректора объема

4.3.1 Источник питания:

• Внутренний источник питания: литиевая батарея 3,6 В постоянного тока. На экране отображается значок батареи 1 с процентом емкости в реальном времени (значение тенденции), чтобы предложить пользователю заменить батарею.

• Внешний источник питания : ( 9–28 ) В постоянного тока, пульсация ≤50 мВ. При подключении внешнего источника питания  внутренний источник питания автоматически отключается, и устройство работает от внешнего источника питания.

• (Дополнительно) Встроенная специальная батарея EVE: батарея 3,6 В постоянного тока, питающая исключительно модуль связи GPRS. На экране отображается значок батареи 2 с процентом емкости в реальном времени  (значение тенденции), чтобы предложить пользователю заменить батарею.

4.3.2 Общая потребляемая мощность:

• Внутренний источник питания: Средняя потребляемая мощность ≤0,8 мВт. Одна литиевая батарея №2 может  обеспечить непрерывную работу более трех лет . В состоянии покоя потребляемая мощность ≤0,2 мВт.

• Внешний источник питания: общая потребляемая мощность ≤1 Вт.

• Выделенный источник питания EVE: в состоянии покоя потребляемая мощность ≤0,05 мВт.

4.3.3 Входные сигналы:

• Сигнал расхода: импульсный сигнал (0 ~ 5) кГц, В _pp = 3,0 В.

• Сигнал температуры: сигнал сопротивления, выдаваемый датчиком температуры.

• Сигнал давления: цифровой сигнал, выдаваемый датчиком давления.

4.3.4 Выходные сигналы:

• Импульсный сигнал (трехпроводная система): Непосредственно выводит импульсный сигнал рабочего состояния, обнаруженный датчиком расхода после изоляции и усиления Максимальная амплитуда составляет примерно ( оптопары . _Vext -2) В (где _Vext — внешний источник питания 9 ~ 28 В постоянного тока). Расстояние передачи ≤50 м.  Питание от внешнего источника.

• Стандартный аналоговый сигнал (4 ~ 20) мА : Сигнал (4 ~ 20) мА линейно соответствует стандартному объемному расходу (0 ~ Q _max ) м³/ч (по умолчанию Q _max = 2000 м³/ч, регулируется с помощью внутренних параметров). Расстояние передачи ≤200 м. Электропроводка может быть двухпроводной или трехпроводной. Питание от внешнего источника +24 В постоянного тока  .

• Стандартный сигнал расхода : выводится в виде последовательности импульсов . Нормальное состояние — низкий уровень (≤0,2 В). Амплитуда высокого уровня составляет ≥2,8 В. Расстояние передачи ≤20 м. Объем на импульс настраивается: 0,1 м³/1 м³/10 м³. Ширина импульса  настраивается: 5 мс/50 мс/500 мс. Подходит для использования с системами IC-карт.

• Выходы управляющего сигнала:

а. Сигнализация низкого заряда батареи (BJ, GND): выход уровня CMOS. По умолчанию — низкий уровень (настраиваемый). Разъем BJ выдает сигнал тревоги, когда напряжение аккумулятора падает ниже 3,2 В. Для использования с  контроллерами IC-карт.

б. Сигнализация верхнего/нижнего предела (H/L, GND): выход уровня CMOS. По умолчанию используется высокий уровень (настраиваемый). Клемма H/L выдает сигнал тревоги , когда рабочий расход превышает верхний  предел сигнализации или падает ниже нижнего предела сигнализации.

• Сигнал интерфейса RS-485: использует протокол MODBUS в режиме RTU, полудуплекс. Настраиваемая скорость передачи данных от 9600 до 38400 бод. Обеспечивает прямое сетевое соединение с хост-компьютерами для удаленной передачи  измеряемой температуры среды , давления, мгновенного расхода, общего стандартного объема, соответствующих параметров прибора, кодов неисправностей, рабочего состояния и данных в реальном времени.

• База данных реального времени. Для удовлетворения потребностей в управлении данными прибор имеет функцию хранения данных в реальном времени, включая:

◆ 3 месяца почасовых записей (2160 записей): одна запись регистрируется в 00 секунд каждого часа.

◆ 3 года ежедневных записей (1095 записей): одна запись регистрируется в 00:00:00 каждый день.

◆  10 Ежемесячные записи по годам (120 записей): одна запись регистрируется в 00:00:00 1 -го числа каждого месяца .

Сохраненные данные можно получить через интерфейс RS -485 с помощью ноутбука или настольного компьютера для создания таблиц данных и графиков кривых для анализа в соответствии с требованиями пользователя.

4.3.5 Беспроводная связь (дополнительно):

Доступен встроенный модуль беспроводной дистанционной передачи. При питании от литиевой батареи он может периодически или в запланированное время загружать рабочий режим; в среднем при одной передаче в день батарея может прослужить более трех лет. Модуль передает текущие эксплуатационные данные в облако соответствующими беспроводными методами. Пользователи могут просматривать рабочие данные калибратора и события неисправностей  через веб-сайты, программное обеспечение или мини-программы WeChat.

4.4 Технические характеристики механических характеристик  

Модели расходомеров и основные параметры приведены в таблице 1.  

Таблица 1.   Технические характеристики и параметры модели

Примечание:  

① Диапазон расхода, указанный в таблице, относится к диапазону расхода во время заводской калибровки продукта  (с воздухом в качестве среды при нормальной температуре и давлении);

② Диапазон расхода расширяется по мере увеличения давления.

4.5 Маркировка взрывозащиты: Искробезопасность Ex ib IIC T4 Gb  

4.6 Степень защиты: IP65.

5. Размеры и установка

Внешние размеры расходомера показаны на фиг.4. Детали без размеров указаны в Таблице 2. Расходомер имеет фланцевое соединение, размеры фланца соответствуют стандарту GB/T  9124-2019.

РИС.4  Габаритный чертеж расходомера

Единица измерения: мм                                                                                                            Таблица 2

6. Размеры и установка

• При заказе этого продукта пользователи должны выбрать соответствующую спецификацию на основе номинального давления трубопровода, максимального давления среды, температуры среды, диапазона расхода и условий окружающей среды. Кроме , того подходящий электронный реестр должен быть выбран в соответствии с фактическими требованиями.

• При размещении заказа пользователям предлагается правильно заполнить информацию в соответствии со  следующим форматом.